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机械时钟,原来有这么丰富的历史

时间之于人类的重要性不言而喻,这么一来,如何计时自然也是值得探索的。古人很早就开始研究计时工具,古巴比伦王国发明了土圭,原理我们都清楚,是根据太阳投影长短和方位的变化来判断时间。我国古代人民也有类似的发明:日晷、漏壶、沙漏等等,漏壶、沙漏是利用水流和沙流的流量计时。上述这些虽然能让人对时间有个大概了解,但还是有缺点的:不够精准!如果想知道现在到底是几点几分,是没办法做到的。
 

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日晷

 

钟表的出现解决了这一难题,钟表包括钟和表两类,这是计量、指示时间的精密仪器。多亏了它们,人们可以既方便又精准地计算时间。最早的机械钟表是什么样子呢?
 

最早出现的机械钟是东汉张衡发明的——漏水转浑天仪,齿轮将浑象和计时漏壶联结起来制作而成。漏壶漏水推动浑象匀速旋转,转一周就是一天。江山代有才人出,等到北宋时期,宰相苏颂和韩公廉等人创制的水运仪象台又多了一个小装置——擒纵器,号称是机械钟表的“心脏”。

东汉张衡发明的漏水转浑天仪

漏水转浑天仪
 

欧洲古老的机械钟,出现在14世纪的欧洲,它是由挂在绳子一端的重锤所驱动,绳子的另一端绕在一个轴上,随着重锤的下降,轴相应地转动,再通过齿轮带动钟的指针旋转。
 

1510年,德国锁匠彼得·亨莱思首创用钢发条代替重锤,创造了用冕状轮擒纵机构的小型机械钟表,然而这种表的计时效果并不理想:发条若是上得太紧,指针就会走得过快;发条若是上得过松,指针就会运行得慢。
 

好在人类是有智慧的,这一缺点很快得到了改进,捷克人雅各布·赫克设计出了一个锥形涡轮,再加上一卷发条组成表的驱动机构,发条卷紧,力作用于锥形涡轮的顶端;发条放松,拉力减弱,力作用于涡轮底部,涡轮的形状恰好能补偿发条作用的变化,这样一来,钟表机械就可以保持匀速地运转。不会出现“发条不同的松紧导致时针走速不同”的现象。
 

约在1582年,伽利略发明了重力摆,1657年,惠更斯将重力摆引入到机械钟中去,制作出了世界上第一台精确的摆钟,这是机械时钟史上一大事件。
 

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相较于以前的需要驱动机构来推动对称横壁的钟表,摆钟显然要省事得多,利用地球的重力来推动。再到后来,单摆被应用于时钟,时钟也精度也因之越来越高。到了17世纪中叶,钟表的误差每天只有10分钟。
 

近代西方的机械钟表是在明末时期传入中国的,1601年,意大利传教士利玛窦献给明代万历皇帝两把自鸣钟。正是这两把钟对我国的机械钟制造产生了影响,据说,当时利玛窦还对其进行了改造,为了使其适应中国的计时习惯,将24小时改成了12时辰,将阿拉伯数字改成了中国数字,并且将一天分为一百刻,将每段又分为一百分。