刻漏(中國古代的漏水計時器)

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刻漏引又稱漏刻﹑漏壺,是中國古代的漏水計時器。漏壺主要有泄水型和受水型兩類。早期的刻漏多為泄水型。水從漏壺底部側面流泄﹐使浮在漏壺水面上的漏箭隨水面下降﹐由漏箭上的刻度指示時間。後來創造出受水型﹐水從漏壺以恆定的流量注入受水壺﹐浮在受水壺水面上的漏箭隨水面上升指示時間﹐提高了計時精度。為了獲得恆定的流量﹐首先應使漏壺的水位保持恆定。其次﹐向受水壺注水的水管截面面積必須固定﹐水管採用“渴烏”(虹吸)原理﹐便於調整和修理。

基本介紹

  • 中文名:刻漏
  • 又稱:漏刻﹑漏壺
  • 釋義:中國古代的漏水計時器
  • 出處:《周禮·夏官》
簡介,原理,歷史典故,使用場合,其他國家,

簡介

或稱漏壺,中國古代的漏水計時器。《周禮·夏官》(約公元前5世紀成書)中記載有:“挈壺氏:掌挈壺以令軍井,……凡軍事,縣(懸)壺以序聚?(柝)。……皆以水火守之分以日夜。”“序聚?”是說根據漏壺的標示按時敲木梆報時的意思。“水火”操作是控制水溫的措施。圖1是現存最古三隻刻漏實物之一,其形制與圖2類似。圖2中壺蓋上的長方孔應是插“箭”的口,“箭”是用竹木製成指示水深的標尺,上面的刻度即標誌時間,下端裝在一個浮體上,隨水面升降。
刻漏刻漏

原理

由水面下降顯示時刻的漏壺屬沉漏一類。沉漏的水壓隨水面而降低,流速很難均勻化,以致箭的分度不易準確。約在漢代發明了浮漏:從一個漏壺流出的水,流入一個直柱形容器,箭在其中便逐漸上浮。只要流注均勻,箭刻便可均勻上升,計時易於精確,為了得到均勻水流,自東漢起就採用複式漏壺:從一個漏壺向第二個漏壺注水,重疊使用二級以至六級,最後的漏壺才把水入放置浮箭的壺。這種方法使添水操作的斷續性得以平滑。
刻漏刻漏

歷史典故

《全上古三代秦漢三國六朝文‧全後漢文》中在桓譚(卒於公元56年)的文章里刻漏度數因乾﹑濕﹑冷﹑暖而異﹐在白天和夜間需要分別參照日晷和星宿核對。當時已認識到水溫和空氣濕度對刻漏計時精度的影響。
刻漏的最早記載見於《周禮》(《周禮·夏官》(約公元5世紀成書)中記載有:“挈壺氏:掌挈壺以令軍井,……凡軍事, (懸)壺以序聚 (柝)。……皆以水火守之分以日夜。”“序聚 ”是說根據漏壺的標示按時敲木梆報時的意思。“水火”操作是控制水溫的措施。)。已出土的文物中最古老的刻漏是西漢遺物﹐共3件﹐均為泄水型。此圖為興平縣1958年出土的西漢刻漏,它是現存的三隻刻漏實物之一。
宋天聖八年(1030)燕肅(生卒不詳)發明“蓮花漏”,精度大為提高。其法是使漏壺水面總保持漫溢高度,從而使水壓穩定而流速不變。沈括承襲這一成果,於熙寧七年(1074)在司天監製成玉壺浮漏(圖3),還寫了一篇呈皇帝的《浮漏議》,這是現存關於刻漏的最詳盡的也是最高水平的文獻,全文完整地收存在《宋史·天文志》中。
在燕肅和沈括的刻漏中,影響水流的兩個主要原因互相補償:一是水的粘滯性。當溫度升高時,粘滯度便減小,水流變快;二是水面高度。當溫度升高時表面張力減小,漫溢水面便微微降低,水壓隨之降低而水流變慢。適當選擇結構尺寸,就可以使兩個相反的變化近於完全抵消,達到最佳效果,即是水流受溫度變化的影響極小,刻漏更為準確;可說是世界上最精密的漏水計時器。沈括在《夢溪筆談》中宣稱,他用自己的刻漏證明了古代人從天文觀察中得出的“冬至日行速,夏至日行遲”的結論。
刻漏刻漏

使用場合

古代使用精密漏壺的場合幾乎都是天文觀測,例如測定冬至、夏至和日月食的太陽方位。因此要求漏壺提供守時服務的時間不過數日,數日之間氣溫的變化不會很大,而且精密漏壺都置於密室,因此溫度的影響並不嚴重。好的漏壺與當時的方位測量在精度上是可以匹配的。
刻漏刻漏
隋煬帝時代,稱漏曾供皇帝出行之用。旅行中,利用車載或人抬。水拍可以抑制水的盪濺,秤的懸掛系統自然下垂,也較為能適應顛簸。

其他國家

世界上其他國家古代也發明並發展了漏水計時技術。現存最古的實物是埃及公元前14世紀所制,在盛水容器底有一小孔,水從孔下泄而水面漸低,內側壁上有刻度,以水面所對刻度標示時間。公元前3世紀希臘人法庭上計時,即用漏壺(clepsydra)。後來羅馬人加以改進,使漏水進入一圓柱筒,筒內浮子勻速上升,推動齒輪機構,轉動指針示時。伽利略作落體實驗,也用漏水計時。在歐洲阿拉伯這種記時裝置一直用到16世紀。 刻漏

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