看600年历史的布拉格天文钟

2010-11-17

看600年历史的布拉格天文钟 鸟瞰冬日老城
(2010-08-29 23:20:54)
 


布拉格的天文钟

 

文/图 郭涛

 

天文钟是一种特别设计的、能用多种形式来表达天体时空运行的仪器。它是把动力机械和许多传动机械组合在一个整体里,利用几组齿轮系把机轮的运动变慢,使它经常保持一个恒定的速度,和天体运动一致。天文钟既能表示天象,又能计时。它可以显示太阳、月亮、星座在该时刻的相对位置,有的更可显示主要行星的位置。

 

钟盘上画着代表地球和天空的背景


布拉格天文钟由三个最主要的部分构成:“天文表盘”、“耶酥和十二门徒”、以及“日历钟盘”。

 

捷克布拉格的旧市政厅天文钟是最著名的天文钟之一,它被称为Prague Orloj。钟的核心部分完成于1410年,钟盘上画着代表地球和天空的背景,并且有四个主要的移动的圆盘,分别是黄道十二宫圆盘,老捷克时间表,太阳和月亮。

 

虽然时间已经过去了600年,但是它的机械小宇宙依然在正常地运行,并百年如一日地为人们精确报时。布拉格天文钟由三个最主要的部分构成:“天文表盘”、“耶酥和十二门徒”、以及“日历钟盘”。

 

四个人像雕像位于钟的侧面,每个小时都处于运转之中。


每个人都会动的~

 

所谓“天文表盘”,就是一个机械的天文星盘,这个装置的运用是因为中世纪时人们对于天文学的极度关注。可以这样认为,这座天文钟是一个简单的天象仪,展示着宇宙的初态。“天文表盘”的背景表现的是地球与天空的永恒,环绕着四条线路的活动元件,分别是黄道带内的圆盘装置、外部旋转的圆盘装置,以及太阳和月亮装置。

天文钟的背景表现的是地球及天空的局部视图,中间的蓝色环状物代表地球,上部的蓝色代表超出地平线之上的天空。红色和黑色区域象征地平线之下的天空。日间,太阳装置在蓝色背景上方;夜间在黑色上方;黎明或黄昏时,机械太阳则活跃于红色部分之上。

 

表盘的蓝色圆环上用金质罗马数字标识着时间的刻度,按通常的一天24小时划分,为布拉格时间。钟盘上的金质曲线将蓝色划分为12个部分,标识出从太阳升起到落下之间的每一个时段,以及一年中长的或短的每一天。

 


图案精美

 

在黑色外面的环线内部,有一个可动的刻度圆盘表示黄道带,标识着太阳在黄道日的位置。这个地方的指针为逆时针转动。也就是说,如果现在太阳所处的位置是白羊宫,那么接下来,指针将会逆时针转向金牛宫。黄道带的这个位移装置得源于将黄道带平面图利用北极为基础进行立体投射,这在天文钟上是较为常见的一种制作手法。

在钟的外表面,黑色背景上有金色的诺谟图数字,这是一种包含三个或多个数学变量值的刻度的计算图,国内外科技界常把它作为一种快速计算手段。这些数字标识着老捷克时间(或者说意大利时间),有24种标识日落时间的方式,从冬季的16:00一直到夏季的20:16期间,都各不相同,这个圆盘在一年之中来回移动着,与日落时间保持着一致。

 


钟楼虽不是很高,但是俯瞰城市是足够了。

 

一年之中,金质太阳装置都在环形的黄道圈上移动,指示着黄道的方位。这个太阳装置属于指针的附属装置,与金指针一起以三种方式指示着不同的时间:布拉格时间、老捷克时间及其他地方的时间。此外,表盘中央太阳移动的距离,是日出和日落之间的时间。




爬楼梯之前先补充一点能量

 

在黄道带中移动的月亮装置与太阳装置的功能相似,虽然它转动的速度要快一些,这个半银色的球体同样标识着月亮的位相。小金星装置象征的是春分的方位。

 

买票上塔了

入口非常狭小

中间是电梯,走上去的话要走四周。

最后的一小段旋梯

从里面看出去


内部的时钟显示

 

四个人像雕像位于钟的侧面,每个小时都处于运转之中。在制造钟的时候,人们以此来代表四种蔑视时间的人。一个雕像叫“自负”,表现的是在镜子中赞赏自己的人;一个是拿着装着金子的袋子的犹太人,表现的是“贪心”的施高利贷者;钟的另一侧站着“死亡”,这是一个骷髅,在每个正点的时候敲打报时;最后一个是“土耳其异教徒”,它戴着长长的头巾。

 
















风雪中的布拉格~

 

中国的天文钟:

 

北宋时,刑部尚书苏颂与韩公廉在元祐四年(1089年)初制成水运仪象台由稳定的水流提供在基座的枢轮最原始的动力,推动报时系统、浑象(用于演示夜空状况)与浑仪(用于天体测量)的运转,由于具完善的自动化动力与演示系统,并著有《新仪象法要》一书,较详细讲述制造过程,在1956年被英国科学史学者李约瑟称此为“中国的天文钟”,这也是世界上最早的天文钟。

 


水运仪象台,中国的天文钟。

 

中国历史博物馆和英国科技博物馆等博物馆收藏了等比例复原的苏颂设计的水运仪象台。这座巨大的天文钟高约10米,是利用水轮为原动力带动仪器运转的自动化天文钟,设计十分精妙,是世界上最早的天文钟。

  

苏颂(公元1020-1101年),字于容,泉州南安(今福建水运仪象台泉州西北)人,历任重要官职,又是杰出的科学家和科技工作的组织者。元祐三年(公元1088年),在他的倡议和领导下,创制了一座天文计时仪器——水运仪象台。水运仪象台是一座底部为正方形,下宽上窄的木结构建筑,高36.65尺(约合12米),宽21尺(约合7米)。台分三层:上层放有观测天体的浑仪;中层是演示天象的浑象;下层是使浑仪、浑象随天体运转而报时的计时仪器,它的机械装置叫“昼夜机轮”。  

 

水运仪象台有一组“铜壶滴漏”式的装置:在一个木架上设两个水槽,高的是天池,低的是平水壶。平水壶中的水流入全台机械结构的原动轮(枢轮)的水斗。枢轮是由36个水斗和钩状铁拨子组成的由水力推动的机轮。枢轮运转的速度由一组叫“天衡”系统的杠杆装置控制。天衡系统对枢轮的这种擒纵控制,与现代钟表的关键部位——锚状擒纵器(俗称卡子)——的作用十分相似。可以毫不夸张地说,水运仪象台的“天衡”系统是现代钟表的先驱。英国著名的科技史专家李约瑟博士研究了苏颂的水运仪象台后,在其所著的《中国科学技术史》中说:中国在14世纪欧洲发明钟表以前,“就已有了装有另一种擒纵器的水力传动机械时钟。”   

 

枢轮通过几组齿轮使计时仪器和天文仪器分别按一定的速度转动,苏颂在《新仪象法要》中称之为“以水激(枢)轮,轮转而仪象皆动”。台上层的浑仪是观测天体运行的仪器,它通过齿轮和枢轮轴相连而随天体运转,与现代望远镜有转仪钟控制而随天体转动一样。台中层的浑象是一个球体,球面布列天体的星宿位置。浑象和台下层的昼夜机轮轴相接,随机轴由东向西转动,和天体视运动一致,使得球面星座位置和天象相合。而昼夜机轮则能够随天象推移使小木人出来敲钟、击鼓、示牌等,准确地报告时辰。  


水运仪象台顶端还设有九块活动的屋板,雨雪时闭合,防止对仪器的侵蚀,观测时可以自由拆开。这种活动屋板是现代天文台可以开合的球形台顶的祖先。  

 

苏颂领导创制的水运仪象台,实际上是一座设计非常巧妙,利用水轮为原动力带动仪器运转的自动化天文钟。在公元11世纪就能制造出如此复杂的天文钟,这充分显示了我国古代科学技术的先进水平。

 

(本文技术含量过于专业,大部分文字整理自网络。)

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