为了造出一个精准的时钟,伽利略想出了一个办法。他注意到,如果让一根弦一端固定,另一端负重物,将重物拉到一定的高度后释放,重物开始摆动,来回摆动一次所需要的时间相同。换句话说,只要知道弦的长度,通过计算,你就可以准确地测量出摆动一次时间。
按照这个原理,工程师设计了第一个精准的时钟。摆锤需要定期的推动(通过弹簧),从而减小摩擦对动能消耗的影响。工程师用一个齿轮分别连接着钟摆和一个刻度盘,这样钟摆的摆动可以通过齿轮传递给刻度盘。通过刻度盘上数值的积累,工程师便可得到准确的时间。早在1659年,钟摆的时间精确度就可以把一天(24小时)的误差控制在15分钟内。但对于经度测量来说,15分钟的误差还是太大了,更糟糕的是,船在海上航行时的摇摆晃动会影响摆锤的摆动,使计时不准。
1707年,英国舰队战胜法国舰队之后胜利返航,却在途中遭遇大雾迷失了方向。
由于没有科学的技术确定舰队的准确位置,4艘战舰撞上了海岛全部沉没。这件事再一次让英国意识到确定经度的重要性。于是,1714年,英国国会通过了《经度法案》:任何人只要能找出在海上准确测量经度的方法,便可以拿到2万英镑的奖金。最终,获得这项奖励的人是约翰·哈里森(John Harrison)。
1730年,哈里森造出了第一台航海钟(后人把它命名为H1,意思是“哈里森”1号)。他通过使用两根弹簧把两个金属钟摆的两头连在一起,使钟摆的摆动不再靠重力驱动,这样一来,钟摆也就不怕海上的颠簸了。哈里森带着H1进行了一次短途航海旅行,结果证明用它来测量经度比当时所有的方法都要准确。
哈里森并没有满足,而是想出了不少改进办法,随后他又制作了H2和H3。不过,H1、H2和H3都是庞然大物,计时精确度也不十分准确。哈里森决定放弃用大型弹簧轮摆的设计,尝试更容易设计掌控的小型表。1759年,哈里森终于造出了一块只比怀表大一点的航海钟H4。H4携带方便,准确性也大大提高了,在81天的航程中只慢了5秒钟。
好了,随着经度问题的解决,我们已经能知道我们所在的位置。现在我们可以用航海图、指南针、钟表和六分仪,去我们想去的地方了。
随着科技的进步,人们通过在太空中的几颗卫星和手上的GPS设备就可以准确地知道自己的位置,甚至精准到米。这项技术使用起来也十分方便,几乎所有的智能手机都有这个功能。现在的远洋导航靠的也是GPS。不过,航海家们仍然记得:六分仪是不需要电的。