经度的起算点（一）：摸索了两千年

落霞与孤鹜齐飞

今天，连小学生都知道经纬度是什么。用经纬度来表示一个地方在地球表面上的位置，这已成为人们的一种常识。为了确定这种认识并付诸实用，人类差不多花费了两千年的时间。

最早的认识

    所谓测定经度，就是测定某个地方在地球表面东西方向上的位置。我们知道，同一瞬间位于同一纬度不同经度上的地方，有着不同的时间。例如，当北京是晚间8点钟时，伦敦却是中午12点钟，这种差别启示了人们，只要知道了某地的当地时间是多少，将它与世界标准时间比较，就可以推算出当地的经度是多少。因此，测定经度的本质就是测定时间。

    早在公元前二世纪，古希腊人已经认识到，如果在两个不同的地方观测同一事件，并记下发生这一事件的当地时间，那么，通过计算这两地记下的时间差，就可以求得这两地之间的经度差。问题是怎样来确定两地的时间差呢？

    古希腊天文学家喜帕恰斯提出，可以用观测月食来解决这一问题。因为无论对地球上的哪一点来说，月亮进入地球的影子区，是严格在同一瞬间发生的，或者说月食是同时开始的，这起着标准时间的作用。只要记下两地观测到的月食开始时刻，也就是两地看到月食开始的当地时，人们就可以求得两地的经度差了。

    但是，喜帕恰斯没有具体解释，应该如何来测定每个地方的地方时。在当时说来，能够用来作为计时仪器的是日晷，这是一种依靠太阳照射下产生的影子来计时的仪器。而当月食发生之时，太阳已落到地平线之下了，日晷计时无从谈起。因此，喜帕恰斯的设想仅只是一种理论上的设想，在当时条件下是不可能实现的。

    由于月食发生的机会很少，一年中最多不超过二、三次。为了不放过任何一次机会，据说喜帕恰斯曾编篡了一本六百年月食一览表，真是精神可嘉。

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托勒密的贡献
一提到托勒密，人们自然就想起他的"地球中心说"。这学说是他在他的巨著《天文学大成》里详加阐述的。托勒密一生主要有两部巨著，另一部是八卷本的《地理学指南》。这是他编制的一本地名辞典和地图集。书中给出了几千个地方的地理位置，堪称是一项伟大成就。

    在《地理学指南》这部巨著中，托勒密谈到了地理位置的确定问题。他提出了一种等间距的坐标网格，用"度"来进行计算。托勒密可算得上是第一个明确提出经纬度理论的人。他的理论中，纬度从赤道量起，而经度则从当时所知道的世界最西地点?幸运岛算起。这一切已经和今天的经纬度概念很相接近了。

    在托勒密之后的一千多年内，关于确定经度的问题，一直没有获得重大进展。

航海业的需要

    从十三世纪起，欧洲的航海事业获得蓬勃发展。在这些大规模的航海活动中，由于要到达一些距离出发港口十分遥远的陌生地方，用罗盘、铅垂线及对船速的估计，来确定这些陌生地方的地理位置，就很不可靠了，航海家们必须求助于天文方法。

    当时已经有了航海历，能够比较准确地预报太阳、月亮和诸行星的位置，以及日食、月食等天象发生的较精确的时间。哥伦布就曾利用1494年9月14日的月食，测得了希斯帕尼奥拉港的经度。也有人曾用月掩火星的机会来测定经度。

    然而，所有的天文方法都得依靠月食等一类天文现象，而这些天象却是很难见到的。因此，依靠天象来测定经度，一年中也只能进行几次。而航海事业的发展，却要求随时测定船舶位置的经度。正是这种客观需要，把测定经度的理论和实践大大推进了。

新的突破

    随着十六世纪的来临，测定经度问题开始从理论上有了突破。

    1514年，纽伦堡的约翰·沃纳在托勒密《地理学指南》一书新译本的译注中，提出了一种确定经度的新原理。他根据月亮相对于背景恒星每小时约东移半度的原理，提出了"月距法"。沃纳认为，可以用一种称为"十字杆"的仪器，进行观测工作。

    关键性的突破是在1530年取得的。那一年，格玛·弗里西斯在他的著作《天文原理》一书中指出，只要带上一只钟，使它从航海开始的地方起一直保持准确的走动，那么，到一个新地方后，只要一方面记下这只钟的时间，另一方面同时用一台仪器测出当地的地方时，这两个时间之差也就是两地的经度差。这就是所谓的"时计法"的原理。

    实际上，测定经度的关键也在这里：一方面需要有一架走得很准的钟，以记录起算点的时间，另一方面必须用天文方法精确地测出当地的地方时。这两点在十六世纪时都做不到，因此，"时计法"再好也只能停留在理论上。然而，随着欧洲各国与印度的海上贸易越来越频繁，确定海上船舶位置的经度变得更为迫切了，以至一些有关国家不得不采用悬赏来寻求解决办法。

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悬赏征求经度

    1567年，西班牙国王菲利浦二世为解决海上经度测定问题，提出了一笔赏金。金币的吸引力固然大，但要得到它可真不容易。至于社会上一些人的无知妄说，听了后更使人受不了。《唐·吉诃德传》的作者，大名鼎鼎的塞万提斯等一些西班牙作家，竟嘲笑起"有那么几个疯子"妄图找到"经度"。

    1598年，菲利浦三世为能够"发现经度"的人提供了一笔总数为9千块旧金币的赏金，其中1千块作为研究工作资助。然而，始终没有人能够有幸领取这笔为数不小的赏金。

    差不多与此同时，荷兰国会为解决经度问题提供了一笔高达3万弗洛林的奖金，以当时的兑换比价计，相当于9千镑! 据说，葡萄牙和威尼斯也提供过数量不等的经度奖，此风盛行一时，直到十八世纪初，法国议会还在为有关进一步研究经度测定的工作，提供各种单项赏金。

伽里略请奖

    应征西班牙经度奖最有名的人物，当数意大利天文学家伽里略。

    伽里略用他制作的望远镜，发现了木星的卫星和卫星食现象。卫星食出现的时刻，对地球上任何地方的人来说几乎是严格相同的，因而就可以利用这一现象来测定两地的经度差，其原理同月食法是一样的。而且木星卫星食的现象，平均每个晚上可以发生一、二次，比一年只有一、二次的月食要常见得多，因此，只要能对木星的卫星食现象作出准确预报，测定经度的问题也就基本解决了。

    1616年，伽里略以这个方法向西班牙申请经度奖，但西班牙人对此不感兴趣。经过一番旷日持久的书信往来，到1632年，伽里略放弃了应征西班牙经度奖的念头，1636年，他向荷兰进行试探，并声称为了完善他的预报表，已花了整整24个年头。荷兰议会被伽里略的方法所深深打动，有意要采纳他的建议。但是，双方的磋商十分困难，因为这时伽里略由于宣传哥白尼的日心说而实际上已经被软禁在佛罗伦萨郊区的家中，受到宗教裁判所的严密监视。据说，宗教裁判所拒绝让伽里略去接受荷兰政府奖赏给他的金项链。

    1642年，伽里略与世长辞，他发现的测经度方法也无法付诸实现。但是，人类在解决经度测定问题上，仍然朝着既定的目标在一步一步迈进。

建立天文台

    1657年，一个新的转折点出现了。著名的荷兰天文学家、物理学家惠更斯发明了摆钟，从而为测定经度提供了高精度的计时仪器。

    在这之前，巴黎皇家学院的医生兼数学家莫林，由于考虑了月亮视差的效应，从而对测定经度的月距法作了重大改进。他提议要使他的这一建议付诸实用，应该建立一个天文台来提供必要的资料。莫林的提议推动了经度测定工作的进展，因为天文台的建立，对解决经度测定问题起了重大的作用。

    十七世纪下半叶，法国国王路易十四在他的财政大臣科尔伯特的怂恿下，决心使法国在科学上及海上处于世界领先地位。1666年，成立了法国科学院，1667年，建立了巴黎天文台。

    不料新成立的法国科学院，却给这位法国国王带来了很大的不快。在巴黎天文台第一任台长卡西尼等人领导之下重新绘制的法国地图，比原来那张不太准确的法国地图上的面积缩小了好多。路易十四抱怨他的科学家们说，他们这么一测量使他失去的土地，比法国军队通过打仗所占领的土地还要多。这位堂堂国王对科学的无知，已经到了令人发笑的地步。

    在英国，1662年建立了伦敦皇家科学院。1667年初，皇家科学院开始制订建立天文台的计划，经过好多人的努力，终于在1676年9月15日建成了格林尼治天文台。天文学家约翰·弗兰斯提德为第一任台长，并于第二天立即开始用台上的大六分仪进行天文观测。

    各国天文台的相继建立，为编制高精度的天体位置表铺平了道路。1757年，船用六分仪问世。这是一种手持的轻便仪器，它可以测量天体的高度角和水平角，将所得结果与天文台编制的星表对照，就可以测定船舶所在地的当地时间，从而最终解决了海上船舶的经度测定问题。此时距离喜帕恰斯的月食法，已经有两千年之久。

    人类最终找到了测定经度的方法，但这个领域的发展并没有就此止步。特别是进入二十世纪后，随着卫星、激光、无线电等技术手段的出现，经度的测定正在朝着更高精度的方向发展。

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现在，谁都知道地理经度是以通过英国格林尼治天文台原址的本初子午线起算的。在这个意义上说，格林尼治天文台可看作是世界的起点。为了确定这个起点，人类到也着实费了一番周折呢。

各行其事

    上文中，我们介绍了测定经度技术的发展。然而，一个地方的经度值与起算点有关，起算点不同，同一个地方的经度值也不同。通过起算点的经度线，称为"本初子午线"。

    要画出一张世界地图来，首先必须确定本初子午线的位置，这样，世界各地的地理位置才能相应确定下来。因此，具有国际性的本初子午线如何确定，必须为世界各国所确认。否则的话，大家都有自己的本初子午线，结果便会带来很大的混乱和麻烦。

    最早，喜帕恰斯用他进行观测的地点?爱琴海上的罗德岛，作为经度起算点。而托勒密则用幸运岛为起算点，幸运岛即现今的加纳利群岛，位于大西洋中非洲西北海岸附近。当时认为这就是世界的西部边缘，对于把地球当作扁平的一块大地的人们说来，这里就是世界的起点。

    到中世纪时，各国更是我行我素，通常都各自选择其首都或主要的天文台作为本初子午线通过的地方。而航海家们则又另搞一套，他们通常采用某一航线的出发点作为起算点，因而就有"好望角东26°32'"这一类的表示法。从今天的观点来看这当然是可笑的。

    直到十八世纪初，大部分海图的原点仍取决于绘制出版这张图的国家所定的原点。在法国，甚至在同一张地图上还会出现多种距离的比例尺，真是混乱不堪。

最初的尝试

    由本初子午线不统一所造成的混乱，很早就引起了人们的重视，也屡次有人试图解决这个棘手的问题。

    1634年4月，红衣主教里舍利厄在巴黎召开了一次国际性会议，邀请当时欧洲最杰出的数学家和天文学家参加，目的在于确定一条为世界各国所认可的本初子午线。会议结果选中了托勒密所定的幸运岛，更严格地说来，就是加纳利群岛最西边的耶鲁岛。后人把这个起算点称为"里舍利厄本初子午线"。

    实际上，这次会议的召开，有一半原因是出于政治动机。因为本初子午线的划定，实际上是势力范围的重新划分。法国国王路易十三，在1634年7月的一道命令中就提到："法国军舰不应该攻击任何位于本初子午线以东以及北回归线以北的西班牙和葡萄牙舰只。"意思是说，那个地区是西班牙和葡萄牙的势力范围。

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一笔交易

    1767年，根据格林尼治天文台提供的观测数据绘制的英国航海历出版了。这时，英国已取代西班牙和荷兰等国，成为头号海上强国。她出版的航海历自然也广为流传，并为其他国家所仿效。这意味着格林尼治已开始成为许多海图和地图的本初子午线。

    1850年，美国政府决定在航海中，要采用格林尼治子午线作为本初子午线。1853年，俄国海军大臣宣布，不再使用专门为俄国制订的航海历，而代之以格林尼治为本初子午线的航海历。这些决定为后来的决定打下了一个基础。

    从1870年起，各国的地理学家以及有关学科的科学家们，开始全力为全世界的经度测定寻找一个公认的国际起算点。然而，意见并不是一下子就能取得统一的。甚至当著名的铁路工程师弗莱明提出，对世界各国来说应该有一个公共的本初子午线时，象皮阿齐这样的著名天文学家居然反问道："如果一定需要这样一个公共的原点，那为什么不选取埃及的大金字塔呢？"连科学家的认识尚且如此，其他人的观点可想而知了。

    1883年，在罗马召开的第七届国际大地测量会议考虑到，当时90％的航海家已根据格林尼治来计算经度，因而建议各国政府应采用格林尼治子午线作为本初子午线。会议还提出，当全世界这样做的时候，英国应该将英制改用米制。拿格林尼治作本初子午线，来交换英国改用米制，这里面似乎还有一笔"交易"呢!

投票决定

    问题直到1884年才得以最后解决。那年的10月1日，在美国的发起下在华盛顿召开了国际子午会议。10月23日，大会以22票赞成，1票（多米尼加）反对，2票（法国、巴西）弃权，通过一项决议，向全世界各国政府正式建议，采用经过格林尼治天文台子午仪中心的子午线，作为计算经度起点的本初子午线。

    这次大会的决议还详细规定，经度从本初子午线起，向东西两边计算，从0°到180°，向东为正，向西为负。这一建议后来为世界各国所采纳，而且，也正是今天我们用来计算经度的基本原则。

    1953年，格林尼治天文台迁移到东经0°20′25″的地方，但全球经度仍然以格林尼治天文台的原址为零点来计算。现在在那里有一间专门的房间，里面妥善保存着一台子午仪。它的基座上刻着一条垂直线，那就是本初子午线。许多旅游者都要站在这间房间的门口摄影留念，日后他们会向人们夸耀道：瞧，我的两条腿分别站在东西两半球上!