longitude 经度

本书副标题为the true story of lone genius who solved the greatest scientific problem of his time

作者Dava Sobel

我都忘了为什么会下载这本书了，Kindle里躺了很久了，不过这本书好像还挺有名的。

这本书讲的是历史上航海时如何确定经度的故事。

为什么只讲如何确定经度呢？因为纬度只需要测量北极星的角度就很容易知道，而经度就很难测，所以困扰了上百年，英国为此还通过《经度法案》悬赏两万英镑给解决经度测量问题的人，相当于现在几百万美金，很多科学家和工程师都参与进来，而最终获得奖金的是一个钟表匠。

纬度的零度很好确定，地球赤道就是天然的零线，经度的零线就很随意了，第一次是托勒密（Ptolemy）用过幸运岛（fortunate islands）作为本初子午线（prime meridian），就是现在的加纳利和马德拉（Canary&Madeira）群岛附近，在伦敦之前，很多地方都曾经是0度经线地，像巴黎、费城、圣彼得堡、哥本哈根、罗马、耶路撒冷、佛得角、亚速尔群岛。

地球转一圈360度24小时，所以一小时15度，如果和出发地差了一个小时经度变化15度，这样只需要确定两地时间即可。当地时间好测量，只需要看太阳最高就是12点，问题是如何知道出发地点时间？

你说这好办，带一块表一直显示出发地时间不就解决了，但问题是那时没有这么准的表

那时的表是钟摆式的，会受到很多因素干扰，比如船的晃动，温度对钟摆的热胀冷缩，地球重力加速度分布不均匀，等等，假如每天有五分钟的误差，航行12天就是一个小时的误差，那经度就差了15度，这是无法接受的。

于是有些人就转向另一个方法确定出发地时间，就是运用天体相对的位置，在出发地推算出某些特定天体的位置出现的时间，在海上观测到这种天象时，就知道了出发地的时间，这些人物包括牛顿和伽利略，形成了所谓的天钟派，天钟派和时钟派两派很长一段时间都没有啥突破。

最开始有点突破的是伽利略。他最早观测到了木星的卫星，这样只要能算出卫星的轨道，就可以算出卫星出现的时间间隔了，进而推算出时间。但这样有三个问题：1，木星太小看不清，2，船体晃动，望远镜对不上，3，卫星的周期难以计算。

后来马斯基林用月亮代替了伽利略的木星才很好的解决了这个问题，就是所谓的月距法。但也有一些缺点：1，有局限性，要求天气晴好，2，要有事先精确的星历表，3，用这个方法测一次经度时间长。好处就是设备简单，一个六分仪即可

时钟派这边，我们的主人公、后来名垂青史的约翰哈里森（John Harrison）终于要登场了，他本来是个木匠后来才做了钟表匠，哈里森用了几十年的时间不断改进自己的航海时钟，分别称为H1 H2 H3 H4，其中H就是Harrison的首字母，当然这是后人的叫法，后来又遭到天钟派的阻挠，哈里森拿到奖金时都80岁了。

H1的精度就到了每天误差3秒，这得益于哈里森精巧的设计，他用两个摆用弹簧连在一起去抵消船体晃动的影响，比较出名的是1764年测试成功的H4，H1H2H3比较大像个座钟，而H4看上去很像一个怀表，H4的原理是用高频摆动的机芯驱动，这样就和低频摆动的船体不在一个频率上，就不会受到影响，我还在某宝搜了一下结果没有，在英国的航海博物馆有。哈里森的时钟非常精确，用它来计算经度比月距法更准，但是这种时钟造价高昂，而且难以制作，不是每个船都能配备，所以月距法用的更广