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假如被搁置在荒无人烟的小岛上,你该如何记录时间?

科技资讯  2018年8月31日 10:58  来源:新浪科技
摘要:最近电影《一出好戏》正在热映,电影里一群人流落荒岛的剧情引起了大家广泛的讨论,相信也激起了观众对于野外冒险的渴望。

  来源:中科院之声

  最近电影《一出好戏》正在热映,电影里一群人流落荒岛的剧情引起了大家广泛的讨论,相信也激起了观众对于野外冒险的渴望。

  很多人可能都想象过自己孤身一人流落在荒岛上,要如何生存下去。小编小时候看动画片《数码宝贝》的时候,就经常幻想着自己某一天会被带进数码世界,那段时间我每天出门都要备好野外生存工具例如小刀、火柴、单筒望远镜之类的小玩意。

  好了,闲话少说,今日我们就来聊聊如果被搁置在荒无人烟的小岛上,我们要如何解决记录时间的问题。

  《一出好戏》里黄渤饰演的马进在岛上算彩票兑奖截止日期是用笔在纸上记的方式,那可以肯定的是他是按一昼一夜算一天的方式来记录天数的变化。《鲁滨逊漂流记》中鲁滨逊也使用了类似的方式,在柱子上每天用刀刻一个凹口,每七天刻一个长一倍的凹口,每一月刻一个再长一倍的凹口,把柱子做成了一个日历。

  这样按天数计算时间未免太过笼统,假如你在岛上想要更精确的时间,来分清楚早中下午,安排时间用来打鱼还是采果子,那又该怎么办呢?

  答案当然是要利用太阳!太阳每天升起落下都有着大致相同的轨迹,那太阳照射下物体影子的变化也是有规律的,可以用影子来观察时间的变化。

  古人正是利用这样的思想发明了圭表和日晷。在古人看来,是太阳的运行导致了昼夜的周而复始,一昼与一夜便组成一天,每一天的时间长度不变,日中与日出、日落等则是明显的时间点。中国古人对太阳运动的观测历史十分悠久。在商代卜辞中,已有 “日中”、“昃”等时称,并有关于分至 (春分、秋分与夏至、冬至)的完整记录。这都是通过对太阳及其投影的观测实现的。

  圭表是一种古老的天文仪器,通过度量日影的长度来测量季节。在地面垂直立一根杆子“圭”,地面水平放置与圭垂直的“表”,圭在日光照射下将影子投到地面,用表测量杆影的长度。在一天中,杆影最短时是日中;在一年里,日中之杆影最短日是夏至,最长日是冬至。土圭后与“表”结合在一起,演变成圭表。

  东汉铜圭表,1965年出土于江苏仪征的一座东汉古墓,是现存的最早的圭表实物。该圭表铜质,圭中有槽,槽中容表;一端有枢轴,便于启合,测影时可将表垂直立起。表的高度为19.2厘米,约合汉尺八寸,其尺寸甚小,应当是正规圭表的袖珍件。

  日晷是人类古代利用日影测得时刻的一种计时仪器,又称“晷仪”。在功用方面,它与圭表的主要区别是:圭表用来测量日影的长度,以区分季节,求得全年的日数,推算历法;日晷则用来观察日出、日落,以及通过测量日影的位置来指示当下的时刻。日晷利用太阳的投影方向来测定并划分时刻,通常由晷针(表)和晷面(带刻度的表座)组成。

带刻度的日晷带刻度的日晷

  手动做日晷也并不困难哦,为了我们流落荒岛而不至于被时间抛弃,大家可以去看看国家天文台郭红锋老师的一篇文章《自制日晷测时间》,上面有详细的教程教大家如何DIY一个日晷。

郭红锋《自制日晷测时间》中的日晷仪模板郭红锋《自制日晷测时间》中的日晷仪模板

  

  然而日晷的使用又有着很大的局限性,只能在有太阳的时候使用,那如果晚上和阴雨天该怎么办呢?水钟的发明正是作为日晷的补充,在中国古代水漏又被叫做“漏刻”、“漏壶”。根据等时性原理滴水记时有两种方法,一种是利用特殊容器记录把水漏完的时间(泄水型),另一种是底部不开口的容器,记录它用多少时间把水装满(受水型)。

  中国的水钟主要有沉箭漏(泄水型)和浮箭漏(泄水型与受水型并用)。沉箭漏十分古老,也较为简单。它只有单壶,壶的下部有流管,壶中有一直立的浮在水面的箭杆,上有刻度,此即刻箭,又称箭尺。使用时,壶中水通过流管不断泄到壶外,箭尺便逐渐下沉,以指示时间。由于是单壶,壶中水位在滴泄过程中会逐渐下降,从而导致流速不均,故应不等距地分划箭尺的刻度:越接近下端,刻度越疏;越接近上端,刻度越密,这样才能够表示相等的时间间隔。

沉箭漏沉箭漏

  浮箭漏的出现晚于沉箭漏,而性能优于前者。它由供水的漏壶、受水并放置箭尺的箭壶两部分组成。使用时,漏壶的水通过流管不断泄入箭壶,箭尺便随箭壶水位的升高而逐渐上浮。由于箭尺不放在漏壶中,故可以采取措施来保持漏壶水位的稳定,从而导致流量的稳定。而箭尺的刻度也因此可以均匀分划,并实现无间断的长时段计时。

  二级补偿式浮箭漏的出现更迟,结构也略复杂。它的漏壶有上下两级,当下级漏壶向箭壶供水时,上级漏壶则为下级漏壶补水,从而提高了漏壶水位的稳定度和计时的准确度。较高级的浮箭漏可以有数个补偿壶 (包括漫流壶) , 多级供水 , 进一步保证流量的稳定 。 

多级补偿式浮箭漏多级补偿式浮箭漏

  制作一个简易的水钟也很容易

自制简易水钟自制简易水钟

  然而不利用现代的计时工具如何对水钟的刻度进行校正又是一个难题,那古人是怎么做的呢?

  以唐朝为例,在唐朝,刻漏分为昼漏和夜漏,共计一百刻,有专门的官员负责昼夜计时工作。随着季节的变化,昼夜长短也发生变化。冬至之日,昼漏四十刻,夜漏六十刻。夏至日,昼漏六十刻,夜漏四十刻。春分和秋分两日,昼夜各五十刻。秋分以后,白昼减少,黑夜增加,夜漏“凡九日加一刻”;春分以后,黑夜减少白昼增加,则夜漏“九日减一刻”;按照现在一天24小时的算法,一刻相当于14分24秒。另就具体计时而言,夜晚最为重要。“候夜以为更点之节。每夜分为五更,每更分为五点。更以击鼓为节,点以击钟为节也”。由于晨昏朦影的关系,在日出前一段时间天就亮了,日落后的一段时间天还没黑,于是古代天象家对天明和天黑做了明确规定,日出前二刻半为天明,日入后二刻半为天黑。具体为刻漏校准的做法就是在日落后二刻半为夜漏上水,日出前二刻半为昼漏上水。

  与此同时,对“日中”的测定也被作为重要的参考。“日中”,即正午,指太阳到达中天之时。此时的日影最短,最清晰,指向正北(北回归线以北地区),白昼的前后两部分——上午与下午再次平分。“日中”是一个明确可靠、易于测定的时间点,不像日出、日落那样受季节变化的影响,因此也被用来校准水钟。《史记·司马穰苴列传》中讲到了春秋末年,由于监军庄贾没有在约定好的日中之时来军营受命,被齐国将军司马穰苴依军法斩首的故事,司马穰苴用了“立表下漏”的计时方法,即将圭表和刻漏联用,利用圭表能够测定中午时刻来校准刻漏。

  可能很多小伙伴要说了,你让我把日晷对准正北,但我根本就分不清东西南北,你说这么多等于白说。

  那接下来小编就来给大家讲讲古人是怎么测方向的。这就需要前面我们讲了的圭表,圭表不但可以分季节、定年长,还可以测出方向呢。

  中国最古老的天文学和数学著作《周髀算经》卷下中写道:“以日始出立表,而识其晷。日入复识其晷。晷之两端相直者,正东西也。中折之,指表者,正南北也。”“晷”指表影,这里说的就是如何用表来确定正东西与正南北。其具体方法如下:把地面整理成水平,将表垂直固定于地面;以表为圆心,在地面画一个圆;日出时在表影与圆相交的点作标记,日落时又在表影与圆相交的另一点作标记,用直线连接这两个点,连线就是正东西的方向;再将这条直线的中点与表 (圆心) 相连,连线就是正南北的方向。

  用一根杆子就能测出方向,古人的智慧多么让人赞叹,怎么样,你学会了吗?

  在更精密的机械钟诞生之前,日钟(如圭表、日晷)加水钟的计时方式沿用了数千年之久,即便流落荒岛,相信掌握了上述方法的你也不用担心被时间遗弃,还等什么呢,去踏上探险的征程吧!

  对了,友情提示,在荒岛上,打鱼和钻木取火也是必备技能哦。