四月末的天气就开始热了,万磊吃过晚饭,就坐在院子里乘凉。这个院子是万磊在北平的居所,现在战局不定,他自然就带所有人搬迁进城来了。只见他藤椅轻摇,蒲扇慢拍,好不悠哉。
赤心赤诚两道也在院子里,拿了个平水,又拿了个角度计,在不停地看天。此时天朗气清,也算是观天象的最佳时机。妙语等女道却没有这等闲情,她们每人皆摇着一台手工纺机,在编着棉灯芯,好用来做蜡烛的烛芯。
学习不忘生产,这是万磊一向的授徒传统。这样即可以挣钱自足,又可以锻炼学徒们的动手能力,实践教学,学以致用这才是王道。众小道有说有笑地干着细活儿,纺车叽叽复叽叽的声音很是催眠,万磊都忍不住伸了个懒腰。倒是闱儿勤快,她坐在一盏小油灯边缝夏衣,一针一线都缝得非常认真。
“先生,测出来了,咱们现在所在的纬度,大约就是四十度。”赤心兴奋地跑过来报道。
“嗯,不错不错,懂得北极星来定纬度,以后再想办法测定经度,这样就能画出更加精确的经纬地图。”
“这个有何难,咱们可以用测定太阳当空时的时间,来断定所处的经度。比如咱们这里天阳当空时是正午十二点,往东十五度,太阳当空时就是十一点,往西十五度,太阳当空时就是下午一点。”妙诣插嘴道。
“不错不错,小脑瓜真聪明,那你说说,为什么会这样呢?”万磊喜问道,这些娃儿工作不忘温习,三好学生也不过如此啊。
“这个我知道。”妙语抢答道:“地球自转一周,用时正好是一天二十四小时。由于地球是自西向东自转的,所以,我们才会看到太阳东升西落。也正是由于此,同一纬度上,东边的日出时间肯定比西边的早。”
“那为什么不出日出的时间来测定经度,而用太阳当空的时间来测呢?”
“由于冬夏昼夜长短时间不同,所以日出时间并不能做准,能做准的是太阳正中时。不管是高纬度还是低纬度,太阳正中时就一定是正午,而且正午的太阳高度最高,日影最短,比日出容易观测。”妙诣道。
“嗯,不错,那经线测定最需要的东西是什么呢?”
“需要一个时钟,能准确计量时间的时钟。如果有了时钟,北平被定了零度经线,正午被定为了十二点。而向东行十五度后,那里正午的时间会变成十一点。相反地,如果某地正午的时间是十一点的话,那里就是东经十五度。”妙诣又道。
“不错,时钟就是精确记时的工具,我们以前用漏来记时,这不太精确,而且分得不够细。现在,我们要另行设计一套记时工具。”
“先生,咱们把漏再细分一下格数,不就可以精细记时了吗?为什么还要另行设计。”赤心问道。
“用漏来记时真的很不精确,以后我们要研究物理学和天文学的时候,要用到精细记时工具,现在设计是为以后的研究铺路,所以时钟一定要设计出来。”
“好吧,不过我们手头上没有相关设计图纸,只怕一时之间很难弄出来。”赤心皱眉道。
“这个我心中已有定论,只是要做出来的话,还要你们多多动手试验。”
万磊心里早有蓝本,后世的电子钟记时最精密,不过以现有的科技水平,肯定做不出来。所以,万磊退而求其次,造大笨钟,准确地说是单摆机械钟。它是利用单摆的等时性,利用单摆作为核心守时装置的计时器。
这种时钟的机械动力由重锤提供,擒纵器的摆动频率由单摆控制。一个与擒纵器心轴连在一起的L形杆伸向单摆,L形杆的杆头分叉,刚好卡住刚性的摆棍,单摆摆动时带动L形杆转动,从而把摆动的频率传递给擒纵器。
摆钟的优越性在于,单摆的频率与推动它的初始力量无关,而只与重力和摆长有关,这样守时机构就真的不再受到动力机构的干扰了。另外,还可以加上游丝来控制摆轮。游丝是一个螺旋形的弹簧,连在摆轮上,当摆轮向一个方向转动,使游丝生形变,产生一个力拉动摆轮回转,在转过平衡位置后,游丝再一次生形变,又产生一个反向的力,重新把摆轮拉回来。这样就能维持一种能够周期性的震动,像横摆、单摆一样,用来控制擒纵器的频率。
游丝—摆轮与单摆一样独立于动力机构,其频率不受其他机械部分影响,而利用游丝—摆轮制成的钟表相对于摆钟的优点主要在于不依靠重力,因此只要设计合理,那么其在移动中仍可准确走时,也就意味着相对更加便携,即便是在马车上的颠簸中,也能精确记时。
原理看似简单,不过要做出这种时钟出来,还有经过无数次的试验才行。这个烦琐的试验工作,自然就由几个学生来完成。现在做时钟,虽然费时费力,不过也算是为以后设计其他机械积累经验,特别是蒸气机,这种东西万磊早就想拥有了。
为了早日明将蒸汽能量转换为机械功的往复式动力机械,甚至更加先进的内燃机,万磊决定多指导这些小家伙,培养他们的动手明的能力。万磊也不敢奢望他们个个是爱迪生,不过七个合起来能成半个爱迪生,那就了不得了。
而就在万磊与跟众道讲解钟摆原理之时,院外传来砰砰砰的敲门声,之后就听有人喊道:“万先生,城南有事,请您马上过去一趟。”
“什么事?”万磊马上人藤椅上站起来,把藤扇一扔就去应门,而赵雪儿等人也扔下手头的工作,跟了出去。