（苏）B.H.ПиПyHbIров 著     张遐龄 译


法国罗亚尔结构复杂的旅行钟（图1），也是属于这种类型的太阳钟，但是没有保留下来一只完整的，因此，对它的结构还有许多不清楚的地方。钟盘是青铜圆盘式的，边缘分成四个象限，其中一个再按30°分成三个扇形。中间扇形每隔10°刻上一个分度，因为钟是在30°、40°、50°和60°纬度上使用的。在图1a上，可以看出通过圆盘中心的二分点线。从二分点线向两边标记着：当与黄道十二宫的每一个重合时，太阳向北或向南对赤道的倾斜程度。黄道十二宫的外宫是用Ⅷ KIVL和 Ⅻ KIAN来标记的，也就是7月1日和1月1日前的第八天（6月24日、12月25日）。由二分点线引另一条线，与其成直角（由中心向圆角）。

突起的直角日晷和在凹面上有五条线的三角尺子，与圆盘成直角地安装在很粗的销子上（图1a、b）。时刻线未编号。

为了使用这种仪器，必需首先将尺子放在与纬度相反的位置上，日晷就可以对应于一年的不同时间。

安排就绪后，用系在钩上的绳子将钟吊起，旋转到日晷的阴影投射在时刻圆上为止。

未在阴影里的时刻线数，指示上午和下午时刻线（到6小时）。水平放置的圆盘平面，取向是从北方向南方，就象使用罗盘那样。若在早晨和傍晚使用钟，需要改变所有元件的位置。在钟盘的反面（图1b）给出了指示纬度的16个点。

弗尔巴克斯的旅行钟（图2），虽然不能算是万能太阳钟，但可以作为特殊用钟。将青铜盘（直径52毫米）镶入金属环，在圆盘上有七条半径线，依次确定从六月（CW）到十一月（CS）太阳的位置，相反地又可以确定到夏至。因为两边的月份名称IAN 和 IVL 已经标明，所以，其余中间月份也不难注明。与H成90°角处有一锥形孔A，如果悬挂圆盘的平面与射线的方向重合，太阳的射线将通过A。太阳的小斑点沿内边缘按月份次序移动。这种钟也可以悬挂起来，为此，要通过孔H系上一根线。
  
标记C指示从中午算起的第六个时刻，也就是太阳升起和落下的时刻。青铜标尺可以绕中心C旋转。这个标尺保存下来了。标尺的用途是，当太阳的斑点停在一定地方时，在标尺的侧平面上捕捉住它。这时，籍助圆盘上的时刻线，就可以确定时间。记住：C指示太阳升起和落下时刻，圆盘的位置——中午。
用这只钟可以确定太阳高和极高。假设，现在是中午，时间近夏至，太阳光线通过孔A投射在环的内边缘S附近。角CAS以度为单位表示太阳的高度。因为太阳在巨蟹宫与赤道向北倾斜23.5°（或者象古代计算那样，圆数为24°），那么，∠CAS-24°=90°-φ（极高）。二分点时，太阳位于B点，φ=90°-∠CAS，而十二月末，太阳在W点，φ=90°-（∠CAW+24°），由此计算出极高。
 
克捷吉比水钟 维特鲁威认为，克捷吉比最早的钟，浮标是通过一个杆与齿条连结，齿条与圆柱齿轮啮合，圆柱旋转，就可以传递使每一时刻终了时给出信号的仪器运行的力量。克捷吉比第一只钟没有钟盘，指示时间的艺术形体显然是机械的。喇叭在空气作用下鸣叫，和波拉统钟一样。

克捷吉比水钟已经应用了柱子上有刻度的万能钟盘。带有指示器的浮标，可以沿着垂直刻度移动，这个垂直刻度能够指示间隔不同的时间或不均匀的冬天和夏天时间。这样来计算柱子上24小时的时刻曲线：浮标均匀升高，要与一年四季内不均匀的白天时间和夜里时间相协调。为此，克捷吉比围绕柱子——钟盘按螺旋线来画的时刻线。每天要稍微这样转动钟盘：在冬季的月份里，使指示器暂时在白天时间线彼此较近、夜里时间线彼此较远的这部分钟盘上运动；在夏天时间里，正好相反。在柱角旁有两个智司天使，左边的经常流泪，滴落在贮水池中，逐渐填满圆柱。为了防止哀哭的智司天使的眼孔磨损，镶上了贵重的宝石。

圆柱体中的活塞支撑着另一个智司天使。由于水逐渐填入圆柱体，这个智司天使也在逐渐升高，他手中握着的权标，在钟盘单上指示时间。当第24小时来临时，虹吸管发生作用，很快使圆柱体空出，时间指示器落下。虹吸管中的水冲在大水轮上，通过齿轮系统转动圆柱，将时刻线引至应有的位置，以便测量下一天的时间。

吉尔斯认为，“对于日晷学，克捷吉比的工程艺术，以及他的独创性和多方面的才能，一直到拜占庭时期都保持了自己的威望。他根据滴漏的作用原理，制造了具有古希腊风格的水钟，在科学地发展了滴漏之后，他又制造了很高精度的钟表机构，可用于天文观测。”

在我们所研究的时期，已经制造了装在口袋里的水钟。当时的著名医生之一格罗菲尔（公元前3世纪）使用它测量过病人脉搏。在天文学家吉尔巴赫的科学发明中，平球星盘（等高仪）起了巨大作用，很容易观察恒星和确定夜里时间。

古希腊制造的钟，是最重要的仪器，在古希腊社会得到了广泛的实际应用，对古希腊的机械学起了巨大作用。各种完美的艺术形体，得到了赞美，是机械与艺术完美的结合。

克捷吉比之后的水钟  与建立在数学计算基础上的巴比伦天文学的区别是，希腊天文学一开始就具有几何和力学性质。

约在公元前3世纪，开始了希腊天文学的新阶段。吉尔巴赫和其他学者对天体的位置进行了精确的观察，借助阿波洛尼和托勒密理论给出了精确计算的行星位置。

作为设计太阳钟和水钟基础的日晷学，始终是与天文学发展相联系的，特别明显地看到，古希腊文化时期天文学成就对结构非常复杂的天文水钟制造的影响。这种钟是在利用极射赤面投影的基础上制造的，就象制造星盘一样。

在奥地利的萨尔斯堡发现这个钟的钟盘碎片之后，才弄清这个复杂钟的结构。根据画有星座的后盖，列姆（PeM）确定了维特鲁威描述的指示太阳升起的钟与萨尔斯堡钟的相似处。之后，就不难改造钟的所有结构了。

这个取名为阿波哈里切斯基的钟，卓越地解决了建立均匀运动，用以指示不等时刻。设计者把知识深度和简单的装置在钟里结合起来，恒星以常速运动，圆盘也是一样。在一年之中，太阳的运动引起每日时间的增加或减少。在钟里再现的太阳沿着小的天空运动，可以得到从一个月到另一个月按着自己时间间隔变化的日时刻。德拉赫曼写到：“我们不知道谁发明了这种钟，但是，我们知道能够制造它的人的名字——吉巴尔赫。••••••。”

萨尔斯堡天文钟  1897年，在萨尔斯堡附近进行土木工程作业时，发现了装饰有铜版画的青铜盘的残片，认为这是罗马时期天文水钟的一部分。现保存在加洛林-奥古斯特博物馆中。陈列品为扇形，它的两个半径等于42厘米，弦为50厘米，厚度3毫米，重5.5公斤（图3）。在圆盘的中心和半径之一的中间，有两个孔的痕迹，直径为35毫米，而沿角长对应于85°的外边缘，可以分辨出45个小孔的痕迹。在表面上刻有一些符号，表征仙女、英仙和御夫星座，而在边缘附近，是白羊、剑鱼、金牛，双子星座符号，没有恒星。在背面用拉丁文写着黄道十二宫名称和对应的月份。可以设想，圆盘直径约为1.2米，在外边带刻有日期。根据字母的形式和铜版画，可以设想，这只钟属于公元前1世纪到公元3世纪期间产品。

在对圆盘的残片研究之后，得出的结论是，圆盘与天文滴漏对应得很精确。维特鲁威在《建筑学》九卷中的描述和在萨尔斯堡废墟中发现的铜版画，成功地恢复了古代钟的设计结构和机械（图4）。
 

水一滴滴流入用管子C连结的贮水池a和b中，浮标升起。一端与浮标连结、另一端与装有沙子的麻袋连结的绳子，缠绕在轴e上，使轴能旋转，旋转的速度取决于一天经过贮水池a的水量。

在轴e的一端装有钟盘f，在它的后边是一个带有时刻分度的圆屏g.

在萨尔斯堡发现的残片（图5a，以斜虚线表示），圆盘k应是想象的天球，残片是圆盘k的一部分，与钟盘f连结，并与钟盘f一起在一恒星日（约23时56分绕地极h一周）画一圈。点i是黄道的极，太阳绕黄道极一回归年画一圈，从点i至地极h的距离，根据地方水平线上的极高计算。

为了再现太阳的视周日和一年的运动，在黄道的残片圆弧上的一个对应孔中，放置一个镀金的球，因为整个圆周有182个孔，需要每隔两天或三天将球向后移一个孔。因此，在两次相邻中天之间的时间间隔，几乎延长4分钟，才能给出日周24小时的正常数值。夏至时，球位于点1，此时，日路程沿着对应于北回归线的屏g上同心圆中最小的一个结束。当冬至时，球位于点m，并描绘出沿屏g上同心圆中最大的圆的路程。

图5a是天球的极射赤面投影，图中n表示与赤道相交（二分点）时太阳的日运动，当太阳的日运动与黄道宫中的8个相交时，其余4个以虚线表示的同心圆，对应于太阳的日运动。

当二分点时，镀金球放置在黄道与赤道相交的二个点中的一个。当太阳经过黄道十二宫时，在黄道上的12个位置，以黄道与由极点h引出、彼此相距30°的半径相交的12个点来表示。

屏g由两个金属圆组成。镀金球在二至点时位于点l和m，这时圆的直径对应于镀金球的位置。这些圆用一组金属三角连结（图5b），其中之一r r与全盘相交，是萨尔斯堡的水平线。其余的22个，一些对应于日时刻，其余的对应于夜时刻。根据地方的纬度来决定这些线的长度，这只钟也是对该地制造的。还考虑到了太阳经过黄道十二宫时白天的长度。在钟盘运动一周后准确对应一个恒星日的条件下，根据这只钟可以观察所有白天和夜里时刻、太阳和星座升起、落下及中天时间，以及太阳在黄道的位置。

这个残片是相似种类的古代钟唯一的零件。特别遗憾的是，以后在萨尔斯的挖掘中再未发现其他的。

古代罗马的水钟  罗马的第一只水钟，是斯齐皮昂•那吉卡在公元前159年制造的。
维特鲁威描写过这种水钟中的一个，带有指针和钟盘（图6）。水从贮水池中流入容器ABCD，水量是按一年四季不同的时间来调节的。在容器中有一浮标E,齿条EF与其连接。齿条EF转动齿轮G，其上装有指针H。齿条每小时升一个齿，齿轮和指针转动一个分度。一天，从太阳