中国古代科学家的故事:郭守敬巧制莲花漏

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中国古代科学家的故事:郭守敬巧制莲花漏插图
郭守敬是我国元代天文学家、水利学家、地理学家和数学家。他一生的科学创造非常丰富,可以说是位多才多艺的科学家。如今地理学中有一个重要的概念叫“海拔”,就是他当年对黄河一带几百里区域进行实地测量,曾以海平面为标准测地形图时提出的专用名词,沿用至今。

中国古代科学家的故事:郭守敬巧制莲花漏插图(1)

河北省邢台市郭守敬纪念馆前的雕像

郭守敬的祖父郭荣是一位名气很大的学者,祖父一面教他读书,一面教他向大自然学习。所以郭守敬从小虽然喜欢读书,也不是书呆子,他对动手制造各种器具也很有兴趣。

他十五六岁时,偶尔看到了一张莲花漏图。“漏”是古代的计时工具,莲花漏是北宋科学家燕肃在古代计时器漏壶的基础上改进制造的。

郭守敬好奇地问祖父:“您看见过莲花漏吗?”祖父摇摇头,回答:“我只知道莲花漏计时非常准确,不过这东西早失传了,图画是后人画出来的。”

“那您说我能做出来吗?”郭守敬又问。祖父笑道:“这图十分简单,也没说制造的原理和构造,按理很难复制,但只要下功夫也不是不可能的事。你可以试试。”

中国古代科学家的故事:郭守敬巧制莲花漏插图(2)

莲花漏示意图

在祖父的鼓励下,郭守敬开始了钻研。他找了不少讲解水滴计时工具的书,触类旁通,一点点想着莲花漏的原理。他发现莲花漏由好几个部分配制而成。上面有几个漏水的水壶。这几个水壶的水面高度配置得保持不变。水面高度不变,往下漏水的速度也就保持均匀。水流速度保持均匀了,那就在一定时间内漏下的水量一定不变,不会忽多忽少。这样,就可以从漏下的水量指示出时间来了。
就这样,这个十几岁的孩子,硬是把莲花漏传动原理、漏水速度和计时精度给弄通了,加上他心灵手巧,终于把一台莲花漏制成。

勤奋好学、刻苦钻研的郭守敬后来制订出《授时历》,通行三百六十多年,是当时世界上最先进的一种历法。

科学链接:滴漏计时法

最初,古人根据日月星辰在天空中的位置来判断时间,但是这种判断并不准确。后来,人们设计了一种利用太阳测定时刻的计时器——日晷(guǐ)。晷面中间插着一根铜针。在太阳的照射下,铜针的影子随着太阳的移动在晷面上慢慢地移动。但是到了阴天和夜晚,日晷就不起作用了。后来,人们又用滴水、漏沙的方法计时,之后又发明了一种新的计时工具——铜壶滴漏。其原理是把铜壶底部或者靠近底部凿出小孔,利用孔口流水(或者滴水),使铜壶的水位变化,再参照壶身上的刻度来计算时间。唐代诗人温庭筠有首诗叫《鸡鸣埭(dài)歌》,里面提到了这种计时工具:“铜壶漏断梦初觉,宝马尘高人未知。”

我国现存最完整的成组型滴漏是元代仁宗延祐三年(1316)铸造的,整件滴漏由四个铜壶组成,分别是日壶、月壶、星壶、受水壶。

中国古代科学家的故事:郭守敬巧制莲花漏插图(3)

铜壶滴漏图

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