中世纪阿拉伯计时装置之（二）——水力天文钟

图 7 节流阀

除了介绍这台钟的基本日常运作的流程和其结构之后，要重点提及的是在出水口前方设置的全钟的运行的核心的控制机构——节流阀（图7），需要特别在文中提出来讲的，是因为这一结构十分巧妙的将钟的运行进行了控制，使得钟在一年内中根据太阳的日出日落的时间的改变来调整其运转速度，并且精确地控制了每一天的日出，日落的时间，这使得钟上所指示的日出、日落的时间与太阳世纪的日出、日落时间一致。例如：在夏至日时（6月22日）太阳的日出时间最早，日落时间最晚，故白昼所占的时间最长；夜晚所占的时间最短。在夏至日后，日出时间逐渐推后，日落时间逐渐提前，故在白昼所占时间缩短。黑夜所占的时间加长；一直到冬至日（12月22日）时，日出时间最晚，日落时间最早，故白昼所占时间最短，而黑夜所占的时间最长；在春分日（3月21日）和秋分日（9月23日）时，日出，日落时间相持平且昼夜所占时间相等，即昼夜平分。要在昼夜时间和日出日落的时间中调整整座钟的运行速度：艾尔·加扎利在他的设计中加入了节流阀的调节机构，这使得每天的水的排出速度都不一样，以此来对钟的运行速度进行控制，并且使其所指示的时间与当日的日出，日落的时间相对应。

要达到上文所提到的效果，艾尔·加扎利使用的是活动式的节流设计。其节流阀是由4个基本部分构成，其后方有一个环，在环中有一个可以转动的盘，在盘上有12个大的分区，每一个大的分区中又分成6个小分区，而在每一个小分区中还被分为5格，每一个分区都被这样划分，因此，在盘上一共有360个小分格，每过一天要人工转动一格，在其中心处有一根插管，其管直通到前面，并且在管上有一根铜的外管，外管前有一个环，在盘前面还有一个带半圆的外壳。在转动底盘时，水量会随之相对的递减，并且在对其进行准确的校准后，每一天的水量和水流速度都会与当天的日出、日落的时间相对应，最终，在完成后，这样的装置在全部的钟当中起到了非常重要的作用，因为这台钟已经不再是单纯的计时钟，而是变成了一台可以调节其运行速度和运行周期的，并且根据太阳的运行来实施运行，这就将这台钟升华成了唯一一台通过调整其运行速度来完成其周期你循环变化运行的天文钟性质的计时装置。

到现在来看，虽然与之前的出现的中国宋代水运仪象台（公元1088年）和后期出现的欧洲大型机械钟与钟楼，钟塔（公元13世纪——15世纪）相比，这台天文钟仍然需要有多人专门看管，并且还要在相对的周期中对整个计时装置进行重置，这些动作尚不可以通过机械的运行进行重置循环，但将其放在当时的时代背景和时代环境中来看，在全世界的范围内，对钟或计时装置的研究除了阿拉伯以外都相对处于停滞，甚至是退步的状态，纵观全世界的文明聚集地，正如我之前提到过的：中国中原地区，水运仪象台几乎被毁，并且仍然处于与北方少数民族政权和蒙古人的战乱中，完全无法抽身于钟表的研究；而在西方的欧洲，修对于中世纪的黑暗与科技发展最缓慢的时期，从此来看，相对文明发达的阿拉伯地区的这类水力天文钟拥有其相对的特色和独创性，从这样的观点来看，对于其在运行中需要有大量人工作为维护，也是可以理解的，因为在当时的阿拉伯文化氛围中，是可以接受这种人工在一台水力计时装置中的运行中占有相对多一点的比例的。因此，在这台钟的研究中，也可以理解刚才提到的情况，也可以将其理解为当时的计时装置的一个特点。