00 · 進入世界

航海鍾每天慢了十二秒

航海鍾與經度月距法測經度月食測經度finding longitude before chronometers
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01 · 互動觀察觀察現場點選標記獲取情報
N
Course WNW

A continuous course record supports dead reckoning.

Speed 6 kn

The knot comes from the historical use of a log line and timer.

Wind rising

Changing weather alters sail handling and watch decisions.

Extract from a ship’s log · Select a marker for intelligence
SCENE · 01

船上同時保留兩個時刻,經度便藏在它們的差裡

同一瞬間,倫敦可能還是上午,向西航行的船卻尚未等到當地正午。差異來自地球自轉:太陽到達各地子午線的時刻不同,而這種時間差正好可以換算成東西方向的角度。

如果船上始終知道參考子午線此刻幾點,再透過太陽位置確定本地時間,就能比較兩隻看不見的錶盤。地球約 24 小時轉過 360 度,所以一小時對應約 15 度經度,四分鐘走時誤差便接近一度。

航海鍾最重要的任務因此不是顯示船所在位置的當地時間,而是拒絕隨著船向東或向西“改點”。它要把選定參考地的時間封存在機芯裡,直到下一次觀測需要拿它作比較。

SCENE · 02

一間房裡的好鍾,到了搖晃甲板上可能立刻失去可靠

陸地上的擺鐘依賴穩定的重力方向和近乎不動的支撐。船體卻不斷橫搖、縱搖和震動,擺錘原有的節奏會被環境打亂。一件在鐘錶店裡走得很準的儀器,並不因此適合遠洋。

更緩慢的變化同樣危險。潤滑狀態、金屬熱脹冷縮、溼度和機件磨損,每天只造成一點偏差,幾個月後也會累積成顯著經度誤差。船越接近礁岸,這些看不見的分鐘就越昂貴。

海上計時器因而需要專門的機械設計、溫度補償、安裝保護和長期檢驗。所謂解決經度問題,並不是發明一隻“能走的鐘”,而是讓它在最不適合精密機械的環境裡,依然知道自己究竟慢了多少。

SCENE · 03

航海鍾儲存參考時間,天空仍要給出本地時刻

一隻準確的鐘不會獨自說出經緯度。它只守住參考時間,航海者還要觀察太陽或其他天體,確定船上此刻的本地天文時間。六分儀等儀器負責角度,天文歷負責解釋天體位置,航海鍾負責時間。

三者像一條計算鏈。地平線模糊會影響觀測,天文表或計算出錯會扭曲本地時刻,航海鍾走時偏差又會移動參考時間;任何一環發生問題,最終經度都會偏移。

航海鍾因此沒有取代天文導航,而是補上了其中最難儲存的一項資訊。更早或並行的方法也在比較本地觀測與參考時刻:月距法測量月亮和太陽或恆星的角距,經視差、折射改正並查航海曆取得格林尼治時;月食則以各地可見的同一食相作共享時間標記。1776 年庫克把月全食算出的 15°35′30″ 經度差與航海表所得西經 15°26′45″並列,顯示兩種方法可以互相校核。月距不必等待罕見月食,卻需要精密測角、清晰地平線、可靠表格和大量計算。

問題

繼續理解這個主題

一小時為什麼是十五度經度?

地球約 24 小時轉過 360 度,平均每小時對應 15 度。

約翰·哈里森一個人發明了經度嗎?

他對實用海上精密計時作出關鍵貢獻,但經度問題還涉及天文表、觀測、鐘錶製造和制度推廣。

航海鍾、月距和月食怎樣分別求經度?

三者都要取得參考子午線時刻,再與本地天文時比較。航海鍾直接攜帶參考時間;月距經測角、改正和航海曆還原它;月食用同一食相的星曆時刻,但機會罕見且容易被雲遮住。

來源

從哪裡繼續查證

  1. Time and navigationRoyal Museums Greenwich
  2. A Voyage to the Pacific Ocean, vol. I · lunar eclipse observationBiodiversity Heritage Library