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航海钟每天慢了十二秒

航海钟与经度月距法测经度月食测经度finding longitude before chronometers
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航向 WNW

连续航向记录用于推算船位。

航速 6 kn

节来自测程绳与计时的历史方法。

风力渐强

天气变化会改变帆装与值班决策。

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SCENE · 01

船上同时保留两个时刻,经度便藏在它们的差里

同一瞬间,伦敦可能还是上午,向西航行的船却尚未等到当地正午。差异来自地球自转:太阳到达各地子午线的时刻不同,而这种时间差正好可以换算成东西方向的角度。

如果船上始终知道参考子午线此刻几点,再通过太阳位置确定本地时间,就能比较两只看不见的表盘。地球约 24 小时转过 360 度,所以一小时对应约 15 度经度,四分钟走时误差便接近一度。

航海钟最重要的任务因此不是显示船所在位置的当地时间,而是拒绝随着船向东或向西“改点”。它要把选定参考地的时间封存在机芯里,直到下一次观测需要拿它作比较。

SCENE · 02

一间房里的好钟,到了摇晃甲板上可能立刻失去可靠

陆地上的摆钟依赖稳定的重力方向和近乎不动的支撑。船体却不断横摇、纵摇和震动,摆锤原有的节奏会被环境打乱。一件在钟表店里走得很准的仪器,并不因此适合远洋。

更缓慢的变化同样危险。润滑状态、金属热胀冷缩、湿度和机件磨损,每天只造成一点偏差,几个月后也会累积成显著经度误差。船越接近礁岸,这些看不见的分钟就越昂贵。

海上计时器因而需要专门的机械设计、温度补偿、安装保护和长期检验。所谓解决经度问题,并不是发明一只“能走的钟”,而是让它在最不适合精密机械的环境里,依然知道自己究竟慢了多少。

SCENE · 03

航海钟保存参考时间,天空仍要给出本地时刻

一只准确的钟不会独自说出经纬度。它只守住参考时间,航海者还要观察太阳或其他天体,确定船上此刻的本地天文时间。六分仪等仪器负责角度,天文历负责解释天体位置,航海钟负责时间。

三者像一条计算链。地平线模糊会影响观测,天文表或计算出错会扭曲本地时刻,航海钟走时偏差又会移动参考时间;任何一环发生问题,最终经度都会偏移。

航海钟因此没有取代天文导航,而是补上了其中最难保存的一项信息。更早或并行的方法也在比较本地观测与参考时刻:月距法测量月亮和太阳或恒星的角距,经视差、折射改正并查航海历取得格林尼治时;月食则以各地可见的同一食相作共享时间标记。1776 年库克把月全食算出的 15°35′30″ 经度差与航海表所得西经 15°26′45″并列,显示两种方法可以互相校核。月距不必等待罕见月食,却需要精密测角、清晰地平线、可靠表格和大量计算。

问题

继续理解这个主题

一小时为什么是十五度经度?

地球约 24 小时转过 360 度,平均每小时对应 15 度。

约翰·哈里森一个人发明了经度吗?

他对实用海上精密计时作出关键贡献,但经度问题还涉及天文表、观测、钟表制造和制度推广。

航海钟、月距和月食怎样分别求经度?

三者都要取得参考子午线时刻,再与本地天文时比较。航海钟直接携带参考时间;月距经测角、改正和航海历还原它;月食用同一食相的星历时刻,但机会罕见且容易被云遮住。

来源

从哪里继续查证

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