古代计时器的发展历程中,不同工具根据使用原理和时代特点可分为以下几类:
圭表
中国最古老的计时仪器,通过测量正午时表影长度确定节气(如冬至、夏至)和一天时长。由标杆(表)和刻有方位的圭板组成,阴天或夜间失效。
日晷
利用太阳投影方向,通过晷针指向晷面刻度确定时间,可精确到刻(约15分钟)。需在白天使用,阴天或夜间不可用。
漏刻
通过漏壶中水滴速度测量时间,分为泄水型和受水型。汉武帝时期发明了浮箭漏、二级补偿式浮箭漏等改进型,精度较高,可昼夜计时。
水运浑天仪
依靠水力驱动,模拟天体运行并测定时间,是古代天文观测与时间记录的结合体。
沙漏
通过砂粒流动时间测量,早期用于宗教仪式和计时,精确度较低但原理简单。
浑天仪
主要用于天文观测,通过机械结构模拟天体运动,辅助确定时间。
机械钟 :如水钟(漏壶)、香篆钟等,利用水流或燃烧时间测量,但出现较晚。
天文观测仪器 :如浑天仪、水运仪象台,虽主要用于天文研究,但也辅助时间计算。
早期 :商周时期采用百刻制,将一昼夜分为100刻(约14分24秒)。
中期 :汉代结合圭表与漏刻,形成太阳方位计时与水力计时的结合。
后期 :隋唐时期发展为12时辰制,与太阳方位计时并行使用。
这些工具的发展反映了古代科技与天文观测的结合,共同推动了对时间精确度的提升。