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测量时间的发展历程:从夜间观测到麦开特

更新时间:2025-01-18 工作计划 版权反馈
【摘要】:只有在春秋季节的昼夜平分点时,那一天昼夜时间相等,一小时有60分钟。除此之外,若是巴比伦人想按时在夜间外出观察天象,就出现了另一个问题:日晷在太阳落山后就完全失去作用了。在古埃及,为了能够在太阳下山以后继续测量时间的流逝,他们发明了许多新方法,其中之一就是麦开特。古埃及人就是通过观察特定星体是否跨越装置的绳索来测量夜晚时间的。巴比伦人的生活就这样持续了一段时间后,古希腊人来了。

巴比伦人已经计算出太阳需要365天才能再次出现在地球上空相同的某一位置。他们认识到,如果一年有360天,那么日历会很快失效。如果只是想计划种植某种作物或预测季节变化,那每年五天的误差并不会有太大影响;不过,如果要预测下一次月食何时将威胁到国王的性命,则需要更精准的历法了。

巴比伦人需要一个解决方案,来弥补宗教日历与实际年份相差的天数。

基于天文数据,他们很快意识到235个阴历月大概相当于19个太阳年,其误差只有两个小时。于是,考虑到他们所信奉的众神的因素,巴比伦人采用了十分简单的解决方案:将一年分为多个由29天与30天组成的月份,并在往后的19年中,增加了7个新月以弥补时间差。

人们最初发现宗教日历与实际时间有误差时,国王下令在某一年增加一个新月。但是,在公元前539年,波斯人占领巴比伦王国后,这项工作交由祭祀大臣处理:对每个加入的新月的日期进行规范,以确保历法的平衡。

“顺便问一下,之前您曾经提到要记录天体的运行轨迹,需要在每天同一时间、同一地点拍摄天空的图片,而后对其进行比较。若是有某些变故发生,人们在那时也没有手表来精准计算时间,他们是怎么做到累积这些数据的呢?”

非常好,您思考得很仔细,正如我开头所讲的,古埃及文明不仅与巴比伦文明同时存在,它甚至早了几千年出现。因此,巴比伦人采用了古埃及人的技术来记录这些信息并不稀奇。

比如,古埃及人发明了日晷,并将其划分成12个部分。这个轨迹是根据阴影的变化轨迹刻画而成。

那为什么日晷被划分为十二个部分呢?前面我解释过,巴比伦人在计数的时候并不按照十根手指为基数,而是用一只手除大拇指外的12根指骨来计数。而后他们适应了十二进制的方法,就把夜晚也分成了十二个部分,不过这个方式有点过于复杂了。

正如我们之前所讲的那样,一年中每一时节的昼夜时间都是在变化的。因此各个时节白昼和黑夜的持续时间都有所不同。按照上述划分时间的方式,夏天白昼的一小时可能有75分钟,而夜晚则只有45分钟;冬天白昼一小时有55分钟,夜晚的一小时会持续70分钟。只有在春秋季节的昼夜平分点时,那一天昼夜时间相等,一小时有60分钟。

除此之外,若是巴比伦人想按时在夜间外出观察天象,就出现了另一个问题:日晷在太阳落山后就完全失去作用了。(www.xing528.com)

在古埃及,为了能够在太阳下山以后继续测量时间的流逝,他们发明了许多新方法,其中之一就是麦开特(又名穴鸟隼)。这种装置由一根长杆构成,上面系挂一根绳子。绳子的末端坠有铅块儿,因此绳子一直是垂直于地面的。

在使用时将装置对准北极点(要记住,在古埃及时代由于地球进动,人们使装置对准的点并非现在的北极星),也就是所有周围恒星绕其公转的点。

“所有周围恒星绕这一点做公转?是什么意思?”

地球绕地轴以一定倾斜角度自转时,在空间中两极各指向不同的方向。我们也在地表上绕此轴旋转,以人类的视角观察,其他的恒星就在绕北极点公转。

因此,就像车轮中心轴并不会随着车轮运动而改变位置一样,地轴所指的方向也不会发生变化。当有星体远离轴线,甚至移动到地平线以下时,只不过是在绕轴做半径更大的公转运动。在北半球地轴指向的点就是北极星所在的位置,而在南极点的方向上则没有分布任何星体。

关键在于,有些星体的位置离北极点很近,以至于永远不会落到地平线以下,于是它们的方位可在一整年之中为人们提供参考。计时装置麦开特就是利用了这一点。将麦开特对准北极点,观察夜空中的某些星体,在其跨越装置的绳索时做出记录。古埃及人就是通过观察特定星体是否跨越装置的绳索来测量夜晚时间的。

另一个不依赖观测行星运动的计时方式被称为水钟或沙漏。虽然这个装置由简单的陶罐和一个可以让水流通过的孔构成,远不如玻璃水晶沙漏那样神秘而迷人,不过这个装置一经“校准”,对于在夜晚计时来讲就相当有效了。

为了测量出夏至那天夜晚的长度,需要在夜钟的容器内加入2玛纳(在那时,1玛纳相当于497.7克)水。往后的每半个月向容器内添加六分之一玛纳的水量。在昼夜平分点到来那天夜晚,夜钟将持续流失3玛纳水。而冬至日是一年之中夜晚最长的一天,夜间会流失4玛纳水。

借用这些较为基础的计时方式,巴比伦人进行了大量观测。虽然记录并不精准,但为后来的天文学家们提供了不少分析材料,以此来推测那时昼夜如何变化。巴比伦人的生活就这样持续了一段时间后,古希腊人来了。

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