- 青少年科學人文藝術通識大全（彩圖精裝）
- 魯中石
- 1619字
- 2019-01-02 19:30:04
鐘和表的出現
大約在公元前3500年，埃及人使用的日影鐘是已知最早的計時工具。它最基本的結構就是一根直立在地面上的木棒，當太陽在空中有較明顯的位置改變時，它在地面木棒投影的位置也會隨之改變，也指示著時間。
到了公元前8世紀，日影鐘發展成了日晷，日晷的三角“翼”（指針）也取代了原先的木棒。沙鐘也可以追溯到很久以前的年代，最普通的類型要數沙漏，沙漏上部區域的沙子全部流到下部區域正好需要1個小時。在19世紀20年代之前，英國皇家海軍就一直在航海的船只中使用沙漏。
在晚上，古埃及人利用水鐘來計時，它們叫作漏壺，僅為一個裝滿水且內壁有刻度標記的容器。容器中的水可以透過底部的一個洞滴出來，而容器的水平面對應的刻度則反映了時間。古希臘人在此基礎上增加了一種漂浮機制，以移動一個標示物來指示時間。中國發明家設計的漏壺用水銀代替了水。
大事記
725年 第一臺水力驅動機械鐘被發明
996年 鐘的擒縱裝置被發明
14世紀80年代 重力鐘被發明
1502年 發條鐘被發明
1656年 第一個擺鐘被發明
1675年 游絲校準器被發明
這個中世紀的壁鐘本質上是一個安裝在墻上的日晷。日晷纖細的金屬指示針投影在外圍刻度上的投影指示著時間。圖上指示的時間是剛過正午。
725年，中國工程師梁令瓚和僧一行制造了第一架機械鐘—以10米大的明輪的規則運動為基礎。明輪的每條槳都由一個“杯子”組成，只要里面裝滿水，就會使整個輪子轉1/36圈。一套齒輪系統能給出一天中時間的讀數以及一年中的日期還有月相。到了大約1090年，中國宋朝宰相蘇頌制造了一個巨大的水力驅動天文鐘，又稱水運儀象臺，可以指示恒星明顯的運動狀況以及時間。
在意大利城市帕瓦多的卡比塔尼歐宮殿內有一個裝飾華麗的24時制鐘，它能夠分別指示月相的盈虧以及太陽在黃道十二宮中所處的位置。
歐洲第一個機械鐘使用的動力是重物，重物掛在繩索的一端，纏繞在一個鼓上。一個水平的振蕩條控制一個位于鼓上的嵌齒輪的旋轉，使其減速，這也就是最早的鐘擒縱機構。每隔1小時，一個鐵錘就會敲響一個鈴（那時候鐘還沒有指針或刻度盤）。實際上，英語中“鐘”一詞“clock”源自德文“Glock”，意思是“鈴”。這種類型的鐘據說是由法國學者兼牧師奧里拉克的吉爾伯特在他于999年成為教皇西爾維斯特二世之前發明的—大約在公元996年。今天，在法國的里昂和英格蘭的索爾茲伯里的大教堂中依然保留著具有類似結構、可追溯到14世紀80年代的機械鐘。
這個擺鐘是克里斯蒂安·惠更斯在1673年設計制造的。鐘的兩端掛有可調荷重的水平桿，它與冕狀輪擒縱機構配合，控制鐘擺的來回擺動。
所謂擒縱機構就是指機械鐘表內部控制運行速度的裝置。上圖所示的立軸橫桿式擺擒縱機構在1800年之前就一直被應用于燈鐘的設計中。垂直冠狀齒輪內嵌有兩個棘爪，它們控制著擺輪心軸的轉動。當平衡擺擺向某個方向時，對應的棘爪就會脫離冠狀齒輪，從而使重物繼續下落，帶動指針。平衡擺擺回，一個棘爪與冠狀齒輪嚙合，使重物不再下落。然后平衡擺擺向其他方向，使重物再次下落。
從1670年開始，錨形擒縱機構被包含在了長箱鐘的設計中。鐘擺的擺動使得馬蹄形錨被帶動著左右滾動，每當它擺過半個周期，擒縱輪都會轉動一小段距離。這樣的機械結構可以使驅動砝碼緩慢地下降，從而帶動滾筒和時鐘指針旋轉。
1502年，德國鐘匠皮特·亨萊因發明了一個發條鐘，帶有一個水平的鐘面以及僅有的一根時針。到了1656年，荷蘭科學家克里斯蒂安·惠更斯設計了擺鐘。1年之后，在荷蘭的海牙，一個名叫薩洛蒙·柯斯特的鐘匠也有了相同的發明。鐘的下一個重大進展是錨形擒縱機構的設計，是由英國科學家羅伯特·胡克在1660年發明的。因為擺能夠有規律地計時，所以重力驅動和發條鐘均可應用。
1542年前的一兩年間，亨萊因制造了第一個便攜式計時器—表。不久他便離開了人世。這只表由一發條驅動，僅有的一個時針透過發條盒正面的洞指示時間。振蕩平衡輪和游絲校正器在1675年被發明，至今它們仍然被使用在機械鐘表中。1680年，英國鐘表制造家丹尼爾·奎爾發明了一種有重復報時裝置的表，每當按下表側面的控制桿時，它會重復最后一次報時信息。