Hình bán nguyệt khoét lõm từ một khối đá vuông, được vát phía dưới sao cho tương ứng với độ nghiêng của cực, được cho là do Berosus người Chaldée phát minh; chiếc Scaphe hoặc Bán cầu, cùng với đĩa trên mặt phẳng, do Aristarchus người Samos sáng chế; chiếc Arachne do nhà thiên văn học Eudoxus, hoặc theo một số người là do Apollonius; chiếc Plinthium hoặc Lacunar, giống như chiếc đặt tại Circus Flaminius, do Scopinas người Syracuse; chiếc προς τἁ ἱστοροὑμενα do Parmenio; chiếc προς παν κλιμα do Theodosius và Andreas; chiếc Pelecinum do Patrocles; chiếc Nón do Dionysodorus; chiếc Ống đựng tên do Apollonius. Những nhân vật có tên kể trên, cùng với nhiều người khác, đã phát minh và để lại cho chúng ta những loại đồng hồ khác như: chẳng hạn, chiếc Conarachne, chiếc Plinthium hình nón, và chiếc Antiborean. Nhiều người cũng đã để lại các chỉ dẫn bằng văn bản về cách chế tạo những loại đồng hồ này cho du khách, có thể treo lên được. Bất cứ ai muốn tìm bệ đỡ của chúng đều có thể dễ dàng làm được từ sách của những tác giả này, với điều kiện là người đó hiểu rõ sơ đồ hình chiếu analemma.

Các phương pháp chế tạo đồng hồ nước đã được nghiên cứu bởi chính những tác giả ấy, trước hết là Ctesibius người Alexandria, người cũng đã khám phá ra áp suất tự nhiên của không khí và các nguyên lý khí nén. Thật đáng để học sinh biết những phátز hiện này đã ra đời như thế nào. Ctesibius, sinh ra tại Alexandria, là con của một thợ cắt tóc. Nổi bật với năng khả năng thiên bẩm và sự cần cù lớn, ông được cho là thường giải trí bằng những cỗ máy khéo léo. Ví dụ, khi muốn treo một chiếc gương trong tiệm của cha mình sao cho khi được hạ xuống rồi kéo lên, trọng lượng của nó sẽ được nâng lên nhờ một sợi dây giấu kín, ông đã áp dụng cơ cấu cơ học sau đây.

Dưới xà nhà, ông cố định một máng gỗ trong đó ông bố trí một hệ thống ròng rọc. Ông luồn sợi dây dọc theo máng đến góc phòng, nơi ông dựng một số ống dẫn nhỏ. Vào trong ống này, một quả cầu chì gắn vào sợi dây được thả cho trượt xuống. Khi trọng lượng rơi vào không gian chật hẹp của ống, nó tự nhiên nén không khí bên trong lại, và vì quá trình rơi diễn ra nhanh chóng, nó ép toàn bộ khối không khí bị nén thoát qua lỗ ra ngoài trời, từ đó tạo ra một âm thanh rõ rệt do sự va đập.

Do đó, Ctesibius, nhận thấy rằng âm thanh và tiếng động được tạo ra bởi sự tiếp xúc giữa không khí tự do và không khí bị ép từ ống ra, đã tận dụng nguyên lý này trong việc chế tạo những chiếc đàn nước đầu tiên. Ông cũng nghĩ ra các phương pháp hút nước, các cơ cấu tự động, và nhiều loại vật dụng thú vị khác, trong đó bao gồm cả việc chế tạo đồng hồ nước. Ông bắt đầu bằng cách đục một lỗ nhỏ trên một mảnh vàng, hoặc khoan một viên ngọc quý, bởi vì những chất liệu này không bị mòn bởi tác động của nước và không tích tụ bụi bẩn để có thể làm tắc nghẽn.

Dòng nước chảy đều qua lỗ nhỏ sẽ nâng một chiếc bát úp lên, được các thợ cơ khí gọi là "nút bơ" hoặc "tang trống". Gắn vào đây là một thanh răng và một tang trống quay, cả hai đều có các bánh răng đều đặn. Các bánh răng này, tác động lẫn nhau, tạo ra một chuyển động quay và dịch chuyển được đo lường. Các thanh răng khác và các tang trống khác, có răng tương tự và tuân theo cùng một chuyển động, tạo ra qua sự quay của chúng các loại chuyển động khác nhau, nhờ đó các hình nhân chuyển động, các hình nón quay, sỏi hoặc trứng rơi, kèn tấu vang, và các hiệu ứng ngẫu nhiên khác diễn ra.

Các giờ được đánh dấu trong những chiếc đồng hồ này trên một cột trụ hoặc trụ ốp tường, và một hình nhân nhô lên từ phía dưới chỉ vào chúng bằng một chiếc gậy trong suốt cả ngày. Sự giảm bớt hoặc tăng lên về độ dài của chúng theo các ngày và tháng khác nhau phải được điều chỉnh bằng cách chèn vào hoặc rút bớt các miếng nêm. Các bộ phận khóa để điều hòa dòng nước được chế tạo như sau. Hai hình nón được làm ra, một đặc và một rỗng, được tiện trên máy tiện sao cho hình nón này lồng khít hoàn hảo vào hình nón kia. Một thanh truyền được sử dụng để nới lỏng hoặc ép chúng lại với nhau, từ đó khiến nước chảy nhanh hay chậm vào các bình chứa. Theo những quy tắc này và bằng cơ chế này, đồng hồ nước có thể được chế tạo để sử dụng vào mùa đông.

Nhưng nếu hóa ra việc rút ngắn hoặc kéo dài của ngày không phù hợp với việc chèn và rút các miếng nêm, bởi vì các miếng nêm rất thường có thể gây ra sai sót, thì sự sắp xếp sau đây sẽ phải được thực hiện. Hãy để các giờ được đánh dấu theo chiều ngang trên cột trụ từ biểu đồ analemma, và hãy để các đường của các tháng cũng được đánh dấu trên cột trụ đó. Sau đó, hãy làm cho cột trụ quay theo cách sao cho, khi nó liên tục quay về phía hình nhân và chiếc gậy mà hình nhân nhô lên dùng để chỉ giờ, nó có thể làm cho các giờ ngắn lại hoặc dài ra tùy theo các tháng tương ứng.

Cũng có một loại đồng hồ mặt trời mùa đông khác, được gọi là đồng hồ Anaphoric và được chế tạo theo cách sau đây. Các giờ, được biểu thị bằng các thanh đồng theo sơ đồ của analemma, tỏa ra từ một tâm trên mặt số. Các vòng tròn được vẽ trên đó, đánh dấu các giới hạn của các tháng. Phía sau các thanh này là một tang trống, trên đó vẽ và tô màu vòm trời với vòng tròn của các cung hoàng đạo. Khi vẽ các hình của mười hai cung hoàng đạo, người ta vẽ cung này lớn hơn và cung tiếp theo nhỏ hơn, tiến dần từ tâm. Vào mặt sau của tang trống, ở chính giữa, một trục quay được luồn vào, và quanh trục đó người ta quấn một sợi dây xích bằng đồng linh hoạt, một đầu treo "nút bơ" được nâng lên bởi nước, và đầu kia treo một quả đối trọng bằng cát, có trọng lượng bằng "nút bơ".

Do đó, cát chìm xuống khi "nút bơ" được nước nâng lên, và khi chìm xuống sẽ làm quay trục, và trục làm quay tang trống. Sự quay của tang trống này khiến cho đôi khi một phần lớn hơn và đôi khi một phần nhỏ hơn của vòng tròn cung hoàng đạo biểu thị, trong suốt các vòng quay, độ dài thích hợp của các giờ tương ứng với các mùa của chúng. Bởi vì trong mỗi cung hoàng đạo có số lỗ bằng số ngày của tháng tương ứng, và một núm vặn, dường như đang giữ hình ảnh mặt trời trên đồng hồ mặt trời, chỉ định các khoảng không gian cho các giờ. Núm vặn này, khi được dịch chuyển từ lỗ này sang lỗ khác, hoàn thành chu kỳ của một tháng trọn vẹn.

Do đó, giống như mặt trời trong hành trình đi qua các chòm sao làm cho các ngày và giờ dài hơn hoặc ngắn hơn, thì núm vặn trên đồng hồ mặt trời, di chuyển từ điểm này sang điểm khác theo hướng ngược lại với chiều quay của tang trống ở giữa, được mang đi từng ngày đôi khi qua những khoảng rộng hơn và đôi khi qua những khoảng hẹp hơn, tạo ra sự thể hiện của các giờ và ngày trong giới hạn của mỗi tháng.

Để quản lý dòng nước sao cho nó chảy đều đặn, chúng ta phải tiến hành như sau.

Bên trong, phía sau mặt đồng hồ, đặt một bể chứa, và để nước chảy xuống đó qua một ống dẫn, đồng thời để nó có một lỗ ở đáy. Gắn liền với nó là một cái trống bằng đồng có một lỗ hở mà qua đó nước chảy vào từ bể chứa. Bọc bên trong cái trống này là một cái nhỏ hơn, cả hai được khớp nối hoàn hảo với nhau bằng mộng và hèm, sao cho cái trống nhỏ quay sát nhưng dễ dàng trong cái lớn, giống như một chiếc khóa vòi.

Trên vành của cái trống lớn có ba trăm sáu mươi lăm điểm, được đánh dấu cách đều nhau. Vành của cái nhỏ có một cái mấu được cố định trên chu vi của nó, với đầu nhọn hướng về phía các điểm đó; và cũng trên vành này có một lỗ nhỏ, qua đó nước chảy vào trống và giữ cho bộ máy hoạt động. Các hình của các cung hoàng đạo nằm trên vành của cái trống lớn, và trống này cố định không chuyển động, hãy vẽ cung Cự Giải ở phía trên, với cung Ma Kết vuông góc với nó ở phía dưới, cung Thiên Bình ở bên phải người quan sát, cung Bạch Dương ở bên trái của ông ta, và hãy đặt các cung khác vào các vị trí giữa chúng như chúng được nhìn thấy trên thiên đàng.

Do đó, khi mặt trời ở cung Ma Kết, chiếc mấu trên vành sẽ chạm vào mỗi ngày một trong các điểm thuộc cung Ma Kết trên vành của trống lớn, và vuông góc với áp lực mạnh của dòng nước đang chảy. Vì vậy, nước nhanh chóng bị đẩy qua lỗ hở ở وnh vào bên trong bình chứa, bình này tiếp nhận nước và chẳng mấy chốc đầy nước, làm ngắn lại và giảm bớt độ dài của các ngày và giờ. Nhưng khi, do sự quay hằng ngày của trống nhỏ, chiếc mấu của nó chạm tới các điểm ở cung Bảo Bình, lỗ hở sẽ không còn vuông góc nữa, và nước phải từ bỏ dòng chảy mạnh mẽ của mình để chảy thành một dòng chậm hơn. Do đó, vận tốc mà bình chứa nước càng nhỏ thì độ dài của các ngày càng được tăng lên.

Sau đó, lỗ hở trên vành chuyển từ điểm này sang điểm khác ở cung Bảo Bình và cung Song Ngữ, giống như đang bước lên lầu, và khi nó đến cuối phần một phần tám đầu tiên của cung Bạch Dương, dòng nước rơi xuống có cường độ trung bình, biểu thị các giờ phân điểm. Từ cung Bạch Dương, lỗ hở đi qua, cùng với sự quay của trống, qua cung Kim Ngưu và cung Song Tử đến điểm cao nhất ở cuối phần một phần tám đầu tiên của cung Cự Giải, và khi nó đến điểm đó, sức mạnh giảm đi, và do đó, với dòng chảy chậm hơn, sự chậm trễ của nó làm kéo dài các ngày ở cung Cự Giải, tạo ra các giờ của ngày hạ chí. Từ cung Cự Giải, nó bắt đầu giảm xuống, và trong hành trình quay trở lại, nó đi qua cung Sư Tử và cung Xử Nữ đến các điểm ở cuối phần một phần tám đầu tiên của cung Thiên Bình, dần dần rút ngắn và làm giảm độ dài của các giờ, cho đến khi nó đến các điểm ở cung Thiên Bình, nơi nó lại làm cho các giờ trở thành giờ phân điểm một lần nữa.

Cuối cùng, lỗ hở đi xuống nhanh hơn qua cung Thiên Yết và cung Nhân Mã, và trên đường quay trở lại từ vòng quay của nó đến cuối phần một phần tám đầu tiên của cung Ma Kết, vận tốc của dòng chảy lại một lần nữa tái tạo các giờ ngắn của ngày đông chí.

Các quy tắc và hình thức cấu trúc được sử dụng trong việc thiết kế đồng hồ mặt trời giờ đây đã được mô tả theo khả năng tốt nhất của tôi. Giờ đây chỉ còn lại việc trình bày về các cỗ máy và nguyên lý của chúng. Để làm cho chuyên luận về kiến trúc của tôi được hoàn chỉnh, tôi sẽ bắt đầu viết về chủ đề này trong cuốn sách tiếp theo.