經常看新聞的讀者,應該知道中國是很多大宗商品和原材料的進口國,比如鐵礦,主要從巴西、澳大利亞、印度等國家進口。那麼進口的鐵礦,通常使用散貨船舶來運輸。如下圖:
散貨船舶到達港口後,如何對裝載的鐵礦進行稱重呢?成本最小、速度最快、對客觀環境要求最低的稱重方法,就是水尺衡重(Draft Survey)。什麼是水尺衡重呢?這就要說到阿基米德浮力定律了。
相傳敘拉古赫農王讓工匠替他做了一頂純金的王冠。但是在做好後,國王疑心工匠製作的王冠並非純金,但這頂金冠確與當初交給金匠的純金一樣重。工匠到底有沒有私吞黃金呢?既想檢驗真假,又不能破壞王冠,這個問題不僅難倒了國王,也使諸大臣們面面相覷。經過一位大臣建議,國王請來阿基米德檢驗。最初,阿基米德也是冥思苦想而卻無計可施。一天,他在家洗澡,當他坐進澡盆裡時,看到水往外溢,同時感到身體被輕輕託起。他突然悟到可以用測定固體在水中排水量的辦法,來確定金冠的比重。他興奮地跳出澡盆,連衣服都顧不得穿上就跑了出去,大聲喊著「尤裡卡!尤裡卡!」。(Eureka,意思是「我知道了」.Greek:εὕρηκα)。
阿基米德經過進一步的實驗以後,來到王宮,他把王冠和同等重量的純金放在盛滿水的兩個盆裡,比較兩盆溢出來的水,發現放王冠的盆裡溢出來的水比另一盆多。這就說明王冠的體積比相同重量的純金的體積大,密度不相同,所以證明了王冠裡摻進了其他金屬。這次試驗的意義遠遠大過查出金匠欺騙國王,阿基米德從中發現了浮力定律:物體在液體中所獲得的浮力,等於它所排出液體的重量。一直到現代,人們還在利用這個原理計算物體比重和測定船舶載重量等。
類似的故事,在中國也發生過,就是著名的「曹衝稱象」。
因此,計算一艘船舶上到底裝載了多少噸貨物,可以通過計算這艘船在水中排開的水的重量就能得到答案。那麼,如何計算出船舶的排水量呢?第一步工作,就是讀取船舶的吃水深度(水尺讀數)。讀者朋友們應該都見過量杯,如下圖:
量杯側壁的刻度,可以告知內裝液體的高度和體積。而船舶的水尺刻度則在船體外側,通過讀數可以得知船舶的吃水深度並計算排水量。
因此,一位優秀的水尺檢驗師,第一步工作,就是把水尺讀數讀準。讀數需要精確到什麼單位呢?一釐米!要知道,很多20萬噸級別的鐵礦船,一釐米的刻度就能影響到100多噸的貨物重量,這個名詞的專業術語叫Tons per centimeter(TPC)。
但是,海水、江水可不是平靜的液面,波濤湧動,在變化的條件下,我們這些優秀的水尺檢驗師,為了精確的讀數,於是創造了下面各種姿勢:
要想精確的讀數到釐米單位,這樣的眼力和功夫,沒有一年半載的反覆觀察練習,是很難做到的。因此,水尺檢驗師的薪資,在商品檢驗領域裡,是相對比較高的,因為他們幾個小時的工作,就能決定幾千萬甚至上億元人民幣的貨物價值。