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今天圆老湿向大家安利一部好片《经度》。
这是一部十九年前的电影。要不是实在闲得无聊，估计我也不能找到这么久远的片子。
仔细研究一下，这部电影评分挺高。IMDB上7.9分，豆瓣电影里高达8.7分。必然是难得佳作。再一回头，怪事来了。IMDB上只有不到两千观众打分，豆瓣更是少到300人以下。
莫非神作曲高和寡，应者寥寥？
仔细看看我才大彻大悟。这个电影太TM长了！三个半小时！孩子都会打酱油了，哦，不是三年半，算错算错。
这影片穿插着讲了两个人的故事，是一部充满英雄情怀和工匠情怀的电影。
一号人物哈里森（由邓布利多校长饰演）是个音乐天赋很不错的木匠，同时痴迷机械学及牛顿的数学，终成一代钟表大师，攻克了大航海时代的最难难题。整个过程中，他一直在对抗种种强权。面对不公与欺压，他没有低头，最终搭上了国王这条线，声张了正义。耶？套路有点偏差呀。
二号人物是个退役的海军中校，几百年后修复了哈里森的钟表。二号人物的故事就不多讲了。原因很简单：圆老湿没有找到资源，根本没看到这部电影，前边全靠查资料忽悠你的。
那咱就直接聊经度的故事了。
前航海时代都是靠着什么指示方向和位置航行的？人肉GPS！
早的时候在近陆浅海航行，依靠着对港口、海岸线地貌非常熟悉的当地水手来做向导。到了深海，必须要熟悉洋流、季风、航海罗盘的老船长来领航了。地文和水文精度差着事，实在是不太靠得住。这就要依靠天文了。
前文我们说过六分仪可以精确的得出纬度信息，北极星能够绝对指北。在没有六分仪的时候，老船长们单单靠着肉眼估计太阳视高角，都能把纬度的精确度确保在零点几度的水平。电影里的海盗船长往往是独眼龙，就是因为这个。
纬度有赤道与极点作为参照物，很容易搞的定。经度就难多了，本初子午线都需要投票得出。之前只能靠沿着经线或纬线航行，中间根据航速定位折转。还常常需要一些岛礁作为航线修正点。
这些都决定了那会儿的航线跟公路一样固定。海盗们往往守在某个固定岛屿的附近就能等着猎物送上门来。这个生意比现在可是好做太多。
这么弄着，就出了很多大差错。
1707年，英国海军元帅夏维尔在地中海打败了法国，舰队驶出直布罗陀海峡后向北沿着经线返航。运气不好，赶上十几天的连续大雾。一路根据航速估计出的经度有差不多1°的偏差，也就是偏离航线80公里。整个舰队5艘船里有4艘触礁，1600多帝国海军的生命就此泡汤。
接二连三的海难促使英国出台了《经度法案》也被称作“国王的赎金”：重奖实现高精度经线测量的人。最高奖赏是两万英镑，精度要达到二分之一度。18世纪的两万英镑什么概念？可不是县城首富这么简单，它几乎可以买下一个县城！
其他国家也有各种奖励，没这么大罢了。一分钱一分货。下血本，才能成为日不落帝国啊。
测量经度最简易的办法是测量磁偏角。《发现海天的秘密，致敬地理圣山》一文中我们提过地球上每个点的磁偏角都很特殊，测出后查表，能够得到很好的经纬度结果。可惜磁偏角变化太微弱，那个时代的技术水平远远达不到。
众所周知地球的任何纬线都是个360°的圆，24小时刚好自转一圈。可以算出来每4分钟经线就有1°的偏离。我们可以比较观察点正午时分和伦敦时间正午12点的时间差，除以4分钟，就能知道准确经度。
由此解决经度的理论方向直接指向导航员必须得到精确时间。常用的计时装置有沙漏、日晷、水钟（见《瓦特并没有发明蒸汽机，为啥还能受万人敬仰？》）、摆钟（见《一米有多长？手把手教你走近科学》）。这里边除了沙漏（不能长期计时）之外，其它的一个不落全都晕船。
影片中有个小插曲，客串龙套提出了一个匪夷所思的方案。他认为训练狗的条件反射，可以用来精确报时。先不管狗精不精确，留一道课外题：狗会晕船吗？
再来就是依靠天文观察来确定经度。伽利略玩出了“木卫法”：他用自制的望远镜发现了运行特别稳定的木星和四颗卫星的轨迹规律，算是个极好的天文钟。这个办法好是好，可木星的卫星在地面上都很难看清，海上几乎想都不要想了。这个办法一直被闲置，等到荷兰人去找伽利略论证的时候，他已然挂掉了。
木星不行，咱研究月亮吧。
这还真是一个很好的解决方案，电影里的反派就都是支持月距法的贵族和科学家。月亮相对于背景恒星每小时约东移半度。导航员通过观察月亮再进行5、6小时的运算就可以得出很精确的结果。为了省去运算时间，英国皇家学会出版了《航海年鉴》，一直到今天还在出版哦。皇家学会还一直宣称：“上帝制作的钟表才是最可靠的，人类的雕虫小技怎么能和伟大的上帝相提并论？”
不过月球每个月有六天（这个周期和持续时长……）非常靠近太阳，实在是不好观测。
电影主角哈里森不服，他要弄个连牛顿都暗示做不出来的精密钟表。他终其一生的时间，连续研发了四代钟表，终于把精度降至四分之一度以下，并最终获取了那两万英镑的奖赏。只是他已老的没有力气去享受这笔钱了。
航海钟要克服摆钟的哪些缺陷才能良好在海上计时呢？
首当其冲就是晕船，海上的剧烈晃动能把钟摆摇到妈都不认得，还计哪门子时呢？哈里森开挂的用上了弹簧，在钟摆的两侧接上相同的弹簧。这一来无论多剧烈的摇摆都不会影响钟摆。
接着是海上温度变化大，热胀冷缩导致钟摆长度不准，时间自然不准。哈里森用九根铜、铁条做了一个烤肉架形的钟摆，利用铜铁涨缩率不一样来对冲变化，解决了热影响。后来改进为双金属片钟摆。
哈里森利用不倒翁的原理来使航海钟不受到船只转弯的离心力影响，在这中间他还创造性的发明了类似了滚珠轴承的构件。
最后哈里森借鉴同行的经验，发现小型化的摆钟精度更好，也更易密封防水。等他做出第四代的终极航海钟，他已经老的不能承受远程航海了。
一个扣人心弦的故事还好以胜利告终。
今天的我们GPS定位精确到厘米、毫米。我们的电子钟计时能精确到几百年误差一秒。
一旦末日来临，GPS卫星失去地面中心的约束。两个礼拜之内，导航精度会下降到500米；半年时间精度降至大约十公里；过不了几年卫星完全脱离轨道，GPS没用了。
电子表在电池耗尽之后也玩完了。末日后我们还有一个全球对时好办法——无线电，只需要带好收音机（这个对电池的要求很低）。
识得自己在何方，才有未来可追求。
...The End...
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