现在我们常常要和时间打交道,每个人都离不开时间的概念。
想想我们自己在上班的时候,每天早上,都会在固定的时间被闹铃叫醒,然后用一点时间来洗脸刷牙,再吃点儿东西,就得往上班的地方赶了,因为按照规定,我们得在某一个时间点之前到达公司。
总之我们的日常行程会按照时间表来进行,一切都是以时间作为依据的。大家也应该是这样吧?
古人如何计算时间?
我们现在的生活,高度依赖时间。
但是古代的人就比较麻烦了,因为他们没有准确的钟表,无法知道准确的时间。在最早的时候,人们只能通过观察太阳的高度来判断时间,这个方法可真的很糟糕,要是碰上阴天,那可就有大麻烦了。
而且,看太阳的高度只能大概确定时间范围,估算得不精确。
后来,古人发现,东西在地面上落下的影子,跟太阳的高度有关。所以他们竖起高高的杆子,然后在地面上画出刻度,通过影子来读取时间 。
这个方法可行,但是,还是没办法解决阴天、下雨天没太阳这个问题。。。。。
有些聪明人,想出了不依赖太阳计时的方法。他们发现, 在一个桶的桶底开一个很小的孔,那么在桶里装一定量水的时候,水透过小孔滴落的速度总是一定的 。
这种方法很早就被用于计算时间了,最早的记录距离现在已经有3000多年了。
后来,世界各地的人们不断改进这种计算时间的方法。
在中国,这种计时器被称为漏壶,就是会漏水的壶。
在中国国家博物馆,就能看到一组宋代人制造的漏壶。它是用铜铸造的,由4个漏壶组成。这种分级的漏壶,可以避免每一个壶里水量变化太大,影响水滴的速度。
尽管如此漏壶还是有很明显的问题:水滴落的速度会受到温度的影响,尤其是太冷的时候,水就结冰了,根本无法使用。
所以有些人用沙子来替代水,制作成了沙漏。沙漏曾经是欧洲人最主要的计时工具,一些航海家甚至把沙漏带上了自己的船。
但沙漏也不是没有问题,所以钟表出现之后,沙漏很快就被放弃了。
有意思的是,钟表的出现还帮助人类解决了一个很大的问题。
海上该如何确定位置?
这个问题出现在海上。早期人类航海,都是沿着海岸走。因为海岸线的形状是一定的,所以这样走不太容易迷路。但是后来航海家们越走越远,这就出问题了。
因为到了海上,四周都是水,什么标志、路牌,都没有,你怎么知道自己在什么地方,离出发地和目的地又有多远呢?
可能有人会认为“不是有地图吗?”没错,航海的人会画地图,还会在上面画一组想象中的线。
横的叫纬线,竖的叫经线,通过这一横一竖,再给每根线标上号,这样一来就跟棋盘一样,可以通过经线和纬线的配合,也就是经纬度,给茫茫大海做出标记了。
但有一个大问题是,地图它就是一张纸,你就算拿着地图,不知道你在纸上的哪个地方也不行。如果你用过手机地图,手机会告诉你现在在哪里,但那时候可没有这种高科技。
去公园里也能看见固定在地上的地图,这些地图也能告诉你你在哪里,但大海里到哪儿去找这种东西呢?
也不是完全没有办法。比如,水手是可以通过看星星的方式,判断自己是在南边还是在北边。
天上有一颗星星叫北极星,它在相同的纬度总是相同的高度,不同的纬度就是不同的高度,所以看它就能知道自己的纬度。可是,经度就没有这么好的办法了。
地球会自转,在不同的经度上,各种可以参考的因素都在变化 。
如何确定自己在海上的经度,这成了一个很大的问题。当时的人也想出了一些办法,但是这些办法非常不精确,在近海航行也就算了,如果远洋航行,可是会差出很远的!
为了解决这个问题,300年前,当时世界上航海最发达的国家英国发布了一个法案,这个法案说,如果有人能解决这个问题,他将获得很大的一笔奖金。
俗话说,重赏之下必有勇夫,很多科学家开始努力寻找破解这个经度问题的方法。
而且,大多数人都相信,和确认纬度一样,观察星星是解决问题的唯一方法。所以,当时多数人都在研究,到底观察哪颗星星,怎么观察它才能解决问题。
航海钟是怎么被发明的?
有一个人却不这样想。他不是科学家,而只是一个钟表匠。他的名字叫约翰·哈里森。
哈里森的思路真的是很有意思,可以说是不走寻常路。
我们知道,地球自转导致了我们所在的地方有时间的变化, 地球转一圈360度差不多是24个小时,所以我们算一下,每小时是转15度,这就造成了时差。
在地球上,经度每差15度就有1个小时的时差。如果你爸爸妈妈去比较远的外国出差,跟你差更多的经度,时差就更明显了,甚至会出现你家还是白天,你爸爸妈妈所在的地方已经是晚上了,这样的情况。
哈里森想,那我们能不能反过来,通过比较船所在地方的时间,还有伦敦的时间,不就能推算出具体的经度了吗?
船所在地方的时间,可以通过观察太阳的高度来确定——那个时候,水手们已经掌握了一定的工具,能够通过太阳高度读出准确的时间。
如果船上还带有一座钟,在起航的时候,让时钟的时间跟伦敦的时间保持一致,那无论到哪里,就都可以进行计算比较了!
所以, 在哈里森看来,这个经度问题就成了如何制造一座即便在颠簸的海上,也能始终保持准确的钟。
其实不止是哈里森一个人这么想,还有些人也持同样的看法。
但是,这个想法对当时的大多数人来说还是太诡异了。他们觉得,即使这个思考问题的方法可行,也绝无可能造出一台足够精准的钟,来让水手们进行时间比较。
然而,哈里森没有让大家失望,在经历了几次失败之后,他竟然真的造出了一台准确的时钟。
在随后进行的航海实测实验中,他的钟成功抵抗了航海的颠簸以及其他各种不利因素,把伦敦的时间带到了遥远的地方。
虽然这个钟在运行上有一点点误差,但是误差很小,在可以接受的范围之内。
不久,这个方法在英国的水手当中推行开来,大家终于能在茫茫的大海上准确地知道自己的位置了。
当我们要确定自己所在的位置的时候,依靠的不一定是距离远近,而是时间的长短,这是不是一件很奇妙的事情呢?
其实,这一切都是由于我们的地球在有规律地转动,同时又围绕太阳有规律地转动导致的。这种时间和位置之间的关系,还有很多奇妙的应用。
比如说, 我们可以用手表来大致确定方向,不是电子手表,是那种有指针的手表。
在有太阳的时候,把手表平放在手心里,让时针朝向太阳的方向,这个时候,时针和12点位置正中间的方向,就差不多是南方了 。
这个大家可以尝试一下,注意,因为时差的缘故,所以有些地方使用这个方法,测出来的方向会略有一点点偏差。
所以在有太阳的时候,我们可以利用手表大致确定方向。
閱讀更多 一個va 的文章