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丁之向:天文船钟新世代

编辑: 发布时间: 2013-08-22    来源: TARGET
  导读: 关于船钟的历史与演进,这是一个我听了一百遍,也讲了一百遍的故事;对我来说,再讲一百遍,也不会厌倦。

  人类航海史首先起步于造船史。早在公元前十二世纪的特洛伊战争中,就有可搭载百名士兵的十吨级以上船只的记载。到了唐代,高僧鉴真很容易就找到了能带他东渡去日本的商船。十五世纪,明成祖命郑和率200多战船、两万多随从下西洋,其中部分战船吨位过百。也正是这个时期,西方世界的大航海时代开始了,涌现出麦哲伦、哥伦布、达伽玛等航海探险先驱。

  从十五世纪起,西班牙、葡萄牙开始开拓海上疆界,随后法国和英国也加入竞争。其中英国因四面环海,争霸海域的需求尤为强烈,但苦于地理位置处于劣势:主要的对手西班牙、葡萄牙、法国都是地中海国家,借助沿风平浪静的地中海岸目测导航,便能跑遍欧洲南部和非洲北部,向西可轻易进入大西洋,向东则方便抵达阿拉伯半岛,联系着欧亚非三个洲,商业往来和财富运输非常快捷。英国的船队离开港口便进入茫茫大海,地中海的入口常常被对手严守,即便驶入也是危机重重。好在,英国有强大的舰队,在遭遇战中占尽上风。

  1707年10月22日,英国海军上将肖威尔爵士率领5艘战舰组成的舰队,在直布罗陀海峡伏击了法国地中海舰队,夺取了大批宝藏之后的返回途中,因黑夜和大雾妨碍了目测导航,舰队中4艘战舰在距英格兰西南仅20英里的锡利群岛触礁沉没,两千多名海军士兵和肖威尔爵士葬身大海。

  “我们想知道在哪里。帝国要帮助我们。”经过这一震惊世界的悲剧,商人、水手、海军的呼声才引起人们重视。不过,直到1714年,外界关于研究经度测量的建议书才真正送到了威斯敏斯特皇宫中。6月,英国国会皇家经度委员会正式成立。72岁的艾萨克·牛顿和其好友埃德蒙·哈雷应邀担任委员会负责人。1714年7月8日,安妮女王颁布了高达20000英镑的奖金来征求能精确到1/2度的经度测量手段。

丁之向:天文船钟新世代

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  约翰·哈里森出生在一个木匠家庭,当悬赏精密测量经度的消息传到他的家乡约克郡时,他才20出头。然而就在这一瞬间,他已认定了自己的钟将是测定经度的最佳手段,甚至是唯一手段。于是,在此后的40年中,他亲手制造了5只航海天文钟,并通过连续不断的严苛实验,证明时间机器是航海者确定经度的唯一有效途径。

  十八世纪末期,英国率先开始推广航海天文船钟导航。在1805年爆发的世界海战史上最著名的特拉法加战役中,面对法国和西班牙联军的无敌舰队,英国舰队借助船钟导航,利用夜色掩护设下包围圈,而强大的无敌舰队只能夜伏昼出,最后的决战以英国全胜告终。之后,在1831年到1836年间,英国海军的水文测量船小猎犬号环绕大洋洲、非洲、南美洲的考察之旅也是靠精准的船钟导航实现的,舰长菲斯罗伊除了携带着20多台各个厂家出产的天文船钟外,还带了一名私人朋友—查尔斯·达尔文,并将他留在加拉帕戈斯群岛几个月,这也促使了《物种起源》的诞生。

  从十九世纪起,船钟已成为标准的导航工具,全球航运业终于找到了保驾护航的有效工具,人类文明的频繁交流期从此时开始。直到二十世纪初,航海天文船钟的生产商主要集中在英国、瑞士、法国、德国,其中具备批量供应能力的只有英国。天文船钟的结构也被逐步确定为带有水平万向悬架的重型铜壳钟,这种装置能保证在船舶运行时维持水平状态,避免重力变化带来的位置差,令冲击式擒纵发挥稳定的特性。

  第二次世界大战期间,德国封锁了大西洋运输线,美国的大批军舰因缺乏船钟难以编入现役。于是美国海军部急招钟表零售商提供高精度样品,希望能找到代用品,并首次将注意力转移到杠杆擒纵上。虽然杠杆擒纵比冲击式擒纵更轻巧,平均运行值也更准,但冲击式擒纵能始终保持原始的误差,快5秒就是快5秒,不随温度、运行时间变化;而杠杆擒纵往往会在不同的温度、不同的运行时段中有时快2秒,有时慢1秒。在赤道水平,每1秒钟的误差相当于463米的直线距离。一快一慢几秒种,就差了好几公里。

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