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海上行不由经
纬度比较好决定,经度较难。地理大发现初期,航海者在大海中就常常沿着固定的纬度东西向航行,或沿着某经线南北向航行。
哥伦布第一次西航,从加纳利群岛出发,想维持加纳利群岛的纬度(28.5°)西行,只是因为海流的影响,走向稍微偏南。哥伦布会到达西印度群岛,而不是其他的地方,其实是沿纬线航行的必然结果。
海难
梭贝尔的书《寻找地球刻度的人》,谈的就是人类测量经度的历史。她提到一次海难事件,强调经度的难以捉摸。
这是英国海军元帅夏威尔的故事,1707年,夏威尔在地中海打败法国的舰队,出了地中海后沿经线北行。经过12天的大雾,结果迷失了位置。他以为舰队在法国西北角不列塔尼半岛外的威珊岛的西边安全海域上,于是勇敢继续北行,却一下子发现英格兰西南角的夕利群岛就出现在眼前,4艘军舰撞沉海底,2000名士兵陪葬着元帅的一世英名。威珊岛与夕利群岛经度相差1°,东西相距约80千米。这可真是“失之毫厘,谬以千里”啊!
国王的赎金
海难不只这一件,相继的海难迫使英国国会于1714年通过《经度法案》,要奖赏给发明实际测定经度方法的人。标准及奖金如下:能准到0.5°者奖金为20 000英镑;准到0.67°者奖金为15 000英镑;准到1°者奖金为10000英镑。20 000英镑在当时是个大数目,所以又称为“国王的赎金”。
木卫法
当时的竞争者都从天文人手,最普遍的是木卫法,起源于伽利略。伽利略发现木星的4颗卫星,测得这些卫星被木星遮蔽到出现再到遮蔽的周期。卫星被遮蔽的时刻和观测者所在的经度有关;反过来,观测这些卫星被遮蔽的时刻,就可推得所在地的经度。
可惜在颠簸的船只上用望远镜观测木卫被遮蔽的时刻谈何容易,何况天气不好时什么都看不到了,只有在陆地上慢慢观测慢慢算,才能把经度算得准。《经度法案》要的是海上也通用的方法。
钟表法
《经度法案》之后,加入竞争的是钟表法。想法很简单:带一只标示伦敦时间的钟表上船,到某地正午时(可观测太阳的仰角变化来决定),看这只钟表是几点几分,就知道该地与伦敦的时间差。以1小时等于经度差15°换算,就知道该地的经度。不晕船的钟表
然而,当时的钟用的是钟摆,稍微一晃就停摆了。海上气候变化多端,普通钟表一下子就“晕船”失常。偏偏就有一位技艺高超的钟表匠哈里逊,倾全力要制造一只超准又“不会晕船”的钟表。
《经度法案》要求要有多准呢?15°相当于1小时,所以1°相当于4分钟,0.5°相当于2分钟。当时从英国到美洲大概要6个星期,所以一天之快慢不能超过3秒,否则累积起来就会超过2分钟——其实这是赤道上的要求,若在纬度30°,则要打7折,成为2秒;纬度愈高,要求愈严。
哈里逊花了一辈子的时间,于1759年完成他自认满意且经过测试的杰作。有了“不晕船”的钟表,海上定位的问题就解决了。
纬度比较好决定,经度较难。地理大发现初期,航海者在大海中就常常沿着固定的纬度东西向航行,或沿着某经线南北向航行。
哥伦布第一次西航,从加纳利群岛出发,想维持加纳利群岛的纬度(28.5°)西行,只是因为海流的影响,走向稍微偏南。哥伦布会到达西印度群岛,而不是其他的地方,其实是沿纬线航行的必然结果。
海难
梭贝尔的书《寻找地球刻度的人》,谈的就是人类测量经度的历史。她提到一次海难事件,强调经度的难以捉摸。
这是英国海军元帅夏威尔的故事,1707年,夏威尔在地中海打败法国的舰队,出了地中海后沿经线北行。经过12天的大雾,结果迷失了位置。他以为舰队在法国西北角不列塔尼半岛外的威珊岛的西边安全海域上,于是勇敢继续北行,却一下子发现英格兰西南角的夕利群岛就出现在眼前,4艘军舰撞沉海底,2000名士兵陪葬着元帅的一世英名。威珊岛与夕利群岛经度相差1°,东西相距约80千米。这可真是“失之毫厘,谬以千里”啊!
国王的赎金
海难不只这一件,相继的海难迫使英国国会于1714年通过《经度法案》,要奖赏给发明实际测定经度方法的人。标准及奖金如下:能准到0.5°者奖金为20 000英镑;准到0.67°者奖金为15 000英镑;准到1°者奖金为10000英镑。20 000英镑在当时是个大数目,所以又称为“国王的赎金”。
木卫法
当时的竞争者都从天文人手,最普遍的是木卫法,起源于伽利略。伽利略发现木星的4颗卫星,测得这些卫星被木星遮蔽到出现再到遮蔽的周期。卫星被遮蔽的时刻和观测者所在的经度有关;反过来,观测这些卫星被遮蔽的时刻,就可推得所在地的经度。
可惜在颠簸的船只上用望远镜观测木卫被遮蔽的时刻谈何容易,何况天气不好时什么都看不到了,只有在陆地上慢慢观测慢慢算,才能把经度算得准。《经度法案》要的是海上也通用的方法。
钟表法
《经度法案》之后,加入竞争的是钟表法。想法很简单:带一只标示伦敦时间的钟表上船,到某地正午时(可观测太阳的仰角变化来决定),看这只钟表是几点几分,就知道该地与伦敦的时间差。以1小时等于经度差15°换算,就知道该地的经度。不晕船的钟表
然而,当时的钟用的是钟摆,稍微一晃就停摆了。海上气候变化多端,普通钟表一下子就“晕船”失常。偏偏就有一位技艺高超的钟表匠哈里逊,倾全力要制造一只超准又“不会晕船”的钟表。
《经度法案》要求要有多准呢?15°相当于1小时,所以1°相当于4分钟,0.5°相当于2分钟。当时从英国到美洲大概要6个星期,所以一天之快慢不能超过3秒,否则累积起来就会超过2分钟——其实这是赤道上的要求,若在纬度30°,则要打7折,成为2秒;纬度愈高,要求愈严。
哈里逊花了一辈子的时间,于1759年完成他自认满意且经过测试的杰作。有了“不晕船”的钟表,海上定位的问题就解决了。