（苏）B.H.ПиПyHbIров 著     张遐龄 译


    阿基米德的继承者、生活在公元前2世纪的克捷吉比和格龙在机械问题研究上互相取长补短。在格龙发明的水力学和空气压力学的基础上，克捷吉比发明了水力机械结构。这个结构是一套管子系统，籍助水将空气压入管子系统，水降落时，造成很大的拉力，使空气产生运动并发出声音。克捷吉比发明了建立在连通管原理基础的虹吸管。在当时科学成就的基础上，克捷吉比制造了自动运转的水钟。这些钟，或者是目测时间，或者籍助于传出的信号连续指示昼夜时间。

    锥形钟盘的太阳钟 除了两种类型半球面太阳钟外，在古希腊罗马还使用了锥形钟盘的钟。锥形钟盘的钟实际上是半球面钟盘太阳钟的改型。在锥面上，很容易实现对半球面性钟盘结构的一切要求。

    阿波洛尼锥体截面的理论，为这种结构提供了依据，否则制造太阳钟锥形钟盘也是困难的。

    根据维特鲁威的记载，这种类型的太阳钟是由圆锥体的凹弓形面组成。凹弓形面的轴平行于地轴，锥体的方向与水平日晷重合。在日晷平面上的所有锥体突出部分，都应当去掉。钟盘放在钟对着南方的主要面上。钟盘的结构类似别罗兹半球面钟或者半圆钟德钟盘结构。钟盘垂直锥体轴，因此，也就平行赤道。阴影通过的每个弧度，分成12等分，再通过它们画出时刻线。这样就标示出“时间”钟，也就是一年时间变化的钟。 

    直到1860年，在古代腓尼基的乌姆埃瓦米得城的废墟上找到了一块大理石残骸，乌波凯教授立即发现，它是锥形钟盘。在此之前，人们是不知道有锥形钟盘结构的太阳钟的。在残骸凹部曾看出三条时刻线，下平面有倾斜度，对应于该地的纬度。在研究残片的基础上，恢复了锥形太阳钟全部模型，现保存在卢夫列。

    在卢夫列还发现有其他锥形钟盘的钟，是用灰白色大理石制造的。这只钟是法国学者拉耶在卡利亚的拉特茅斯附近的格拉克列城挖掘时发现的。
 
    和通常一样，钟盘放置在半天线的延长线上，从它的左边和右边引出聚向日晷的时刻线，它们与一组曲线——弧相交。拉耶教授设想，时刻线和与其相交的七条弧线对应于半球面钟的“蜘蛛”，这只钟盘属于维特鲁威称之为“蜘蛛锥体”一类的。可以设想，这只钟盘的发明者是来自别尔加研究锥体截面理论的阿波洛尼。如杰拉姆别尔指出的，为制造这样钟盘所需要的计算，是个非常难的数学问题，因而引起了这位别尔加出生的伟人的注意。 

    钟的南边S（图2）与垂线成38°角（格拉克列城在37°30’的纬度上）。与这只钟相连结的是另一只碗形钟N，这只钟是向着北方，结构也不一样。它的钟盘上仅有两条弧，与12条时刻线相交（图2上）。

    按第二只钟来确定从三月到九月夏天的时间。可以确定它的钟盘是公元前3世纪的制品。在古希腊罗马类似这样两个系统结构的钟，是经常遇到的。
拉耶教授在1875年还提到两只锥形钟盘的太阳钟，一只在雅典博物馆，一只在古希腊卫城的废墟。第一只钟装饰有狮爪子的图案。在那坡利博物馆保存着五只这样庞贝城的钟，这些钟是1842年在挖掘教堂后边的福顿•奥古斯特家址的废墟时发现的。1854年在庞贝城发现了几乎是完整保存的蜘蛛锥体型钟（图4a）。钟放置在古罗马斯塔宾公共浴室的单间浴室的顶盖上。在当时，所有的浴室都应当具备有测量和调节洗浴时间的工具。在钟盘上，除了时刻线外，在钟的锥体凹面上还刻有赤道、冬至和夏至线（图4b）
 

    平面（水平的和垂直的）太阳钟。平面钟盘好像是最简单的，实际上并非如此。平面钟盘比锥形钟盘又前进了一步，就象锥形钟盘是半球面形钟盘的进一步完善一样。使用半球面形和锥形太阳钟，只能在近距离处来观测，而使用垂直钟盘可以在较远的距离来观测。公元前1世纪在雅典，叙利亚天文学家安德罗尼库斯用四面磨平的石头建造的八角风塔的墙壁上，还保留着垂直的太阳钟。雅典人根据这只钟能够确定白天时间。在钟上还装有风向仪（图5）。天文历史学家季拉勃尔证实：在钟盘上刻的时刻线、一年不同季节的时刻线、二至点和二分点，都非常准确。

    还有一只很有名的垂直钟（图6）。钟盘为半圆，其上只有十个小时刻度线，在半圆的下角，安置了两只鸟的艺术形体。克拉尔克博士在希腊参观奥尔赫明别奥契城市废墟时，在一个寺院教堂的墙壁上看见过这种结构的钟。这里在多神教时代是进行音乐和话剧竞赛的地方。教堂是在9世纪用原庙宇的废旧材料建的，1889年毁于地震。
      
    在古代世界，水平太阳钟也得到了很广泛的传播。水平太阳钟的时刻线一般画成圆形或四角形。时刻线刻在石板上，再将其固定在托架上，象张桌子。

    夏至和冬至的水平时刻线组成双曲线，它们的顶点位于子午线上，赤道是通过双曲线中间的一条直线。11条时刻线分别走向东和西，并且越来越向南方倾斜。如果在每月的一整天时间里，把每小时太阳阴影的路程都标记下来，就可以证明，在平面上这样编排时刻线是正确的。把用这种办法得到的点连结起来，对于二分点的日子，我们得到的将是直线，对于二至点的时间，得到的是向子午线更加弯曲的双曲线。由于古希腊罗马双斧形图案很象这种钟，希腊人就把这种钟叫做鹈鹕钟”（图7）.

    根据维特鲁威的意见，这种钟德第一个发明者是巴特罗克尔，因为他已经绘出了钟结构的数学理论。

    最古的鹈鹕钟是在代罗斯发现的，在罗马时期已经广为传播了，而后在伊斯兰东方各国也出现了。

    古代罗马的太阳钟。古代罗马的文化，测量时间的工具和方法，在罗马人和希腊文化接触之前，是处于很低的水平。到目前为止，在古代罗马的发源地还没有发现任何测量时间的工具。

    公元1世纪罗马作家加•波里尼•斯塔尔希指出：在记述古代罗马民法和刑法命令的12个铜表中，只指出了太阳升起和落下的时间。

    公元3世纪中叶之前，全部罗马生活环境是在意大利。公元前264年到241年的第一次布匿战争，以占领合归并西西里、科西嘉、撒丁三个岛屿而结束。

    从这时起，在古希腊城市，特别是在古希腊西部发展起来的艺术、科学和技术的强烈影响下，古代罗马文化开始形成。

    罗马的第一只太阳钟，也是从古希腊西部城市输入的，在公元前292年由巴皮利•库尔佐尔安装在克维利那尔庙宇柱子上的。但是这只钟不指示罗马时间，而指示的是运出这只钟的希腊地方时间。

    另一只半圆形太阳钟，根据公元前1世纪罗马作家马尔克•捷连齐•瓦龙考证，在瓦列利•梅萨尔攻占西西里的卡塔尼亚城时（公元前292年），作为战利品落入罗马人手中。这只钟安装在罗马劳斯特尔讲坛的柱子上。由于这只钟使用的纬度不是罗马所在的纬度（卡塔尼亚位于罗马的西北），所以这只钟所指示的时间是不可靠的。虽然如此，罗马人还是用了99年，直到公元前164年书刊检查人克文契•马尔琴•菲利浦在它的旁边放上另一只较准确的太阳钟为止。

    第三只钟是在较晚些时候安装在爱米利亚柱廊大厅显眼处。钟盘不是球面形的，而是平面的。

    1867年，在至今还使用的古代Aque Mattiacae(现德国的维司巴登市)温泉附近的罗马浴室废墟中，发现了太阳钟（图8）。这是只鹈鹕式水平钟，专给位于纬度为50°的维司巴登制造的。钟盘的作工很粗糙。标示太阳二至点的弧线，是很不准确的。根据这只钟调节入浴的人数，就象根据庞贝浴室的钟一样。

    太阳钟，特别是鹈鹕型的（图9），曾在整个广阔的罗马帝国传播。在意大利、法国、德国、西班牙、丹麦都有这种太阳钟的踪迹。
 
    1769年，在挖掘斯齐皮欧别墅领地时，发现两只奇怪的太阳钟钟盘（图10）。位于另一只之上的钟盘垂直放置。在倾斜圆柱体德弓形面上刻有时刻线，与椭圆形弧线相交。下边的钟盘为半球面形，从两边有飞人形体支撑，可能意味着是“飞翔钟”。

    在帕台尔诺发现的太阳钟，是半球面形的。画有时刻线的空球弓形面，是古希腊罗马英雄阿特拉斯形体支撑的（图11）。钟是约在1790年发现的，以后运送到英国。
    
    太阳钟分为公共用的和个人用的，可以携带旅行，造型为猪肉火腿的手提式太阳钟（图12），是很有名的。这个钟是1754年挖掘格尔库兰努姆时发现的，现存在那坡利博物馆。钟是用青铜制造的。在它的平面一面有六条垂直线，其下面刻有缩写月份名称：冬月，在短线下面；夏日，在长线下面。垂直线与水平线相交，将其分成六个部分，对应于从太阳升起到中午和从中午到太阳落下的六个时辰。更长一些的左边的突出部分，可能在时刻线前边这样放置：它的阴影要投在对应月份的空间，而且当仪器悬挂在环上和转向太阳时，能指示时间。

    这种类型的钟，只能在一个纬度上用，但罗马人在比较晚的时候才知道这个缺点的。19世纪在阿克维列发现的，根据这种原理制造的其他钟，也证明了这一点。这些钟是用厚0.78厘米、直径3.75厘米的青铜圆盘制造的。在圆盘的两边都有钟盘：一个钟盘带有字母O，是供罗马用的；另一个钟盘带有字母A，是供腊万纳用的。将月份分成纵行的线，是从顶点以半径辐射的。在顶点附近安装日晷。时刻线用银