如今,導航在我們的生活中起到了重要的作用,我們去到陌生的地方都會用到手機導航,然而,在科學技術并不發達的情況下,人們如何來確定位置呢?
1492年,哥倫布到達了巴哈馬群島,發現了美洲新大陸,行駛的是北緯28度這一條直直的航線。這是因為當時人可以測量緯度,卻難以準確定位經度,船只通常要么沿著海岸線行駛,要么到達固定緯度之后,再沿著緯度圈行駛,否則很有可能迷航,遇到滅頂之災。
在當時,運用天文學的方法測量緯度相對簡單很多,北極星的地平高度就是當地的地理緯度,船員們只需在夜晚通過測量北極星的高度或者其他一些亮星的位置就可以判斷自己所處的緯度。但是經度的測量卻相當麻煩,這是因為地球在不停地轉動,沒有一個固定的星星對應經度。
不能定位經度,就不能自由地航海。為此,德國天文學家約翰尼斯·沃納則在1514年提出月距法,利用月亮的移動來測量經度,因為只有天體的移動是完全守時的,太陽、月亮和星星可以為人類預報時間。1530年,荷蘭數學家伽瑪·弗里西斯提出鐘表法的設想,認為只要制作出一臺極為準確的鐘表,按照出發地時間開始,然后來到新地點,再利用太陽高度測量當地新時間,這個新時間和鐘表時間的差就可以換算為經度差。
其中,月距法因為過于復雜且難以操作,因而沒能破解難題。另外,時鐘測算法雖然道理很簡單,但是需要一個精確的時鐘。直到1730年一個37歲鐘表匠約翰·哈里森的出現,才帶來一線希望。
哈里森是鄉村木匠的兒子,無師自通地研究會了制造鐘表的技能,經過6年的研制,哈里森制造出了第一臺航海鐘,是個重達42公斤,長寬高均為1.3米的銅殼大家伙。哈里森先后發明了航海鐘H1、H2,但是當最新的航海鐘H3即將完工時,懷表問世了,而最終攻克難關的靈感正是來自懷表。哈里森發現,懷表不用傳統的鐘擺技術,而是用了高頻振子。于是他請好友鐘表匠約翰·杰弗里斯為自己訂做了一塊懷表。哈里森正是運用懷表技術,使他的經度鐘徹底擺脫了地球引力,又經過熱脹冷縮和潤滑等一系列技術改進,終于造出了比懷表略大一些的第四代經度鐘H4。
由此,海上經度測量更加準確,大航海正式從緯度時代跨入經緯度定位的新時代。縱觀古今,人類對于知識的探索解決了多少千古難題,而這探索的腳步將永不停息。
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