陕西省科学技术协会科普宣传专栏 白驹过隙时光流转 那些闪耀古人智慧的计时工具
本报记者张梅
岁月不居，时节如流。
子在川上曰：逝者如斯夫！不舍昼夜。
劝君莫惜金缕衣，劝君惜取少年时。
……
每到岁末年初，人们会格外感慨时光流逝。当你读着古人这些优美的诗句，感叹光阴荏苒之时，有没有想过在没有钟表的古代，古人用什么来计时？计时方法和手段的发展，与天文学发展息息相关。这一期，我们就请中科院国家授时中心马莉萍副研究员为我们讲讲那些闪耀古人智慧的计时工具。
日晷可能大家都不陌生。我们经常能看到，在公园或者建筑物外摆放着一台日晷作为装饰。《说文解字》中说“晷，日影也。”日晷就是利用太阳的位置来测量时间的一种仪器。人类使用日晷的时间非常久远，古巴比伦人在远古时代的6000年前就开始使用。日晷根据晷面的摆放位置可以分为三大类：平晷、直晷和斜晷。
平晷中最常见的是地平式日晷，晷面要求严格水平，晷面和晷针之间的夹角就是当地的地理纬度，适合低纬度地区使用。晷面垂直于地平面放置的是直晷，按照晷面朝向可以分为垂直向南日晷、垂直向北日晷以及垂直向东和向西日晷。其表针又分两种：垂直于晷面的和不垂直于晷面的。后者表针的倾角通常等于当地的地理纬度。垂直向南日晷较适合在中纬度地区使用。东或西向垂直式日晷只能在上半日（东向）或下半日（西向）使用，但全球各纬度都适用。
斜晷可分为赤道式日晷、极晷等。赤道式日晷是日晷世界中最简单、最常见的。其晷面平行于赤道面，晷盘上刻度等分，晷针指向北极，晷针的仰角是当地的地理纬度。春分到秋分期间，太阳总是在天赤道的北侧运行，晷针的影子投向晷面上方；从秋分到春分期间，太阳在天赤道的南侧运行，晷针的影子投向晷面的下方。所以在春分以后看晷盘的上面；秋分以后看晷盘的下面。赤道式日晷适合中低纬度地区使用。赤道式日晷是中国古代最经典的计时仪器。
日晷的计时精度与制作和安装水准密切相关。就赤道式日晷来说，制作精良安装到位的日晷能精确到一两分钟。由于日晷依赖日照，不能用于阴天和黑夜。因此，单用日晷来计时是不够的，还需要其他种类的计时器，如水钟来与之相配。
日晷石制的圆盘叫“晷面”，应根据当地纬度以一定倾角斜着摆放，使晷面平行于赤道面。晷盘上的刻度是等分的，分为子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二时辰。按照中国传统，每天的起始时间是子时，也就是前一天晚上11时到次日凌晨1时。
在北回归线以北的地方，早晨的影子在西方，中午的影子在北方，傍晚的影子在东方。所以随着时间的推移，晷针上的影子是慢慢由西向东在移动的。一般来说，早晨晷针的影子投向盘面西端的卯时附近，当太阳到达正南最高位置（上中天）时，针影位于正北（下）方，指示着当地的午时正时刻。午后太阳西移，日影东斜，依次指向未、申、酉各个时辰。
圭表是我国最古老的计时器，它和日晷一样，利用太阳射影来计时。圭表中的“表”是指直立于平地上测日影的标杆和石柱，“圭”则是正南正北方向的测定表影长度的刻板。圭表可以计时还可以用来测定节令，夏至日行极北，正午时刻表影最短，冬至日行极南，正午时刻表影最长；春分和秋分太阳出没于正东西，正午时刻表影适中，进而确定春分、夏至、秋分、冬至四个节气。
圭表、日晷有一个共同特点——它们需要太阳。那么，在没有太阳的阴雨天或者夜晚如何来计时呢？这时，漏刻应运而生。“漏”就是壶，可用来装水亦可泄水，前者为受水型漏壶，后者为泄水型漏壶，“刻”即是记有刻度的箭。它的原理是利用水从漏壶中滴出，水位下降，壶中的箭刻也下降，从而确定时间；或者滴水进壶中，水位上升，箭刻上升来指示时间。
随着生产力的不断进步，各种计时工具不断诞生。计时工具的发明很大程度上促进了生产力发展，也促进了天文历法的不断进步。
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