那种底部带有小孔,水从小孔中一滴一滴地流出去的器皿是最简单最古老的水钟的形状。但是马上,这种水钟就变得更为完善了。
首先要操心的问题是,如何减少添加水的次数。
事实上,马上就有人想出了办法,就是用大的、可以装整整一昼夜用量的水的器皿代替小的、只能装一小时流水量的器皿。并且为了让计时器不仅计算一天的时间,也计算小时,人们就在器皿上做了24个刻度。现在,水平面自己就能显示具体的小时了。只需要看一眼水平面所在的刻度,就知道现在几点了。
你们或许见到过那种带刻度的、用来给病人装药水的小杯子。
在这种小杯子的壁上有3个刻度:最底下的写着“茶匙”,中间的写着“中匙”,最上面的写着“汤匙”。
水钟也是用这种方法制作的。只是水钟器皿上刻的不是3个刻度,而是12个或者24个,并且它是用来计算时间而不是量药水的。
但是必须注意到它的一个不大方便的地方。
这个问题就是,水从器皿中流出来的速度不是永远一样的。最初的时候,当器皿中的水很多的时候,它滴的速度就比后来水变少的时候要快。这个也容易理解。器皿中的水平面越高,压力就越大,而压力越大,水滴的速度也就越快。这个跟水管一个道理:水池建得越高,水顺着水管流下来的速度也越快。
于是就发生了这样的事情,最初的一小时内流的水比最后一小时的要多。
水平面起初下降得很快,到后来越来越慢。为了不让钟越走越慢,就不得不将刻度画成不等距的,也就是把上面的几个刻度间距画得大一些,越到下面刻度之间的距离就越小一些。你看,这么一来,要做一个水钟就完全不是一件简单的事情了。
还有一种更方便的办法。将计时器做成漏斗的样子。只要漏斗选对了,那么刻度之间的距离就可以是一样的。
实际上,上面两个刻度装的水比下面的两个刻度装的水要多。这也是很自然的。要知道上一小时水流的速度比较快,因而它流出去的水也比下一个小时的要多。