本帖最后由 jo_melody猪小轴 于 2014-3-25 21:23 编辑
公元1492年8月3日,一个名叫克里斯托弗·哥伦布的葡萄牙年轻人率领三艘帆船从西班牙出发,开始了一次永载史册的远航。这次航行的意义不仅仅在于让欧洲人“发现”了美洲大陆,更重要的是,它开创了一个新时代——海权时代。
哥伦布“发现”新大陆
然而在没有任何电子仪器的当时,航海的困难要比想象中大得多。首当其冲便是在茫茫大海中如何确定方位。
随着一声令下——开始!一名海员把手里的沙漏翻了个身,开始计时,另一名海员手握麻绳,绳子的一头绑着一块三角形木板,漂在海面上,另一头绕在纺锤里,随着帆船的前行,绳子不断从纺锤上松开,穿过海员的手心。
“停!”掌管沙漏的海员喊了一声,负责绳子的海员报出一个数字,是沙漏计时这段时间里通过他手心的绳节数量。这个数字除以沙漏转一圈所需的时间,就是正在航行的速度。船长得知这个速度后,根据航行的方向,在海图上标明船只现在的位置。
这是18世纪以前的海员们测量航速的标准方法,也是为什么早期的航海速度是以“节”为单位的。
“我们不久就会到达亚洲了!”船长通知全体船员,“大家不要放弃,继续前进。”
——节选自袁越《经度之战》
这是发生在哥伦布船队里的真实事件。远距离航行,必须时刻掌握船只的经纬度,否则无法定位。东晋僧人法显访问印度乘船回国时曾记:“大海弥漫无边,不识东西,唯望日、月、星宿而进”。后来有了罗盘,依靠方向的测量可以大致确定方位。郑和下西洋的时候,则是“往返牵星为记”,根据牵星板测定北极星的垂向高度和牵绳长度,换算出高度角,近似等于所在地地理纬度。
西方航海史虽稍晚于我国,但在哥伦布的时代,海员们业已掌握了利用太阳高度测量纬度的方法。至1731年,英国的J·哈得利发明了反射象限仪,而后不久的1757年,坎贝尔船长将其弧度扩大以测量120度夹角而形成了六分仪,纬度测量的问题基本得到解决。但经度仍然是个问题。因为纬度是由地球自转的自然法则确定的——赤道就是零纬度,两极则是90度,无论哪里都一样。经度就不同了,地球一直在转,没有任何天然的办法确定及直观地显示经度,只能人为规定。
航海三件宝:指南针、六分仪、航海图
难道没有办法了么?当然不会!我们来看一道小学数学应用题——已知地球每24小时自转一圈,也就是360度,可得每小时相当于经度15度——想到什么了?没错,经度的测量方法,就是时间!只要知道出发地和当前所在地的时间差,就可以知道航行的经度差。如果哥伦布船队有钟,知道当前的正午12点已经是西班牙当地时间下午2点了,那他们此刻的经度就在距离西班牙西面30度的地方。
地球的经度和纬度,经度的测量方法,就是时间
很可惜,虽然意大利的丹蒂于1350年制造了第一台机械打点塔钟,但是日误差达到15-30分钟,即每天要偏离约4-8度;而在西班牙所在约北纬40度的位置上,经度1度的距离大约是85公里,不是一个可以忽略的距离;然后哥伦布的船队到达美洲的时候已经是70天以后了……于是我们的哥伦布先生还是只能靠海图、测速和计算。但是且不论当时海图的精确程度,这样的计算随时都有可能会被洋流、潮汐和风向打乱。因为一次错误的计算,哥伦布最终到达巴哈马群岛,不知道是不是应该感谢当时落后的定位技术呢?
但不是谁都能那么幸运的。1707年10月,英国海军上将克劳迪斯里·肖维尔爵士率领一支英国舰队在地中海打败了法国舰队。可是在返航途中,船队遇到了大雾,有12天见不到太阳。船员们只能通过对航速的估算判断位置,结果误入锡利群岛,整个舰队的5艘战船4艘触礁沉没,1600多名水手被淹死。