五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】时钟的故事(4) -- 安德的游戏

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家园 【原创】时钟的故事(4)

这里新的需求,实际上就是航海。更往根源说,就是资本主义的扩张。当时,英国成为了海上霸主,但是随之而来的,就是对舰船海上准确定位的需求。1701年,英国四艘舰艇因为触礁沉没,死亡人数约2000人。这就促成了英国寻求方法解决在海上准确定位的问题。

在茫茫的大海上,能看到的用以参考的只有日月星辰。纬度的测量很简单,只要测量北极星的高度就能得出正确的纬度,但是经度就不行了。如何测量经度呢?简单地说,如果知道某颗星经过天顶的精确时间,再跟同一颗星经过一个固定位置(比如说格林威治天文台)天顶的时间比较,时间差就反映了经度差。地球每24小时转360度,所以每小时转15度。如果时间差一个半小时,说明经度差22.5度,再跟纬度配合起来,就可以标出正确的位置了。同样也可以得出,如果时间的误差有一分钟,那么经度的误差就是15分,在赤道附近,那就是15海里的误差。

实际上,在航海中,无论是距离的度量海里,还是速度的度量节,都是跟角度相关的。纬度或者在赤道上的经度差一分,距离差就是一海里。

所以,不管是航海,还是天文,都对时间的精确性提出了很高的要求。这也是为什么现在航海钟或者天文钟是代表非常精确的时钟。

顺便说一句,测量星星的高度,通常采用一种叫做六分仪的东西,就是这个:

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虽然已经有了足够准确的摆钟,可是这个东西放不到船上去。在固定的地面上它工作的很正常,可是到了摇摇晃晃的船上,船本身也在摆,这不就成了打摆子了么?可以想象一个打摆子的钟恐怕走起来就有点不着四六了。

英国为此专门成立了一个“经度委员会”,并设立了一个“经度悬赏”,条件是能够在海上定位经度误差1度以下的,奖赏一万英镑,40分以下的,奖赏一万五千英镑,半度以下的,奖赏两万英镑。这可真是一大笔钱。想到40年前格林威治天文台建立的时候,才花费520英镑。台长一年的工资才100英镑。考虑到40年的通货膨胀,这笔钱也很可观了。一时间,各种主意纷纷出台,包括巫术和伪科学。最后都被一一淘汰。最终解决这个问题的,是英国的一个钟表匠

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这个人叫约翰·哈里森。他是一个木匠的儿子,通过自学掌握了制作钟表的原理和技能。到1736年,哈里森制作出来了第一台航海钟H1

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这台航海钟用两个对称连接的钟摆抵消海船晃动的影响。在此之后,他又继续制作了H2和H3,但最后都因为种种原因放弃了。

这个是H2

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这个是H3

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最后,终于全新设计采用高频振子作为计时核心的H4问世了

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这个看起来像怀表的东西,直径13厘米,重1.45千克。花了她六年的时间才制作完成。这时候约翰·哈里森已经68岁了。他的儿子带着这块表进行了试验,结果大大高于所要求的精度。

到这时候为止,机械钟表的原理和结构就没有本质性的变化了,一直到我们现在用的机械手表和闹钟,都是沿用同样的结构。

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家园 花顶!

好系列!

家园 看过一部专门讲这事的电影
家园 我也在中央台看过

好像是正大剧场放的。是以一个人修理这些博物馆里的钟,然后回忆历史。

家园 这个钟是不是在格林威治

看过一篇介绍,好像海军博物馆的镇馆之宝之一就是第一台经度仪

家园 据说这四台钟都在那里

保存于坐落在格林威治的国家海军博物馆。H1,H2和H3还都在运行,不过H4因为需要油做润滑,而且会磨损,所以目前是停止状态。

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