經(jīng)度之戰(zhàn)

在一個平面內，確定位置需要兩個坐標。對于航海者來說，這就是緯度和經(jīng)度。

古代航海只能沿著海岸線航行，否則不能判斷位置，等待船員的就是迷失、死亡。當初鄭和下西洋就只能沿大陸邊緣移動，所以他最遠只到達了非洲，不可能發(fā)現(xiàn)隔海相望的美洲大陸。

緯度非常容易測量。這是由自然法則確定的——赤道就是0度，兩極則是90度，沒有常平架等儀器時，有經(jīng)驗的船員依靠太陽、星辰的位置，可以基本確定緯度。但經(jīng)度就是另外一回事了，地球一直在轉，使得經(jīng)度的確定難以進行。于是，科學界首先要人為規(guī)定0度經(jīng)線，然后才能談及經(jīng)度測量。公元前2世紀，古希臘地理學家托勒密是最早利用經(jīng)緯度繪制地圖的人。托勒密的方法沿用了1000多年，但畫出來的地圖都不夠準確，夸大了陸地面積，低估了海洋的廣闊，這使得遠程航海更像是碰運氣。

為此，科學家們展開了“經(jīng)度之戰(zhàn)”。主要的流派有二：鐘表法和月距法。

前者依據(jù)的邏輯很簡單：地球每24小時自轉1周，這一周也就是360度。于是，每個小時就相當于經(jīng)度的15度。只要知道兩地的時間差異，就可以知道兩者之間的經(jīng)度差了。舉例來說，如果知道某地的上午10點正好是加爾各答的上午8點，那么就說明此地在加爾各答東邊30度的地方。于是，經(jīng)度的求解就轉換成另外一個問題：如何測定兩地的時間差。

1530年，荷蘭數(shù)學家伽瑪·弗里西斯首次提出用鐘表來測定時間差。按照他的設想，先制作一臺鐘表，始終保持某地（比如阿姆斯特丹）的時間，然后帶著它旅行到新的地點，利用太陽高度測定“當?shù)貢r間”，再和“阿姆斯特丹鐘表”做對比，就能知道此地和阿姆斯特丹的經(jīng)度差。這個設想嚴絲合縫，但在那個時代無法測定經(jīng)度，因為當時的鐘表精確度太差了。

1514年，德國天文學家約翰·沃納提出利用月球的移動來測量經(jīng)度。在他之前，眾所周知，月亮在天空的相對位置一直都在改變。沃納精確測量，月球每小時移動一個本身直徑的距離。他因此假定，假如地球上觀察到的月球移動都是一樣的，只要在兩地分別觀測月球，準確記下它在某個位置上的時間，就能算出兩地之間的經(jīng)度差。但月距法也有令人頭痛的問題：當時的星空圖標既不完備也不準確。此外，在各地觀察到的月球移動并不規(guī)律。

1714年，遠程航海使得經(jīng)度問題顯得越發(fā)重要，英國國會因此成立了一個“經(jīng)度委員會”。同年7月8日，英政府正式頒布《經(jīng)度法案》。該法案規(guī)定，若有人能在地球赤道上將經(jīng)度測量確定到半度范圍內，獎勵2萬英鎊；將經(jīng)度確定到2/3度范圍內，獎勵1.5萬英鎊；將經(jīng)度確定到1度范圍內，獎勵1萬英鎊。

1735年，著名鐘表匠哈里森兄弟生產(chǎn)出一臺被稱為H1的航海鐘。第二年，英國海軍大臣把哈里森送上了“百夫長”號軍艦。船長普羅克特將H1安裝到自己的休息室，為了盡量減小震動，他用鐵鉤把H1吊在天花板上。這次航行遭遇風暴，在海上漂了一個多月才返回不列顛。就在船臨近終點時，船長按照航行經(jīng)驗，判斷前面是達特茅斯附近的斯塔特。而哈里森根據(jù)H1給出了一個經(jīng)度數(shù)據(jù)，和緯度一起確認后，認為即將抵達彭贊斯半島上的利澤德。最后證明H1更接近利澤德，其實當時距離這地方差不多100公里。

1884年，全世界的天文學家在華盛頓召開了“國際子午線大會”，正式宣布“格林尼治子午線為全球的本初子午線，即經(jīng)度0度線”。需要介紹的是，月距法未被鐘表法徹底擊敗。在遠航的船上，海員們堅持使用這個方法對航海鐘進行校正。這兩種方法互相補充，更好地保障了遠洋船的安全。

1995年，衛(wèi)星定位法進入商業(yè)化時代，遠在太空中的24顆定位衛(wèi)星，信號覆蓋了地球的每一個角落。航海鐘和《航海年鑒》在航海時代從此謝幕。

（摘自湖南文藝出版社《晚清的極品人、極品事》 作者：吳策力）