第19章 经度计算

抗夷联盟 冷月人生

临近正午,张宁抓紧时间准备测算所需。

昨天芒阿勒见过张宁“施法”,知道他需要什么,便和拉莫一起去寻找枝条,张宁则去寻找场地。

在拉莫和芒阿勒的帮助下,很快就准备好了立木和标记用的木条,张宁也选好了一块地。

这次测算是从北京时间凌晨3点半开始的,时间间隔同样是20秒。

芒阿勒帮忙递送标记木条,张宁看着时间插下木条,标记影子位置。

一番忙活后,测量结束。张宁用上次的方法找出距离最短的标记,然后计算出了时间差。这次得出的结果是8小时1分,与上次一样。

张宁对此很是疑惑:按说每次计算结果都不一样才对,为什么两次测量分毫不差?

思索一番,张宁忽然明白了,他设置的参数有问题。若是下次还是以整时开始,以20秒为间隔,那么得出的结果必然如现在一样。

这是因为他所标记的不是立木最短的影子,而是所有的影子标记中最短的。换句话说,就是影子是连续的,张宁间隔固定时间标记一次,很难恰好标中最短影子,也就是恰好在本地正午12点插下标记物。

想到原因,解决起来就简单了。他只需要调整每次的开始时间,如:3点30分5秒、3点30分10秒、3点30分15秒,这样就能得到不同的时间差。累计多次测算结果后,再将结果数值相加,然后计算其算数平均数,就能得到理论上误差最小的时间差值。

张宁按照上面的不同开始时间,在脑中分别验算一遍。结果发现,这样做好像没什么意义,因为这样测算,误差最大也就20秒。而20秒对应的经度,不过是0.08经度(4分钟即240秒对应经度1度),对应的地表最大距离不过是9.25公里。对张宁而言,这样的计算误差完全可以接受。

既然如此,也就不必继续计量时差了,他决定就按照这个时间差值开始计算经度。

说到这里,不得不提一下什么是经度。

若将整个地球看作是一个规整的圆球,以南极、北极为终点在地表划一条线,那么这条线就是一个半圆。这条半圆形弧线就是一条经线。格林威治天文台所在经线,国际上将其定义为0度经线。

假设有两条软尺,长度正好是地球赤道长度的一半。将每条软尺等分为180份,刻画在软尺上,并标注上刻度。刻度从0开始,至180结束。

将两条软尺的0刻度都放置于0度经线与赤道的交点,然后分别向东、向西绕赤道铺展开。最后两条软尺的180刻度线会重合在一起,其位置在太平洋上的某处。经过此处的经线就是东经、西经共用的180度线,称为国际日期变更线。

当0度经线是中午12点时,日期变更线处正好是午夜0点。

穿过软尺上每一刻度的经线,称为X度经线。处在0度经线以东的软尺上,就称为东经X度,处在以西的软尺上称为西经X度。

从0度经线开始,向东、向西每15度划为一个时区,向东依次为东一区、东二区...东十二区,向西也是如此。

每一时区起始经线和结束经线正好相差1小时。例如,东经105度至东经120度之间的区域,称为东八区,也是北京所在的时区。

因为地球自西向东旋转,越向东太阳就越早经过当空。比如,当东经105度位置上是正午12点时,更东一些的东经120度已经是下午1点。

人们为了生产生活的便利,会将某处地点的时间定为其所处区域的通用时间。如中国东部地区统一使用北京时间,过去听广播时常听见广播员整点报时:“现在是北京时间上午8点整!”。……

人们为了生产生活的便利,会将某处地点的时间定为其所处区域的通用时间。如中国东部地区统一使用北京时间,过去听广播时常听见广播员整点报时:“现在是北京时间上午8点整!”。

其实这个北京时间并非是北京的时间,而是东经120度的标准时间。时间发布地点也不在北京,而是在西安。

(需要说明一下的是,这里所谓的标准时间指的是“平太阳时”,与“真太阳时”相对应。真太阳时是按照太阳连续两次经过中天的时间间隔计算的,可以简单地理解为两个相邻正午的时间间隔。这个时间间隔是不固定的,最长的一天和最短一天时间能差半个小时。平太阳时则不同,它是一个假设的日均时间,一天的时间是固定的。

众所周知,地球绕行太阳的轨道是椭圆形的,在一个绕行周期内地球运行的角速度是在不断变化的。距离太阳近时,地球运行角速度快些,距离太阳远的时候,角速度慢些,如同流浪地球中描写的那样。

这样一来,每天的实际时长就是不断变化的。为了便于计时,这时就有人人为的想象出一个太阳,地球围绕这个太阳旋转时角速度恒定,这样一天的时长就是一个固定值。

在本书中,为了便于大家理解,就不再深入探讨这个话题,假定每日的时长是固定的,就是使用平太阳时。)

张宁手机时间就是北京时间,他原来工作的城市位于西安的东面。所以当手机时间显示为12点整时,从张宁所在城市看去,太阳已经偏西了(以在地球上的人所见,太阳总是从东向西运行,因而更东面一些的人会更早的看见日出,相应的也会更早的看见太阳经过自己的头顶)。

而若是张宁身在西安,那从他的角度看,北京时间12点时太阳正在头顶,也就是影子在一天内最短的时刻。

有了上面的分析,接下来计算过程就好理解了。

首先是时间常数换算:1小时=60分钟=3600秒;角度(经纬度)常数换算:1度=60分=3600秒;每个时区为经度15度,也可以理解为1小时=经度15度。时间和角度都是60进制的,为了区分时间和角度单位,计算时角度值单位用符号表示,即:“度”用°表示,“分”用′表示,“秒”用″表示。

时间和经度之间的换算等式:1小时=15度,1度=4分钟。

按此地时间早于北京8小时1分钟计算:

先将时间差值单位换算成小时:8小时1分=8+(1÷60)≈8.0167小时

再将时间差换算成经度差:8.0167小时×15°/小时=120.2505°,换算成度分秒就是120°15′2″。

因为此地时间早于北京时间,可以假定此地在西安以东。那么,把东经120度加上经度差就得到本地所处经度了:

东经120°+120°15′2″=东经240°15′2″。

上面说过,东经最大只有180度,与西经180度重合在国际日期变更线。从国际日期变更线继续向东,经度数值开始递减,依次是西经179度、西经178度...也就是说东经181度实际上是西经179度,东经182度是西经178度...由此,就可以推算东经240°15′2″对应的西经数值:

首先将计算结果减去180°:

240°15′2″-180°=60°15′2″

这个数值,就是西经180度需要回退的数值:

西经180°-60°15′2″=西经119°44′58″

刚才说“假定”此地在西安以东,因为地球是圆的,因而也可以说此地在西安以西。即,本地的正午比西安的正午来的更晚。照此假设重新计算,验证一下前面算的对不对(理论上,两种假设计算结果是一样的)。……

刚才说“假定”此地在西安以东,因为地球是圆的,因而也可以说此地在西安以西。即,本地的正午比西安的正午来的更晚。照此假设重新计算,验证一下前面算的对不对(理论上,两种假设计算结果是一样的)。

那么,在这个假设下时间差就不是8小时1分钟,而是24小时-8小时1分=15小时59分钟。

再按前面的方式计算一遍,还是先把时间转换为小时:

15小时59分=15+59÷60≈15.9833小时

然后算对应的经度差:

15.9833小时×15°/小时=239.7495°=239°44′58″

这次是向西推算,本来要用东经120度减这个经度差的。但这个差比东经120度还大,意味着它跑到西经去了,所以先扣除东经120度,剩下的差就是其正确的经度了:

239°44′58″-东经120°=西经119°44′58″

可以看出,两种假设得到的结果一致,也就说明他的计算没有错误。

张宁迅速打开手机上的地图APP,对照这个经度查看。

在这条经线上,最北侧的陆地是加拿大的班克斯岛,最南端是南半球上的复活节岛(南极洲就不用考虑了)。此地是一个临海的地方,所以不靠近海洋和湖泊的内陆可以排除;再按照此地的气温,所以可以排除掉高纬度地区。如此一来,就只剩下加利福尼亚沿海及复活节岛了。

复活节岛周边可视范围内没有任何的陆地,此地东方有岛屿或者陆地隔水相望,所以不可能是复活节岛。

那么,就只剩下一种可能,这里是加利福尼亚沿海的几处岛屿之一。