海上怎么对时间？航海钟与哈里森的四十年

纬度好办：测太阳的高度就知道自己在南北什么位置。经度却难得多——它本质上是个时间问题。18 世纪以前，船员出海，全凭运气猜自己在东西什么位置，猜错了就触礁沉没。

经度难题：差 1 度，就是 4 分钟

地球 24 小时转 360 度，每 1 度经度对应 4 分钟。想知道自己在哪个经度，只要同时知道两个时间：本地时间（看太阳，船上能测）和出发港的时间（出发时对好的钟）。两者一减，时差乘以 15，就是经度差。

难就难在第二块表。木质帆船摇晃、潮湿、温差大，普通钟在海上几天就走不准了。走快走慢几分钟，位置就差出几十海里。

1707 年，英国 4 艘战舰在锡利群岛触礁沉没，上千名水手丧生，起因之一就是算错了经度。这场海难直接推动了英国议会在 1714 年颁布《经度法案》，悬赏求解：能在跨洋航行后把经度测到半度（约 30 海里）以内的，奖 2 万英镑——相当于今天的几百万英镑。

接下挑战的不是天文学家，而是一个约克郡木匠的儿子：约翰·哈里森，1693 年生人，自学成才的钟表匠。

他的方法简单粗暴：造一台在海上也能走准的钟。从 1735 年的 H1 开始，他一台接一台地改进：H1、H2、H3 都是笨重的大木箱，越做越精密，但始终不够好。1753 年，60 岁的哈里森推倒重来，造出了 H4——一台直径约 13 厘米的大怀表，里面是宝石轴承的精密机芯。

H4 的原理说来也简单：用温度补偿的摆轮和游丝，抵消海上的温差和摇晃。难的是把它做出来，哈里森花了 6 年。

1761 年 11 月 18 日，H4 随“德普特福德号”从朴茨茅斯出发去牙买加，哈里森 68 岁走不动了，由儿子威廉带着表上船。航行第 9 天，威廉根据 H4 算出第二天早晨就能看到马德拉群岛，船长不信，打赌 5 比 1，威廉赢了。

1762 年 1 月 19 日，船到牙买加。从朴茨茅斯校准起算，81 天的试验，H4 只慢了 5 秒，相当于经度误差 1.25 海里——法案要求的是 30 海里，H4 的成绩比要求好了 20 多倍。

可经度委员会不肯付钱。他们说一次试航可能是运气，要求再测一次。1764 年，H4 再去巴巴多斯，丢了 39 秒，误差不到 10 海里，依然远远达标。委员会还是拖着，又要求哈里森公开全部设计、再造几台复制品。

哈里森终其一生都没拿到完整的 2 万英镑：此前陆续的预付款，加上 1765 年先给的 1 万英镑、1773 年议会又给的 8750 英镑，总共 23065 英镑。乔治三世国王亲自出面，才帮他讨回了这笔钱。哈里森 1776 年去世，享年 83 岁。

伦敦制表师拉库姆·肯德尔受经度委员会委托，按 H4 的图纸仿制了一台 K1，库克船长带着它完成了第二次环球航行（1772–1775 年），K1 的表现同样出色。从此，航海钟成了每艘远洋船的标配，海图上的经度线第一次有了可靠的依据。

今天，船上的时间来自卫星导航，可原理和哈里森那台怀表一模一样：知道出发点的时间，测出本地的时间，相减就是经度。只不过现在对时间的，是天上的原子钟。

最后更新：2026 年 11 月 6 日
事实来源：维基百科“约翰·哈里森”词条；格林尼治皇家天文台；英国开放大学《纬度与经度》。