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“以时间确定经度"是怎么实现的?背后的推导是什么样的?



文章发布时间:2015/5/26 12:35:53



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1530年,荷兰数学家伽玛?弗里西斯(Gemma Frisius)首次提出,先制作一台钟表,始终保持某地(比如阿姆斯特丹)的时间,然后带着它旅行到新的地点,利用太阳高度测定“当地时间”,再和“阿姆斯特丹钟表”作对比,就能知道此地和阿姆斯特丹的经度差。请问这种方法背后的推导过程是什么样的?为什么比较当地正午时间和航海钟时间可以确定所在经度?

网友回答:


“以时间确定经度"是怎么实现的?背后的推导是什么样的?我很无耻的自问自答就为了传一张自己做的图,让那些比我脑子还要慢转不过来弯的人能够理解为什么可以“以时间确定经度"。先声明,图中的推导是我想了好长时间才想出来的,看完觉得我很蠢的人就不要再来打击我了,我是为比我还迟钝的人才出来献丑的。
也就是说不管我什么时候出海,T这个量是多少没有关系,也不管我在海上东奔西走晃荡了多久,只要我在出海时记录下格林威治时间T等于多少,在某个海域当地的正午时间这个时候去看航海钟上是几点,用这个时间减掉12所得的值就是我现在所在海域与本初子午线间之间相差的时间,也就确定了所在的经度。

比如,你凌晨一点从格拉斯哥涨潮时出海,在外面晃荡了15个小时,这时英国人的表和你的航海钟时间是一样的,应该是下午16点,在喝下午茶。不管你这段期间北到过冰岛,南到过西班牙还是亚速尔群岛还是到过什么其他地方,只要你现在的这个时候是白天而且是正午12点有大太阳,你去看现在手里的航海钟,应该是1+15=16点,这样16-12=4,也就是和本初子午线差4个小时,我猜你现在应该是在加勒比海百慕大三角。

这个方法需要有一个前提条件,就是天气好,能看到太阳,下雨阴天的话就没办法了。

再比如说,你上午某个时刻(猜一下,比如说10点半,因为你也不知道具体是什么时候,反正不是正午)到达了某个海域发现了财宝,财宝太多一次搬不完,想记下来位置,下次再来。但是这时还没有到达正午时刻,虽然航海钟上有某个时间,但是因为这片海域的时间没到正午不好判断准确的时间(也就是12点正),也就不好判断经度,那怎么办?办法只有一个,原地打圈,一边转一边招呼水手随时测量正午时刻,终于熬到正午影子最短时,这时再去看航海钟的时间算一下就可以确定财宝的经度了。然后再用六分仪测定一下太阳高度角,确定一下纬度,这个财宝应该就跑不了了。显示全部


答友:

用几个高中地理知识就能解答了,我试着说得通俗一点,不对请指正:

首先,要知道经度总共360度,绕地球一圈,一天有24个小时,360除以24=15度每个小时,所以每一个时区跨度15度。

其次,由于在定本初子午线时,英国最为强大,大会也是在英国召开,所以本初子午线穿过英国,本初子午线为0度经度,右边→_→为东经,左边为西经。结合第一条,如果时区划分严格按照0-15度、15-30度,那英国就被一分为二了,所以时区划分是西经7.5度-0度-东经7.5度为“0时区”。东经7.5-东经22.5为东一时区或+1时区,西经7.5-西经22.5为西一时区或-1时区。以此类推。

再有,当地时间的定义为太阳一天中最高高度时为正午十二点。


用以上三个知识基本能解答这个问题了。但是我突然发现我没明白题主的问题是什么意思。在我看来有两种情况:

1、题主所说的时间是时区时间,比如说使用北京时间(东八时)的人定位基本在8*15-7.5到8*15+7.5,也就是东经112.5到东经127.5之间。或者使用西三时的人在3*15-7.5到3*15+7.5也就是西经37.5度到西经52.5度之间。这样满足题主所说“时间定位经度”,但是这样被政治因素影响很大(国家跨经度多却用一个时区的时间)。

2、如果题主所说的是当地时间,情况会更复杂一点。我喜欢用最简单粗暴的算法,这个方法高中时候自己总结的:太阳一天绕地球一圈就是走360度经度,用时24*60=1440分钟,也就是说这太阳吧速度还算挺快,每4分钟就能走一度,一天刚好绕一圈地球。然后打开手机查看格林威治时间(0时区时间或者说英国时间),如果比他早X分钟,那就是东经的X/4度,比他晚X分钟,就是西经的X/4度.这里记住先到达叫早,也就是说16点比12点早,12点比8点早,简单理解为前者先过完这一天到达晚上24点,所以早。

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另外如果要测当地时间,最原始的办法就是看太阳高度(影子长短),太阳最高/影子最短时候为当地正午12点,然后看看格林威治时间,用以上办法算出经度。

举个栗子:1、影子最短啦!当地正午12点啦!看看手机的格林威治时间!嗯!9:40正!我们比英国人早了12:00-9:40=140分钟到达正午!我们在140/4=35,东经35度左右!

2、 影子最短啦!当地正午12点啦!看看手机的格林威治时间!嗯!12:00正!原来我们在本初子午线上!

3、影子最短啦!当地正午12点啦!看看手机的格林威治时间!嗯!18:40正!我们比英国人晚了18:40-12:00=400分钟到达正午!我们在西经400/4=100度左右!

4、今天阴天,看不到太阳,没有影子,我们下次再说吧。。。

--------------------------------------------修改-----------------------------------------------------------------------------

原来题主想问的是伽玛?弗里西斯的航海钟,话说以前不知道这个不太懂,去百度了一下是这么说的:

1530年荷兰数学家伽玛·弗里西斯提出钟表法的设想,认为只要制作出一台极为准确的钟表,按照出发地时间走,然后来到新地点再利用太阳高度测量当地新时间,这个新时间和钟表时间的差就可以换算为经度差。


如此看来和我上文说到的第二种办法是一样的,只是我说的是用手机看时间,呵呵。。。也就是说主要问题都在于确定当地时间!以当地时间和标准时间(阿姆斯特丹时间或者英国时间)时间差来计算经度(分钟数除以4方法)。


不过这里他说的“利用太阳高度来测量”很模糊。我想可能不会只能有太阳的正午才能测咯,可能再借助一下测量太阳高度的工具。我的设想如下:

首先,有这么一句话“1492年,哥伦布到达了巴哈马群岛,发现了美洲新大陆,走的是北纬28度这一条直直的航线。这是因为当时人可以测量纬度,却难以准确定位经度“。也就是说当时人们是可以测量纬度的。可以测量纬度,就可以知道每天的日照时长,那么至少能用肉眼观察出日出、正午、日落这三个时间点,从而得知当地时间,再计算出经度。比如日照10小时,日出时间就应该为当地时间早上7点,日落也是19:00,正午还是12:00。

如果觉得只有”日出、正午、日落“可以测量不过瘾,那就通过测量太阳高度来确定当地时间,由于知道昼夜时长和太阳从日出到日落走180度,就能知道太阳在这180度中的速度,只要能测出太阳高度(或者说走了多少度),就能计算出当地时间,进而得知经度。

好吧后一个是我自己设想的,不知道当时有没有人能实现。

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问题管理之解决问题的步骤作者:孙继伟 来源:《企业管理》杂志2013年第6期  摘要:解决问题的步骤包括5个核心步骤、3个备选步骤,不同阶段的关键人物有所不同。  一、解决问题的步骤众说纷纭  遵循一定的步骤(或流程、程序)解决问题,不仅有助于减少差错和遗漏,保证产品质量、服务质量和工作质量,而且对于解决问题经验不足者也能起到引领作用,帮助其尽快找到解决问题的措施或对策,积累解决问题的经验和

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