我们的海洋系列（14）星辰大海

2021年7月24日星期六

地球上人类已经紧密地联系在一起，为方便交流，国际社会一直努力统一度量衡，将基本物理量统一到公制单位。距离（长度）和速度的公制单位是以米和米/秒为基础的，而航海业却“顽固”地使用海里和节作为距离和速度的单位。这两个单位对航运业有什么吸引力导致航运业不采用公制单位米和米/秒呢？这得从米和海里诞生的历史说起。

在各地人类隔绝的年代，人们通常用身体的某一部位作为长度单位，如肘、扎等，各地单位千差万别。1675年，意大利科学家提出要建立通用的长度单位。1789年法国大革命后，法国科学院提出根据地球的周长来确定长度的标准单位，设想地球是个标准圆形，将地球的周长一分4瓣，一瓣为1万千米，这就是毛主席“坐地日行八万里”的由来。后来这个单位成为国际社会认可的距离（长度）公制单位。

在地球表面运动，导航定位很重要，在陆地上，往往确定标准点，比如说一个位置，表达为北京以西400千米，陆地上的标准点相距较近，容易寻找，陆地的地面起伏使得很多高山和河流成为标准点。而在广阔海洋上，没有地形的差别，举目四望海面茫茫，几乎没有差异，很难找到标准点。这就使得海员们不得不寻找天上的标准点。他们很幸运地找到北极星和南十字星作为标准点，但是船只与这些星宿的位置的变化不是距离的变化，而是仰角的变化，即角位置的变化，如果在赤道航行，观测的北极星仰角是零度（地平线上），在北极点的仰角是90度。南北方向的角度确定了，怎么确定东西方向的角位置（经度坐标）呢？地球24小时旋转360度，每小时旋转15度，当地太阳最高的时刻为中午12点，如果你带有出发地时刻的钟表，就可以根据这两个地点时间的不同计算离开出发地的角度的差异。

为了方便对角位置的计算，海员们将角的单位和长度单位挂钩定义了海里这个单位。角位置变化1分的距离定义为1海里，1度为60 海里，1小时航行1海里的速度为1节。这两个单位可以换算成公制单位。地球的一瓣的弧长1万千米，角度为90度，所以1度（60海里）的距离为111千米，1分（1海里）的距离为1852米。1节速度为1852米/3600秒=0.5 米/秒。

大多数船舶的经济航速为10节（5米/秒），这个速度大大低于汽车的经济航速72 千米/小时（20 米/秒）和高速公路速度108 千米/小时（30 米/秒）。以此速度航行，船舶每小时角位置变化10分，每6小时跨过一度，每天跨过4度，据此就可以大致估计航运的时间。例如：我国的南北极考察从上海（北纬30度）出发，到达南极（南纬70度）需要大约100/4=25天航行，到达北极（北纬70度）需要大约40/4=10天。而著名科幻小说《80天环游地球》的理论基础也是基于此（360度/4=90天）。

计算起来如此方便，这也许就是航运业使用海里和节的原因。