尋找地球經度的故事

1707年10月22日，一隊英國海軍艦隊航向英吉利海峽時，錯估了自己的位置，結果怎樣呢？有四艘軍艦在錫利群島觸礁沉沒，斷送了約2000名海軍的性命。錫利群島位於大西洋，在英格蘭最南端的蘭茲角西南方。

在當時，水手要計算出自己在海上的緯度，也就是距離赤道以北或以南有多遠，是很容易的事；不過，要準確地算出自己在海上的經度，也就是他們向東或向西航行了多遠，就不簡單了。18世紀初，每年都有很多船隻在大西洋上航行，海難時有所聞，但讓英國人下定決心要解決經度問題的事件，就是1707年的世紀大海難。

於是1714年，英國國會懸賞兩萬英鎊，給任何能準確地定出海上經度的人，這個獎金相當於現在的幾百萬美金。

誘人的難題

要準確地計算經度是非常困難的，因為需要一個十分準確的計時器。假如你住在倫敦，有一天中午12點，你接到一個朋友的電話，這個朋友正在國外旅行，她目前所在地的緯度跟你一樣，但她的時間是同一天的早上6點，這表示她住的地方比你晚了6小時。你學過地理，所以知道這個朋友應該住在北美洲，因為那裡的太陽才剛剛升起。假設你還知道這個朋友當地的正確時間，精確到幾分幾秒，你得出這個數據不是根據她所在的時區，而是根據她所在的位置與太陽之間的關係，那麼，你就可以準確地算出她所在位置的經度了。

幾百年前，航海家不論航行到世界哪個角落，只要抬頭看看太陽，就可以知道當時是不是正午12點了。當航海家確定當時是當地時間正午12點，而又知道自己家鄉的時間，那麼他計算出的經度，誤差值就在50公里（30英里）之內。要是有人航海6個星期之後，誤差都能保持在這個範圍之內，就可以贏得英國國會的經度大獎。

問題是，航海家出海之後，怎樣才能知道自己家鄉的時間呢？當然，在當時航海家可以帶一個大擺鐘上船。但要是碰到波濤洶湧的時候，船搖晃得很厲害，那擺鐘也英雄無用武之地了，而且當時使用彈簧和齒輪的擺鐘還是很原始，也不太準確。另外，溫度的改變也會影響 擺鐘的準確度。既然擺鐘不可靠，那麼天上的星星和月亮是不是比較可靠，可以用來計算時間呢？

天文學也無法解決

天文學家也提出一個計算經度的理論，稱為「月距法」。使用這個方法需要先準備一張星圖，然後根據月亮和特定星星之間的相對位置，來計算出航海家所在位置的經度。

超過100年，天文學家、數學家和航海家都絞盡腦汁想解決這個世紀大難題，但是月距法太複雜，所以沒什麼進展。

小木匠解決大問題

在英國林肯郡的巴羅厄龐享伯村，有一個小木匠名叫約翰·哈里森，他也想解決這個經度難題。1713年，這個就快20歲的小夥子，就製作了一個幾乎全木的擺鐘。後來，他又發明出一些可以減少摩擦和適應溫度變化的零件。那時，世界上最好的鐘，誤差是一天一分鐘，但哈里森做的時鐘一個月 只有一秒鐘的誤差。 *

設計了準確的時鐘後，哈里森就專心研究航海用的準確計時器。他研究了四年後，就啟程前往倫敦，將他的研究結果呈交給負責把關審核的英國經度委員會。在倫敦，有人介紹哈里森認識當時頂尖的鐘錶匠喬治·格蘭姆，格蘭姆提供一大筆無息貸款給哈里森，讓他可以製造計時器。到了1735年，當時世界上最準確的航海鐘終於面世了，哈里森將這個鐘展示給英國皇家學會的人看，這裡的人都是全英國最有名的科學家，他們看到這個重34公斤（75磅）閃閃發亮的銅鐘時，都很高興。

之後，哈里森牛刀小試，帶著他的航海鐘航行到葡萄牙的里斯本，這個鐘表現很好。不過，要贏得大獎，就要由英國航行到西印度群島，哈里森本可以要求立刻橫越大西洋來證明他的航海鐘經得起考驗，可以得獎，但他卻沒有這樣做。他第一次跟經度委員會見面，將自己的心血展示給委員看，當時惟一批評這個鐘的人就是他自己！事事要求完美的哈里森認為，這個鐘還可以再完美一點，於是他只向委員會申請一些經費，並要求多一點時間，讓他可以再製造一個更完美的計時器。

6年之後，哈里森第二個航海鐘面世了，這個鐘重39公斤（86磅），改良了幾個部分，得到英國皇家學會全體的支持。現在，哈里森48歲了，他對這第二個鐘還是不滿意，於是回到 工作室又花了19年時間的工夫，製造出第三個相當不同的鐘。

哈里森製造第三個笨重的大鐘期間，請一個鐘錶匠根據他的設計，製作一個私人用的懷錶。人們常常以為大鐘比懷錶更準確，不過哈里森卻驚訝地發現，其實他自己設計的懷錶也很準確，真是無心插柳柳成蔭！1761年，橫越大西洋的測試之旅終於開航，這次哈里森寄予厚望的不是他設計的第三個鐘，而是第四個重1公斤（3磅）的航海鐘，這個鐘是根據他設計的懷錶而改良的。據聞哈里森曾說：「我衷心感謝全能的上帝讓我活了這麼久，可以製造出這個還算完美的航海鐘。」

評審不公

這時，英國的天文學家也差不多研究出另一個解決經度問題的方法。經度委員會有權力決定誰才能得到經度大獎，委員會中有一位評審是內維爾·馬斯基林，他也是天文學家，並對其他委員很有影響力。哈里森的第四個航海鐘終於展開81天橫越大西洋的海上之旅，這第四個航海鐘是否經得起考驗呢？果然不負眾望，這個航海鐘只慢了5秒鐘而已！可是，經度委員會的評審遲遲不願發出這筆獎金，還說哈里森沒完全按照規定去做，並質疑他的鐘之所以這麼準確不過是僥倖罷了。由於委員會一再刁難，哈里森只得到部分的獎金。差不多同時間，身為評審之一的馬斯基林在1766年也出版了月亮位置表，這個表可以讓航海家在半小時之內，計算出自己在海上位置的經度。而馬斯基林很有可能會將經度大獎判給自己，這使哈里森十分擔心。

接著，英國探險家庫克（虎克）船長於1772年登場。他在自己第二次的歷史性航程中帶著哈里森第四個航海鐘的複製品出航，庫克歸來後，報告這個計時器的表現遠遠超過眾人的期望。就在這個時候，高齡79歲的哈里森已對經度委員會失望至極，就向英王陳情。結果，哈里森終於在1773年獲得剩下的獎金，不過經度委員會並沒有正式宣布他就是得獎者。三年之後，約翰·哈里森在他83歲生日那天逝世。

之後不到幾年的時間，人們只要花65英鎊就可以買到一個非常準確的航海鐘。不錯，多虧了這個聰明的鄉下小木匠鍥而不舍地研發航海鐘，不可能的事終於成真！

［腳注］

［第21頁的圖解或圖片］

（排版後的式樣，見出版物）

利用時間可以算出你所在位置的經度

上午6:00 中午12:00

北美時間 英國時間

［第22頁的圖片］

約翰·哈里森，鐘錶製造者

［鳴謝］

SSPL/Getty Images

［第22頁的圖片］

哈里森製造的第一個航海鐘，重34公斤（75磅）

［鳴謝］

National Maritime Museum, Greenwich, London, Ministry of Defence Art Collection

［第22頁的圖片］

哈里森的第四個航海鐘，重1公斤（3磅）（非按照比例）

［鳴謝］

SSPL/Getty Images

［第20頁的圖片鳴謝］

遇到海難的船：© Tate, London/Art Resource, NY; 指南針：© 1996 Visual Language