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沙漏计时器



发布时间:2016-01-25 14:36:00


       沙漏也叫做沙钟,是一种测量时间的装置。西方沙漏由两个玻璃球和一个狭窄的连接管道组成的。通过充满了沙子的玻璃球从上面穿过狭窄的管道流入底部玻璃球所需要的时间来对时间进行测量。一旦所有的沙子都已流到的底部玻璃球,该沙漏可以被颠倒以测量时间了,一般的沙漏有一个名义上的运行时间1分钟。
       西方发现最早的沙漏大约在公元1100年,比我国的沙漏出现要晚。我国的沙漏也是古代一种计量时间的仪器。沙漏的制造原理与漏刻大体相同,它是根据流沙从一个容器漏到另一个容器的时间来计量时间。这种采用流沙代替水的方法,是因为我国北方冬天空气寒冷,水容易结冰的缘故。最著名的沙漏是1360年詹希元创制的“五轮沙漏”。流沙从漏斗形的沙池流到初轮边上的沙斗里,驱动初轮,从而带动各级机械齿轮旋转。最后一级齿轮带动在水平面上旋转的中轮,中轮的轴心上有一根指针,指针则在一个有刻线的仪器圆盘上转动,以此显示时刻,这种显示方法几乎与现代时钟的表面结构完全相同。此外,詹希元还巧妙地在中轮上添加了一个机械拨动装置,以提醒两个站在五轮沙漏上击鼓报时的木人。每到整点或一刻,两个木人便会自行出来,击鼓报告时刻。这种沙漏脱离了辅助的天文仪器,已经独立成为一种机械性的时钟结构。由于无水压限制,沙漏比漏刻更精确。影响时间沙漏的因素包括:填充物的多少、玻璃球内壁的曲线形状(沙漏正置和倒置的计时长度有细微差别)、颈部管道的宽度、填充物的类型和质量。最早的沙漏曾经使用墓穴大理石研磨粉、铁屑和蛋壳粉。而现代的沙漏一般使用人工制作的玻璃珠。 根据德国沙漏制造商KOCH的说明文档,30分钟沙漏的误差可以控制在1分钟以内,1小时沙漏的误差在5分钟左右。注意:它并不是可以与现代计时仪器的精度相比拟的计时仪器。
       沙漏据说是亚历山大于三世纪发明的,在那里他们有时随身携带,就像今天人们携带的手表。据推测,它在12世纪,与指南针的出现同时,作为夜间晚海上航行的仪器被发明(白天,水手们可以根据太阳的高度来估算时间)。具有确切证据的发现是早于14世纪,最早的沙漏是一个合适的政府于1338年壁画的寓言安布洛伦泽蒂中出现的书面记录同期提到沙漏,它出现在名单船舶商店。现存的最早的记录是英语船舶“香格里拉乔治”上的文员托马斯Stetesham在1345年的销售收据。从15世纪起,他们在海上,在教堂里,在工业上和烹饪中被广泛应用。麦哲伦世界各地的航行期间,他的每艘船保持18沙漏。在船舶的文书工作中,运行沙漏从而为船舶的日志提供时间。在耶稣会士进入中国大陆之前,居住澳门的外国商人和传教士已将中世纪欧洲钟携至澳门。耶稣会士罗明坚(Michal Rvggier,1543~1607)和利玛窦(Matteo Ricci,1552~1610)分别于1581、1582年来华,他们不仅携带钟,而且有钟表修理匠随行。欧洲人普遍使用的沙漏、水钟(即水日晷)和重锤驱动的自鸣钟同时传入中国。沙漏传入中国后,曾在航海上用作计时器。乾隆二十三年(1758年),周煌撰《琉球国志略》,言及从福州开船到琉球,船行“一更为六十里”,并用沙漏计时,“每二漏半有零为一更”。中国古代发明一种类似的东西叫做“漏刻”,也叫漏壶。
       漏刻最早记载见于《周礼》。已出土的最古漏刻为西汉遗物,共3件,在河北满城、内蒙古伊克昭盟和陕西兴平发现。比较完整的传世漏刻有两件,均为受水型。藏于北京中国历史博物馆的是元代延祐三年(1316)造的;藏于北京故宫博物院的是清代制造的。
       中国古史中有影响的沙漏记载见于1360年的元代,大书法家詹希元创制的五轮沙漏。詹希元认为仅让两个沙斗之间的流沙来计时似乎太简单了。他创制的五轮沙漏增加了机械齿轮组,用流沙的动力推动齿轮组转动。这样的沙漏设有时刻盘,上面刻有一天的时刻,相当于当今时钟的钟面,时刻盘中心有一根指针,指针由最后一级齿轮的轴转动,齿轮转动使指针在时刻盘上指示时刻。詹希元还巧妙地在中轮上添加了一组机械传动装置,这些机械装置能使五轮沙漏上的二个小木人每到整时能够转出来击鼓报时。
       我们看到,詹希元的五轮沙漏计时时器的结构原理和现代钟表的结构原理几完全相同。但是詹希元生不逢时,这样先进的计时器问世8年,元朝就灭亡了,明朝的皇帝朱元璋也忙于权力斗争,同样不可能去支持民间科技的发展。这为后来我国的计时器落后于西方埋下了种子。沙漏的方便之处是,上下两个沙斗可互相倒过来使用。沙漏也有难于解决的缺点,沙砾流动时易堵塞,不过古时西方的沙漏用沙有一个秘方可解此弊,:他们先用大理石的粉屑放在酒中煮过九次,撇去浮沫放在阳光下晒干后使用可不使沙漏堵塞。但是沙漏计时的准确性毕竟比滴水漏刻差,故使用没有滴水漏刻那样普遍。此外,沙漏须用玻璃容器才能看清沙存量的多少,中国的沙漏大多是用陶器,不能看清存沙量的多少,这也可能是沙漏在中国没有像西方国家那样普及的原因之一。



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