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潮汐表 艘船寶

帶你了解航海鐘的故事!

來源:鄭和航海風云榜  2019-09-20  我要評論  

導讀:

什么是航海鐘?航海鐘又稱航海天文鐘或精密鐘,是高精度、可攜帶的機械計時儀表。可以用來指示時刻、測量時間間隔、航海定位和野外天文觀測。


什么是航海鐘?航海鐘又稱航海天文鐘或精密鐘,是高精度、可攜帶的機械計時儀表。可以用來指示時刻、測量時間間隔、航海定位和野外天文觀測。

隨著科技進步、電子技術的發展及晶體振蕩器的普遍應用,走時準確的石英航海鐘逐漸取代了機械式航海鐘。但現代工藝航海鐘因其獨特蚱蜢時計的造型和賦予的歷史文化價值,已成為現代貴重的工藝收藏品。航海鐘發明近三百年來,歷經了古代航海鐘、現代機械、石英航海鐘、現代工藝航海鐘的變遷。

遠洋航海中,為了確定船在海面的準確位置及航向,必須測定經緯度。通過觀測太陽或者北極星的高度可以確定緯度,沒有任何天體能夠用來直觀地顯示經度的差異。因此航海家們只能依靠測量航速來估算自己的相對位置。從科學上講,經度問題可以換算為時間。地球每天(24小時)轉動一周是360度,每小時的時差就相當于經度15(360除以24)。因此,只要知道兩地的時間差異,就可以知道兩者之間的經度差了。

1707年,一支英國艦隊在戰勝了法國艦隊之后勝利返航,卻在途中遭遇大霧,迷失了方向,造成4艘戰艦撞上了海島沉沒,1500多名水手喪命的慘重損失。這件事再一次讓英國政府意識到尋找經度的重要性。1714年,隨著英國政府海上霸主地位的確立,解決航海經度的難題迫在眉睫,英國國會通過了《經度法案》(Longitude Act),規定任何人只要能找出在海上測量經度的方法,便可以拿到2萬英鎊的獎金。荷蘭、西班牙、法國也已懸出類似的巨額獎金。

一位名叫“約翰·哈里森”(John Harrison)的英國鐘表匠,為了得到這筆2萬英鎊獎金,通過自己掌握的制造鐘表的原理和技能,充滿信心開始研究制造航海鐘。他經過多年研制,1736年終于造出了第一臺航海鐘,后人把它命名為H1。這臺1米見方、重達42公斤的龐然大物采用了哈里森發明的“螞蚱腿”裝置,即用兩根彈簧把兩個金屬鐘擺的兩頭連在一起,使鐘擺的擺動頻率擺脫了海浪顛簸的影響。哈里森帶著H l進行了一次短途航海旅行,結果證明用它來測量經度比當時所有的方法都要準確。但是,哈里森發現一些不足之處,想出了自己能改進的方法,1741年又制作了一臺H2。可還沒等H2完工,哈里森又發現了一個致命缺點,便又開始制作H3。H3花了他19年時間, H1、H2和H3都是龐然大物,因為當時的鐘表界都認為只有大的鐘表才會準確。

一個偶然事件終于讓哈里森意識到,小型高頻振子才是避免受環境影響的最佳辦法。他毅然決定推倒重來,開始制作H4。1759年,哈里森終于造出了一塊直徑為13厘米,重1.45千克的比懷表大一點的航海表。這H4攜帶方便,準確性也大大提高了。“經度委員會”讓哈里森的兒子帶著H4遠征牙買加,經過8l天的海上航行,H4只慢了5秒鐘,大致相當于3公里,其誤差率遠小于“經度委員會”制定的最大限度。在國王的支持下,哈里森終于在80歲時候拿到了全額獎金。

1769年,另一位鐘表匠拉克姆·肯德爾在哈里森H4的設計結構原理上制作出H4復制品,被稱為肯德爾K1,他又繼續制造出K2、K3,進一步完善了航海鐘,并都經受住了長時間的航海考驗,得到推廣應用。

為了表彰英國天文學家在這個領域里的功績,1884年國際天文學界召開會議,正式把格林尼治皇家天文臺所在地定為本初子午線,也就是零經度。從此,地球被分成了東西兩個半球。如今普通人都可以很輕松地擁有衛星全球定位系統,哈里森的4臺鐘表,以及肯德爾的K1,現在都被格林尼治天文臺博物館收藏展出。

本文編輯:魏旭

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