经度之战

张璋

一艘船在茫茫大海上行进，如果这时有人问：“船长，什么时候能到达目的地？”

一个三年级小学生都能回答出这个问题：只需要用路程除以速度即可。可对于生活在18世纪以前的船长来说，他可能会在胸前画一个十字架，嘴里默念：“上帝保佑你。”

太阳定位法

16世纪，被无数人追捧的航海家其实是个高危职业。

对于每一个踏上航海之路的人来说，他们依靠的除了船长以外，就是头顶上那个看着就不靠谱儿，却是到达目的地的唯一参照物——太阳。

当然，依靠观察太阳来测算位置的方法存在极大误差，其引起的后果就是船只偏离航线，距离目的地越来越远，更严重的可能导致船只驶进神秘海域，连人带船神秘消失。

如果想要改变这种情况，就需要提高定位的准确性，于是，18世纪的人们遭遇了有史以来最棘手的难题——经度问题。从此，开启了长达一个世纪的经度之战。

看起来这是一个不太难的问题，但在18世纪以前，却是一个世界性的难题。当时的英国国王甚至成立了经度局，并设置了高额奖金来奖励有办法准确测量经度的人。

一个多世纪的时间里，人们提出了很多办法，有些科学家致力于用天文方法来定位经度，有些人致力于用精确的钟表来定位经度，还有一些办法现在看起来很可笑。现为同学们介绍一些在当时比较流行的几种方法。

钟表定时差

1530年，荷兰数学家伽玛·弗里西斯提出用钟表来测量时间差。

使用方法：设想有这样一台钟表，始终保持某地（比如伦敦）的时间，然后带着它来到新的地点，利用太阳高度测量当地时间，再和伦敦钟表做对比，就能知道此地和伦敦的经度差。

Pass原因：这个设想看似简单，但在弗里西斯生活的时代，钟表的制作工艺非常原始，每天快慢几分钟是家常便饭，这样的精度根本无法胜任测量经度的工作。

月距定位法

1514年，德国天文学家约翰尼斯·沃纳提出利用月亮的移动来测量经度。

使用方法：他通过观测发现，月亮在天空中的相对位置每时每刻都在改变，大约每小时移动一个月亮直径的距离。他假定地球上观察到的月亮行为都是一样的，只要在两地分别观测月亮，准确记下它移动到某个位置的时间，就能算出两地的经度差。

Pass原因：“月距法”缺乏准确而又完整的星表。再加上月亮的移动规律仍然无法预测，因此“月距法”也被放弃。

木星定位法

1613年，伽利略通过自制望远镜夜观天象，发现木星有4颗卫星，以极快的速度绕着木星公转，转速和轨道都极有规律。由此触发灵感，发明了一个“导航头盔”。

使用方法：通过两只眼睛分别观测木星及其卫星，就能算出准确的时间，进而推算出经度。

Pass原因：对观测者要求过高，且在波浪起伏的大海上根本无法运用。

1714年7月8日，英国政府正式颁布了一项“经度法案”，法案规定，凡是有办法在地球赤道上将经度确定到半度范围内的人，奖励两万英镑;将经度确定到2/3度范围内的人，奖励1.5万英镑;将经度确定到一度范围内的人，奖励1万英镑。

正所谓重赏之下必有勇夫。有个名叫杰瑞米·塔克的人提出过一个值得一提的方法。他设计了一台小巧的摆钟，把它放进一个真空容器里，这样就避免了气压和湿度的影响。

使用方法：他设想这台“精密时计”被放在一个常平架上，这样就杜绝了船只摇晃产生的影响。

Pass原因：可是，这样一台钟表并不能抵抗温度的变化。要知道，摆钟的速度和钟摆长度有很大的关系，长度的微小变化就将带来巨大的差异。事实上，塔克经过实验后承认，他设计的这台“精密时计”即使在最完美的情况下，也远远达不到经度委员会的要求。

各种方法相继失败，难道真的没有一个人能破解这个世界难题？别着急，经度之战的主角，即将登场。他就是哈里森。

哈里森的“精密计时”

由于测量经度的关键是要知道船上的准确时间，而当时最高端的计时工具也无法在海上使用，那制造一个能在海上使用的钟表不就行了？

经过周密的实验与计算，哈里森直接拿掉了碍事的钟摆，制造出一系列几乎不存在摩擦的时钟，无论周围如何摇晃，钟表内的部件总能保持完美平衡。

这就是最早的航海钟，由于精确度极高，又被称为“精密计时”。有了它，船长们终于能够轻松算出经度了。

困扰整个世界一个多世纪的难题就这样被解开。现如今，定位已经成为一项驾轻就熟的科技，但前人的智慧与对未知的探索，是值得我们反思学习的。

什么是经度？

如果你把纬线想象成由赤道向南北两极逐渐缩小的圆圈，那么经线就是经由南极与北极的无数个圆圈，这些圆圈周长相同，但角度不等。

要定位经度，窍门其实是有的，那就是时间。地球每24小时自转一周，也就是360度。于是，每个小时就相当于经度的15度。只要知道两地的时间差异，就可以知道两者之间的经度差了。举例来说，如果知道某地的正午12点正好是伦敦的上午10点，那么就说明此地在伦敦东边30度的地方。

于是，经度的问题就转换成一个时间问题：如何测量两地之间的时间差。

1714年7月8日，英国政府正式颁布了一项“经度法案”，法案规定，凡是有办法在地球赤道上将经度确定到半度范围内的人，奖励两万英镑;将经度确定到2/3度范围内的人，奖励1.5萬英镑;将经度确定到一度范围内的人，奖励1万英镑。