科学与探索 18-19世纪地图领域的科学、技术和探索( 三 )


在18世纪早期,测量时间仍然主要使用摆钟,但在长达数月的海上航行中,想让摆钟保证计时准确是行不通的。因此就需要有一个在船只运动和温度变化的情况下仍然能保证比较时间准确的钟表。
来自英国的木匠和钟表匠约翰·哈里森致力于精确钟表的开发和操作。在这项工作中,像当局和科学界一样,他遇到了许多挫折和困难。然而,哈里森也获得了鼓励和资金支持,这使他能够开发出第一个精确而持久的海洋时钟。经过多次海上试验和修改,1762年,哈里森的H4“航海手表”超过了要求的精度。哈里森的儿子威廉在牙买加参加了最后五个月的航行。回到英国后,他们发现手表在整个航程中只慢了不到两分钟。在1772年至1775年的第一次环球航行中,詹姆斯·库克随身携带了这个计时器的K1复制品。时钟计算经度的准确度超出了库克的预期,他开始默默信任这块表。

约翰·哈里森的手表
哈里森的工作成果还包括许多机械发明,其中一些为后来所有高精度计时工具的制作奠定了基础。他持久而顽强的工作对海上安全、海上经度测量和地图绘制有着深远影响。在18世纪晚期和19世纪早期,精准计时器在航海与测量领域得到广泛使用,因为它在东西方时间测量方面精度的显着提升,影响了许多地图的制作。许多海岸线被重新绘制,岛屿也被重新定位。

启蒙时代的科学活动以多种方式在当时的世界地图上留下印记。测量仪器得到改进,科学考察在世界各大海洋上展开。这其中必须提到两位水手——他们甚至在詹姆斯·库克展开其高精度考察之旅前就极具影响力:这就是威廉·丹皮尔和埃德蒙·哈雷。两人都对世界地图中的科学内容产生了重大影响。
威廉·丹皮尔开始了他的海盗生涯,并劫持了他的第一艘研究船。丹皮尔总共环球航行了三次,帮助改进了澳大利亚北半部的地图。他也成了一个狂热的自然观察者。丹皮尔在《新荷兰的航行》一书中发表了自己的研究成果,在描述自然和绘画方面具有开创性。这本书包含两张由荷兰制图师赫尔曼·摩尔绘制和雕刻的世界地图。其中一张地图非常吸引人,因为它是基于丹皮尔的科学观察。这张地图用线条和箭头描述了主要的海洋风系统:印度洋的大型信风和季风。丹皮尔还在一篇题为《论风》的文章中发表了这张科学世界地图。
另一位航海科学家、天文学家埃德蒙·哈雷丰富的科学工作涉及天文学、光学、地球物理学、气象学、磁学和制图学。世人对他的工作十分尊重,英国皇室更是在1720年任命其为皇家天文学家。他是国际公认的名人,还曾与让—多米尼克·卡西尼合作研究彗星。如今以他的名字命名的彗星也是最着名的一颗彗星,哈雷计算并准确地预测这颗彗星将在1758年回到我们的太阳系。哈雷也对牛顿的理论非常精通,并且向国王詹姆斯二世解释了这些理论对研究潮汐与洋流的意义。哈雷还在牛顿的着作《自然哲学的数学原理》的编辑工作中发挥了关键作用。
哈雷曾经考察过大西洋,并亲自担任过帕拉摩尔号的船长。这些航行一直延伸到南极,其主要目的是确定地球的磁性和不同地区偏差的变化。作为一种现象——北方的罗盘指针和北方的罗盘指针之间的偏差——自哥伦布时代以来,磁偏角就为海员所熟悉。许多人试图测量不同地区的偏差,希望这有助于确定经度。但由于磁偏角每年都有变化,哈雷明白与这方面无关。
像丹皮尔一样,哈雷也对地球的风力系统感兴趣。1686年,一幅描绘地球风系的创新地图与哈雷的一篇文章一起出现在皇家学会的一份科学出版物《哲学会刊》中。该地图展现的区域大小仅限于大约非洲南北端的范围,包括西边的加勒比海与南美洲以及东边的香料群岛。因此,地图重点描绘了大西洋和印度洋。细虚线用来描绘盛行信风的流动方向,当时已知的风系便以此方式得到展现。哈雷对于大西洋信风非常熟悉。

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