计时与天象
浑天仪
单纯利用水或沙的流动来计时有许多不便，人们逐渐发现了利用水做动力，以驱动机械结构来计时的方法。公元117 年，东汉的张衡制造了大型天文计时仪器——水运浑天仪，初步具备了机械性计时器的作用。
浑天仪是浑仪和浑象的总称。浑仪是测量天体球面坐标的一种仪器，而浑象是古代用来演示天象的仪表。浑仪模仿肉眼所见的天球形状，把仪器制成多个同心圆环，整体看犹如一个圆球，然后通过可绕中心旋转的窥管观测天体。
张衡制造的水运浑天仪后来失传了，直到唐代才由当时的天文学家僧一行、粱令瓒复制成功，不过在这之后这种仪器再度失传。
圭表
计时仪器是经过漫长的发展历程逐渐精确化的。最古老的计时仪器是土圭、圭表和日晷，其原理是通过太阳的投影和方位计时，一般通称太阳钟。
圭表是我国最古老的一种计时器，古代典籍《周礼》中就有关于使用土圭的记载，可见圭表的历史相当久远。圭表是利用太阳射影的长短来判断时间的。它由两部分组成，一是直立于平地上的测日影的标杆或石柱，叫做表；一为正南正北方向平放的测定表影长度的刻板，叫做圭。通过测量日影的长度，来确定时间。
日晷
日晷也是通过观测日影计时的仪器，主要是根据日影的位置以确定当时的时辰或刻数。从出土文物来看，我国汉以前已使用日晷，在机械钟表传入中国之前，日晷一直是通常使用的计时器。日晷的主要部件是由一根晷针和刻有刻线的晷面组成，随着太阳在天空运行，晷针的投影像钟表的指针一样在晷面上移动，就可以指示时辰。
日晷作为原理简单的计时工具，通过人们不断地改进，发展出了许多种类如：赤道式日晷、庭院式日晷等等。在便携的机械表出现后，日晷才逐渐退出人们的生活。
灵台
灵台是东汉的国家天文观测台，也是当时最大的天文台，是太史令的下属机构。它始建于东汉光武帝建武中元元年( 公元56 年)，距今已有1900多年的历史，一直沿用到西晋，毁于西晋末年的战乱。
水运仪象台
公元1088 年，北宋的天文学家、药物学家苏颂吸收了劳动人民使用水车、筒车、桔槔、凸轮等生产机械的经验，终于在短短的两年内成功制作出“水运仪象台”。水运仪象台高约12 米，宽约7 米，呈下宽上窄的正方台形，全部为木建筑结构。全台分为三部分，以扶梯上下。最上层是浑仪，中层是浑象，下层是报时装置。三部分用一套传动装置和一组机轮联接起来，用漏壶水冲动机轮，底层水力驱动系统的核心是枢轮和天柱，水能通过一级级的齿轮传递，分别用于带动浑仪、浑象、报时装置一起转动。通过控制匀速流动的水来调节枢轮向某一方向等时转动，使浑仪和浑象的转动与天体运动保持同步。
水运仪象台把观测、演示和报时设备集中起来，组成了一个整体，成为一部自动化的天文台。浑象一昼夜自转一圈，不仅形象地演示了天象的变化，也是现代天文台的跟踪器械——转仪钟的祖先。水运仪象台中首创的擒纵器机构是后世钟表的关键部件，因此它又是钟表的祖先。
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