（苏）B.H.∏ИПyЬIрOB著  张遐龄 译


     西欧古典的和中世纪晚期的日晷学、太阳钟、水钟、沙钟和火钟（续）

“极高的”携带式太阳钟。根据阴影长度变化来测量时间的携带式太阳钟，我们在古代世界已经发现：埃及的太阳神（1988年，《钟表》第九期，图2-4），猪肉火腿形的罗马钟（1988年，《钟表》第11期，图12），都是这种类型的钟。我们知道，在印度也应用过这种类型的钟。从遥远的北方来到神圣的城市贝拿勒斯的朝圣者，随身带来了手杖式太阳钟（图1）。

杖杆顶端（日晷）投射的阴影，指示半小时的数，手杖标记的时间范围，是从太阳升起到午后所经过的时间。手杖的断面为八棱形：其中四个面的标记，是用于在相应的四个月份确定时间（印度的月份是从我们的月中开始到下个月），另外四个面的标记，是用于其余八个月，距二至点两个等远的月份对应于一个面。

类似的手杖起源很早。当朝圣者想知道是什么时间，就在绳子上垂直地悬挂手杖，在其上插入一个日晷杆，根据它的阴影端部在这个月份时刻线上的位置，计数时间。不用时，将杆收藏在专门钻的孔里。

公元1665年，在圆柱太阳钟结构原理基础上，制造了青铜的夜钟（图2），它的反面是格尔库拉努姆“火腿式”钟盘，与古代钟的区别，仅在于日晷是铰链地固定在滑动的零件上，这样可以将它置放在需要月份的对面。罗马钟是以弯曲导线日晷的办法制成的。

图3所示的是环形钟。在环上一定点处作一小孔，使太阳光线通过，投射在刻在环内面的时间刻度上。公元17-18世纪，环形太阳钟在德国得到广泛的应用。环形太阳钟的孔，钻在单独的零件上，零件沿着环的导槽移动，可以停在需要确定一年四季任何时间的地方。一年四季的时间以字母标记在环的外侧。引进“秒钟的”孔和“秒钟的”分度，使其进一步完善。这样，环的一半用于夏季，另一半用于冬季。在不列颠博物馆保存着两只这样的钟，它们都是普通形式的环，可以带在手指上。一个环是英国制造的，材质是青铜，环上有三个常孔，制造时间约在公元1400年；另一个环，是德国制造的，材质是金的，约在公元16世纪制造的。这样的环很稀少，但是，直径在3.7-6厘米的环，是经常可以见到的。

机械手表由于价格非常高和走时精度低，数量又很少，太阳怀表代替了它们，成为日常生活用品，有如人类巧妙地“将太阳装进自己的口袋里”。

万能型太阳钟是根据阴影的方向来确定时间的。在使用以前，根据用途要求将钟放置在子午线的平面上。在罗盘出现之前，完成这个要求是很不容易的，因此，这种钟的样机也是很少遇到的。目前知道的只有一只罗马钟，是公元前250-300年的产品（即在罗盘出现之前）。

图4所示的是德国制造的太阳钟，注明日期是1713年，现保存在不列颠博物馆。时刻线标记在圆上，时刻线的延续，包括了晚上时间和早晨时间。测量一年四季不同季节的时间，采取移动日晷的办法来实现。钟盘永远停留在二分点位置上，即平行于赤道。在使用钟盘时，阴影从日晷的最端点永远应该落在时刻圆的中心线上。上下移动固定日晷的平板，变化日晷的位置，使其与一年四季相对应。所有这些，都是根据刻度在平板上的日历进行的。为了指示早、晚时间，可以调整钟盘。带有时刻分度的分度盘和安装日晷的平板，都装在轴颈上，并能旋转到钟盘的其他部位上。

在德国奥格斯堡（Аугсбург）太阳钟上测定早、晚时间的装置，使用是比较方便的，制造于公元1720年。钟盘装有两个时刻圆，或者是弓形的，借助位于时刻圆之间的不太大的象限仪，对于一定的纬度，这样调整时刻圆，使它们本身与赤道平面相对，而刻在分度象限仪架上的星标指示东南西北方向。在底座正方形板下，有旋转的万年历和标记40个城市纬度的目录。

上述两种形式的德国太阳钟，是罗马和现代太阳钟的联结环节。在西欧，它们比万能环形钟传播的少。万能环形太阳钟是浑仪的不同形式，在公元16世纪得到了广泛的传播。

也还应用过另外形式的钟盘，球面的基圆投影在平面上，不是制成金属环或者轮缘形式，象上述的钟那样。图5所示的英国象限仪式第一批这种类型钟盘中的一种，是在公元1399年用青铜制成的，现保存在不列颠博物馆。在这个钟盘或者其他钟盘---象限仪上，沿着象限仪中心垂线上下运动的小球指示时间。小球对应于一个月中一定的日子（根据放置在象限仪旁边的日历），停在日期线和12点钟线的交点上，然后借助象限仪上的瞄准器测量太阳的高度，小球在时刻线上的位置指示出时间。这种象限仪有很多形式，其中一些在上世纪末英国甚至还在使用。

根据钟来确定时间，水平线的高度是唯一的计算基础，当然，必须知道现在是午前还是午后，这样就造成在中午时测量时间的困难。但是，公元13世纪在欧洲出现航海罗盘以后，这个困难就可以克服了。

罗盘太阳钟。罗盘给使用太阳钟带来了极大的方便。公元13世纪末，在英国出现罗盘太阳钟，一般它是带有罗盘的不大的圆黄铜小盒，其上装有水平太阳钟盘。日晷固定后，要使盖能关上。图6所示的是公元17世纪的钟。

这种微型太阳钟，有时固定在戒子、镯子上，盖上有不大的罗盘和日晷钟盘。在不列颠博物馆中有三-四只这样的钟。

英国国王查理（Kaрл）一世，公元1649年被判处死刑。当他走上断头台之前，从手指上取下镶有宝石的戒子---太阳钟，请求转交给伊奥尔克希尔斯基（иopkшиpckий）公爵。

德国制造了大量带有罗盘的各种钟盘，其中之一是纽伦堡的格尔勃哈尔特（Гepбxарт）制造的，注明日期是公元1561年，材质是象骨的，绳结起着日晷的功能。这种类型的钟，在许多国家里得到了应用，但在德国得到了特别广泛的应用。甘斯•特罗舍尔（ГaHc Tpoшeл）约在公元1640年用象骨制造的钟盘（图7），也属于这种类型的。当盖关上时，它象一本8*6.3厘米的书。

法国生产的各式各样的钟盘，在公元18世纪，质量仅次于英国的。金属钟盘逐渐代替法国象骨钟盘（公元17世纪末），例如，银质珐琅钟盘。这种钟盘一般保存在搓纹革或鱼革盒里，日晷和钟盘折叠起来，放置在盒中。•

带有罗盘的漂亮的银钟盘（图8），是上世纪末的日常用品，现代钟盘的制造者都承认是最好的花色。

水钟。水钟渗入西欧是缓慢的。从公元6世纪（提到的这个水钟，是包爱齐给狄奥多里国王制造的）到9世纪的水钟，没有保存下来任何关于制造它们的记述和证明。在公元9世纪，记述了意大利韦罗纳（ВepoHa）头等助祭巴齐菲库斯（лaчифиkyc）制造的某种钟。现代历史学家认为这个钟是水钟，巴齐菲库斯是第一个阿拉伯艺术的模仿者。显然，西尔维斯特教皇二世在寺庙里研究了水钟的导入。

公元1142年，国王西齐里•罗杰尔（CиЦилии Poджep）二世命令在意大利的巴勒莫制造水钟，要有拉丁、希腊和阿拉伯文的铭文。关于这个钟的记述没有保存下来。铭文没有对钟的结构进行说明,只有颂扬命令建造钟的西齐里二世.公元12-13世纪,水钟已进入到意大利大多数寺院,同时,在意大利|、法国和英国的许多大城市里也出现了。

图9所示的钟,是非常老的钟,但到公元18世纪仍然有需求.水从上边流入容器D,经过容器下边的流到贮水池B,由于水准线的变化,贮水池中的钟形浮标上升.绳子的一端与这个浮标相系,另一端与平衡块相系,浮标通过绳子驱动装有指针的轴。为了使浮标均匀运动，水不仅流入钟，而且还通过特殊孔流出，水准线之差，是浮标运动速度的条件。

在僧侣亚历山大（Александр）的论文中记述得特殊结构的水钟，在中世纪西欧得到了传播。被隔板分成若干径向的纵向小箱室的鼓轮（图10），绕轴旋转。轴的两边缠着细绳子，其自由端系在两个钟盘柱的顶端，柱子作为钟盘。在24小时的时间里，鼓轮下降到最低点。钟所谓的上条，使用特殊的手柄将鼓轴升到柱子的上边。

鼓轮的结构在图10的下图上示出。鼓轮是用隔板1---5分开。鼓轮的第四部分灌满水，水经过隔板上的小孔逐渐地从一个分隔流到另一个分隔，这是鼓轮绕轴旋转的条件。水的重力逐渐地作用，由此，一个空了，另一个又填满了。水从右边向左边移动，在下边分隔（C、D、E）里的水起着平衡重量的作用，不允许鼓轮在固有重量作用下很快下降。鼓轮里边的部分，没有和水的空间沟通，只是在钟所谓上条时，鼓轮借助于小管能同它连结，其中之一（a）在图示出。在这些小管的帮助下，可以调整钟的走时。类似水钟的设计，曾耗费了巨大的劳动----计算轴的粗度、每一分隔的容积、孔的尺寸、水量等等。

在法国出现摆钟之后，曾试图利用水落的力量来调整摆钟的走时（图11）。水从管子中流出，灌入贮水池，到一定水准线，多余的水从管子中流走。水从贮水池滴落到特殊的装置上，这个装置调整摆的走时。装置由被隔板分开的两个半扇板组成，这些半扇板一会往一边，一会往另一边振动，是由管子中的水交变地充灌引起的，从而使摆处于振动状态。

在公元16世纪末期之前，作为沙钟和太阳钟的补充，水钟在西欧起了很大的作用，甚至在机械钟出现之后，水钟一直沿用到公元18世纪，但它的结构起了变化，在水钟里开始广泛应用机械齿轮传动。一般水钟结构已达到非常完善的程度。

沙钟。和水钟一样，古代沙钟仅在天文观测中使用。大家知道，吉巴尔赫在观测中使用了沙钟。阿基米德已经提到沙钟的存在，并且记述了它。

但是，沙钟不能够测量“不等的”冬季和夏季时间，但古代世界的人是按着这样时间生活的，甚至在中世纪沙钟也没有成为日常生活的用品，直到欧洲走向按二分点计量时间为止。

虽然无可争辩的证明，沙钟是在公元13世纪出现的，但沙钟在西欧得到传播是在公元14--19世纪。

西欧沙钟结构的发展，可以分为三个基本阶段。

第一阶段：沙钟由两个单独“蒜头”容器组成，它们之间用带小孔的金属板隔开，用火漆或者膏剂粘结在一起，组成一个完整体。

第二阶段（公元1750年