沙漏

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沙漏,是一種測量時間的裝置。古代還有另一種記時工具漏刻。漏刻也叫水漏,其工作原理與沙漏相同,以漏的技術進行記時,根據從一個壺流到另一個壺的水量來記時,而沙漏則是根據從一個容器漏到另一個容器的沙量來記時。

簡介

刻漏,即漏刻。漏是指帶孔的壺,刻是指附有刻度的浮箭。有泄水型和受水型兩種。早期多為泄水型漏刻,水從漏壺孔流出,漏壺中的浮箭隨水面下降,浮箭上的刻度指示時間。受水型漏刻的浮箭在受水壺中,隨水面上升指示時間,為了得到均勻水流可置多級受水壺。

最早的漏刻也稱箭漏。使用時,首先在漏壺中插入一根刻有時刻的標竿,稱為箭。箭下以一隻箭舟相托,浮於水面。當水流出或流入壺中時,箭杆相應下沉或上升,以壺口處箭上的刻度指示時刻。

古代還出現過一些與漏刻結構原理類似的記時工具,如以稱量水重來計量時間的稱漏和以沙代水的沙漏等。但中國歷史上使用時間最長、應用最廣的記時裝置還是漏刻。

五輪沙漏

因刻漏冬天水易結冰,故有改用流沙驅動的。《明史·天文志》載明初詹希元創造了"五輪沙漏"。後來周述學加大了流沙孔,以防堵塞,改用六個輪子。宋濂著《宋學士文集》記載了沙漏結構,有零件尺寸和減速齒輪各輪齒數,並說第五輪的軸梢沒有齒,而裝有指示時間的測景盤。

流沙從漏斗形的沙池流到初輪邊上的沙斗里,驅動初輪,從而帶動各級機械齒輪旋轉。最後一級齒輪帶動在水平面上旋轉的中輪,中輪的軸心上有一根指針,指針則在一個有刻線的儀器圓盤上轉動,以此顯示時刻,這種顯示方法幾乎與現代時鐘的表面結構完全相同。此外,詹希元還巧妙地在中輪上添加了一個機械撥動裝置,以提醒兩個站在五輪沙漏上擊鼓報時的木人。每到整點或一刻,兩個木人便會自行出來,擊鼓報告時刻。這種沙漏脫離了輔助的天文儀器,已經獨立成為一種機械性的時鐘結構。由於無水壓限制,沙漏比漏刻更精確。

歷史

人類最早使用的記時儀器是利用太陽的射影長短和方向來判斷時間的。前者稱為圭表,用來測量日中時間、定四季和辨方位;後者稱為日晷,用來測量時間。二者統稱為太陽鍾。

中國殷商時期的甲骨文,已有使用圭表的記載。《詩經·國風·定之方中》篇有,"定之方中,作於楚宮。揆之以日,作於楚室……"。確切記載使用圭表的時間為春秋時期,即西元紀年前六五九年。

圭表等太陽鍾在陰天或夜間就失去效用。為此人們又發明了漏刻、沙漏、油燈鍾與蠟燭鍾等記時儀器。

漏刻的發明年代已不可考,據史書記載,西周時就已經出現了漏刻。