經線儀

經線儀

經線儀(chronometer)是指能夠在6星期航程結束時判定船舶所在經度,誤差不得超過30海里的儀器。英格蘭術匠兼發明家約翰·哈里森經過7年的辛勤工作,設計出了摩擦力極小,而且不需要潤滑劑的鐘表,這樣的表不需要清洗,也不會受到船舶顛簸的影響。

基本信息

簡介

地球儀上的經線地球儀上的經線

18世紀早期,如何在海面上測量經度依舊是個懸而未決的難題。這是因為,儘管擺針能夠在陸地上準確測量,但是它在起伏不定的海面上卻無法做到這一點。許多船隻因此而迷失方向。
英國海軍部決定必須儘快對此採取對策。1713年,議會懸讓·皮卡德1669年的套管式象限儀賞二萬英鎊獎勵能夠解決這個問題的能工巧匠。
英格蘭術匠兼發明家約翰·哈里森接受了這個挑戰。經過7年的辛勤工作,他終於製成了經線儀。1735年,經線儀出海試用數次後,被證實十分精確。約翰·哈里森因此獲得了巨獎。
哈里森研製的經線儀和18世紀30年代約翰·哈德雷研製的六分儀使人們有可能獲得更加精確的地圖和海圖。人們的航海能力從此也得到了極大的提高。

發展

製作鐘錶

約翰·哈里森約翰·哈里森
1693年,約翰·哈里森出生於英國的一個木匠家庭。20歲那一年,哈里森完成了他的第一塊鐘錶的製作,那隻表與近現代由金屬齒輪構成的鐘表不同,它完全是由木頭構成的,這種材料對當時的工匠來說並不是奇怪的。在18世紀20年代,約翰·哈里森和弟弟詹姆斯設計了一系列精良的鐘表,目的是要看一看人類的智慧會到達什麼樣的設計水平。通過發明出以青銅和鋼作為金屬絲的鐘擺桿,哈里森解決了天氣冷熱對鐘錶記時快慢的影響。他們設計的鐘表可以達到每個月只有一秒鐘的誤差,超過了當時倫敦最優良的鐘表。

懸賞求儀

優秀的人才總是尋覓更大的挑戰。當時的經度委員會懸賞2萬英鎊,徵求“能夠在6星期航程結束時判定船舶所在經度的儀器,誤差不得超過30海里”。為了滿足經度委員會的要求,計時器每天的誤差絕對不能超出3秒鐘。哈里森的鐘表雖然在陸地上可以達到這樣的誤差要求,然而要在顛簸的海面上同樣出色,鐘錶還要繼續改進。哈里森決意要贏取這筆獎金。他設計出了摩擦力極小,而且不需要潤滑劑的鐘表,這樣的表不需要清洗,也不會受到船舶顛簸的影響。哈里森前後花費了近四十年的時間,設計出了四架“經線儀”。最好的當然是最後的那架“經線儀四號”,它的直徑僅13厘米,重1.45千克。不要對“經線儀四號”的體重大驚小怪,想一想最早的計算機與當今筆記本電腦的質量差,哈里森的作品已經夠小巧的了。

初次使用

1761年,哈里森設計的“經線儀四號”被放置在皇家海軍兵艦“德普特福號”上。軍艦離開英國,向牙買加駛去。由於哈里森年事已高,身體無法經受遠航的折騰,他的兒子威廉代替他隨船操作經緯儀。航行9天之後,威廉根據經線儀計算的經度,向艦長預報說,第二天早晨他們肯定會看到馬德拉群島。艦長依據自己多年的航海經驗,認為這是不可能的,於是他以5:1的賠率跟威廉打賭,賭他們不會在明日清晨看到馬德拉群島。經過一夜的焦急等待,伴隨著第二天的晨曦,在海天交際處出現了一道黑影,那正是馬德拉群島。威廉獲得了賭注。兩個月後,“德普特福號”抵達牙買加,在整個航程中,哈里森設計的計時器誤差僅有5秒鐘。

生活改變

走時準確的鐘表問世了,但是,哈里森獲得那筆獎金,卻頗費了一些周折。他沒有受過大學教育,游離於國家教育體系之外,是一個自學成才的鐘表匠;他出身低微,還帶著地方口音,讓他人將其視作鄉巴佬。在經度委員會成員的眼中,怎么看哈里森也不像是一個能夠獲得2萬英鎊巨獎的人。評定者中沒有人懂得哈里森天才的機械設計,因此他連被評價的機會都難以得到。幸運的是,國王喬治三世對哈里森的鐘表非常感興趣,並檢驗了它的準確性。國王發現,哈里森設計的鐘表非常準時,於是指示經度委員會,要尊重哈里森的勞動。最後,哈里森終於得到了一筆獎金,不過不是由經度委員會頒發的,而是由國會獎賞的。事實上,最終沒有人獲得小氣的經度委員會的那筆獎金。
當然,直到獎金拿到手後,哈里森才將經線儀的設計訣竅公諸於世。這不是因為他熱衷於聚斂錢財,而是因為他要給科學技術、給智慧財產權以充分的尊重。由於這個延誤,英國著名航海家庫克船長於1768年開始其首度探險之旅時,並未使用經線儀。直到1778年第三次出航,庫克船長才憑藉經度儀的幫助,以極高的精確度測繪了太平洋海域,不但確定了每一個島嶼和每一條海岸線的緯度,也標出了它們的經度。此後,在庫克的地圖和哈里森的經線儀指引下,每一個航海家面對浩瀚的太平洋時,都能找到指定的島嶼,不會再一頭撞上突然出現在眼前的陌生海岸線。當然,也不會一頭撞入暗礁密布的海區,或者在海洋中像沒頭蒼蠅般東漂西盪,迷失方向。後面的情況對於水手們是要命的,從這個意義上說,哈里森的發明功德無量。

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們