航海天文钟

美洲大陆被发现后,海上航行和寻找新地域的活动不断增加,因为贸易与探索可能决定着一个民族的兴衰。
除了一位优秀的船长和一队出色的船员,航船必不可缺的就是一台能精准测量时间的时钟。
在远海中,精准测量时间曾经是计算航船经度从而确定东西方向的唯一实用方法。
通过使用六分仪或星盘等仪器,确定纬度相对简单。
但是明确经度(航船在作为参考的子午线东方或西方位置)要困难得多。对于长达数月的航行,哪怕航线出现区区几度的差错,也可能会将航船引入未知水域,远离预定目的地。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

这会带来意外触礁、供应耗尽以及疾病(特别是坏血病)的额外危险。
西班牙国王菲利普三世率先安排竞赛为这个问题寻找解决方法。1598年,他提出支付6,000达克特金币、终生年金2,000达克特金币和1,000达克特现金奖励。


很快,法国人、威尼斯人与荷兰人纷纷效仿,而最高的奖励是由英国人提供。
英国议会在1714年通过一项法令,对任何能够将经度确定为一度以内的方法奖励10,000英镑;能准确确定为40角分的方法奖励15,000英镑;能准确到30角分(半度)的给予20,000英镑奖金。


在赤道上,一经度相当于60海里(约110公里或68英里),越接近北极或南极,其距离越短。
作家大卫·兰德斯(David Landes)认为,没有哪个项目能动员起如此多的人才,参与其中的人物彷如一部众星云集的好莱坞电影演员表:伽利略、帕斯卡、虎克、惠更斯、莱布尼兹和牛顿。



这一重大难题的解决方法在于研发一部精准计时器。当时的摆钟已足够精准,但是它有一个致命弱点:在船只的晃动下,钟摆无法保持有规律的摆动。


经度问题的挑战和解决方法的奖励吸引了17和18世纪整个欧洲的顶尖科学家。
赢得20,000英镑奖金(相当于今天500至600万美元)的人并非伟大的天文学家或知名钟匠,而是一位自学成才的木匠:约翰·哈里森(John Harrison)。


哈里森的第一台时钟于1735年完成。这台被命名为H1的时钟非常庞大,重量超过33公斤(73磅),乍看并不像导航仪器。
不过,海上实际测试的结果令竞赛主办者感到满意,他们愿意给予哈里森500英镑资金,好让他进一步开展研究与实验。



在之后的18年里,哈里森制作出另外两台时钟,H2与H3,但均未在航船上进行测试。
1759年,哈里森创制了杰作,H4,成为计时历史上的一大里程碑。


它与哈里森先前制作的复杂时钟大相径庭,更像是一款超大尺寸的普通怀表,直径超过13厘米(5英寸)。
H4放在一个有垫子的木盒中,与哈里森的儿子威廉一起登上德普特福特号军舰。



军舰于1761年从斯匹特海德起航驶往牙买加。
在海上航行11½周后抵达目的地,此时钟仅仅慢了五秒(在调整起速率后),这相当于1/50度。
哈里森提出领取奖金的要求,但委员会决定需要再次试验。



1764年2月,威廉·哈里森与H4一起乘坐鞑靼人号军舰驶往巴巴多斯。经过156天的海上航行,此时钟在校正速率后快了15秒。
这相当于平均每天不足1/10秒的误差,经度误差为9.75角分。


这次试验确认了“空前绝后的著名精密时计”的诞生,鲁伯特·古尔德(Rupert Gould)在著作《The Marine Chronometer: Its History and Development”(航海精密时计:其历史与发展)》(Antique Collectors’ Club, Woodbridge, Suffolk)这样褒奖道。



最终,哈里森又等了九年才获得他应得的奖励,三年后,他于1776年3月24日离世。
除哈里森原型精密时计外,另外几台H4的复制品同样非常成功。



其中之一是由拉科姆·肯德尔(Larcum Kendall)制作的K1。它服役于决心号(Resolution)战舰,在詹姆斯·库克船长(Captain James Cook)的指挥下巡航于太平洋。
K2是H4的简化版,服役于邦迪号军舰,这艘船上发生过针对布莱船长的哗变事件。



借助约翰·哈里森的精密时计,测量时间的艺术实现重大飞跃,而他的设计很快成为国际间谍活动的目标,因为其他国家试图盗用他的技术创新。
航海精密时计是史上最精准的便携式时钟。



多年来,许多其他聪颖工匠也为其成功做出了贡献,其中包括英国人托马斯·穆吉(Thomas Mudge)、乔治·格雷厄姆(George Graham)、约翰·阿诺德(John Arnold)、托马斯·恩萧(Thomas Earnshaw)、丹尼尔·奎尔(Daniel Quare),法国人皮埃尔·勒·罗伊(Pierre Le Roy)和让·安托万·勒皮那(Jean-Antoine Lepine),以及瑞士人亚伯拉罕-路易斯·伯特莱( Abraham-Louis Perrelet)、费迪兰德·伯绍德(Ferdinand Berthoud )和亚伯拉罕-路易斯·宝玑(Abraham- Louis Breguet)。


数世纪以来,计时创新的中心从其诞生地意大利出发,一路传播至德国、荷兰、英国和法国,最终落定在它所选择的国家——瑞士。

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