《時間的腳步》解析.ppt

1、第二單元 時間的腳步 1、精確時間的步伐,圭 表,圭表是利用日影進(jìn)行測量的古代天文儀器，早在公元前7世紀(jì)，我國就開始使用了。圭表是測定正午的日影長度以定節(jié)令，定回歸年或陽歷年。在很長一段歷史時期內(nèi)，我國所測定的回歸年數(shù)值的準(zhǔn)確度斗居世界第一。通過進(jìn)一步研究計算，古代學(xué)者還掌握了二十四節(jié)氣的圭表日影長度。這樣，圭表不僅可以用來制定節(jié)令，而且還可以用來在歷書中排出未來的陽歷年以及二十四個二節(jié)令的日期，作為指導(dǎo)農(nóng)事活動的重要依據(jù)。由“圭”和“表”兩個部件組成。直立于平地上測日影的標(biāo)桿和石柱，叫做表；正南正北方向平放的測定表影長度的刻板，叫做圭。圭表的主要功能是測定冬至日所在，并進(jìn)而確定回歸年長度，此

2、外，通過觀測表影的變化可確定方向和節(jié)氣。,中國現(xiàn)存最早的圭表是1965年在江蘇儀征石碑村1號東漢墓出土。圭表多以銅制。一九六五年在江蘇儀征的一座東漢中葉墓葬中出土了一件袖珍銅圭表，它由19.2厘米的表和34.39 厘米長的圭構(gòu)成，圭表之間有樞軸相連，可將表平放于匣內(nèi)，圭表合裝一體，啟合自如，攜帶方便，是設(shè)計家和鑄造師密切配合的杰作。 圭表測時的精度是與表的長度成正比的。元代杰出的天文學(xué)家郭守敬在周公測時的地方設(shè)計并建造了一座測景臺。它由一座9.46米高的高臺和從臺體北壁凹槽里向北平鋪的長長的建筑組成，這個高臺相當(dāng)于堅固的表，平鋪臺北地面的是“量天尺”即石圭。這個碩大的“圭表”使測量精度大大提高

3、。,以圭表測時，一直延至明清，現(xiàn)在南京紫金山天文臺的一具圭表，是明代正統(tǒng)年間（14371442年）所造的。 遠(yuǎn)古時的人們，日出而作，日沒而息，從太陽每天有規(guī)律地東升西落，直觀地感覺到了太陽與時間的關(guān)系，開始以太陽在天空中的位置來確定時間。但這很難精確。據(jù)記載，三千年前，西周丞相周公旦在河南登封縣設(shè)置過一種以測定日影長度來確定時間的儀器，稱為圭表。這當(dāng)為世界上最早的計時器。,日晷,日晷，是指日影，是使用太陽的位置來測量時間的一種設(shè)備，主要由一根投射太陽陰影的指標(biāo)、承受指標(biāo)投影的投影面 (即晷面) 和晷面上的刻度線組成。最常見的設(shè)計，也就是最普通的，就是所謂的庭園日晷，讓日影投射在一個標(biāo)有時刻的平

4、面上，當(dāng)太陽移動時，影子所指示的時間也跟著變動。其實，日晷可以設(shè)計在任何物體的表面上，讓固定的指針產(chǎn)生陰影來測量時間，因此日晷有許多種不同的形式，基本上可以分為地平式日晷、赤道式日晷、子午式日晷和卯酉式日晷等等。,明馬中錫中山狼傳中記載 由于從春分到秋分期間，太陽總是在天赤道的北側(cè)運行，因此，晷針的影子投向晷面上方；從秋分到春分期間，太陽在天赤道的南側(cè)運行，因此，晷針的影子投向晷面的下方。所以在觀察日晷時，首先要了解兩個不同時期晷針的投影位置。中國古代測時儀器。由晷針和晷盤組成，晷盤上有時間刻度，晷針垂直于盤面，通過晷針日影在盤面上的方向就能測定時間。因盤面安置的方向不同，日晷可分為地平日晷、

5、赤道日晷、立晷、斜晷。,日晷的早期歷史尚不清楚，最早的可靠記載是隋書天文志中提到的袁充于隋開皇十四年(594)發(fā)明的短影平儀(即地平日晷)。赤道日晷的明確記載初見于南宋曾敏行獨醒雜志卷二中提到的晷影圖，但晷盤是木制的。后世改用石質(zhì)晷盤，金屬晷針。北京故宮等處保存的都是清代制造的石質(zhì)赤道日晷。赤道日晷的晷面平行于赤道面，晷針指向南北極。相持既久，日晷漸移。,水 鐘,蠟燭鐘,香篆鐘,有一種香篆鐘于十二世紀(jì)中葉在中國流行。荷蘭高羅培著“狄仁杰斷案傳奇”中，記述了唐宮計時用的香篆鐘為梅花形黃銅盤，盤子內(nèi)梅花五瓣，各繚繞著一圈盤香，用以計時焚薰，稱為“五孕祥云”。,沙 漏,沙 漏,沙漏是我國古代一種計量

6、時間的儀器 ，它是根據(jù)流沙從一個容器漏到另一個容器的數(shù)量來計量時間。這種采用流沙代替水的方法，是因為我國北方冬天空氣寒冷，水容易結(jié)冰的緣故。,五輪沙漏,最著名的沙漏是1360年詹希元創(chuàng)制的“五輪沙漏”。流沙從漏斗形的沙池流到初輪邊上的沙斗里，驅(qū)動初輪，從而帶動各級機械齒輪旋轉(zhuǎn)。最后一級齒輪帶動在水平面上旋轉(zhuǎn)的中輪，中輪的軸心上有一根指針，指針則在一個有刻線的儀器圓盤上轉(zhuǎn)動，以此顯示時刻，這種顯示方法幾乎與現(xiàn)代時鐘的表面結(jié)構(gòu)完全相同,宋朝的蘇頌、韓公廉等人設(shè)計制造的古代天文儀器，集天文與報時為一體，其中的報時裝置是用水來測量時間的。 整座儀器相當(dāng)于一個四層樓高的木質(zhì)建筑 這臺儀器的制造水平堪稱一

7、絕，充分體現(xiàn)了我國古代人民的聰明才智和富于創(chuàng)造的精神。,水運儀象臺,擺鐘發(fā)明于1657年，用擺錘控制其它機件，使鐘走的快慢均勻，一般能報點。它是以伽利略發(fā)現(xiàn)的擺的擺動具有規(guī)則性這個原理為基礎(chǔ)而發(fā)明的。 鐘擺可以永遠(yuǎn)擺下去,但由于阻力存在,它的擺動會逐漸減小,最后停止.所以要用發(fā)條來提供能量使其擺動。,擺鐘,石英晶體受到電池電力影響時，會產(chǎn)生規(guī)律的振動。 石英晶體每秒的振動次數(shù)高達(dá)32768次，我們可以設(shè)計簡易的電路來計算它振動的次數(shù)，當(dāng)它數(shù)到32768次時，電路會傳出訊息，讓秒針往前走一秒。石英的振動相當(dāng)規(guī)律，即使是便宜的石英表，一天之內(nèi)的誤差率也不會超過1秒。石英晶體的應(yīng)用使得手表可以大量生

8、產(chǎn)，不但生產(chǎn)速度比以前快很多，價格也隨之下降。每年約可制造5億只手表，足以供應(yīng)全球使用。,石英表,電子表的內(nèi)部裝配有電子集成電路及石英晶振，一般分液晶顯示數(shù)字式和石英指針式兩種。戴電子表的人一定都為它的方便和準(zhǔn)確性好而感到高興。它不但能顯示時間，而且能顯示星期和日期。 電子表可分為數(shù)字式石英電子手表、指針式石英電子手表及自動石英表和光動能手表.,電子表,原子鐘的計時精度高于其他任何時鐘，它是根據(jù)原子振蕩的原理來精確計時的，它沒有指針和齒輪，只有激光束、鏡子和銫原子氣，它并不能直接顯示鐘點，它的任務(wù)是提供“秒”這個時間單位的準(zhǔn)確計量。其精確度達(dá)到每2000萬年誤差僅1秒，目前世界上如此精確的計時

9、器只有兩具。,原子鐘,銫原子鐘,這節(jié)課大家表現(xiàn)的不錯哦！,坐姿一顆星，學(xué)習(xí)一顆星，狀態(tài)一顆星,常見分類 日晷水平式日晷 水平式日晷（The Horizontal SundialE）是最常用的日晷，采用水平式的刻度盤，日晷軸的傾斜度，依使用地的緯度設(shè)定，刻度需要利用三角函數(shù)計算才能確定。適合低緯度的使用。 赤道式日晷 赤道式日晷（The ERquatorial Sundial）是依照使用地的緯度，將軸（指時針）朝向北極,3,固定，觀察軸投影在垂直于軸的圓盤上的刻度來判斷時間的裝置。盤上的刻度是等分的，夏季和冬季軸投影在圓盤上的影子會分在圓盤的北面和南面，適合中低緯度的使用。若將圓盤改為圓環(huán)則稱為

10、赤道式羅盤日晷。 極地晷 極地晷（TheRE polar Dial）供指時針投影的平面與指時針平行，即與地平面的夾角與地理緯度相同，并朝向正北。時間的刻畫可以用簡單的幾何圖來處理，投影的時間線是平行的線條。適合各種不同的緯度使用,南向垂直日晷 南向垂直日晷（Vertical Direct South Dial）刻度盤面朝向正南且垂直地面的日晷。這一種日晷較適合在中緯度（3070）使用。 東或西向垂直式 東或西向垂直式Vertical Direct East or West）刻度盤面朝向正東或正西且垂直地面的日晷。這一種日晷只能在上半日（東向）或下半日（西向）使用，但全球各緯度都適用。,側(cè)向垂直

11、式 側(cè)向垂直式（Vertical Declining）刻度盤面采用垂直方向的日晷。這一種日晷需要依照建筑物的墻面方向換算刻度，不容易制作。依季節(jié)及時間的不同，有時不會產(chǎn)生影子。南向與東西垂直日晷都可視為此形的特例。 投影日晷 投影日晷（Analemmatic Sundial）不設(shè)置指時針，僅在地平面依地理緯度的,不同繪制不同扁率的橢圓，在其上刻劃時間線，并將長軸指向正東西方向，南北向的短軸上則需刻上日期，指示立竿測量時刻的正確位置。 平日晷 平日晷晷面水平放置而晷針指向北極，晷面和晷針之間的夾角就是當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥取?相關(guān)計算 日晷的制作除了指時針必需正確的安裝之外，時間線的刻劃也不能忽視。各形

12、日晷時間線的刻劃與日晷的地理位置，指時針的高度等，都有關(guān)系。假設(shè)地理緯度為，指時針的高度為H，要刻劃的時間與正午的差值為T；時間線與指時針的夾角為A，距離為D，則各形日晷的計算式如下：日晷 （1） 水平式日晷：TAN（A）=TAN（T）*SIN（）,（2） 赤道式日晷：等分圓盤，每小時相當(dāng)與十五度，正午線垂直朝下。 （3） 極地晷：D=H*TAN（15*T） （4） 南向垂直日晷：TAN（A）=TAN（T）*COS（） （5） 東或西向垂直式：D=H*TAN（6-T）*15） （6） 側(cè)向垂直式：TAN（A）=SIN（O）*TAN（R+15*T） 指時針與墻面垂線的夾角TAN（W）=SIN（）*COT（） 指時針高出于墻面的夾角SIN（O）=COS（）*COS（）,指