最后更新：2025年10月2日

海上经度问题

约翰·哈里森1759年航海钟 — 约翰·哈里森（1693-1776）制作的航海表H4（1759年），这是一种超大型怀表。（©格林威治国家海事博物馆）。约翰·哈里森原是一名木匠，自学成才成为制表师。为解决经度问题，他致力于设计一种便携时钟，要求日误差不超过三秒。18世纪20年代中期，他设计了一系列长箱钟，精度达到每月误差仅一秒。与之前的航海钟相比，约翰·哈里森的H4表体积相对较小，直径约13厘米，厚度约7厘米。

18世纪在海上测量经度存在什么问题？

确定船舶在海上的位置的需求可以追溯到地理大发现时代（15至16世纪），当时水手们需要精确了解自己相对于目的地的位置。

当时，确定纬度（南北位置）相对简单。通过测量星星（夜间）或太阳（白天）相对于地平线的角度高度，水手们可以使用六分仪和天文表得知自己的纬度。白天，他们将正午太阳位置的角度与天文表给出的太阳理论最大高度进行比较。夜间，他们测量星星或天体的高度。通过将星星的赤纬及其最大高度的时间与天文表进行对比，他们估算出纬度。

另一方面，经度（东西方向位置）的测定要困难得多，因为需要精确掌握船只的当地时间，并与已知的参考时间（通常是出发港的时间）进行对比。为了测量船上的当地时间，水手们进行天文观测。他们测量星辰的角高度，并与天文表进行比对，从而得出当地时间。出发前，水手们会将船用钟表与陆地上的参考时钟同步。但船用钟表容易产生误差和不准确，因为当时没有能够长期保持稳定精度的航海钟。此外，由于海上的晃动和颠簸，航海钟会出现相当大的测量偏差。海浪、温度变化和气压波动等海况会影响这些钟表的准确性。船只的移动会严重干扰内部机械装置的正常运转，导致时间测量出现波动。传统机械钟表每天可能误差数十分钟甚至超过一小时。

约翰·哈里森1759年航海钟

这就是约翰·哈里森的H4航海钟发挥革命性作用的地方。它配备了一个陀螺稳定器，能够减少颠簸，从而在海上条件下保持恒定精度。H4航海钟的陀螺稳定器使其能够维持规则且恒定的振荡。H4航海钟采用了擒纵机构，可让发条能量稳定释放，再加上其陀螺稳定器，成功克服了这些困难，制造出更为精准稳定的航海钟。它将参考时间的不同步误差降至每天仅几秒。水手们在启航前，会将H4航海钟与岸上的参考时钟校准。随后，每次进行天文观测时，他们都会仔细记录航海钟显示的时间。这样就能得知参考H4航海钟时间与观测到的当地时间之间的时差。这些航海钟在解决海上经度问题中发挥了关键作用，为更有序、更安全、更精准的远洋航行铺平了道路。

海上经度问题

18世纪在海上测量经度存在什么问题？

约翰·哈里森1759年航海钟

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