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.
從船頭拋木片,只能得到一次粗略估算
在打結測程繩普及以前,水手可以從船首拋下一塊能漂浮的木片,觀察它經過已知船長到達船尾所需的時間。只要知道距離和時間,就能估算速度;但人在搖晃甲板上口頭數秒、木片受浪影響、船長本身又未必量得準確,誤差很大。英語中的 Dutchman's log 常用來指這類簡易方法。
遠洋航行把測速從經驗判斷變成了日常導航資料。船隻駛出陸地視線後,領航員需要用上一個可靠船位、羅盤航向、航速和經過時間推算下一位置。肉眼看船邊水流只能給出“快”或“慢”,無法穩定地填進航海日誌;測程板、測程繩和沙漏於是組成了可重複操作的 common log 或 chip log。
測程板、卷軸和沙漏怎樣配合
典型測程板是一塊扇形木板,弧邊加重,三角索把它接到卷軸上的測程繩。拋到船尾後,配重使木板近乎豎立,水阻讓它相對周圍水體保持得比船更慢;船向前走,繩便從卷軸連續放出。計時結束後猛拉繩索,可使連線銷脫開,讓木板平躺水面,減小回收阻力。
這項工作通常需要協作:一人持卷軸,一人照看沙漏併發出口令,一人數經過手中的標記。英國皇家格林尼治博物館藏品使用 28 秒沙漏,Cutty Sark 的教學材料則以約 30 秒說明操作;二者並不矛盾。繩會吸水、伸縮,沙漏會有製造誤差,實際器具也會為經驗誤差留出修正,因此不能把“28 秒”寫成所有時代、所有海軍的唯一標準。
繩結間距不是隨便定的,而是一道比例換算
原理是速度等於距離除以時間。若沙漏計時 28 秒,一小時約包含 128.57 個這樣的時間段;讓每個標記間距約等於一海里的 1/128.57,計時內放出幾個間距,讀數就近似為幾海里每小時。使用 30 秒沙漏時,間距也應隨之改變。標記之間還可細分,日誌裡的 K、F 等欄用於記錄整節和分數。
引數還會隨“海里”的歷史尺度改變。關於英國日誌的檔案研究指出,16 世紀曾以約 5000 英尺的海里配 42 英尺間距;17 世紀測地結果把一分鐘緯度弧推近 6000 英尺後,Richard Norwood 於 1637 年提出約 50 英尺間距。今天的精確換算屬於現代標準:國際海里在 1929 年定為 1852 米,美國到 1954 年、英國到 1970 年才採用這一長度。用現代 1.852 千米解釋單位很方便,卻不應反推每一份早期日誌都採用同一海里。
測到的是對水速度,不是現代 GPS 的對地速度
測程板漂在與船相同的區域性水體裡,所以讀數主要是 speed through water,即船相對水的速度。若整片水體以 2 節向東流,一艘相對水體向北走 6 節的船,對地航跡會同時向東偏;簡單把 6 節乘以航行時間,只能得到相對水體的推算位移。風致側滑、操舵擺動和測程誤差還會繼續累積。
這正是推算航法的不確定性。航海日誌把航向、測速、風況和時間連續記下,再用陸標、緯度觀測或後來的經度測定校正。若觀測船位與推算船位不符,差值可能來自洋流,也可能來自羅盤偏差、側滑或錯誤讀數,不能把它自動當作“測出了洋流”。今天 GPS 給出的 speed over ground 與計程儀給出的 speed through water 仍是兩個不同概念。
19 世紀機械計程儀改變儀器,沒有改變單位
測程繩並未在蒸汽時代開始時立即消失。格林尼治的資料顯示,William Bourne 在 1574 年已描述這種裝置,它一直使用到 20 世紀;與此同時,19 世紀出現機械計程儀。史密森尼儲存的一件 1881 年 Thomas Walker 專利模型,把拖在船後的旋轉器透過繩軸連線到船尾欄杆上的計數表,使水手不必每次把整套裝置收回才讀數。
後來的壓差式、電磁式和多普勒計程儀讓讀數更連續,衛星導航又提供對地速度,但“節”保留下來,因為航程、海圖和氣象中的海里體系彼此配套。正確說法是“船速 12 節”,不是“每小時 12 節”;後者相當於把速度單位再除一次時間。海里表示距離,節表示速度,這一區分比繩結故事本身更重要。
問題
繼續理解這個主題
1 節等於多少公里每小時?
按現代國際定義,1 節等於每小時 1 海里,即 1.852 千米/小時;10 節就是 18.52 千米/小時。
為什麼有的資料寫 28 秒,有的寫 30 秒?
沙漏時長必須與繩上標記間距成套使用,不同年代、海軍和器具存在差異。28 秒是常見實物規格,30 秒也見於歷史操作說明,不能脫離對應繩距單獨比較。
節是速度還是距離單位?
節是速度單位;海里才是距離單位。航程可以說 20 海里,船速可以說 5 節。
測程繩能直接測出洋流嗎?
不能。它主要測船相對區域性水體的速度。要估計洋流,需要把推算位置與天文觀測、陸標或其他對地定位結果比較,並排除側滑和儀器誤差。
來源
從哪裡繼續查證
- Log and lineRoyal Museums Greenwich
- What is the difference between a nautical mile and a knot?NOAA National Ocean Service
- Inside Okeanos Explorer: Doppler Speed LogNOAA Ocean Exploration
- Log and Rotor, Patent ModelSmithsonian Institution
- British Logbooks in UK ArchivesInternational Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set
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