论中国古代计时器的发展与运用

葛芬

摘要：计时，使我们的各项活动有计划性。现代人计时，各式各样的钟表几乎随处可见。最常用的便是机械手表与手机，简单快捷而又便利。随着古代社会经济文化与科学的发展，我们的祖先也不断发明发展我们的计时设备。总结生活中的经验，创造并逐渐完善了圭表、日晷和铜壶滴漏等计时仪器，以及以驱动机械结构来计时的机械计时器。

关键词：计时器；圭表；日晷；铜壶滴漏

一、引言

中国是世界上最先懂得计时的国家。古代人们最原始的方法便是通过每天观察太阳、月亮的升起和运行，来分辨基本的时间以确定时间的早晚。对于时间的掌控使人们更加懂得规划生活，也促进了社会经济文化政治等各方面的发展。我国最早的计时仪器叫做“圭表”，圭表是利用太阳照射的形成阴影的长短来计算时间。之后出现了与其原理大致相同的利用太阳射影的方向来测量时间的仪器，称为“日晷”。但是在阴雨天和夜间，这两类计时器便失去了效用，于是又发明了漏壶和沙漏等计时仪器。后来，随着社会经济文化的发展，机械制造的不断完善，还应用机械原理设计了计时器，如水运浑天仪等。

二、圭表

圭表是我国最古老的一种计时器（如图1），很早以前，人们发现房屋、树木等物在太阳光照射下会投出影子，这些影子的变化有一定的规律。于是便在平地上直立一根竿子或石柱来观察影子的变化，这根立竿或立柱就叫做“表”；用一把尺子测量表影的长度和方向，则可知道时辰。后来，发现正午时的表影总是投向正北方向，就把石板制成的尺子平铺在地面上，与立表垂直，尺子的一头连着表基，另一头则伸向正北方向，这把用石板制成的尺子叫“圭”。正午时表影投在石板上，古人就能直接读出表影的长度值。

作为度量日影长度的一种天文仪器，圭表测定正午的日影长度以定节令，定回归年或阳历年。这样，圭表不仅可以用来制定节令，而且还可以用来在历书中排出未来的阳历年以及二十四个节令的日期。

在现存的河南登封观星台上，40尺的高台和128尺长的量天尺也是一个巨大的圭表。

三、日晷

日晷，本义是指太阳的影子，后来则指古代利用日影测得时刻的一种计时仪器（如图2），又称“日规”。现在，我们到北京故宫、沈阳故宫、承德避暑山庄等地旅游参观时，还可以看到日晷的身影。仔细观察日晷我们不难发现它通常由石制的圆盘和铜制的指针组成。那根斜放的铜制的指针叫做“晷针”，晷针垂直地穿过圆盘中心，起着圭表中立竿的作用，当太阳照射时，晷针会在圆盘上投下影子。石制的圆盘叫做“晷面”。日晷与我们现代的机械手表有许多相似之处，晷针的影子就像现代手表中的指针，晷面就像现代手表的表盘。

四、铜壶滴漏

由于圭表和日晷计时只能在晴天有太阳时使用，若遇到晨、昏、阴、晦、雨、雪天气，便失去效用，因此便出现了铜壶滴漏。铜壶滴漏是我国占代利用水的流速来计量时间的一种仪器，它比圭表、日晷计时要先进、准确。圭表和日晷都是利用太阳照射的投影来计时的，所以受天气的局限非常大，阴天和夜间就不能正常计时了。但是铜壶滴漏在日夜、阴、晴的天气中都可以使用。漏刻的计时方法可分为两类：泄水型和受水型。

我国使用漏刻计时的历史很悠久，在北京故宫博物院的交泰殿中就有一座公元1745年制造的铜壶滴漏，保存完好。

五、机械计时器

随着社会经济的不断发展人们发现单纯利用水的流动来计时有很多不便，古代人民发现了可以通过水做动力，通过水来驱动机械结构从而达到计时的目的。最著名的便是东汉的张衡制造的大型天文计时仪器——水运浑天仪，水运浑天仪制作于西元前117年，初步具备了机械性计时器的作用。其主体是浑象，增设了地平环和子午环，采用齿轮系统，把浑象和漏壶连接起来，利用漏水的力量使仪器均匀转动，把天空中日、月、星辰的周日运动演示出来。

六、运用和发展

中华上下五千年历史的发展也是时空的发展，从人们开始懂得计算时间管理时间开始，生活就规整为有序的每一天每一个时辰，使我们的生活有计划有规律。可以使人们掌握季节和时间的变化，以制订历法，使人们知道有关时间的信息，来促进农业生产促进社会经济的发展。

古代计时器从圭表到日晷到漏刻再到机械计时器的不断发展，也见证了古代人民对于时间管理的不断努力与发展。生活在现代的我们有各种各样计时的工具，不再需要依靠天气和日光照射也不再需要水的流速这样复杂繁琐的方式来计算时间。显然这些古人留下的计时工具在当代生活中已失去实用价值，但蕴含在这些计时器背后的古人们的智慧以及对于时间的计划和管理的精神在当代生活中仍然值得传承与学习，只有学会管理时间才能管理人生。

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