第一台航海钟H1的正视图 

从15世纪起，欧洲各国进入了海上扩张的时代。随着大航海时代的开始，欧洲各国越来越多的航船启程，去开辟新的领土，或者去发动战争，忙着在海上运送金银财宝。虽然当时的航海只能沿着几条固定航线走，但是，风暴、阴雨、大雾等天气时有出现，往往在茫茫大海中迷失方向，或者错走航道触礁沉船，或者找不到陆地不能补给淡水食物，船毁人亡的事件频繁发生。这都是由于不能在海上准确定位所造成的。

 

现在稍有常识的人都知道，地球表面是划分为经度和纬度的。只要确定了一只船所处的经度和纬度，就可以准确定位这只船在地球上的位置。但是这个问题困扰了古人两千余年。早期的船长都能够利用太阳的高度测出纬度，船在北半球航行时，还可以通过测量北极星在地平线上的高度来确定纬度。但是对于经度的测量，却一直一筹莫展。

 

1707年，英国海军上将克劳迪斯里·肖维尔爵士率领舰队在地中海打败了法国舰队。可是在返航途中遇到了大雾，有12天见不到太阳。船员们只能通过对航速的估算，判断自己的位置。当将军惊恐地发现舰队驶进了锡利群岛中间时，为时已晚，在大雾弥漫的晚上，整个舰队的5艘军舰有4艘撞上暗礁并在短短的几分钟内迅速沉没，1600多名水兵被淹死。这个事件引起了英国举国震惊，为了解决这个难题，国会成立了一个“经度委员会”（LongitudeBoard），并设立了高额的“经度奖金”。同时，法国、德国、荷兰、西班牙、葡萄牙、意大利等欧洲各国也都出台了奖励措施。

 

其实，欧洲的科学家一直都在力图解决这个难题。1530年，荷兰天文学家伽玛·弗里西斯（Gemma Frisius）提出了“以时间确定经度”的原理，利用钟表来测量时间差。地球自转一圈是24小时，为360度，1小时即15度，4分钟即1度。他设想携带钟表去航海，到达新的地点后利用太阳高度测量当地时间，再做对比，就能知道到达地和出发地的经度差。但是在那个时代，钟表根本无法准确测量经度。当时堪称世界最准的钟每天误差不超过两秒，而且是一台钟摆长达4米的庞然大物，放在英国格林尼治天文台。牛顿也认为，“钟表法”理论上是可行的，但是由于船只的运动，远洋途中湿度、温度和重力的不断变化，能够在这样状态中准确行走的钟表很难造出来。

 

这个时候，一个百年不遇的天才出现了。约翰·哈里森，1693年出生在英国约克郡，跟着父亲学会了做木工，19岁时无师自通地造出了一台木头摆钟；27岁时，他为当地一位爵士在庄园里建造了一座塔钟，每个月误差不超过1秒钟，准确性远远超过格林尼治天文台的钟。这座塔钟至今仍在报时，在近300年的时间里，除了一次装修外，从来没有间断过。在“经度委员会”的资助下，哈里森于1735年，成功地做出来了第一台航海钟H1，很好地解决了误差、船只晃动、暴晒高温等问题，重达42公斤，被装在一个长宽高均为1.3米左右的铜壳内。在航海检验时，恰遇风暴天气，在海上漂流了一个多月才返回英国。在此后的二十几年里，哈里森相继造出了H2、H3，虽然更好地补偿了温度影响，解决了船只转弯时离心力带来的误差，各方面性能都有了很大的提高，但是他仍不满意。直到1759年，世界上最精美的航海钟表H4问世了，直径13厘米，重1.45公斤，可以很容易地装进一个银表盒里随身携带。在航海中检验时，H4每次为船定位都被证明是正确的，在海上漂泊了3个月只慢了5秒钟。经过经度委员会仔细分析数据，发现H4能够将经度确定在10英里的范围内。

 

世界由此开始了一个新的时代。

 

（孙琳 整理）