见史简谈|刻漏中的水越多,壶底的压强越大,古人怎么做到精准计时的?
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 。
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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?
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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 。
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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 。
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 。
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?
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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 。