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精密时计:船钟——时空转换的领航者

 铁豆 2010-10-25
43船钟是18世纪欧洲大航海时代的产物,凭借精密的装置、精准的走时成为远洋轮的基本配置。目前,经权威官方天文台校验认证合格、记录在案的机械航海天文钟,全球不超过10万只,能够流入市场的更非常少见。
    船钟的诞生传奇
    为精确地表明各地在地球上的位置,人们早就给地球表面假设了一个坐标系,这便是经纬度线。最初,水手们判断行驶距离和计算经度所用的方法是,将太阳照在头顶上的时间与他们的驶出港正午的时间作比较,所以对航海来说,准确的时钟是必不可少的。然而直到16、17世纪,航海家们还没有一种能够测定经度的精确仪器可供使用。1707年,一支英国舰队即因误算经度而在大雾中触礁沉没,导致2000人丧生的大惨剧,震动全英伦。7年后英国国会痛下决心悬赏2万英镑,倘若有人发明一种测量经度的仪器,平均时间误差在每日3秒以下方可获得奖金。
   1726~1735年,一位英国约克郡木匠出身的钟表匠约翰?哈里森制成了世界第一只机械航海天文钟。这一铜木结构、重65磅的新仪器用发条作动力,有平衡齿轮以及三个针盘,分别标示秒、分和小时。海上试验时,该仪器取得很大成功,当局奖给他500英镑,并鼓励他继续研究改进。1761年,哈里森制造的第四台天文钟装在英国皇家军舰“德普福”号上,开往牙买加,6星期后抵达时,只慢了5秒钟,过了几个月后返回英国,全部误差只有1分54.5秒,远比规定标准好。现在,哈里森最早制造的航海天文钟均保存在经度的起点——格林威治天文台旧址改建成的英国国家航海博物馆分馆内。
   约翰?哈里森发明的现代航海天文钟真正实现了天文学、物理学概念时间和空间的转换,成为远洋轮的基本配置。它又叫航海天文船钟、船用表、船钟。钟面上除了有指示时、分、秒的指针外,还有一根指示发条满条以后所运行时间的指针,以反映发条的上紧程度,通常上满一次发条可以运行2天或8天。机芯装在一个铜质的外壳内。外壳安装在一个常平架上,船舶颠簸时可保持机芯处于水平姿态,从而消除产生位置误差的可能。带有机芯和外壳的常平架固定在一个约20cm见方的木匣内。通常船上的二位副船长负责管理船钟,按时校正船钟。船长、海图绘制员有时也会自带船钟上船。
       船钟的发展与收藏
   航海天文钟应用后,催生了一大批制造商,主要集中在欧洲的英国、法国和德国。英国凭借原创优势、巨大的投入和长期的海上霸主地位,极盛时云集了百余家航海天文钟制造商。航海天文钟的专用性决定了首先要求精密,其次要实用,冠名为“精密仪器”的传统机械式航海天文钟的外观保持了200多年,结构上与作为日常消费品的普通钟表有很大差别。
       每只正规出厂的航海天文钟外壳都会打上厂家的标记、编号,并须送权威官方天文台校验认证合格才可出售。1928年,出现结构简单、走时准确的石英天文钟,天文钟时与世界时之差可根据授时台发播的无线电时号确定。20世纪70年代以后,石英电子式航海天文钟的外形仍与机械式的相似,也带有指针,却不需要常平架(因为石英振荡器没有位置误差),钟内配有温度补偿装置,以减少温度对走时精度的影响。摆脱了呆板的外壳、走时精度又很高的石英电子式航海天文钟很快淘汰了传统的机械式航海天文钟。
   失去实用价值的机械航海天文钟,最初因保持机械计时器原生态而其貌不扬,随其它拆下的旧船部件被当作废品处理。不久,一些国外航海或钟表爱好者发现,机械航海天文钟正像前面提到的,无论生产还是装备都相当专业,数量极为有限。
   据调查,经权威官方天文台校验认证合格、记录在案的机械航海天文钟,全球不超过10万只,能够流入市场的非常少见。中国自己无法生产机械航海天文钟,造船配备全部依靠进口。国人对现代机械航海天文钟的认识简直是空白,以致大量原装船钟流失湮灭。
 

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