大海航行靠舵手,那么钟表呢?

发布时间:2017-3-17

 3月17日是国际航海日。

  《国际海事组织公约》于1948年3月6日在日内瓦召开的联合国海事会议上通过,1958年3月17日生效。

  说到航海,和钟表的关系可是相当密切。如今大家都使用GPS卫星定位,在茫茫大海、陆地、天空都可以非常方便地确定位置,指引方向。那古代航海是怎样定位的呢?

一、解决“方向”问题

  指南针是中国古代的四大发明之一,据记载在北宋时期就已经用于航海了,当时称指南浮针,或称水罗盘。后经阿拉伯人传入欧洲,改进为旱罗盘,解决了方向问题。但是,如果在海中只知道方向,而不知道自己的具体位置,仍会迷失航向,不可能顺利到达目的地。

二、解决“定位”问题

  近岸地区利用可见的景物定位,远离岸边到了大海深处,要知道自己身处何方,就得测量出该地点正确的纬度和经度。

1、测量纬度

  

  测量纬度比较容易,一般有两种方法:

①使用“六分仪”观测太阳

  很早以前人们就知道,只要测定太阳的倾角,就可以计算出当地的维度。

  “六分仪”是测定太阳倾角最方便的工具,近代各国海军仍将六分仪的操作列入航海的基本课程。


②晚上观测星辰

  中国很早就发现了北斗七星在天空中的稳定性,“牵星板”是测量星体距水平线高度的仪器,其原理相当于六分仪。

  利用“牵星板”测纬度的方法,是中国的发明,使当年郑和在几次航海中,能够判断船舶的地理位置与解决航向等一系列问题。它代表了15世纪利用天文导航的世界先进水平。

2、测量经度

  

  古人确定经度用传统方式计算一次要花4小时,确实是一件不容易办到的事。经度问题实质是“时间”问题,如有可靠的海上计时器就方便了。

  那时的怀表不但价格昂贵,误差也大,无法满足海上航行的需要。摆钟在陆地上可以稳定运行,但是在海上船只会剧烈摇晃,也无法当做航行的计时器。

  英国的天才钟表匠约翰·哈里森(John Harrison,1693-1776)耗时30余年,先后造出了5台航海钟,使英国在18世纪取得了海上霸权。


  1730年的第一号航海钟H1重达74磅(34千克),是一个庞然大物。1759年的第四号航海钟H4改进至13厘米左右的圆形,重3磅(1.45千克)。H4经过远征牙买加81天的航海测试,累积误差只慢了5.1秒,大致相当于3公里,平均日误差不到0.1秒!其误差率远小于“经度委员会”制定的最大限度。

左H1,右H4

  航海钟涵盖了当时最先进的技术:动力系统采用芝麻链结构;摆轮使用双金属开口摆,以解决温度的影响;采用了圆柱形游丝,以提高等时性。


  航海钟以时间确定经度:地球自转一周是360°,勇士23小时56分钟4秒,所以每1小时太阳会向西移动15°,1分钟移动15′(4分钟相当于1°,1分钟相当于0.25°)。当两地经度相差15°时,它们的时间必定相差1个小时。当然,这个时间的误差越小越好,因为1秒钟的误差相当于赤道上460米的距离。

  由此可见,钟表确实是古代的GPS,对古代航海有举足轻重的意义。如今哈里森制作的4座航海钟都被珍藏在英国格林尼治皇家天文馆内。



  是不是觉得H4航海表的样子很有味道呢?

  时度8日链表,曾运用在布加迪汽车的仪表板上,虽然不是航海表,却也拥有相当深厚的历史。