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格林威治 -- 国际标准时间 2018-08-26 21:43:04

    

    在大海里航行的船,置身汪洋大海之中,一望无际,怎么确定自己在海里的方向和位置呢? 导航是人命关天的头等大事,可是,古时候没有GPS呀!

    如果给地球标上纵向和横向的网格,南北纵向为纬度(latitude),东西横向为经度 (longitude),就好比一个点赋予迪卡尔坐标,可以定位,也就解决了航海中的困惑。在纬度上定位相对容易,因为地球的上端和下端是北极和南极,一冷,一热,不会搞错。但是,在经度上定位就不那么容易了。为什么这么说呢?因为地球自转一周,360,在经度上,任何一点都可以作为起点,即零点,那么选在那里作为零点呢?这当然是有难度的。

    17世纪末和18世纪初,有经验的航海家已经掌握了海上的纬度(latitude)的定位,但是,对于经度(longitude) 的定位尚没有精准的仪器和可靠的技术。

    那时,正值工业大革命方兴未艾,海上商业交易十分频繁,由于导航技术的不完善,在海上迷失方向,不同城市之间的时差使得信息混乱,导致很多有价值的物资和生命葬身于海底。于是,解决经度和统一时间成为当时的燃眉之急。

    1675年6月22日,英国国王查理二世,在伦敦的郊外,格林威治(Greenwich),建立了观察和研究天文的瞭望台 —— 皇家天文台,英文名称是 Royal Observatory, Greenwich. 当时派往皇家天文台的首任科学家(名字我没有记住),是一位年轻的单身汉,驻扎在这个前不扒村,后不着店的荒凉野地,每天对着望远镜观察月亮和星星,记下大量的笔记,绘画出一幅幅星相图。若想开个小差,溜去伦敦玩一转,那几乎是不可能的事,光是马车,恐怕要走好几天呢。一年365日,日复一日,年复一年,科学家每天重复着一成不变的工作,所变的是,年轻的小伙子变成了老爷爷,一个人变成了九个人—— 科学家结婚生子,有了后代,后代又有了后代 。。。

    皇家天文台用什么方法来解决经度的呢?科学家用的是星相法(lunar-distance method),那就是观察月亮和星星的移动位置。掌握这个方法要求非常高,首先需要非常准确的星相图和表格,给出任何一天的时间,描述月亮移动和星星之间产生的相对位置;也要求科学家具备高等数学计算的能力,当然,还需要非常精确的仪器,能够在航行的船上观察到月亮和星星。收集这些天文数据是皇家天文台的主要工作之一。

    我们把地球每天自转整一周360⁰ ,定为24小时,那么地球在东西方向的经度上转过15就代表了1 小时;经度上的1⁰ ,给出了与当地的4分钟时差。

    如果你知道地球上两个不同地方的城市时差,你马上可以计算出它们之间的经度差。比如,格林威治(Greenwich)和纽约(NewYork)之间有五小时的时差,表明它们相差75⁰ 经度。

    在航海中,计算船所在地的当地时间并不太难,白天观察太阳,晚上观察月亮和星星。但是,想知道这时对应的出发地的时间(比如,船是从纽约出发)就困难了。这里有两个办法可以采纳:一个是带上一个准确的钟表,在上船之前,设定好当地的时间。第二个办法是观察太阳,月亮和星星的相对位置,然后同时计算当地时间和对应的出发地的时间。

    皇家天文台的科学家把Greenwich定为地球的零点。也就是说,把穿越Greenwich的经度线定为零度 —— 主子午线(Prime Meridian)。

    皇家天文台的时间是英国的标准时间 ——Greenwich Mean Time (GMT)。

    电报网络将GMT发射于全世界,成为国际上统一的标准时间。

  

    木桩

    2018年7月11日,伦敦



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                           这是当年望远镜的复制品,我瞄了一下,看不出啥所以然。

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                              这是当时科学家的观星笔记

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浏览(3438) (10) 评论(43)
发表评论
文章评论
作者:寡人 回复 木桩 留言时间:2018-09-03 12:45:03

Happy Labor Day!

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作者:木桩 回复 寡人 留言时间:2018-09-02 20:20:00

寡先生太客气了,我哪能循循善诱,我也是刚刚才知道这些,现买现卖,抛砖引玉,果然引出几块玉。

等待先生的英文讲座系列,同样是中国人,先生的英文这么棒,我除了敬佩之外,自己没有理由不好好学习。

祝先生长日假快乐!

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作者:寡人 回复 木桩 留言时间:2018-09-02 20:02:23

看来我误解了你的意思。不瞒你说,我原先一直不清楚春夏秋冬的成因,被你一提醒,又参考了一下NASA的图示,总算搞懂了。这个要么借助模型,要么凭借空间想象能力,才能理解透彻。谢谢你的循循善诱。

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作者:木桩 回复 寡人 留言时间:2018-09-02 19:10:59

再说明一下“冷” 和 “热”:

1.太阳照射在地球上,与地球的曲面型成了照射角度,直射角为90度的地方是赤道,最热。射角沿着地球曲面向南北两极逐渐减小,所以南半球和北半球温度也逐渐递减趋于寒冷。理论上讲,如果地球的轴心是平行地绕着太阳转,那么在同样的纬度上,温度都是一样的。

2.事实上是,地球是倾斜着绕太阳转的,地球的自转和绕太阳的公转之间产生的夹角,造成了“春夏秋冬”的循环。现在北半球是夏天,美国和加拿大很热,但在同样纬度的南半球国家,比如澳大利亚,他们现在是冬天,转到某一刻,又反了过来,北半球是冬天,南半球是夏天了。

我昨天买了个地球仪,仔细研究了一番,不知回答得对不对,请智慧的寡先生审查和评定。

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作者:木桩 回复 寡人 留言时间:2018-09-02 19:02:38

我说的“一头冷,一头热”,不是指北极冷,南极热,而是说在地球上任何一点,往极地的一头冷,往赤道的一头热。北极和南极都冷,但也有冬天和夏天(local maximum and minimum)。

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作者:木桩 回复 挺不错 留言时间:2018-09-02 18:51:46

这有什么了不起呢?拿根竹竿每天量量太阳升高升低,这是谁都能干的活儿。测量太阳,月亮,星星之间的移动位置,而且是在不同时间不同地点的相互位置,那才难呐。

恕我狂言,在先生面前不知好歹。我答应你的一半奖金,一分也不会少你。

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作者:木桩 回复 老冬儿 留言时间:2018-09-02 18:38:34

哎哟喂,原来“刷朋友”就是谈恋爱,处对象,我以为是上海人说的交朋友,很普通的呀。那位成都老兄也不讲讲清楚,害得我到处显摆四川话,人家背后一定说我是“十三点”了,我恨不得一头扎进地洞!

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作者:寡人 留言时间:2018-09-02 11:47:27

非常有趣、有用的笔记。我最近开车去加西玩,去的路上开得很轻松,一天开下来,有时还能“赚”一个小时。回来时,往东开,有一天开了1300多公里,横跨三个时区,前面赚的全都吐出来了,一天失去两小时,到旅馆时已是晚上十点多,累得不行。发现有的景点没有地址,但用GPS坐标更方便。

木桩认为南极很暖和吗?我怎么觉得南极可能比北极更冷呢?

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作者:挺不错 回复 木桩 留言时间:2018-09-02 09:59:25

是,东方的基于经验的科学也很了不起。

殷朝以前,已经将将一昼夜等分为12个时辰,或是100刻。

古人所说的一个“时辰”相当于现在的两个小时,半个“时辰”为一个小时;而一天24小时分为100刻,一刻就相当于今天的14.4分钟。和现代的一刻钟已经相当接近了。

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作者:老冬儿 回复 木桩 留言时间:2018-09-02 09:50:59

美才女木MM,“刷朋友”是指男女朋友, 就是处对象,不是随便交友哈。下次去四川不要主动告诉别人(特别是异性)你要和他到青城山刷刷朋友(俺边打边笑,呛着了 :-))

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作者:木桩 回复 挺不错 留言时间:2018-09-01 20:11:51

有意思,现在知道“弹指一挥间”的出典了,东方的科学基于经验,而西方的科学有一整套完整的理论系统。再次感谢挺不错先生提供的信息。

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作者:挺不错 回复 木桩 留言时间:2018-09-01 16:12:47

时间计算也有不用12的倍数的。

根据印度《僧只律》中记载:“刹那者为一念, 二十念为一瞬, 二十瞬为一弹指,二十弹指为一罗预, 二十罗预为一须臾, 一日一夜为三十须臾。”所以一须臾等于0.8小时,换算为48分钟或2880秒。”

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作者:挺不错 回复 木桩 留言时间:2018-09-01 16:10:06

也不能说是土法上马,洋法的“十二星座”,相当于把一年分成12个月。每个月天上看得最清楚的星座就是当月的星座。一年变化12次。

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作者:木桩 回复 挺不错 留言时间:2018-09-01 12:34:23

高明,土法上马

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作者:挺不错 回复 木桩 留言时间:2018-09-01 06:56:57

关于12的解释,可以参考幼儿园老师给学生的解释:月亮一年圆12次,所以一年有12个月。

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作者:木桩 回复 pia@ 留言时间:2018-09-01 01:59:37

没关系,添乱也欢迎

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作者:pia@ 回复 木桩 留言时间:2018-09-01 00:48:14

不好意思,给木姐姐添乱了……

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作者:木桩 回复 pia@ 留言时间:2018-08-31 18:35:22

pia@弟的这一贴把俺搞混了,易数一说是听说过,没有细究,为了回答你,我还去狗狗了一下,看到了“梅花易数中的十二相”,很玄呐!

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作者:木桩 回复 老冬儿 留言时间:2018-08-31 18:18:53

美冬儿真是周到,自己的贴子高高挂在回复最多的榜上,忙得不亦乐乎,还关心着网友的文章,实在是个好冬儿,怎么夸也不为过的。

我在想哈,如果冬儿被录取在南大天文系,不至于枯燥的,说不定还蛮喜欢的呢,南京有个紫金山天文台,那可比格林威治的天文台先进了几百倍呢,时代不同了。冬儿观察完了星星月亮后,可以去夫子庙喝杯茶,秦淮河刷刷朋友。

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作者:pia@ 回复 木桩 留言时间:2018-08-31 00:33:37

“是不是古人就是喜欢12的倍数?”

-易数里有12进式,用于体现天体运行。

-试图入门易数,不入。感觉古代人对数的理解与现在不同,理象数一体,数并不抽象,数也是“理”,不习惯。

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作者:老冬儿 留言时间:2018-08-30 21:52:56

才看见木MM这篇,差点错过了。非常好的科普和历史回顾,讲解生动有趣。喜欢!

你讲的那位天文学家的故事很有意思。天文学听起来浪漫,干起来够枯燥的了。小时候我很喜欢天文学,报考大学时第一志愿是南大天文系,幸好人家没有要我,呵呵!

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作者:木桩 回复 嘎拉哈 留言时间:2018-08-30 20:43:16

【虽然经度线指向南北,而经度(数)却是用来识别东西的】

谢谢嘎拉哈的精辟解释,和我的图像合洽。

楼下仙游野人提到的换日子,我再解释一下:

现在国际上把格林威治零点的对面(转180度)立为换日子,举例:这点现在是午夜12点钟整,这点的左边是1月1日午夜12点钟整,右边就是1月2日午夜12点钟整。同一个点,同一时间(12点),跨过一步就是不同的天了,这就是换日子。

理论上讲,纬度上任何一个点都可以作为“换日子点”,是不是?为什么定在零点的最远点,这完全是当时格林威治的决策,一直沿用下来了。

我一开始就说到定经度线的难,因为地球以南北为轴自转,纬度上的任何一点,转了360度,又回到了原点,是不是?

那么,为什么是 以 24,12,分割呢?我有点好奇,我相信25也不是不可能,

是不是古人就是喜欢12的倍数?

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作者:嘎拉哈 回复 杜乐斯 留言时间:2018-08-30 07:36:44

【经度指示南北方向,纵向. 纬度指示东西方向,横向】

--- 虽然经度线指向南北,而经度(数)却是用来识别东西的。纬度的道理相同。这个道理,与微软EXCEL软件中的行(ROW)与列(COLUMN)的关系是类似的。例如,行是水平的,但是行的坐标(数字)却是用来识别列(纵向)的位置的。

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作者:挺不错 回复 木桩 留言时间:2018-08-29 21:22:46

好,那我就恭敬不如从命了。

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作者:木桩 回复 挺不错 留言时间:2018-08-29 21:12:42

【稍微给俩钱儿就行】

那怎么行,俺也不是小气鬼。酱紫,您照单全收,不必客气。

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作者:挺不错 回复 木桩 留言时间:2018-08-29 19:45:34

多谢木庄主,一半儿有点儿多,稍微给俩钱儿就行。

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作者:木桩 回复 挺不错 留言时间:2018-08-29 19:16:08

挺不错先生,诺贝尔奖俺是不敢妄想的,“万维科普奖” 倒是有可能,我拿到这笔奖后,一半的钱给你,因为你是提名者,剩下的一半分给所有来讨论的博友,您看如何?

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作者:木桩 回复 杜乐斯 留言时间:2018-08-29 19:10:48

图示

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作者:木桩 回复 杜乐斯 留言时间:2018-08-29 19:05:48

杜乐斯博好,你的讲法和我的看似相反,其实是同一道理,没有矛盾,我解释如下:

1. 图上的这条红线,从北极到南极,上面的每一个点都有同样的经度(经度为零的那条通常叫子午线),而纬度从北极的北纬90度递减到赤道上的零度,再逐步增加到南极的南纬90度。

2. 图上的这条蓝线,上面的每一个点都有同样的纬度,蓝线和红线的交点被人为定义为零经度(因为它正好在格林威治天文台的位置)。沿蓝线从交点往右走,经度从零度逐步增加到东经180度;沿蓝线从交点往左走,经度从零度逐步增加到西经180度;东经180度和西经180度是同一个点。

3. 看图上,地球沿着箭头方向自转,"点1" 是白天(对着太阳),"点2" 是黑夜(背对太阳)。北极和南极两个点是不转的,所以,在北半球的冬天,北极一天到晚都是黑夜,南极一天到晚都是白天。

4. 纬度越高,太阳越是斜射,也就越冷。另外,地球是斜着绕太阳转的,所以在北半球的冬天时(太阳斜射的厉害些),南半球是夏天,这时,北半球比南半球冷。

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作者:木桩 留言时间:2018-08-29 19:03:02

感谢仙游野人的补充说明,我在这里档案珍藏了,原文可以到《教育学术》论坛查看。

*与经线不完全重合,遇到某些岛礁要拐弯,但大部分重合。航行时由东向西穿越变更线,加一天,反之从西向东则减一天。

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

*与经线不完全重合,遇到某些岛礁要拐弯,但大部分重合。航行时由东向西穿越变更线,加一天,反之从西向东则减一天。

*少了一天(好像国内是十日,他们的却九日,几月?),当时不知道为什么。他们总体是向西航行的,当时还没有“日期变更”这概念,引进这条线补充这概念后日期问题就解决了。

*天王星是89度,几乎横滚。如果你在天王星上会发现一天王星年中太阳螺旋式地出现和消失。

*从北半球看,春分时太阳由南向北穿越赤道,秋分则由北向南,日期分别是3月21日和9月21日,白天黑夜时间相等。夏至(6月22日)太阳在北回归线,要“回归”向南,白天最长。冬至(12月22日)太阳在南回归线,黑夜最长。

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