“成果肯定是有的,就不知能不能满足向部长的胃口。”厂长自信满满的说完,一边引路,一边为众人做起讲解。
精密仪器制造厂眼下生产的设备中,有三件重要的军国利器,即航海钟、六分仪与光学仪器。其中航海钟与六分仪皆是海洋航行里重要的定位仪器,航海钟用于经度测量,六分仪用于纬度测量。而光学仪器用于军事与生物领域。
关于如何在茫茫大海中确定自己的位置,东西方航海者们都有过探索。经纬度中,纬度最好判断,在北半球只需要观测北极星的高度即可,在南半球方法类似,虽然没有南极星,但可以利用星座确定南天极的位置。但经度的确认却苦恼了航海者们数百年。
东方航海者选择靠针路做依据,所以这些人没有走出近海。西方航海者通过观察日月星辰,想出了钟表法与月距法这两种办法。
钟表法需要测定地方时间(以观测到太阳达到最高点为正午12点与某个“绝对”时间(即某个经度已知地点的地方时间,比如格林威治时间之差。这个方法的前提是得有一个不受外力影响,走时精准的时钟。
月距法的前提是月球在恒星之间沿着一条特定轨迹运行,通过测量月球与特定恒星的角距离,对照事先制作好的月球表格,再修正视差和大气折射等效应,就能得出“绝对”时间。
早在15世纪末,意大利商人阿美利哥·维斯普西就已提出月距法测定经度的思想。1514年,德意志天文学家约翰尼斯·沃纳正式发表了月距法。然而该方法需要足够精确的海上测量仪器,还需足够精确的星表以记录恒星在天空中的位置。这在约翰尼斯·沃纳所处的时代,技术根本办不到。172年,牛顿发表了月球理论,似乎为月距法打开了一个窗口。
1714年,约翰牛颁布了经度法案,面向全世界悬赏测定经度的方法。法案确立了专门的经度局作为评委,并且设立了经度奖金:对于能把经度测定到半度以内的人,奖励两万英镑。作为专家的牛顿,评论了各种方法的可行性,包括钟表法——建造一个足够精确和稳定的航海钟以直接给出“绝对”时间,但他认为航海钟因为海上的湿度、温度变化和船只晃动等问题而难以制造,相比之下他仍更看好天文方法,尤其是月距法。
由此,月球“难以捉摸的轨迹”以及神秘的近地点进动问题,从约翰牛传导到了欧洲大陆,一大帮数学家为这个问题绞尽脑汁。
出人意料的事,最终拿到这笔奖金的是约翰牛一位不起眼的钟表匠约翰·哈里森,他于1727年研制出了第一个航海钟。这要比德意志天文学家托拜厄斯·迈耶1752年制成的月球表格,以及欧拉在1772年发表的第二个月球理论都要早。
钟表法与月距法各有优缺点。哈里森研制的航海钟起初造价5英镑,相比之下,一架高质量的六分仪,外加一本《月距表》,加起来还不到2英镑。而月距法每个月会有6天的时间距离太阳过近,无法观测。同时观测结果需要做大量的校正运算,这就要求观测员具有相当高的数学技巧。即使如此,算一次经度至少也要耗费4至5个小时的时间,稍微算错一点儿都会给结果带来致命的偏差。
到19世纪中叶,由哈里森首创的航海钟实现量产,月距法便逐渐被钟表法取代。
一行人来到生产车间,厂长拿出了第三款改进型的航海钟——巴掌大的盒子打开,精巧的时钟安装在四平仪上,无论怎么摇晃,钟表的正面始终朝上。
“这个时间准吗?”向东关心道。
厂长得意道:“是按卡米亚天文台的启明线时间校对,误差只有3秒!”