¿Cómo usaban los antiguos los relojes estándar para medir el tiempo?
En la antigüedad, la gente trabajaba al amanecer y descansaba al atardecer. Desde el día en que el sol salió y se puso regularmente, sintieron intuitivamente la relación entre el sol y el tiempo y comenzaron a determinar el tiempo por la posición del sol en el cielo. Pero es difícil ser preciso.
Según los registros, hace más de 3.000 años, Zhou Gongdan, el primer ministro de la dinastía Zhou Occidental, instaló un instrumento para determinar el tiempo midiendo la longitud de la sombra del sol, llamado "reloj estándar". " en el condado de Dengfeng, Henan. Este debería ser el reloj más antiguo del mundo.
Una regla se compone de una regla y una regla: una regla es una escala plana y una regla es una referencia vertical colocada en ambos extremos de la regla, perpendicular a la regla.
La mayoría de las GUI están hechas de piedra o cobre, con escamas sombreadas, y luego se coloca una mesa en un extremo para convertirse en una mesa estándar. El reloj es un poste vertical. Cuando la luz del sol incide sobre él, proyecta una sombra. Dependiendo del sombreado, la dirección y la longitud, se puede leer el tiempo.
Utilizando la longitud de la sombra solar medida por la tabla estándar, se pueden determinar varios términos solares más grandes, como la sombra corta en el solsticio de verano y la sombra larga en el solsticio de invierno. Durante el día, también se puede conocer la hora aproximada basándose en los cambios en la longitud de la sombra.
Cuando el Sol regresa al polo Norte y al Polo Sur, su distancia al polo celeste determina la longitud de la sombra de la superficie sobre la Tierra. La distancia del sol al polo celeste es difícil de medir directamente y sólo puede conocerse indirectamente midiendo la sombra del sol. El objetivo de medir las sombras en metros estándar es deducir la posición del sol en el cielo.
Es sencillo y fácil medir la sombra solar con una mesa estándar. Nuestro país está ubicado en el hemisferio norte. Al medir, la varilla medidora debe mirar hacia el sur, de modo que el eje central quede colocado en el terreno plano donde la energía solar brilla a lo largo del meridiano y se fija.
Todos los días al mediodía, cuando la sombra del sol causada por el poste de observación coincida con el eje central de la regla, registre la longitud de la sombra del sol ese día en palabras o trace directamente el punto de trayectoria del pico. de la sombra del sol ese día en la regla para completar la medición de la sombra del sol del día.
Medir la sombra del sol con una mesa estándar es un trabajo minucioso que lleva todo un año y debe realizarse con paciencia, de lo contrario terminará en vano. Especialmente el solsticio anual de invierno, el solsticio de verano, el equinoccio de primavera y el equinoccio de otoño son particularmente críticos. Siempre que se mida la longitud extrema de la sombra, se puede determinar directamente la duración del año tropical.
Debido a la influencia del clima y al hecho de que el solsticio de invierno no necesariamente ocurre al mediodía, los resultados reales de las mediciones a menudo difieren de la situación real. La gente medía varios años seguidos y luego tomaba el año más largo como el momento del solsticio al mediodía del invierno de ese año.
Evidentemente, este método tiene algunos elementos artificiales y no necesariamente coincide con el momento real del solsticio de invierno.
Zu Chongzhi ha encontrado una solución a este problema. Usó el punto de vista de la simetría para medir la longitud de la sombra del sol unos días antes y unos días después del solsticio de invierno, y calculó la hora exacta del solsticio de invierno.
En comparación con los métodos tradicionales, el método de Zu Chongzhi tiene ventajas obvias. En primer lugar, no se ve afectado por el clima, siempre que se mida unos días antes o después del solsticio de invierno.
En segundo lugar, se mejora la precisión. Dado que la longitud de la sombra del sol cambia muy lentamente en los solsticios antes y después del solsticio de invierno, Zu Chongzhi eligió los solsticios más de 20 días antes y después del solsticio de invierno para su observación. En este momento, la sombra del sol cambia significativamente y la medición y el cálculo son relativamente fáciles.
Más importante aún, este método puede medir con precisión la hora del solsticio de invierno, porque la hora del solsticio de invierno no es exactamente al mediodía, pero se puede calcular con este método.
Según los cálculos de Zu Chongzhi, la duración de un año tropical es de 365,2428 días. Estos datos eran tan precisos que no fue hasta más de 700 años después que apareció el calendario juliano, más preciso.
En Europa, el calendario juliano se implementó hasta el siglo XVI, y la duración del año de retorno fue 365,25, que obviamente no fue tan largo como el de Zu Chongzhi.
Zu Chongzhi midió hábilmente la sombra del sol y obtuvo datos relativamente precisos. Es de gran importancia práctica realizar cálculos legislativos sobre él y compilar "Da Li Ming".
Aunque el método de cálculo de Zu Chongzhi no es perfecto, su invento es un hito en el desarrollo de la medición del tiempo del solsticio de invierno en la antigua China y, naturalmente, es elogiado por astrónomos posteriores.
Después de Zu Chongzhi, muchas personas mejoraron el método de medir la sombra del sol, el más famoso de los cuales fue la mejora de las herramientas de medición por parte de Guo Shoujing, un astrónomo de la dinastía Yuan.
Guo Shoujing cree que la precisión de lectura de los métodos tradicionales de fotogrametría es demasiado baja porque las unidades de minutos, milímetros, milímetros y segundos son demasiado pequeñas para distinguirlas a simple vista. Para mantener el valor medido sin cambios, es necesario aumentar la altura del banco de trabajo en el múltiplo correspondiente. Por tanto, es necesario construir una mesa alta.
La mano de obra de los relojes de alta gama de Guo Shoujing es muy fina, cinco veces mayor que la de los relojes tradicionales. Sin embargo, a medida que la mesa crece, la claridad de la imagen inevitablemente disminuye. En este caso, Guo Shoujing desarrolló una herramienta de medición llamada Jingfu, que resolvió completamente este problema.
Guo Shoujing logró logros sobresalientes en estos dos aspectos al construir mesas altas y crear símbolos paisajísticos, lo que facilitó en gran medida la heliometría de las personas e hizo contribuciones indispensables al desarrollo de la astronomía antigua y la topografía en mi país.