英伦随笔（经度的故事）

泥瓦匠

　　上午在伦敦泰晤士河畔漫步，乘坐游轮浏览古都风貌。午饭后就匆匆赶往位于伦敦东南郊的格林威治天文台旧址。

　　从小就爱科学的我，自然知道格林威治天文台是一处科学圣地，对这里向往已久。

　　天文台创建于1675年。位于泰晤士河畔的皇家格林威治花园，现在依然是皇家的地产，宽阔的山坡上，除了坡顶的天文台建筑群，再没有其他建筑。茵茵的草坪、盛开的鲜花，表明这里努力在和伦敦的繁华喧嚣保持着距离。

　　天文台的来历说来话长。

大航海开启了海上争霸的时代，人类的航迹逐渐离开了海岸，深入各个大洋。到了17世纪，人们意识到在广袤的海洋中航行，仅仅依靠罗盘、星盘太容易迷航很不安全。必须找出一种准确方便的方法测量航船所在的地理坐标。

　　那个时期的欧洲人已经建立了经纬度的概念，并且掌握了纬度的测量方法。因为地球有一条天然的0纬度线——赤道，所以测量纬度很简单，比如可以测量北极星或南十字星座的仰角，测出的角度值就是纬度值。举个极端的例子：你若测得北极星（或南十字星座）的仰角是90º，说明你身在北极点（或南极点）；你若测得北极星（或南十字星座）的仰角是0º，说明你身处赤道。

　　但是，想要测量经度就没那么简单了，因为经线是人们想像出来的，不是地球的自然属性。欧洲人绞尽脑汁想了各种方案。1530年，荷兰数学家伽玛·弗里西斯提出的思路还比较靠谱。他的方案是：人为设定一条基准0º经线，再造一台精确的时钟始终显示0º经线处的时间。带着这台钟去航行，在某地测量出当地的时间（太阳仰角最大时为当地中午12点整），再对比此时0º经线的时间，两者之差乘以15〔因为360º÷24小时＝15（º/小时），你懂的〕就是所在地的经度值。这样，复杂的经度测量问题就简化为计量时间的问题了。可问题是，以18世纪之前的钟表技术无法制造出足够准确的时钟。

　　为了在经度测量技术上取得突破，乔纳·摩里爵士向英国国王查理二世建议建设一个专门的天文台。查理二世采纳了建议，委派约翰·弗兰斯蒂德在伦敦格林威治建造天文台。　

　　天文台修建完工后，查理二世又设立皇家天文学家职位，由约翰·弗兰斯蒂德担任。约翰·弗兰斯蒂德成为天文台第一任台长，他上任后致力于校正天体运动星表和恒星位置的工作，并认真测量确定0º经线。后来天文台的职能不断扩大，又包括了守时和授时等等。

　　进得天文台院内，可以看到一条十几米长十厘米宽镶嵌在大理石地面上南北走向的铜带，这就是地球的0º经线，又称本初子午线。1884年在华盛顿召开的国际经度会议上，决定以这条线作为全球时间和经度计量的基准参考线。此后，不仅各国出版的地图以这条线作为地理经度的起点，而且也都以格林威治天文台作为“世界时区”的起点，用格林威治的计时仪器来校准时间。

　　游客们争相拍照留影。双脚分别踏在线的两边，表明自己同时脚踩东西两个半球。

　　虽然现在的本初子午线和世界时还是以这里为基准，但是真正的格林威治天文台早已于上个世纪五十年代搬到新址，不和伦敦的空气污染和绚烂灯火较劲了。这个旧址变成了博物馆，馆内陈列着古老的天文观测仪器和各种时钟，向人们讲述天文台的历史，普及天文地理知识。

在我看来，这里最为珍贵的展品当属约翰.哈里森于18世纪制作的航海钟。

　　前面说到，测量经度的问题可以转化为制造精确时钟的问题。当年欧洲各国为了争夺海上霸权，纷纷投入人力物力研制精确的时钟（被称为航海钟）。英国异常活跃，议会出台了法案，成立经度委员会，面向全世界悬赏2万（相当于现在的600万）英镑，奖励可以解决经度测量问题的人。英国人约翰·哈里森，一位自学成才的时钟制作师历经千辛万苦最终完成了看似不可能完成的任务，领取到了奖金。

　　哈里森发明之路是漫长的，他先是以独特的思路设计出航海钟的原理草图，得到了时任格林威治天文台台长哈雷（对，你认识！）的认可。历经5年的时间，哈里森制作出第一台航海钟（H1），但重达34公斤。哈里森进行了测试，发现它比当时所有的时钟都要准确得多。但是精益求精的他并没有满足，又在这一基础上进行不断改进，制造出H2、H3，但是依然是一个个庞然大物，不方便携带。

　　后来，哈里森偶然想到可以应用小型高频振子缩小钟的体积，虽已是60岁的高龄，他仍然决意从头开始，又用了六年时间终于制作出来H4。这款航海钟只比怀表稍大一点。经度委员会让哈里森的儿子带着H4远赴牙买加进行测试，经过81天的海上航行，H4只慢了5秒钟，误差远远小于委员会制定的标准。哈里森终于全额拿到“经度奖”，此时他已是80岁的耄耋老人，他一生几乎只做了这一件事。他制作的H1～H4四台钟被陈列在博物馆中最显眼的位置。

正是因为英国在“经度之战”中占得了先机，才奠定了后来海上霸主乃至世界霸主的地位。

　　博物馆里还展出了其他天文观测仪器，说明文字看不大懂，只能连猜带蒙。说是有一台世界上最大号的六分仪（测量天体间夹角的仪器），到底也没搞清哪一个是。

　　精确的航海钟被发明以后，一时间它和便携六分仪一道成了舰船上的标配仪器。船只无论航行到哪里，都能获得准确经纬度坐标了。泰晤士河上那些即将远航的船长们，都会通过格林威治天文台屋顶的红色圆球校对各自航海钟的时间。当年，每天下午一点整，红球就会准时落下。

走出博物馆，又路过0º经线，忽然想起应该“实测”一下，我掏出手机打开“经纬仪”APP。可令人失望的是，测出来的经度居然不是0º0′0″，而是差了几秒。走出天文台院门以后离开基准线20～30米，才测到了经度0º0′0″。我很快就想明白了——原因在于可恶的美帝。美国开放给我们使用的民用级GPS定位误差太大！

　　技术落后就要吃亏啊！不过听说我们的北斗系统定位精度可以达到2.5m，还有说可以达到厘米级的。让我们翘首期待中国技术全面领先世界的那一天吧！

（以上部分图片来自网络）