| 导航和经度问题 ——《航海天文钟：连载一》 |
| 日期：2021/10/27 访问 1323 次 |
航海天文钟是有史以来最完美的仪器之一。这些仪器在十八世纪后期得到全面发展，在后来的200年里，这些仪器都是以同样的设计被生产出来，甚至使用的材料也基本一样。这是对那一小群天才工匠的致敬，因为在后来的两个世纪里，经过不断的实验，也没有任何实质的重大改进，直到现代电子技术的出现。在现代化世界的发展过程中，对于天文钟的重要性，怎么强调都不为过，因为它与全球勘探及贸易密切相关。伟大的帝国依赖海上货物运输，这些货物推动了工业化，改变了公民的生活。18世纪末到19世纪初，海上贸易大幅增长，航海科学的关键发展应运而生，由于发明了可靠的计时器，能够经受长途航行的严酷考验，使得导航科学的发展成为可能。当“天文钟”（chronometer）这个词被用于包括腕表在内的各种计时器时，我们有必要提醒自己，它在牛津英语词典里的定义是什么： “一种测量时间的仪器，特别适用于具有特殊擒纵机构和补偿摆轮的计时器，用于确定海上经度和其他精确观测。”尽管这个词也用于早期的节拍器，看来是Jeremy Thacker于1714年首次将它用在海洋计时器上，在18世纪晚期，它被普遍用来描述一种精确的计时器。正是在英国，世界上最强大的海上霸主，航海天文钟发生了最重大的变化，这绝非偶然。1675年，查理二世建立了皇家天文台，专门用于观测以及编制航海图以利于海上航行。1814年，正是同一个地方，格林威治子午线变成本初子午线，从那条线以东或以西的所有位置都可以被测量出经度。伦敦成为天文钟行业的中心，约80% 的天文钟来自英国；伦敦制造商乐于代工制造天文钟成品或半成品，尤其是销往其他国家，以其他品牌进行销售。目前为止，最大的制造商是在圣·奥尔本斯（St Albans）的托马斯·马策尔（Thomas Mercer），在过去的128年里，他制造了大约31,000件天文钟；然而，年产量最高的是美国的汉密尔顿（Hamilton），他在1943年至1957年间制造了11,239件天文钟。据估计，在两个世纪的生产过程中，全世界共制造了9万到10万件天文钟，平均每年约500件。在十九世纪，制造和调整一件航海天文钟需要花费整整一年的时间，其成本也反映了这一点；海军部会为高级的天文钟支付100坚尼（旧时英国金币，1坚尼相当于21先令），这是一笔巨大的数目，而一台良好的落地钟的成本可能都不到10坚尼。航海天文钟将永远是稀有而珍贵的物品；实际上，具备制造这些精密计时器所需技能的工匠已几乎绝迹，也不会再生产了。航海历史爱好者和钟表收藏家都把这些天文钟视为珍贵的财产和可靠的投资，这一点都不奇怪。从水手们第一次离开安全的河流冒险远离陆地的那一刻起，某种形式的导航就开始了。古代水手利用某些星星的位置、特定季节的风向，来决定航向，并利用铅和绳子来探测海洋深度。亚历山大诗人Kallimandios记载到，早在公元前600年，米利托斯（Miletos）的哲学家泰勒斯（Thales），就教会了爱奥尼亚（Ionian）的水手，利用小熊星座（constellation Ursa Minor）来掌握航向。一份写于公元一世纪的厄立特里亚海岸（Periplus of the Eritrean Sea）文件，就包含了远至印度的贸易航线的航行方向，到了十世纪，波特兰海图提供了详细的方向、距离、深度和沿海方向。
波特兰海图（Portolan chars），最早的航海地图，是对海岸和蛮荒的真实描绘。这幅十四世纪早期的地图展示了地中海和黑海的一部分。（美国国会图书馆）中世纪早期，随着指南针的发展，一个重大突破出现了；已知最早的参考文献，出自圣奥尔本斯（St Albans）的亚历山大·纳金（Alexander Neckham），他曾在巴黎大学学习，于1187年写下了指南针的使用方法。十五世纪的欧洲水手，尤其是葡萄牙人，冒险进入大西洋，并沿着非洲海岸南下。当看不见陆地的时候，确认船只的位置尤为重要，大约公元前150年，由埃拉托色尼（Eratosthenes）首次提出的经度和纬度的概念，开始普及。描述地球表面的一个位置，需要两个参考点。纬度是赤道以南或以北的距离，以度数来衡量。纬度的假想线，叫做纬线，环绕地球，与赤道平行。赤道是0°，北极是90°N ，南极是90°S。
经度标志着东西方向，也是以度数来衡量；被称为“经线”的线条穿过南北两极环绕地球表面。经度没有确切的位置，需要有一个参考点，在确定了本初子午线后，就可以作为测量经度的起点，而航海家通常使用他们的出发港口来作为起点。从1884年开始，格林威治被国际公认为本初子午线0°。经度是从格林威治子午线往东或往西到地球对面，从0°到180°来测量的。因此，纽约大约是北纬40°，西经74°，也就是，赤道以北40°，格林威治以西74°。澳大利亚的悉尼是南纬34 °，东经151°，即赤道以南34°，格林威治以东151°。为了得到更准确的位置，度数被分为60等分；纽约中央公园的位置是北纬40°47’，西经73°58’。
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