水运仪象台是集天文观测、天文演示和报时系统为一体的大型自动化天文仪器,当时也标志着中国古代天文仪器制造史上的高峰,被誉为是世界上的最早的天文钟。
除此之外,还有日晷,刻漏等各种计时方法。
因为水运仪象台比较大,通常也只有在皇朝在枢才有,那么在其他地方,就可以用日晷,刻漏等计时。
其中日晷比较早出现,就是用太阳投射的影子来计时,日晷通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。铜制的指针叫做“晷针”,垂直地穿过圆盘中心,起着圭表中立竿的作用,因此,晷针又叫“表”;石制的圆盘叫做“晷面”,安放在石台上,呈南高北低,使晷面平行于天赤道面,这样,晷针的上端正好指向北天极,下端正好指向南天极。
晷面两面都有刻度,分子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二时辰,每个时辰又等分为“时初”、“时正”,这正好是一日24小时,也算比较先进了。
日晷不但能显示一天之内的时刻,还能显示节气和月份。当然它的缺点也是显而易见的,笨重而且看不到阳光的时候不能用,比如阴天和晚上。
而临安太史局现在,主要有用两种方式,即有北宋传下来的水运仪象台,又有日晷,因为日晷阴天和晚上不能用么,所以必须配备水运仪象台。
不过挈壶正林友恩说,这两玩意都有点阵旧了,朝廷也一直没拔款重建,有时候还会用到刻漏。
这两玩意都用了有几十年,估计也该退休了。
赵与芮听了大感兴趣:“走,带朕去看看。”
这是他登基以来第一次到太史局,没关系,以前太忙,天天忙着斗蒙古,现在算是有时间干点别的事。
太史局衙门也不大,就在丽正门进来西边,他和都进奏院一样,是少数几个能在皇城内的衙门。
就在水运仪象台比较重比较大,不好搬迁,而且必须要放在皇城内,才能显示皇帝威仪。
赵与芮到现场一看也比较震惊啊,这玩意是北宋发明的,肯定也是代用了古人的智慧,整个水运仪象台高达十二米,宽七米,用铜和木为主要材料,呈方形,一共分为三层。
最下层包括报时装置和全台的动力机构等。设有向南打开的大门,门里装置有五层木阁,木阁后面是机械传动系统。
赵与芮专门看了下,非常先进啊,用水力驱动,而且有机械传动方式,看到这玩意,谁再说两宋科技不发达,朕要打他脸。
这可是北宋时就发明的机械,赵与芮仔细端详了下,自己火器局也好,匠作局也好,很多工匠可能也是从这里学到的东西。
他转身问科技司唐正:“朕的匠作局和火器局,是不是有熟悉这水运仪象台的?”
唐正道:“回陛下,那许厉的父亲当年就参与了这台水运仪象台的制作,他对机械和水力运用相当熟悉。”
“朕就说嘛。”赵与芮原本以为大宋的科技是在自己带动下起来的,其实大宋也有很多相关的专家,只是以前没有得到重视罢了。
他再看中间,中间层是一间没有窗户的“密室”,里面放置浑象。天球的一半隐没在“地平”之下,另一半露在“地平”的上面,靠机轮带动旋转,转一圈正好是一天二十四小时,真实地再现了星辰的起落等天象的变化。
上层是一个露天的平台,设有浑仪一座,用龙柱支持,下面有水槽以定水平。浑仪上面覆盖有遮蔽日晒雨淋的木板屋顶,为了便于观测,屋顶可以随意开闭,构思比较巧妙。露台到仪象台的台基有七米多高。
赵与芮接着又看了日晷,然后发现日晷的晷面两面都有刻度,分子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二时辰,每个时辰又等分为“时初”、“时正”,这正是一日24小时。
“朕有个想法。”赵与芮看完后转身道。
众大臣都赶紧听着。
“子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二时辰已经是老祖宗们用到现在,用了几千年了。”
“还得再分明初和时正,还得分一刻两刻。”
“但咱们在这里看着这些东西,可以准确区分,可外面的百姓和出征军队,却得用别的办法来判断。”
“咱们应该造一种钟表,可以随身携带,准确的看到每天的时间。”
“还要把时间更精准,不但要到刻,还得到分,到秒。”
“比如一息,可以算一秒。”
赵与芮要造钟表,重新确定时间。
他今天叫来了科技司的唐正,正是要科技司正太史局的人配合,然后挑选一些参与过水运仪象台和日晷制造的工匠,一起来干这件事。
因为水运仪象台和日晷都有类似机械齿轮的传动装置,而钟表正需要这样的装置。
其实齿轮的运用可以往前推一千多年,公园前140年到100年,古希腊人制造了用30至70个齿轮系统组成的奥林匹克运动会的计时器。这台仪器被称为“安提凯希拉仪”,由29个彼此咬合的铜质齿轮和多个刻度盘构成,大小与一个午餐盒相当,它于1901年在希腊安提凯希拉岛附近一艘古代沉船上被发现,因此得名,现保存在希腊国家考古博物馆。
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第514章 都要向宋人交钱(推荐明镜新书求支持)
一千多年前,古希腊人就用铜齿轮和刻盘来造计时器了,大宋现在不比那时强无数倍?
而在原有的历史上,仅过了几十年,到1283年,英格蓝的修道院就出现了史上首座以砝码带动的机械钟。
没几年,意大梨北部的教士们开始建立钟塔(或称钟楼),其目的是提醒人祷告的时间。
1350年,意大梨的丹蒂制造出第一台结构简单的机械打点塔钟,日差为15~30分钟,指示机构只有时针。
而在这时的大宋,无论是水运仪象台,还是日晷,都能完整准确的显示一天二十四小时并且几乎没有误差,同样能指到每一个小时。
大宋的科技,肯定是远远领先同时期欧洲。
其中最明显的就是擒纵机构。
北宋元祜三年(1088)苏颂和韩公廉等制造水运仪象台,已运用了擒纵机构,而赵与芮面前这台南宋造的水运仪象台,擒纵机构更加先进和完善。
而在欧洲,一直到1500~1510年,德国的亨莱思首先用钢发条代替重锤,创造了用冕状轮擒纵机构的小型机械钟。
之后大伙都在跟擒纵机构较劲,后退式擒纵机构代替发冕状轮擒纵机构,锚式擒纵机构又代替了后退式,到1695年又出现工字式擒纵机构,1715年出现静止式擒纵机构,1765年又出现自由锚式擒纵机构,到这时已经接近后世擒纵机构了。
而北宋则是擒纵横构的老祖宗,发明者。
“拿笔来。”赵与芮这时道。
后面马上有人拿上笔和纸墨。
“咱们先造钟,然后简化时辰,把子午丑等简单称之为一,二,三,四”
“一天分二十四小时,每小时六十分。”
“每分钟六十秒。”
“先用发条和齿轮带动。”
“朕觉得还是比较简单-”
“咱们现在看水运仪象台转一天正好二十四小时。”
“日晷一天也是二十四小时。”
“一小时六十分。”
“那一天就可以分成1440分钟。”
“比如现在是下午三点,到明天下午同样的三点,咱们的水运仪象台,可以分成1440份的刻线,这样就能保证每分钟的准时。”
“先确定分,再精准到秒。”
赵与芮秒微解释下,大伙就能听明白。
水运仪象台里面有个球在转吗,转一圈正好是二十四小时。
后面要在上面加刻线,加1440条线,每转到一条线,就代表一分钟,再分二十四小时。
这样直观就能看到每天的几点几分。
至于精准到秒,现在有点难度,但赵与芮说,可以把球弄大,水运仪象台弄的更大。
分成86400条线,一条线就是一秒。
球大了,转的慢了,每条线分到秒,就能观察到每天几点几分几秒。
完成这个改进之后,就可以开始设计大钟。
最早的钟是靠重锤加地心引力。
这个赵与芮和他们没法解释,也不需要,直接可以升级到用发条。
这是常规的动力来源。
有擒纵机构就是不难题,难题是用什么样的擒纵机构。
欧洲从十五世纪到十八世纪三百年都在研究升级擒纵机构,但都是大伙各干各的,谁有兴趣谁就干,所以前后用了近三百年。
大宋在赵与芮的支持下,太史局和科技司一起研究升级,相信用不了几年就会有先进的擒纵机构出来。
赵与芮稍微把后世的钟和表画了下,解说里的齿轮,和擒纵机构,这都是水运仪象台原本就有的,加入发条之后,就会更加形象。
“时辰要改的话,也要推广到全国?”唐正这时道。
“当然,钟表没有出来之后先不推广,等造出来,全面推广。”
“有了钟表,两支军队同时出发,就可以提前按约定的时间,在某地同时发起进攻。”
“百姓们在外面做事情,也能约定准确的时间。”
“钟表作用巨大,将来大伙都能明白。”
元贞十二年,赵与芮召集科技司和太史局开启钟表研究的同时。
他的长子,汉王赵祺已经来到婆罗省。
去年元月,皇长子赵祺进封为汉王,封地汉州(飞律宾),朝野惊动。
赵祺封地包括汉州(飞律宾)、婆罗省(文莱和印泥)、新加波等南洋部份岛国。
但皇帝赵与芮也说了,五年之后,就会轮换,即迁藩。
大明老朱给儿子们都了护卫,燕王朱棣当年就靠着护卫起家造的反,即便小朱在开战前,把老朱的三护卫调走了,但朱棣一起兵,原先这三护卫也纷纷降了,很快就跟着朱棣一起干。
赵与芮没给儿子们护卫,给了赵祺两万宋军,要求他五年内征服马来半岛和苏门答腊,控制马六甲海峡,甚至印泥部份,而且这军队也不算赵祺的护卫,只是归他封地。
实际的指挥权在新马都指挥孟瑛手上。
朝廷要成立新马省,地盘包括后世马来西亚,新加波,印尼(爪哇)。
孟瑛为这边的都指挥。
但在之前,这边都是有王国势力的,赵祺去年四月到汉州,很快又到婆罗。
然后就在婆罗等宋军集合。
足足大半年时间,到元贞十二年二月,花一年时间后,孟珙的两万人马也先到了婆罗省。
这会婆罗宋军人马很多,每天船只如云,一部份要往波斯,准备对蒙作战,一部份要往新马印。
宋军在婆罗有两重要港口,一个是原文莱的,主要是往波斯去,还有一个后世西加里曼地区,当然现在宋军建了个婆西港,在新加波对面,卡里马海峡东。
这个港口就建了两年多,到现在开始能运用后,宋军才大部往这边集合,因为靠近卡里马海峡,一般波斯湾出来的船只很难发现。
这个港位置挺好的,往西三四天能到新加波,往西南三四天能到巨港,往南五六天能到牙加达。
宋军水师到这边后,往哪开战都方便。
当然,赵与芮给了赵祺五年时间,这次赵祺过来也不是开战来的。
港口是建好了,补给和后勤还需要继续完善。
三月初,赵祺带着都指挥使孟瑛,水师统制毛成(毛同儿子)一起来到婆西港。
现场好多土人在搞建筑,都是当地土著,看起来和远东的野人差不多,甚至还不如。