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地平线上只剩一次观测机会

古代航海如何确定经纬度古代航海定位天文导航海上测纬度
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N
北

磁北与地理北之间仍存在磁差。

东

罗经点把圆周细分成可执行口令。

南

稳定读数仍会受到船体摇摆影响。

西

航向需要与速度、时间一起记录。

三十二方位罗经 · 选择图中标记查看情报
SCENE · 01

纬度藏在天体离地平线有多高

远洋上看不见山峰、港口和熟悉的海岸,天空便成了少数会重复出现的参照。太阳正午时升到多高,某颗恒星在地平线上方多少度,都与观察者所处的南北位置存在关系。

航海星盘、象限仪、牵星板以及后来的六分仪,以不同方式测量这种角度。仪器变了,基本动作仍相似:把天体和地平线建立联系,再把读数带回一套天文知识中解释。

一次读数不会直接吐出可靠纬度。观测者还要知道日期与天体位置,处理仪器误差、摇晃甲板和模糊地平线带来的偏差。天空给出线索,计算和经验才把它变成船位的一部分。

SCENE · 02

经度的问题,最后变成了怎样把参考时间带上船

地球不停自转,不同经度的地方也就拥有不同的地方时。当船上的太阳到达本地正午,如果还能知道某个参考地点此刻几点,两者的时间差就可以换算成东西方向的经度差。

道理并不难,困难在于保存参考时间。早期钟表离开稳定房间以后,要经受船体摇摆、温湿度变化和漫长航程,微小的走时误差还会日复一日累积。一个越来越不准的钟,会把船画到错误的经线上。

在可靠航海钟普及以前,航海者只能更多依赖推算,或使用月距等要求很高的天文方法寻找参考时间。经度长期棘手,不是因为人们不知道它与时间有关,而是因为海上很难把准确时间保存得足够久。

SCENE · 03

两次天文观测之间,船位靠日志一点点向前推

云层会遮住太阳和恒星,风浪也可能让地平线无法辨认。航海者不能停在上一次观测的位置等待天空放晴;船仍在前进,定位也必须继续。

从一个已知或估计位置出发,把航向、速度和经过时间累计起来,便能推算走过的距离与方向。再考虑风和海流造成的偏移,就得到下一刻的估计船位。每个数据都不完美,误差也会一路跟随。

当天体再次出现,新的观测可以纠正这条推算轨迹;临近陆地后,山形、灯标和测深又会提供另一轮校验。古代和近代早期的海上定位,因此不是某件仪器的独角戏,而是一张由观测、日志、计算和地方知识共同维持的网。

问题

继续理解这个主题

只看北极星就能得到纬度吗?

在北半球可利用北极星高度近似判断纬度,但结果还受观测修正和天体位置影响;低纬度与南半球另有不同方法。

月距法是什么?

它通过月亮与其他天体的角距离推算参考时间,再与本地时间比较求经度,对观测和计算要求很高。

古代船位能精确到多少?

没有统一答案,精度取决于年代、仪器、天气、航区和人员技能,与现代 GPS 属于完全不同的测量条件。

来源

从哪里继续查证

  1. All About Nautical Charts: Early chart-makingNOAA Ocean Service
  2. Make Your Own AstrolabeNOAA Ocean Service