时间,看不见摸不着,但却时时刻刻的影响着自然界的每一种生物、或者物质。

一系列计时方式的出现,让时间的具象化变成了可能。

现代的我们可以使用钟表、手机、手表等一系列电子产品或者机械产品来计时,古人也同样可以通过太阳光照射在日晷上的影子变化去计时。

即便是阴天下雨,也完全可以通过一炷香、一盏茶、或者是刻漏等诸多可以量化的手段来计时。

古代滴水计时方法(刻漏中的水越多)(1)

而据古代文献的记载显示,在我国古代较为常见且相对精准的计时方式,恐怕也就只剩下日晷以及“漏刻”了。

就好比《新唐书》中所记载的,“凡夜漏尽,击漏鼓而开;夜漏上水一刻,击漏鼓而闭。”

当然,这里的“精准”其实只是“相对精准”的意思,毕竟即便是现代的一些高精尖的机械手表啥的,也不敢说就完全精准对吧?

古代滴水计时方法(刻漏中的水越多)(2)

而漏刻说白了其实就是一种底部带孔的“漏壶”与带有刻度的浮尺的结合体,结构也并不算复杂。

继而在壶中加水以后,浮尺便会因为水位的逐渐下降而下降,或者因为水位的逐渐上升而上升,那么人类便可以通过刻度的变化来把时间量化,继而精确的判断时间。

古代滴水计时方法(刻漏中的水越多)(3)

水的压强变化会影响到漏刻的精准度

可想必大家也都知道,一桶水上下部分的压强其实并不一致,而是会伴随着水深的变化逐渐变大或减小,水越深,压强则越大。

而古代刻漏往往都是由人工去给漏壶加水,就好比明朝时期的宫廷,就还曾专门设立了一个名为“刻漏房”的官署。

里面的数十个官员就是专门负责掌管每天的时刻变化,也就是向其他官署通报时刻或者是给漏壶加水啥的。

古代滴水计时方法(刻漏中的水越多)(4)

那么这里就面临着一个问题,人工加水的时候,先不说无法保证加水水量的恒定不变,而且其加水速度肯定是要大于壶底孔洞的出水速度的,直到加到标准水量为止。

这也就意味着刻漏漏壶底部的压强其实是逐渐变大的,势必就会导致孔洞出水处的水压也逐渐变大,说白了也就是出水量变大。

然后随着水位的降低而逐渐减小。这点相信大家随便找个瓶子,然后在底下 扎一个小孔一试便知,起初的出水速度绝对大于最后的出水速度,当然,别忘了在上面也开个口,否则水可能流不出来。

古代滴水计时方法(刻漏中的水越多)(5)

换言之,浮尺下降或上升的速度也势必会越来越慢,就跟钟表电池快没电了一样,钟表指针的转动速度会逐渐变慢。

那么在计时方面显然就会面临着一个失准的尴尬局面,自然也就谈不上什么精准计时。

如果这么看的话,这漏刻的精准度甚至还比不上阴天下雨会失灵的日晷,而且正如上文所说,古代宫廷中往往也都是通过刻漏来计时,更是从秦汉时期就已经相对普及了。

如果时不时就必须通过日晷来纠正的话,那跟有光才会亮的手电筒又有什么区别呢?没啥实际意义。

显而易见,古人肯定是已经解决了这个压强不稳的问题的,那么古人是怎么解决的呢?

古代滴水计时方法(刻漏中的水越多)(6)

古人用刻漏精准计时的实质

其实也很简单,起初就是给刻漏加盖,尽可能减小桶内的水与外界空气的接触,这点的原理大家可以参考上面所列举的那个饮料瓶,在瓶口拧紧的情况下,水是出不来的。

就是因为在这种情况下,瓶内残余空气的总量是不变的,一旦水流出去,空气总量却不变,那么这些残余空气的压强就会降低,从而小于外界的大气压强。

如此一来,内外也就形成了一个气压差,会把流出的那一点点水再压回去,自然也就出不来了。

但是有一定的缝隙以后就不一样了,完全可以通过控制调整这个压力差的数值来控制水的流速。

可是这样的结果也很明显,虽然确实能在一定程度上提高刻漏的精准度,可实则也十分有限,毕竟当时也没有精准控制内外大气压强差的工具不是吗?

更别提时不时还得开盖加水了。

所以,想要继续提高刻漏精准度的话,就必须另外想办法了,这个办法便是增加漏壶,一个不行加两个,两个还不行就加三个,直到其精准为止。

古代滴水计时方法(刻漏中的水越多)(7)

也就有了我们如今所能看到的呈台阶形式摆放的二级刻漏、三级刻漏、或者是四级刻漏,通常以四级刻漏较多。

咱们就以四级刻漏为例,大家想呀,在这种情况下,古人加水会先添加到最上层的那个漏壶里面,这个没错吧?

咱们就假设最上层加水速度是20,加满后的出水速度是10,那么第二台阶漏壶的最快加水速度其实也就是10,而且还会随着水位的降低而变慢。

古代滴水计时方法(刻漏中的水越多)(8)

那么第二台阶里面的压强变化幅度必然就没有最上层那么大,因为水的压强只跟水深以及密度有关,说白了也就是第二台阶刻漏的水深增长速度变慢了,这里咱们不考虑水管的弯折对水压的影响。

那么到第三台阶的漏壶之时,加水速度必然就小于10,因为第二台阶的漏壶没满。

依此类推,在到了第四台阶的刻漏之时,漏壶水深的增长幅度自然也就更慢,甚至是降到了与出水速度保持一致的程度。

也就等同于是形成了一股加水速度等于出水速度的恒定水流。

试问,在这种情况下,大家说第四台阶刻漏里面的压强还会发生变化吗?显然不会。

那么相对应的,浮尺刻度的变化自然也就更为均衡,而不是像早期那样越来越慢,对于时间的计量自然也就更为精准了。

即便还是不准,那也只需要看最后加水速度与出水速度的差距,继而相应的增减刻漏便足够了。


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