利用身邊器材，做簡易計時裝置

陽歷與陰歷

對時間的意識來自對自身及周圍事物發(fā)生變化的感覺，比如青絲白發(fā)、斗轉星移、草木枯榮，比如種子落地、嫩芽萌發(fā)、枝葉茂盛、碩果累累的整個進程。

自然界的周期性事件有很多，如月盈月虧、日出日落、春去秋來、潮漲潮落，早期的歷法皆源于此。用周期性事件來計時是很自然的事，我們今天也經常用“一杯茶的時間”“一根煙的工夫”來表達比較模糊的時間概念，大家也都能理解。

以太陽相對于地球的運動周期得到的時間是回歸年，也稱“太陽年”。一年分12個月，但是這個“月”與月相無關。根據太陽歷的日期，可明顯看出四季變化、冷暖交替的情況。

以月相的消長周期為月，累計為一年，則形成太陰歷，也稱“陰歷”或“月亮歷”。陰歷不考慮地球繞太陽公轉的情況，導致不能反映季節(jié)。

古羅馬歷法最初起源于太陰歷，公元前45年改成了太陽歷，即儒略歷。儒略歷每年設置12個月，大、小月交替；每4年有一個閏年，平年365天，閏年366天。后又修正為格里歷，它更接近實際的太陽年，成為現(xiàn)代公歷的基礎。

在我國，陰歷出現(xiàn)得也早，把月亮圓缺的一個周期定為“朔望月”，完全見不到月亮的一天叫“朔日”，定為每月初一；月亮最圓的一天叫“望日”，定為每月的十五或十六。到漢代，歷法與干支歷中的二十四節(jié)氣融合，形成漢歷，即農歷，這樣表征四季、指導農時更加實用。其中，用天干地支紀年或二十四節(jié)氣描述季候，屬于陽歷，能準確地反映太陽年；當采用“八月十五”“正月初一”的說法時，指的就是陰歷了，能很好地與月亮圓缺對應。所以，農歷屬于陰陽合歷。

漏刻計時

從西周開始，中國開始采用十二時辰制。到了漢代，采用十二地支表示時辰，每個時辰相當于現(xiàn)在的兩小時。到了清代，一個時辰明確地被分為八刻，一刻相當于現(xiàn)在的15分鐘。

鐘表在4 000多年前就出現(xiàn)了，比如利用影子的影鐘（如日晷或星晷）、利用流沙的沙鐘（如沙漏）、利用水滴或水流的水鐘（如漏刻）。

在中國，西周時就出現(xiàn)了漏刻。用銅壺做容器，壺內的水面上豎直漂著一支箭，箭上標有刻度。泄水型的漏刻在銅壺底有小孔，水滴往下漏，壺內水面下降，浮箭高度就下降；受水型的漏刻，則是往銅壺里滴水，壺內水面上升，浮箭高度就增加。浮箭在一天之內會上升或下降特定的長度，將這段長度等分為多份，每一份就是一刻，這就是“刻”這一時間概念的最初由來。早期的一天分為100刻，每刻相當于現(xiàn)在的14.4分鐘；后來改為96刻，每刻就變?yōu)楝F(xiàn)在的15分鐘了。

當漏刻中的水面高度變化時，還帶來了壺底水深的變化，壺底小孔受到的水壓也在變化，因此滴水速度也是變化的，這就導致了浮箭上相同長度的刻度并不能表示相同的時間段。因此，又出現(xiàn)了很多改進型的漏刻，比如將壺底形狀改為拋物線形，設置多級漏壺等。泄水或受水過程中，水的質量也發(fā)生變化，所以古代也有通過稱量水的質量來計量時間的裝置。

除了上面的方法，古人還有焚香計時等方法。

動動手，做兩個簡單的計時器

2024年第3期的《制作簡易日晷》一文中，給大家介紹了赤道式日晷的簡易制作方法。今天，再介紹兩種用飲料瓶制作簡易計時器的方法。

飲料瓶沙漏

找兩個飲料瓶，洗凈晾干。將兩個瓶蓋相對，用雙面膠粘合。用電烙鐵在瓶蓋中央穿孔，并用砂紙等工具將孔的內部和邊緣打磨得盡量光滑（圖2）。在其中一個飲料瓶里裝入適量的沙子，把瓶蓋擰上，然后將第二個飲料瓶擰到第一個瓶蓋上，這樣就組成了一個沙漏。

將裝沙子的甲瓶置于上方，沙子開始流入下方的乙瓶中，同時用計時器開始計時（圖3）。計時結束后，將測得的流沙時間t1寫在甲瓶上。再將盛有沙子的乙瓶置于上方，沙子開始流入下方的甲瓶中，同時用計時器開始計時。計時結束后，將測得的流沙時間t2寫在乙瓶上。兩次時間可能不等，但無所謂，可以當成兩個沙漏計時器使用。

改變瓶蓋上孔的大小，改變瓶中沙子的量，都可以改變t1和t2的大小。可以采用以下方法來提高沙漏的計時精度：第一，可采用多測幾次取平均值的方法來確定t1和t2的值；第二，改進兩個瓶蓋接口處的制作，把瓶蓋上的水平部分改為錐體結構，可減少沙子的滯留；第三，從網上購買玻璃微珠，球形的微珠更容易滾動，避免了在瓶內的殘留。

飲料瓶漏刻

在飲料瓶蓋上打孔，穿過一截吸管，并用熱熔膠固定（圖4）。找一個空的塑料小瓶，在瓶蓋頂端扎個孔，將一支竹簽插入孔內并固定（圖5）。在飲料瓶底扎一個大小適中的孔，然后用透明膠帶封住。在飲料瓶里裝上水，將小塑料瓶放到飲料瓶內的水面上，讓竹簽從吸管里穿出來，擰緊瓶蓋。在竹簽露出吸管的位置做上標記，在飲料瓶外壁標記出水面位置。將飲料瓶放在另一個容器上，撕掉瓶底的透明膠帶，水開始下滴，同時用計時器開始計時（圖6）。

當飲料瓶里的水滴完，用計時器記錄下滴水時間t，再次在竹簽露出吸管的位置做上標記。測量竹簽上兩次標記之間的長度l，如果將這個長度10等分，每份就代表t/10的時長；如果20等分，每份就代表t/20的時長。

通過調整飲料瓶的大小、瓶底滴水小孔的孔徑、飲料瓶中的水量，可以讓時間t變成一個整數值，比如1小時、80分鐘等，再將竹簽上的長度l適當等分，這個漏刻就可以用來粗略地測量時間了。

當然，你也可以查查資料，動動腦筋，設計出自己的漏刻。

（責任編輯：白玉磊）