中国最古老的计时仪器是什么?

作者&投稿:荆狡 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
目前最高的计时仪器是什么~

精确度最高的计时工具是原子钟,目前世界上最准确的原子钟一百万年积累起来的误差才/1秒!
人们平时所用的钟表,精度高的大约每年会有1分钟的误差,这对日常生活是没有影响的,但在要求很高的生产、科研中就需要更准确的计时工具。目前世界上最准确的计时工具就是原子钟,它是20世纪50年代出现的。原子钟是利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时的。由于这种电磁波非常稳定,再加上利用一系列精密的仪器进行控制,原子钟的计时就可以非常准确了。现在用在原子钟里的元素有氢(Hydrogen)、铯(Cesium)、铷(rubidium)等。原子钟的精度可以达到每2000万年才误差1秒。这为天文、航海、宇宙航行提供了强有力的保障。
基本原理
根据原子物理学的基本原理,原子是按照不同电子排列顺序的能量差,也就是围绕在原子核周围不同电子层的能量差,来吸收或释放电磁能量的。这里电磁能量是不连续的。当原子从一个“能量态”跃迁至低的“能量态”时,它便会释放电磁波。这种电磁波特征频率是不连续的,这也就是人们所说的共振频率。同一种原子的共振频率是一定的—例如铯133的共振频率为9 192 631 770Hz。因此铯原子便用作一种节拍器来保持高度精确的时间。

历史上的计时划分和计时器发明
公元前20000年:史前人以在木棍和骨头上刻标记的方式来计时。
公元前8000年:埃及人制订了每年12个月,每月均为 30天的历法。
公元前3000年:两河流域的苏美尔人把一年分为12个月,每月30天,每天分为 360个周期,每个周期为4分钟。
公元前2000年:巴比伦人使用每年354天的历法,每月 29天和30天相轮。与此同时,玛雅人创立了一年2印天和365天的历法。
公元前1500年:埃及发明第一个移动日晷,将一天分为12个周期。接着又发明一种叫漏刻的计时器。
公元前700年:巴比伦人把一天分为相等的12个部分。
公元前100年:雅典出现以一天24小时为基础的机械漏刻。 公元200年:西方开始引入星期概念。
公元400年:中国发展了机械漏刻。
公元1100年:日晷在欧洲得到发展。
公元1350年:德国钟表匠发明第一个机械闹钟。
公元1500年:意大利教堂响起了机械钟声。
公元1510年:德国纽伦堡出现带发条的怀表。
公元1583年:格里历在罗马、西班牙、葡萄牙、法国和荷兰部分地区生效。
公元1656年:荷兰一位天文学家发明自摆钟。
公元1700年:时钟上除时针外又加上了分针。
公元1800年:计时精确度到1/100秒。
公元1840年:建立格林威治标准时间。
公元1850年:计时精确到1/1000秒。
公元1884年:华盛顿会议制订全球时区表。
公元1928年:发明石英钟。
公元1949年:发明第一台原子钟。
公元1950年:计时精确到微秒。
公元1965年:计时精确到毫微秒。
公元1970年:计时精确到微微秒。
公元1972年:建立全球协调时间时。
公元1990年:精确到毫微微秒。
公元1998年:建立超冷铯原子钟,比微微秒又要精确10万倍。

太阳钟

在历史的长河中,天文学和计时学是相伴发展的,可以说有了天文学,也就有了计时学,计时仪器和天文仪器一样,是经过漫长的发展历程逐渐精确化的。最古老的计时仪器是土圭、圭表和日晷,其原理是通过太阳的投影和方位计时,一般通称太阳钟。
1.1土圭
土圭是最古老的计时仪器,是一种构造简单,直立的地上的杆子用以观察太阳光投射的杆影,通过杆影移动规律、影的长短,以定冬至、夏至日。“尚书·尧典”中记述土圭始于尧帝时期,即公元前2357-2258年,史学界认为“尧典”不是尧时写的,是周代史官根据传闻编写,后经春秋战国(公元前7~2世纪)时儒家陆续补订而成。因此我们可以认为,至迟在公元前7世纪掌管天地四时的官吏已使用土圭分出二分二至,确定一年为366天。到殷商时代(公元前1520~1030年)测时已达到相当高的精度,其干支记日法一直延用到今天。
1.2圭表
由于土圭的构造简单,不易掌握,所以逐渐发展为圭表。“隋书天文志”将圭表的创造追溯到公元6世纪:南北朝梁武帝天监年间(公元503~519年)祖(祖冲之之子)造八尺高的铜圭表,观测圭上表影的长短,测订时间。但1965年江苏仪征东汉墓(公元25~220年)出土了一件青铜铸的圭表,这说明圭表的创制和使用要早于记载几百年。待到“元史·天文志”对圭表的形制、构造、材质都有详尽的记述。
元初郭守敬按照圭表的原理在河南登封建立了高耸的观星台,在大都(今北京)设置了圭表。明正统二年至七年(公元1437~1442年)在北京古观象台建造圭表,清乾隆九年(公元1744年)重修并加以改进。古代圭表是用来判断方向,测定季节,四季划分和推算历法,对农业生产发展起到重要作用。
1.3日晷
日晷又称晷仪,也是观测日影记时的仪器,它与圭表的区别是:圭表的根据日影的长短判别方向测定季节、全年日数和冬至、夏至就在的日子,推算历法等;日晷的应用,主要是根据日影的位置,以指定当时的时辰或刻数,是我国古代较为普遍使用的计时仪器,但在史籍中却少有记载,现在史料中最早的记载是“汉书·律历志·制汉历”一节:太史令司马迁建议共议“乃定东西,主晷仪,下刻漏”,而“汉书·艺文志”中列有晷书34卷,但仅存书名,而无内容。
“隋书·天文志”中记载了耿询的成就,“观测日晷和刻漏,是测天地正仪象的根本”。“明史·天文志”对日晷的形制,定时之法都有详细的记载。较之圭表,它已复杂多了,可以说是一种真正的仪器了,发展到清代,不仅可以计时用,日晷本身已成为一件装饰艺术品。
中国太阳钟的历史上,指极表或指极针的发现可上溯到公元前四世纪,而周汉之间的12时辰制是非常先进的,在公元前四世纪以前已成为一种不变的时制。
唐代的赤道式日晷,是所有日晷中计时最准确的。后经阿拉件人或犹太人将其传入西方,十七世纪时赤道式日晷风行于欧洲,人们称它为“二分式日晷”。明末之后,中西各种日晷在社会上广泛使用,种类之多,前所未有。山西姚乔林是十八世纪著名的日晷制作家,其流派远播广东。
总之,太阳钟横跨人类历史数千年,在使用中不断发展和进步,为社会的发展,科学技术的进步起到了推动的作用,不仅可以计时,而且能求得标准时间,甚至可以校对现代的钟表。
日晷所测的是真太阳时或视太阳时,因为地球轨道偏心率以及地球倾角的影响,真太阳时和平太阳时是不一致的。因此,不依靠太阳测时的方法成为事实,而且更为重要。欧洲在十四世纪早期,机械钟出现以前,主要靠日晷计时,而中国对水钟或刻漏则十分重视,并发展成为一种文化,达到登峰造极的地步。为机械钟表的诞生作了科学和技术上的准备。
2.1水钟
水钟在中国又叫做“刻漏”,“漏壶”。根据等时性原理,滴水记时有两种方法,一种是利用特殊容器记录把水漏完的时间(泄水型),另一种是底部不开口的容器,另一种是底部不开口的容器,记录它用多少时间把水装满(受水型)。中国的水钟,最先是泄水型,后来泄水型与受水型同时并用或两者合一。自公元85年左右,浮子上装有漏箭的受水型漏壶逐渐流行,甚至到处使用。
从公元二世纪张衡的时代,到公元六世纪耿询的时代,使表演用的浑天仪和天球仪转动起来的水钟技术孕育了早期机械钟的出现。公元25年,一行和梁令瓒发明了擒纵机构,这种装置实质上就是早期的机械时钟,早于欧洲六个世纪。中国的浑仪在长期的发展过程中往往形式上是天文观测仪器,而本质上是时钟装置,因为从张衡的时代起,天文技术人员一直想做一种缓慢放置的齿轮,以便达到与天上的周日视运动步调一致。
公元725年一行和梁令瓒实质上解决了这一难题,因此,皇室对设在宫中放置不停的天球(天文钟)感兴趣是毫不奇怪的。
公元1088~1090年,苏颂和他的同事们在开封建立的水运仪像台是机械时钟和观测用浑仪的完美结合,在原理上是成功的,因此,可以说他比罗伯特、胡克先行六个世纪,比方和斐先行七个半世纪。
2.2香篆钟
水钟尽管是有发展前途的,但是古人仍在广泛的领域进行不竭探索,在某些情况下,也可能有其他较水钟更为准确的计时方法,据宋代学者薛季宣说,除日晷刻漏之外,有一种香篆钟于十二世纪中叶在中国流行。荷兰高罗培著“狄仁杰断案传奇”中,记述了唐宫计时用的香篆钟为梅花形黄铜盘,盘子内梅花五瓣,各缭绕着一圈盘香,用以计时焚薰,称为“五孕祥云”。
2.3沙漏

在历史进程中,我们的祖先在不同的时期发明和制造了各种适应当时社会经济发展和人们生活需求的计时器。其中主要有圭表、日晷、漏刻(见图)、机械计时器等。

圭表

圭表是我国最古老的一种计时器,古代典籍《周礼》中就有关于使用土圭的记载,可见圭表的历史相当久远。圭表是利用太阳射影的长短来判断时间的。它由两部分组成,一是直立于平地上的测日影的标杆或石柱,叫做表;一为正南正北方向平放的测定表影长度的刻板,叫做圭。既然日影可以用长度单位计量,那么光阴之“阴”,及时间的长短,,用“分”、“寸”表达就顺理成章了。

日晷

日晷也是通过观测日影计时的仪器,主要是根据日影的位置以确定当时的时辰或刻数。从出土文物来看,汉以前已使用日晷,在机械钟表传入中国之前,日晷一直是通常使用的计时器。日晷的主要部件是由一根晷针和刻有刻线的晷面组成,随着太阳在天空运行,晷针的投影像钟表的指针一样在晷面上移动,就可以指示时辰。

漏刻

圭表和漏刻都是用太阳的影子计算时间的,然而遇到了阴雨天或黑夜便失去作用了,于是一种白天黑夜都能计时的水钟便应运而生,这就是漏刻。漏,是指漏壶;刻,是指刻箭。箭,则是标有时间刻度的标尺。漏刻是以壶盛水,利用水均衡滴漏原理,观测壶中刻箭上显示的数据来计算时间。作为计时器,漏刻的使用比日晷更为普遍。我国古代诸多文人骚客留下了许多有关漏刻的富有诗情画意的章句。如唐代诗人李贺:“似将海水添宫漏,共滴长门一夜长。”宋代苏轼:“缺月挂疏桐,漏断人初静。”在机械钟表传入中国之前,漏刻是我国使用最普遍的一种计时器。

机械计时器

单纯利用水的流动来计时有许多不便,人们逐渐发明了利用水做动力,以驱动机械结构来计时。公元前117年,东汉的张衡制造了大型天文计时仪器——水运浑天仪,初步具备了机械性计时器的作用。随后历代都相继制作了附设有计时装置的仪器,其中宋代苏颂制造的水运仪象台,把机械计时装置的发展推倒了一个新的高峰,水运仪象台的计时机械部分可以按时刻使木偶出来击鼓报刻,摇铃报时,示牌报告子、丑、寅、卯十二个时辰等。

这类计时器尚不能算是独立的计时器,还是天文仪器与计时仪器的混合体,至十四世纪六十年代,我国的机械计时器已脱离了天文仪器而独立,不但具有传动系统-齿轮系,而且还有擒纵器,如果再进一步,就可能出现完全现代意义上的钟表。但遗憾的是,功亏一篑,中国没能做到这一点,最终机械钟表还是从西方引进。

除上述几种主要的计时器外,还有其他一些计时方法。如,香篆、沙钟、油灯钟、蜡烛钟等。

考察古人的时间观念,可以从两个方面加以观查:一是古人对时间科学划分后制定的计时制;二是古人把时间、计时仪器和国家法制、政权兴衰相联系。

我国古代制定、沿用自成体系的计时法。百刻计时法最古老,使用的时间也最长。大约西周之前(公元前十一世纪),古人就把一昼夜均分为一百刻(一刻等于14.4分)。汉代(前206-公元220)除使用百克制外,还应用以太阳方位计时的方法,到隋唐(公元581-907)时,太阳方位计时衍生为十二时辰计时,百克制与十二时辰计时法并用。直到明末清初(十七世纪),西方机械钟表传入后,我国才改用一天二十四小时的计时法,但十二时辰仍沿用,每个时辰两小时。为和二十四小时计时法相一致,我国古老的百克制演变为九十六克制,一个时辰内分为八刻、一小时内分为四刻,这样一昼夜就为九十六刻,与世界通用的计时法相一致。

此外,我国古代还使用独特的夜间计时方法,这就是“更”。“更”是计时单位,一夜分五更,每更时间长短依夜的长短而定。



计时器、桥牌、马鞍,中国古代还有哪些创造发明?
答:我国最古老的记时仪器——壶漏 张衡的地动仪 历法革命——沈括的《十二气历》科苑奇葩——郭守敬发明和研制的天文仪器 祖冲之和圆周率 算盘 磁偏角和磁倾角 测量工具——游标卡尺 投影 幻灯——走马灯 竹简和木简 帛书和帛画 丝棉纸——赫蹄 世界上最早的植物纤维纸 汉代洛下闳的赤道式仪器 苏颂--中国...

时间的单位“刻”最早出现在什么时候,是哪个国家最早使用这个说法。_百 ...
答:最早的漏壶很简单,就是一把带提梁的壶,在壶的下边留一小孔,箭秆上有刻度。看水退到哪一刻度就知道是什么时间。经过不断改进,漏刻的结构日臻完善。我国目前现存最完整的一件古代计时漏刻,是元代所造,现收藏于中国历史博物馆。这套漏刻由四个漏壶组成,安放在阶梯式的坐架上,高2.64米。由上...

古代的人们常常用什么来计时
答:其他计时方法**:除了上述计时器,还有香篆、沙钟、油灯钟、蜡烛钟等不同的计时方法。古代的时间观念可以从两个方面来考察:一是对时间科学的划分和制定的计时制度;二是将时间、计时仪器与国家的法制、政权的兴衰联系起来。中国古代的计时法自成体系,其中百刻计时法最为古老,使用时间也最长。直到明末...

古代计时工具叫什么?
答:为此人们又发明了漏壶和沙漏、油灯钟和蜡烛钟等计时仪器。中国古代应用机械原理设计的计时器主要有两大类,一类利用流体力学计时,有刻漏和后来出现的沙漏;一类采用机械传动结构计时,有浑天仪、水运仪象台等。此外,还有应用天文原理(大都根据日影方向测定时间)计时的日晷,它也是中国最古老的计时器之一。 日晷、水钟、...

古代人都没有表,怎么看时间的?
答:后来发现正午时的表影总是投向正北方向,就用石板做的尺子平铺在地面上,与立表垂直,通过测量表影的长度和方向来算知时间,这把尺子叫做——圭。圭表就这么制成了。2、日晷 日晷,本义是指太阳的影子。现代的“日晷”指的是人类古代利用日影测得时刻的一种计时仪器,又称“日规”。其原理就是利用...

计时工具发展的历史
答:公元前1500年:埃及发明第一个移动日晷,将一天分为12个周期。 接着又发明一种叫漏刻的计时器。 公元前700年:巴比伦人把一天分为相等的12个部分。公元前100年:古希腊雅典出现以一天24小时为基础的机械漏刻。公元200年:西方开始引入星期概念。公元400年:中国发展了机械漏刻。公元1100年:日晷在欧洲...

古代人用什么计时?
答:4.浑仪。浑仪是中国古代用于测量天体球面坐标的观测仪器。它是由一重重的同心圆环构成,整体看起来就像一个圆球。有资料表明,在公元前4世纪中叶,中国就已经使用浑仪观测天象了,比古希腊约早60年。5.天体仪。天体仪,古称“浑象”,是我国古代一种用于演示天象的仪器。我国古人很早就会制造这 种仪器,...

古代计时工具有哪些???
答:主要有以下几类:应用机械原理设计的计时器主要有两大类,一类利用流体力学计时,有刻漏和后来出现的沙漏;一类采用机械传动结构计时,有浑天仪、水运仪象台等。此外,还有应用天文原理(大都根据日影方向测定时间)计时的日晷,它也是中国最古老的计时器之一。日晷简介:日晷,圭表中的“表”是一根垂直立在...

中国古代四种计时的仪器和工具
答:太阳移动至正南时,其影子会落在圭面上。通过测量影子的长度,可以推算出诸如冬至、夏至等节气的具体时刻。影子最长时指示冬至,最短时则代表夏至,这是我国最早创造且广为人知的天文仪器。2. 刻漏,又称漏刻或漏壶,是古代的计时工具。漏壶分为泄水型和受水型两大类。早期的刻漏大多为泄水型,即...