中国古代钦天监是干什么的？
钦天监，官职不大，但特有话语权。挑选良辰吉日、判断天象凶吉等等，钦天监说了算。能在皇上耳朵边吹风，关键是皇上还特别相信，简直就是宫斗必备利器。
人类对宇宙的探索，起源于对天象的观测，再利用观察到的天象制作节气、历法，进行祭祀、占卜等。钦天监就是干这活的。封建社会科学知识不发达，人们（包括皇帝）比较迷信，赋予一些无法解释的天象以凶或吉。由于跟祭祀占卜有关，显得这个部门的人有些像“神棍”。
▲北京古观象台内牌匾：观象授时
01 时间的测量工具
农耕文明，日出而作，日落而息。时间的测量上，最初的需求，不是一天当中的早晚，而是一年当中的节气。不同的节气从事不同的劳作，比如“清明前后，种瓜种豆”。所以最早的测量时间的工具，是用来测量节气的圭表。
▲圭表
这个东东怎么用？简单来说，“圭”南北趴着，“表”立于圭的南侧。正午时表的影子落在圭上，一年当中，冬至时影子最长，夏至时影子最短。
▲圭表原理
据说（不知道谁说的），伏羲的先天八卦就是由一年当中的影子长短延伸创作而来。老祖宗这方面着实的厉害。
▲二十四节气与八卦图
时代在发展，社会在进步，需求在变化。
大明召集学生上课，总得定个点吧。于是乎，人们发明了一个非常精密的计时工具—日晷（据说是古巴比伦传入中国）。
▲日晷
大明：小明，来来来，观察一下。一圈代表多长时间？正午时影子在哪里？晷针和晷面位置关系？晷面是竖直放置的吗？
小明：一圈代表24小时，正午时影子在正下方，晷针垂直于晷面，晷面是斜着放的。咦？为啥要斜着放呢？直接平放到地面上不好吗？
大明：不好，怕晷针扎脚。
能让你拿出去显摆的知识来了：赤道式日晷，晷针指向北极星（平行于地轴）；晷面平行于赤道面；晷面向南倾斜（北半球），与地面夹角为90°-当地纬度。上面三句话，是一个意思，可把晷面想象为一个压扁的只剩赤道面的地球。等你地理学好了，就会明白其中的原理。
▲赤道式日晷放置示意图
所以，晷面的两面都有刻度（春分→秋分观察正面，即朝北的一面，秋分→春分观察反面）。
▲赤道式日晷的背面也有刻度
时代仍在发展，社会仍在进步，需求在变化。
比如大明召集学生上晚自习，约定时间时，日晷就不能用了（日晷上半圈的刻度，其实没啥用）。于是乎，人们发明了另一个计时工具来配合日晷使用—月晷漏刻。这是第一个摆脱利用天象计时的工具。
▲漏刻，时间单位“刻”源于此物
随着箭壶（下面接水的内个）内收集的水逐渐增多，木块托着箭杆也慢慢地往上浮，古人看箭杆上的标记，就能知道具体的时刻。
但是漏壶内的水多时流水较快，水少时流水就慢，显然会影响计量时间的精度。为了得到均匀水流，使用了多级受水壶。
▲漏刻plus
时代仍在发展，社会仍在进步，需求在变化。
张衡（78年~139年）在前人制造浑象的基础上，巧妙地结合漏刻，制作了第一架水运浑象。浑象上画有二十八宿和各种恒星，还有赤道圈、黄道圈及二十四节气等，每日均匀地绕轴旋转一周，自动地把天象演示出来。这大概是第一个机械自动化报时+“全屏”显示天象的装置。
可惜的是，就像地动仪一样，张衡制造的浑象已经失传。
▲南京紫金山天文台的浑象
到这里，我的膝盖又开始给大佬跪下了。即使让我穿越回去，我也做不出这个来。
然而，我还是低估老祖宗们的能力。北宋的苏颂（1020年12月－1101年6月）主持建造的水运仪象台，是机械钟的老祖。啥也不说了，直接上视频。
时代还是在发展，社会还是在进步，需求还是在变化。
1582～1583年，意大利物理学家和天文学家伽利略（比萨斜塔扔铁球的那位大佬）发现了摆的等时性。1657年，荷兰物理学家和天文学家惠更斯（牛顿众多battle对象之一）利用摆的等时性原理发明了摆钟。
▲需要上发条的摆钟
1928年，贝尔电话实验室的研究人员沃伦·马里森利用石英晶体在电路中能够产生频率稳定震动的特性，制造出了第一座石英钟。
▲需要装电池的石英钟
在运动场和实验室，经常用停表来测量时间。
▲机械停表和电子停表
02 时间的单位
同一个地球，同一个梦想天象，古代各个国家关于“一天”的定义是一致的：地球自转一周为一天（日）。然后把一天分成24份，每份是1小时（h），再把1小时分成60份，每份是1分钟（min），再把1分钟分成60份，每份是1秒（second）。至此，我们时间的国际标准单位-秒，终于出现了。他们之间的换算关系是：1h=60min=3 600s
小明：为啥把一天分成24小时啊？不零不整的。
大明：挺零的啊
小明：…………
大明：这事得赖古埃及人，他们喜欢用大拇指数另外四根指头的关节，一只手就是12，两只手就是24。
小明：好奇怪。
大明：其实吧，数十根手指头的10进制，也很奇怪。
▲十二进制
小明：那小时、分、秒之间的换算关系，难道是因为60进制？
大明：bingo！你猜对了。60进制源于古巴比伦。
▲六十进制
其实在中国古代，不仅有12时辰制，还有10时辰制、百刻制等。24小时制传入中国，为了相对应，把原来的12时辰称为时或者大时，新来的hour就这样被称为小时。也为了相对应，一百刻被减了四刻变成九十六刻，每个时辰八刻，每小时四刻，每刻15分钟。
▲让人闻风丧胆的“午时三刻”
1秒虽然短，但人家也是有小弟的：毫秒（ms）、微秒（μs）。他们和秒的换算关系，就回归正常了：1s=103ms=106μs。
跟长度的单位类似，为了追求精确，对1s的定义也在不断更新：
1960年，第11届国际计量大会通过：自历书时1900年1月1日12时起算的回归年的31 556 925.9747分之一为一秒
1967年，第13届国际计量大会通过：铯133原子振动9 192 631 770次所需的时间定义为1s。
知识点总结（图片版，可保存）
结尾语：天象的观测，涉及到天文学、数学、物理学、机械原理等知识，一些仪器已经失传或发明者不可考，但负责这项工作的官员中，涌现了一批科技大佬：西汉的司马迁、东汉的张衡、唐代的李淳风、北宋的沈括、元代的郭守敬、明代的刘伯温、清代的汤若望、南怀仁等等。（大明老师是跪着敲完的这些大佬的名字的）。
今天的信息量有点大，介绍中国古代的科技产品，太兴奋，没hold住。看在老祖宗们的份上，今天的劳动内容由做题变为：点赞。