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格林威治 -- 國際標準時間 2018-08-26 21:43:04

    

    在大海里航行的船,置身汪洋大海之中,一望無際,怎麼確定自己在海里的方向和位置呢? 導航是人命關天的頭等大事,可是,古時候沒有GPS呀!

    如果給地球標上縱向和橫向的網格,南北縱向為緯度(latitude),東西橫向為經度 (longitude),就好比一個點賦予迪卡爾坐標,可以定位,也就解決了航海中的困惑。在緯度上定位相對容易,因為地球的上端和下端是北極和南極,一冷,一熱,不會搞錯。但是,在經度上定位就不那麼容易了。為什麼這麼說呢?因為地球自轉一周,360,在經度上,任何一點都可以作為起點,即零點,那麼選在那裡作為零點呢?這當然是有難度的。

    17世紀末和18世紀初,有經驗的航海家已經掌握了海上的緯度(latitude)的定位,但是,對於經度(longitude) 的定位尚沒有精準的儀器和可靠的技術。

    那時,正值工業大革命方興未艾,海上商業交易十分頻繁,由於導航技術的不完善,在海上迷失方向,不同城市之間的時差使得信息混亂,導致很多有價值的物資和生命葬身於海底。於是,解決經度和統一時間成為當時的燃眉之急。

    1675年6月22日,英國國王查理二世,在倫敦的郊外,格林威治(Greenwich),建立了觀察和研究天文的瞭望台 —— 皇家天文台,英文名稱是 Royal Observatory, Greenwich. 當時派往皇家天文台的首任科學家(名字我沒有記住),是一位年輕的單身漢,駐紮在這個前不扒村,後不着店的荒涼野地,每天對着望遠鏡觀察月亮和星星,記下大量的筆記,繪畫出一幅幅星相圖。若想開個小差,溜去倫敦玩一轉,那幾乎是不可能的事,光是馬車,恐怕要走好幾天呢。一年365日,日復一日,年復一年,科學家每天重複着一成不變的工作,所變的是,年輕的小伙子變成了老爺爺,一個人變成了九個人—— 科學家結婚生子,有了後代,後代又有了後代 。。。

    皇家天文台用什麼方法來解決經度的呢?科學家用的是星相法(lunar-distance method),那就是觀察月亮和星星的移動位置。掌握這個方法要求非常高,首先需要非常準確的星相圖和表格,給出任何一天的時間,描述月亮移動和星星之間產生的相對位置;也要求科學家具備高等數學計算的能力,當然,還需要非常精確的儀器,能夠在航行的船上觀察到月亮和星星。收集這些天文數據是皇家天文台的主要工作之一。

    我們把地球每天自轉整一周360⁰ ,定為24小時,那麼地球在東西方向的經度上轉過15就代表了1 小時;經度上的1⁰ ,給出了與當地的4分鐘時差。

    如果你知道地球上兩個不同地方的城市時差,你馬上可以計算出它們之間的經度差。比如,格林威治(Greenwich)和紐約(NewYork)之間有五小時的時差,表明它們相差75⁰ 經度。

    在航海中,計算船所在地的當地時間並不太難,白天觀察太陽,晚上觀察月亮和星星。但是,想知道這時對應的出發地的時間(比如,船是從紐約出發)就困難了。這裡有兩個辦法可以採納:一個是帶上一個準確的鐘表,在上船之前,設定好當地的時間。第二個辦法是觀察太陽,月亮和星星的相對位置,然後同時計算當地時間和對應的出發地的時間。

    皇家天文台的科學家把Greenwich定為地球的零點。也就是說,把穿越Greenwich的經度線定為零度 —— 主子午線(Prime Meridian)。

    皇家天文台的時間是英國的標準時間 ——Greenwich Mean Time (GMT)。

    電報網絡將GMT發射於全世界,成為國際上統一的標準時間。

  

    木樁

    2018年7月11日,倫敦



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                           這是當年望遠鏡的復製品,我瞄了一下,看不出啥所以然。

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                              這是當時科學家的觀星筆記

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瀏覽(4715) (10) 評論(43)
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文章評論
作者:寡人 回復 木樁 留言時間:2018-09-03 12:45:03

Happy Labor Day!

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作者:木樁 回復 寡人 留言時間:2018-09-02 20:20:00

寡先生太客氣了,我哪能循循善誘,我也是剛剛才知道這些,現買現賣,拋磚引玉,果然引出幾塊玉。

等待先生的英文講座系列,同樣是中國人,先生的英文這麼棒,我除了敬佩之外,自己沒有理由不好好學習。

祝先生長日假快樂!

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作者:寡人 回復 木樁 留言時間:2018-09-02 20:02:23

看來我誤解了你的意思。不瞞你說,我原先一直不清楚春夏秋冬的成因,被你一提醒,又參考了一下NASA的圖示,總算搞懂了。這個要麼藉助模型,要麼憑藉空間想象能力,才能理解透徹。謝謝你的循循善誘。

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作者:木樁 回復 寡人 留言時間:2018-09-02 19:10:59

再說明一下“冷” 和 “熱”:

1.太陽照射在地球上,與地球的曲面型成了照射角度,直射角為90度的地方是赤道,最熱。射角沿着地球曲面向南北兩極逐漸減小,所以南半球和北半球溫度也逐漸遞減趨於寒冷。理論上講,如果地球的軸心是平行地繞着太陽轉,那麼在同樣的緯度上,溫度都是一樣的。

2.事實上是,地球是傾斜着繞太陽轉的,地球的自轉和繞太陽的公轉之間產生的夾角,造成了“春夏秋冬”的循環。現在北半球是夏天,美國和加拿大很熱,但在同樣緯度的南半球國家,比如澳大利亞,他們現在是冬天,轉到某一刻,又反了過來,北半球是冬天,南半球是夏天了。

我昨天買了個地球儀,仔細研究了一番,不知回答得對不對,請智慧的寡先生審查和評定。

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作者:木樁 回復 寡人 留言時間:2018-09-02 19:02:38

我說的“一頭冷,一頭熱”,不是指北極冷,南極熱,而是說在地球上任何一點,往極地的一頭冷,往赤道的一頭熱。北極和南極都冷,但也有冬天和夏天(local maximum and minimum)。

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作者:木樁 回復 挺不錯 留言時間:2018-09-02 18:51:46

這有什麼了不起呢?拿根竹竿每天量量太陽升高升低,這是誰都能幹的活兒。測量太陽,月亮,星星之間的移動位置,而且是在不同時間不同地點的相互位置,那才難吶。

恕我狂言,在先生面前不知好歹。我答應你的一半獎金,一分也不會少你。

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作者:木樁 回復 老冬兒 留言時間:2018-09-02 18:38:34

哎喲喂,原來“刷朋友”就是談戀愛,處對象,我以為是上海人說的交朋友,很普通的呀。那位成都老兄也不講講清楚,害得我到處顯擺四川話,人家背後一定說我是“十三點”了,我恨不得一頭扎進地洞!

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作者:寡人 留言時間:2018-09-02 11:47:27

非常有趣、有用的筆記。我最近開車去加西玩,去的路上開得很輕鬆,一天開下來,有時還能“賺”一個小時。回來時,往東開,有一天開了1300多公里,橫跨三個時區,前面賺的全都吐出來了,一天失去兩小時,到旅館時已是晚上十點多,累得不行。發現有的景點沒有地址,但用GPS坐標更方便。

木樁認為南極很暖和嗎?我怎麼覺得南極可能比北極更冷呢?

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作者:挺不錯 回復 木樁 留言時間:2018-09-02 09:59:25

是,東方的基於經驗的科學也很了不起。

殷朝以前,已經將將一晝夜等分為12個時辰,或是100刻。

古人所說的一個“時辰”相當於現在的兩個小時,半個“時辰”為一個小時;而一天24小時分為100刻,一刻就相當於今天的14.4分鐘。和現代的一刻鐘已經相當接近了。

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作者:老冬兒 回復 木樁 留言時間:2018-09-02 09:50:59

美才女木MM,“刷朋友”是指男女朋友, 就是處對象,不是隨便交友哈。下次去四川不要主動告訴別人(特別是異性)你要和他到青城山刷刷朋友(俺邊打邊笑,嗆着了 :-))

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作者:木樁 回復 挺不錯 留言時間:2018-09-01 20:11:51

有意思,現在知道“彈指一揮間”的出典了,東方的科學基於經驗,而西方的科學有一整套完整的理論系統。再次感謝挺不錯先生提供的信息。

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作者:挺不錯 回復 木樁 留言時間:2018-09-01 16:12:47

時間計算也有不用12的倍數的。

根據印度《僧只律》中記載:“剎那者為一念, 二十念為一瞬, 二十瞬為一彈指,二十彈指為一羅預, 二十羅預為一須臾, 一日一夜為三十須臾。”所以一須臾等於0.8小時,換算為48分鐘或2880秒。”

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作者:挺不錯 回復 木樁 留言時間:2018-09-01 16:10:06

也不能說是土法上馬,洋法的“十二星座”,相當於把一年分成12個月。每個月天上看得最清楚的星座就是當月的星座。一年變化12次。

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作者:木樁 回復 挺不錯 留言時間:2018-09-01 12:34:23

高明,土法上馬

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作者:挺不錯 回復 木樁 留言時間:2018-09-01 06:56:57

關於12的解釋,可以參考幼兒園老師給學生的解釋:月亮一年圓12次,所以一年有12個月。

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作者:木樁 回復 pia@ 留言時間:2018-09-01 01:59:37

沒關係,添亂也歡迎

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作者:pia@ 回復 木樁 留言時間:2018-09-01 00:48:14

不好意思,給木姐姐添亂了……

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作者:木樁 回復 pia@ 留言時間:2018-08-31 18:35:22

pia@弟的這一貼把俺搞混了,易數一說是聽說過,沒有細究,為了回答你,我還去狗狗了一下,看到了“梅花易數中的十二相”,很玄吶!

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作者:木樁 回復 老冬兒 留言時間:2018-08-31 18:18:53

美冬兒真是周到,自己的貼子高高掛在回復最多的榜上,忙得不亦樂乎,還關心着網友的文章,實在是個好冬兒,怎麼夸也不為過的。

我在想哈,如果冬兒被錄取在南大天文系,不至於枯燥的,說不定還蠻喜歡的呢,南京有個紫金山天文台,那可比格林威治的天文台先進了幾百倍呢,時代不同了。冬兒觀察完了星星月亮後,可以去夫子廟喝杯茶,秦淮河刷刷朋友。

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作者:pia@ 回復 木樁 留言時間:2018-08-31 00:33:37

“是不是古人就是喜歡12的倍數?”

-易數里有12進式,用於體現天體運行。

-試圖入門易數,不入。感覺古代人對數的理解與現在不同,理象數一體,數並不抽象,數也是“理”,不習慣。

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作者:老冬兒 留言時間:2018-08-30 21:52:56

才看見木MM這篇,差點錯過了。非常好的科普和歷史回顧,講解生動有趣。喜歡!

你講的那位天文學家的故事很有意思。天文學聽起來浪漫,幹起來夠枯燥的了。小時候我很喜歡天文學,報考大學時第一志願是南大天文系,幸好人家沒有要我,呵呵!

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作者:木樁 回復 嘎拉哈 留言時間:2018-08-30 20:43:16

【雖然經度線指向南北,而經度(數)卻是用來識別東西的】

謝謝嘎拉哈的精闢解釋,和我的圖像合洽。

樓下仙遊野人提到的換日子,我再解釋一下:

現在國際上把格林威治零點的對面(轉180度)立為換日子,舉例:這點現在是午夜12點鐘整,這點的左邊是1月1日午夜12點鐘整,右邊就是1月2日午夜12點鐘整。同一個點,同一時間(12點),跨過一步就是不同的天了,這就是換日子。

理論上講,緯度上任何一個點都可以作為“換日子點”,是不是?為什麼定在零點的最遠點,這完全是當時格林威治的決策,一直沿用下來了。

我一開始就說到定經度線的難,因為地球以南北為軸自轉,緯度上的任何一點,轉了360度,又回到了原點,是不是?

那麼,為什麼是 以 24,12,分割呢?我有點好奇,我相信25也不是不可能,

是不是古人就是喜歡12的倍數?

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作者:嘎拉哈 回復 杜樂斯 留言時間:2018-08-30 07:36:44

【經度指示南北方向,縱向. 緯度指示東西方向,橫向】

--- 雖然經度線指向南北,而經度(數)卻是用來識別東西的。緯度的道理相同。這個道理,與微軟EXCEL軟件中的行(ROW)與列(COLUMN)的關係是類似的。例如,行是水平的,但是行的坐標(數字)卻是用來識別列(縱向)的位置的。

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作者:挺不錯 回復 木樁 留言時間:2018-08-29 21:22:46

好,那我就恭敬不如從命了。

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作者:木樁 回復 挺不錯 留言時間:2018-08-29 21:12:42

【稍微給倆錢兒就行】

那怎麼行,俺也不是小氣鬼。醬紫,您照單全收,不必客氣。

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作者:挺不錯 回復 木樁 留言時間:2018-08-29 19:45:34

多謝木莊主,一半兒有點兒多,稍微給倆錢兒就行。

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作者:木樁 回復 挺不錯 留言時間:2018-08-29 19:16:08

挺不錯先生,諾貝爾獎俺是不敢妄想的,“萬維科普獎” 倒是有可能,我拿到這筆獎後,一半的錢給你,因為你是提名者,剩下的一半分給所有來討論的博友,您看如何?

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作者:木樁 回復 杜樂斯 留言時間:2018-08-29 19:10:48

圖示

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作者:木樁 回復 杜樂斯 留言時間:2018-08-29 19:05:48

杜樂斯博好,你的講法和我的看似相反,其實是同一道理,沒有矛盾,我解釋如下:

1. 圖上的這條紅線,從北極到南極,上面的每一個點都有同樣的經度(經度為零的那條通常叫子午線),而緯度從北極的北緯90度遞減到赤道上的零度,再逐步增加到南極的南緯90度。

2. 圖上的這條藍線,上面的每一個點都有同樣的緯度,藍線和紅線的交點被人為定義為零經度(因為它正好在格林威治天文台的位置)。沿藍線從交點往右走,經度從零度逐步增加到東經180度;沿藍線從交點往左走,經度從零度逐步增加到西經180度;東經180度和西經180度是同一個點。

3. 看圖上,地球沿着箭頭方向自轉,"點1" 是白天(對着太陽),"點2" 是黑夜(背對太陽)。北極和南極兩個點是不轉的,所以,在北半球的冬天,北極一天到晚都是黑夜,南極一天到晚都是白天。

4. 緯度越高,太陽越是斜射,也就越冷。另外,地球是斜着繞太陽轉的,所以在北半球的冬天時(太陽斜射的厲害些),南半球是夏天,這時,北半球比南半球冷。

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作者:木樁 留言時間:2018-08-29 19:03:02

感謝仙遊野人的補充說明,我在這裡檔案珍藏了,原文可以到《教育學術》論壇查看。

*與經線不完全重合,遇到某些島礁要拐彎,但大部分重合。航行時由東向西穿越變更線,加一天,反之從西向東則減一天。

*在春分(Spring Equinox)和秋分(Autumn Equinox )是接近的,在夏至(Summer Solstice )和冬至(Winter Solstice)差別最大。

*與經線不完全重合,遇到某些島礁要拐彎,但大部分重合。航行時由東向西穿越變更線,加一天,反之從西向東則減一天。

*少了一天(好像國內是十日,他們的卻九日,幾月?),當時不知道為什麼。他們總體是向西航行的,當時還沒有“日期變更”這概念,引進這條線補充這概念後日期問題就解決了。

*天王星是89度,幾乎橫滾。如果你在天王星上會發現一天王星年中太陽螺旋式地出現和消失。

*從北半球看,春分時太陽由南向北穿越赤道,秋分則由北向南,日期分別是3月21日和9月21日,白天黑夜時間相等。夏至(6月22日)太陽在北回歸線,要“回歸”向南,白天最長。冬至(12月22日)太陽在南回歸線,黑夜最長。

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