我们来看看怎么使用六分仪来测量纬度。在北半球,由于北极星位于地轴的延长线上,所以它始终不动。同时,北极星与地球的距离非常远,我们在地球表面的某个位置向上观察北极星时,就可以把视线近似看成与地轴平行。那么,这条视线与地球表面之间的夹角(也就是你抬头看北极星时的仰角),就是该点的纬度。对于南半球,虽然你无法看到北极星,但你可以参考南十字星座。这样,我们只需要使用六分仪,测量视野中北极星或南十字星座的仰角度数,就可以知道自己所在的纬度了。
对于经度,由于地球自西向东的转动,并不存在位置不动的“东极星”和“西极星”,所以我们需要在星空之外另想办法。
人们规定太阳升到最高高度时的时间为正午12时,那么在连续两个正午之间等分24份,每份就是1个小时了。对于地球上的某个位置,太阳所处的位置不一样,当地时间也就不一样。
而在某一时刻,如果我们知道当地时间,也知道另一个已知经度的地点的时间,通过两个位置时间差的计算,就可以知道当地的经度。于是,经度的测量问题,转化为当前位置的时间和已知位置的时间的测量问题。
在出发前,将钟表调整到港口的时间,带着钟表航行,任何时刻都可以将它当成已知经度地点(如港口)的参照时间。而船只行驶到某处的当地时间,我们可以通过六分仪或日晷来测定。比如我们观察太阳处于最高的位置,就知道此时刻为正午12点。
到这里,我们知道,航海需要一个准确的时钟。