古人怎樣測時間

王貞虎

21世紀(jì)的今天，我們有很多方式可以用來計算和測量時間，但在3千多年前，人類是如何測量時間的呢？

計時的漏壺、漏刻

很早之前，用來記錄時間的工具是漏壺。一只裝滿水的陶壺，底部流失的水就像流逝的時間，漏的水越多，代表流逝的時間越長。公元前1千多年，古埃及人就會用漏水的容器計量時間。中國古代則用漏刻來測量時間，漏刻是由漏壺和箭刻組成，漏壺里頭盛水，箭刻上的刻度用來表示時間。但漏壺漏水的速度并不穩(wěn)定，滿水時，漏水較快，水快流盡時，漏水較慢。為了穩(wěn)定水流速度，得多加漏壺，讓原先漏壺的水位固定。于是東漢出現(xiàn)了二級漏壺，晉代出現(xiàn)了三級漏壺，唐代出現(xiàn)了四級漏壺。

立竿見影的日晷

日晷則是白天記錄時間的工具，用的是立竿見影的原理。太陽隨著時間在天空中運行，不同時間會有不同的日影，利用日影位置的變化，就可以來測量當(dāng)下的時刻。

日晷由一平臺晷面和一根晷針構(gòu)成。若晷面和地球的赤道面一致，和地平面成一固定角度（此一角度和日晷擺放緯度的總和是90度，例如北緯30度的晷面和水平面呈60度），這種日晷稱為赤道日晷。另外還有地平日晷和垂直日晷。地平日晷是將晷面平放在地面，而垂直日晷則是掛在垂直墻面上。不同的日晷，在晷面上的時間刻度不盡相同，赤道日晷的時間刻度比較像手表，有均勻的時間刻度，其他日晷時間刻度則不均勻，不均勻程度和日晷放置的緯度有關(guān)。

確定時令的圭表

圭表是另一種利用日影的計時工具，它被用來記錄一年的日變化。圭表是由兩根互相垂直、呈L形的石柱所構(gòu)成，以正南正北方向平放在地面的稱做圭，垂直地面的稱做表。當(dāng)正午時分，太陽經(jīng)過子午線的時候，會落影在圭上，日影的長短隨著一年四季有所變化，北半球夏至的時候，日影最短，冬至最長，南半球正好相反。圭表不僅可以用來制定節(jié)令，而且還可以用來在歷書中排出未來的節(jié)令，作為指導(dǎo)農(nóng)事活動的重要依據(jù)。

圭與子午線

《達·芬奇密碼》一書中有一段描述，西拉跑到巴黎圣許畢斯教堂挖取拱心石，根據(jù)盟主和三大長老的口供，拱心石是藏在通過圣許畢斯教堂的玫瑰線下。玫瑰線就是通過巴黎天文臺的子午線。1884年以前的本初子午線是這條子午線，之后才改成通過格林威治天文臺的子午線。但圣許畢斯教堂地上刻畫的線并不是玫瑰線，而是圭，玫瑰線并沒有通過教堂。

源于吊燈的鐘表

鐘表的雛形應(yīng)屬單擺鐘。意大利天文學(xué)家伽利略從教堂擺蕩的吊燈上發(fā)現(xiàn)了單擺原理，即吊燈擺蕩的幅度和擺動的周期無關(guān)，也就是說擺蕩幅度大與小所花的時間是一樣的，這種穩(wěn)定的周期特性正好可以用來計時。幾十年前掛在墻上的時鐘，很多都是利用擺垂來計時。

鐘表除了計時的功用外，還可以用來確定地球的經(jīng)緯。14世紀(jì)，歐洲進入航海探索的時代。要在茫茫大海當(dāng)中找到船只的位置，光靠太陽或夜晚星座是不夠的。從開始航海活動的400多年后，船長要在船上量出經(jīng)緯度，還是件非常困難的任務(wù)，甚至因為迷航，造成18世紀(jì)初英國四艘船艦觸礁，大約2000名水手淪為波臣。

地球的緯度是和所在位置對應(yīng)的北極星高度有關(guān)，而地球經(jīng)度是和當(dāng)?shù)貢r間有關(guān)。若有精確的鐘表，就可以換算出當(dāng)時的經(jīng)度。1770年，英國鐘表匠哈理遜制造出哈氏5號航海鐘，精確度可達每日誤差僅1/3秒。在哈理遜長達30多年的研發(fā)下，航海鐘成為助力英國成為海上強國的神器之一。