時間的起點——格林尼治天文臺的過往

前言

想必各位在初中地理課上，經常會聽到你們的地理老師提到一個地名——格林尼治天文臺Royal Greenwich Observatory,。而隨後又會出現另一個名詞——「本初子午線」。

在1884年，國際經度會議為了表彰當時英國科學界對全球時間和經度計量的貢獻。決定把通過格林尼治天文臺舊址的那條經線，規定為0°經線或本初子午線。而格林尼治天文臺也因此享譽世界。

今天，我將為大家講述格林尼治天文臺的過往。

圖為位於蘇塞克斯郡赫斯特蒙蘇堡的格林尼治天文臺現址

簡單的小創意——冬夏令時的發明

學過地理的人都知道：在春分之後，秋分之前，日永遠長於晝。當然，這裡說的是北半球，南半球正好相反。而夏令時Daylight Saving Time就是讓人們在夏天將時間調快一小時，藉此鼓勵人們早睡早起並節約電力，充分發揮太陽光的優勢。

夏令時的提出者班傑明·富蘭克林Benjamin Franklin

中國在1986年之後的一段時間，也曾經推行過夏令時制度，不過頻繁轉換東夏令時，確實容易給人民生活帶來混亂。所以，6年之後，中國決定停止使用夏令時。

而我們北方鄰國俄羅斯為了避免頻繁調整表上指針的麻煩。在2011年3月27日，時任俄羅斯總理的梅德韋傑夫直接決定永久使用夏令時，將冬令時直接廢除，真可謂是一勞永逸啊！

東夏令時的發明確實在一定程度上為人民的生活提供了便利，雖然各地的時間頻繁改變，但是全球都可以參考一個世界時間——格林尼治時間Greenwich Mean Time。每到中午的12點58分，就會有一隻紅球從屋頂的杆上升起。而在兩分鐘之後，這個時間球會準時落下。航行在泰晤士河River Thames上的船隻可以藉此來進行對時。

圖中屋頂上的紅色小球就是用來在每天中午的12點58分至13點進行對時

千金懸賞測量經度的方法

讀者們都應該聽說過一部動畫片——海綿寶寶吧。在片頭有一個海盜船長，他的一隻眼睛被用黑布遮住。這個行為有一定的耍帥成分，但是更主要的原因是由於長期直視太陽導致的失明。在18世紀以前，遠航的船長們沒有六分儀這種「神器」幫助他們測定航向，只能通過觀察太陽與地平線的位置高度，來測算航向。

圖為《海綿寶寶》中著名的海盜船長

當時的船長們想了另一種辦法：需要測定航向時，從船上扔下一根木頭，觀察船駛離木頭的速度。計算航線上所用的時間，並根據經驗推測出自己的經度。正如總設計師所說的：「實踐才是檢驗真理的唯一標準。」經過船長們的實踐表明，這種方法確實不可靠，要麼是觸礁沉船，要麼是迷失方向。只有少部分好運的人最後得以重歸祖國。

就連後來著名的大航海家們，例如麥哲倫Ferdinand Magellan、迪亞士Bartolomeu Miu等等，都曾在海上迷失過方向。不過，命運之神還是眷顧他們的。最後，這些人歷經重重磨難，才得以名垂青史。

圖為麥哲倫船隊海上航行情景圖

圖為迪亞士的航行路線圖

最後，將測定經度升級到國家大事是因為一場海戰，一場發生在西班牙王位戰爭期間的海戰。

在18世紀初的西班牙王位戰爭中，時任英國海軍最高統帥的肖維爾Laudis Rishawville.率領的英國皇家海軍在海戰中大破法國艦隊，這本來是一件天大的喜訊。但是，在返航途中海上突然起霧。導致艦隊出現導航錯誤。最後有4艘船隻失事，數千名船員葬身魚腹。

圖為《海軍上將克勞迪斯裡·肖維爾爵士》，此畫大約創作於1705年間，作者是麥可·達爾

1714年，全國各地的商人以及航海家聯名上呈請願書到威斯敏斯特宮Palace of Westminster，請求測定經度。最後，英國出臺了一部《經度法案》。通過法律的名義公開懸賞航海測定經度，並且成立了一個經度局，用來審核和頒發獎金。

以法律的名義宣布：任何人只要能找出在海上測量經度的方法，誤差在1度以內的獎1萬英鎊；誤差在2/3度以內的獎1.5萬英鎊；誤差在半度以內的獎2萬英鎊。但這2萬英鎊的要求是航海40天，也就是從英國去到印度群島，不能差半度，55公裡，即24小時內不能差3秒。

圖為英國議會於1714年通過的《經度法案》

通過木星星蝕來測定經度

古人云：「重賞之下，必有勇夫。」在不久以後，伽利略Galileo Galilei就提出了一種方法：通過天文現象來測定經度。他指的天文現象是木星的四顆衛星發生的星蝕，星蝕頻率大約是1天一次，可以找出其中的規律，並根據當日情況來判斷經度。他把這種方法通過書信的方式寄給了西班牙宮廷。

圖中左側為近代實驗科學的先驅者 伽利略

這種方法在現代人看來是可行的，畢竟在現在，一個普通人都可以擁有高倍望遠鏡。但是，在幾個世紀以前，這是完全無法想像的，那時候的科技水平遠不如現在這樣發達。想在海上找出這四顆星已是不易之舉，更何況這種現象只能在夜晚觀測。對夜晚還有一定要求。最後，腓力三世Felipe III駁回了他的方法。

西班牙哈布斯堡王朝第三位國王（1598年—1621年在位）和葡萄牙哈布斯堡王朝第二位國王 腓力三世

英國格林尼治天文臺天文臺的設立

1676年，在喬納·摩裡爵士Jonah Murray的推動下，英國格林尼治天文臺建成。而它的首位皇家天文學家是約翰·弗拉姆斯蒂德John Flamsteed。天文臺的主要任務就是收集天文數據，繪製一份星空圖，並找到在海上測定經度的方法。

圖為英國首任皇家天文學家 約翰·弗拉姆斯蒂德

約翰·弗拉姆斯蒂德潛心研究43年，他每晚都會觀測星星的運行位置，收集了數千份觀測數據。最後，他繪製出一份星空圖。

不過，約翰·弗拉姆斯蒂德認為他的星空圖數據仍然不足，需要再進行修改。而天文學家愛德蒙·哈雷和牛頓已經迫不及待地想將這份成果公布於世。約翰·弗拉姆斯蒂德得知他的《不列顛天圖》被刊行之後，將大部分已經出版的星圖付之一炬，確實是十分可惜

圖為第二任格林尼治天文臺臺長 愛德蒙·哈雷

時任英國皇家學會會長的艾薩克·牛頓

不得不說，約翰·弗拉姆斯蒂德確實是一位名副其實的「勞模」。他雖然名義上是國王的天文觀測官，但是俸祿似乎並不匹配這個頭銜，他的年金只有100英鎊，有時候他的年金都無法按時下發。而且他還要自掏腰包購置儀器。所以，他只得去兼職一個天文學教授，來補貼天文臺捉襟見肘的經費。

變化的本初子午線

1719年，約翰·弗拉姆斯蒂德逝世。而第二任皇家天文學家也是一位名滿天下的學者——埃德蒙多·哈雷。隨著時間的推移，在天文學界也是人才輩出，而英國當時的學術研究是十分嚴謹的。他們並不會坐享前人成果，而是不停地研究、討論、辯證。所以，子午線並非只有一條，而是有四條。在1884年，喬治·比德爾·艾裡子George Biddell Airy所發行的那條子午線被確定為本初子午線。

圖為英國第七任皇家天文學家 喬治·比德爾·艾裡子George Biddell Airy

值得一提的是，如果讀者有幸能夠前往格林尼治天文臺。你進行GPS定位時，可能會發現天文臺所在的位置並不是零度。你可能會感到疑惑，不過不必擔心。只是因為受到地球的自轉和引力的影響而已。後來根據研究發現，真正的本初子午線，其實經過的是格林尼治公園的一個垃圾桶，那裡距離天文臺101米。你們可以去那個垃圾桶裡面試試，肯定可以得出零度的位置。

圖為倫敦格林尼治公園一景

捧走經度獎金的鐘表匠

當你踱步於皇家天文臺的走廊時，你會發現有兩幅人物與眾不同。他們並不是什麼達官顯貴，也不是什麼皇親國戚。而是兩位普普通通的鐘表匠，也是最後捧走經度獎的人。

其中的一位叫做約翰·哈裡森，他曾經為教堂設計了一件塔鍾，而那時是1722年。如今，已是2020年了，298年過去了，哈裡森早已過世，而這座塔鍾卻還可以正常使用。由此可以看出他技藝的精妙。這也為他發明海洋鍾做了鋪墊。

哈裡森在2002年BBC組織的100個最偉大的英國人公眾投票中排名第39位。

當他聽說了經度獎金的事情之後，就潛心研究海洋鍾。最後耗費4年時間，將陸地鍾進行針對性改進。並前往倫敦。

由於前面的十幾年中，經度局的負責人們收到各種各樣千奇百怪的創意，所以他們對哈裡森的這項發明並沒有過多在意。哈裡森對此倍感失望，他決定去尋找另一個人——時任格林尼治天文臺皇家天文學家的哈雷。在哈雷的幫助下，他得到了一筆資金援助。這也是哈裡森後來取得成功的一個關鍵因素。

哈裡森並沒有讓哈雷失望，在五年之後，哈裡森的第一臺海鍾——H1被製造出來。時至今日，我們仍可以在格林尼治國家海洋博物館中看到它。並且它仍然運轉，數百年未曾停止。

哈裡森一代海鍾 H1

想要經過經度局委員會的考核並不簡單，不過H1的表現十分出色，每晝夜誤差僅幾秒，讓參加考核的委員們十分震驚。

H1的出色表現為哈裡森賺取了500英鎊的經費。而在之後20年裡，哈裡森不斷改進海鍾技術，研發出了H2,H3相繼兩款海鍾。他們不僅性能得到優化，而且體積也大大縮小。由於當時恰逢七年戰爭，海鍾性能並沒有得到官方實驗，確實是一件遺憾的事。

雖然他已經年近花甲，這位老人並沒有因此懈怠，而是不停地研發新的海鍾。在1759年，他製作出了H4。經過他的兒子近3個月的航海測試，H4隻有5秒的誤差！可謂當時不朽的奇蹟！

最後，H4也被收藏於英國海洋博物館，並被列為重點保護的展品。

後記

在科學研究當中，只有遵循「求真務實」，才能得到自己想要的成果。而「實」又有三，其一是紮實，；其二是老實；其三是真實。這「三個實」，紮實、老實、真實，歸結起來就是「求真務實」。

畢竟，科學是工具，可以讓人們抵達想去的地方，但真正推動變革的仍然是人類。