找不著北?天文學家用手錶就能大致判斷方向

2020-12-07 網易科技

（原標題：出了地鐵就找不著北？天文學家這麼幹）

李鑑

時間折半對太陽，12點指向是北方。以東經120度處某地上午8點鐘為例，將手錶時針的4點鐘刻度對準太陽（注意：時間要按照24小時制讀數），錶盤的12點所指大致就是北方。使用時要注意其適用範圍：冬季、高緯精度高，夏季、低緯須提防。 李鑑 圖

在都市生活的人們，恐怕大都有著出了地鐵就轉向的經歷。來到一個陌生的地方，經常一出地鐵就找不著北了。打開手機導航，還得先賭上一把，逮著條路走上一大截，它才能識別出正往哪兒走，然後提示：「您已偏離路線」或「前方請調頭」……其實天文學家告我們，不用這麼麻煩，我們看看太陽，再巧用一下自己的手錶，就能大致判斷出東南西北。

看天知方向有口訣

時間折半對太陽，12點指向是北方；冬季、高緯精度高，夏季、低緯須提防

在早晚，太陽是最好的「指向明燈」。它每天都東升西落。對我們北半球而言，冬季時日出的位置是東偏南，日落的位置是西偏南；夏季日出的位置是東偏北，日落的位置是西偏北；春分、秋分日，日出在正東，日落在正西。

不過通常我們最容易轉向的時間，不是早晚或中午，而是上午九十點鐘或下午三四點鐘。這時，請別忘了我們的手錶，它可是一個辨向利器。我們只需要按照以下幾步操作即可：

把手錶平放在手上或者地上，按24小時制讀出手錶上的時刻，將小時數除以二，得到一個數A。然後讓錶盤上的A刻度對準太陽，這時手錶表面12點所指的方向就是北方，6點所指的方向是南方。例如在下午3:30，按照24小時讀數並除以2就等於7:45，這時把錶盤上時針的7:45這個刻度（七八點之間靠近八點的位置）對準太陽，那麼錶盤12點所指的方向大致就是北方。

在這個過程中，手錶要儘量水平。而且嚴格地說，應該把手錶上的北京時間換算成當地的地方時。不過考慮到實用性，加上手錶辨向本就是一個粗略的方法，誤差比較複雜，在我國大部分地區只需要粗略判斷方位時也可省去這步。還需要注意的是，總體而言，手錶辨向比較適合在上午十點鐘以前和下午兩點鐘以後使用，並且緯度越高，手錶辨向精度越高。在低緯地區的夏天，手錶辨向誤差太大，不能再用。以北回歸線以南地區（例如海南、深圳、廣西南部等地）的6—9月為例，手錶辨向的誤差可高達50°以上！

周日視運動幫助辨方向

太陽與天空構成「天然時鐘」，手錶是其「微縮」版

為什麼利用手錶與太陽就能確定方向？因為地球自轉，我們看到太陽每天在天空中從東往西運動一圈的時間是24小時，這在天文學上稱為「周日視運動」。人們規定太陽經過上中天，也即頭頂最高位置的時刻為地方時的12點。於是在我們看來，太陽的周日視運動路徑，就好像一個24時制的錶盤，它與太陽一起構成了一個巨大的「天然時鐘」，太陽所在處就是時針所指的位置。而且重要的是，這個「錶盤」的指向相對於觀測地點來說是固定不變的，錶盤垂線總是指向北天極，錶盤的12點總是指向南邊。

我們的手錶就可以視為這個天然時鐘的「微縮」版。如果手錶也採用24小時制的話，換算成地方時後，任意時刻將手錶時針方向與天然時鐘的時針方向（即太陽的方向）對齊，錶盤的12點當然也指向了南邊。不過實際使用的手錶盤都是12時制的，所以我們需要進行一個數學轉換，「時間折半」就是為了把錶盤刻度換算成24時制，換算後就變成12點指向北方了。

理解了原理後，我們很容易找到手錶辨向的誤差來源：由於事先不知道北天極的位置，錶盤只能水平放置，這與太陽周日視運動面有一個夾角，而且圓心也並不重合，手錶辨向的主要誤差即由此而來。太陽的高度越高，則錶盤指針與「太陽指針」的角度之差越大，此時的辨向誤差也就越大。在北半球，低緯度地區太陽的高度一般比高緯地區高；另外，越靠近夏至，太陽高度越高。因此我們說手錶辨向的適用範圍是：冬季、高緯精度高，夏季、低緯須提防。

本文來源：科技日報社-中國科技網 責任編輯：白鑫_NT4464

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