地球概论之地理坐标_百度文库
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地球概论之地理坐标|
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GPS之前,野外经纬度确定
GPS出现只有十几年时间，60-70年代野外考察或国界线确定或海上航行，是如何确定当地的经纬度的
提问者采纳
在海上，这个技术在大航海时代后期就解决了。首先最要紧的不是罗盘，而是时间，以英国为例，船只在出海前，驶过格林威治天文台的时候，就会对时，在海上航行时，六分仪观测特定恒星位置，以恒星高度角确定纬度。这个方法直到今天依然在使用，也是航海专业人员必要的基本功之一。经度就比较简单了，只要旅行者带两块表，一块是格林威治时间，一块是当地时间，根据时间差可以确定经度。当然也可以通过测量恒星高度角，查询天文历，获得当地的位置。这种定位法称为天文定位。二战之后，出现了无线电定位。你说的卫星定位其实也是无线电定位的一种。无线电定位是通过测量无线电导航台发射信号(无线电电磁波)的时间、相位、幅度、频率参量，可确定运动载体相对于导航台的方位、距离和距离差等几何参量，从而确定运动载体与导航台之间的相对位置关系，据此实现对运动载体的定位和导航。
如果不是海里，在陆地，周围高低不平，地平线找不到，恒星高度？
在地上立一根杆子，不断的画出它的影子。当影子最短时，记录下此时影子的方向。这是正北方向。测量此时影子和杆子的长度，用三角函数算出太阳仰角，再考虑测量日距离春（秋）分和夏（冬）至的日期数，用三角插值算出当日太阳直射点纬度，附加后即可得出当地纬度值。因为北极星不严格在北极点，所以用测量北极星仰角得纬度会有大约半度的误差。另外，得到正北方向后，记录太阳过正南方向时的时间，因为北京时间用的是东经120度的时间，用记录的时间和12时整的时间差就可以得出经度了。 还可以利用地图+指南针的方法。一般野外考察，肯定会做好准备的。另外，六七十年代，已经有无线电定位了。
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出门在外也不愁漫谈中世纪如何在海上确定经纬度--笔耕砚田
　　笔耕砚田
　做一位幸福的守望者。
漫谈中世纪如何在海上确定经纬度
关于最早的测量： 在中世纪的航海地图上，并没有经纬线，有的只是一些从中心有序地向外辐射的互相交叉的直线方向线。此线也称罗盘线，希腊神话里的各路风神被精心描绘在这些线上，作为方向的记号。所以，哥伦布探险队中的西班牙水手想到方向的时候，并不是罗盘方位上的多少度，而是风（losvientos）。而葡萄牙水手则称他们的罗盘盘面为风的玫瑰（rosedosventor）。水手们根据太阳的位置估计风向，再与“风玫瑰”对比找出航向。玫瑰线，即指引方向的线。 世界上第一个明确提出经纬度理论的人是古希腊学者托勒密。最早的本初子午线则出现在15世纪出版的托勒密的世界地图上，定在了当时人们心中的世界起点，即现大西洋中非洲西北海岸附近的加那利群岛。
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假如你想当一名水手，你就得上一所专业学校，花几年时间学习怎样作这些必要的计算，然后，再经过二三十年的磨练，当你谙熟所有的工具、表格和海图，能够驾驭船员纵横四海之后，你也许会被船主聘为船长。当然，你如果无这样的雄心壮志，你就无需去学这些复杂繁琐的算术，所以，对这一章的简短，请勿介意，我只是谈了一些概况而已。因为航海学几乎完全是一种计算性的科学，所以，直至欧洲人重新发现了三角学，航海理论才有了巨大的突破。尽管古希腊人曾给这门科学奠定了坚实的基础，但是在托勒密（古埃及亚历山大城的著名地理学家）逝世之后，三角学就被视为一门精密而复杂、又过分奢侈的学问，这门不易掌握的科学被人们抛到了一边，渐渐地遗忘了。然而，印度人和后来北非和西班牙的阿拉伯人并无这样的顾虑，这份没人要的古希腊遗产被他们正大光明地保存了下来，并继续加以发扬光大。“zenith”和“nadir ”这两个阿拉伯语中的专业术语就充分说明，当欧洲学校再次把三角学排进学生的课程表时（大约在13世纪），它已不再是基督教的遗产，而变成了伊斯兰人的财宝。但此后的300 年里，欧洲人急起直追，迎头赶超，后来居上。虽然他们这时再次懂得了怎样计算角度，如何解决三角形问题，但发觉自己又面临了另一个难题―――如何寻找到一个远离地球的固定点，能取代教堂的尖顶来充当参照物。400)this.style.width=400;">
这个崇高的荣誉戴在了北极星的头上，北极星变成了最值得信赖的航海参照物。因为北极星距离人类那么遥远，所以，它看上去好像就是静止不动的；另外，它很容易辨认出来，一旦迷失了方位，纵然是最笨的捕虾者也能找出北极星的方位来。只要沿着北斗七星最右边两颗星的直线方向去寻找，北极星就会进入人的视野。当然，太阳也是一个不变的参照物，可科学还没有把太阳的运行轨迹测算出来，因此，只有最博学的航海者才有能力求助于太阳。400)this.style.width=400;">
在人们被迫接受了“地球是扁平的”这一理论的那个年代，很必然，全部的算术都无可奈何地同客观真实相背离。（早期地球仪的制作过程是这样的：先印刷出狭长的三角形图块，然后将这些图块剪下来，粘贴在木球上。德国最有名的地球仪制作者，是纽伦堡学者琼汉恩斯?肖纳。他在16世纪早期制作的两个地球仪保存至今。以下所展示的三角形图块，是1540年从乔治?哈特曼制作的地球仪上复制下来的样品。）到16世纪初，终于结束了这种尴尬局面，圆球理论取代了圆盘理论。地理学家也终于得以主持真理，让地理以本来面目示人。首先，地理学家用一个平面（这个平面同连接南北极的中轴线垂直）把地球平均划分成南北两部分，分界线就叫赤道，赤道至南北两极的距离一样长。400)this.style.width=400;">
接着，他们又把赤道与两极之间均分为90等份，这样，90条平行线（由于地球是圆形的，所以，每一条平行线都是一个圆圈）平均地分布在赤道与两极之间，每条线之间的距离为极点至赤道距离的九十分之一，是69英里长。然后，这些圆圈被地理学家编上了号，从赤道起，直至极点，赤道是0 °，极点是90°。这就是纬度（如图所示）。所以，纬度的确立是地理学一大进步的标志。不过，即使这样，航海仍然是很危险的。在所有船长都知道计算纬度之前，为了搜集与太阳运行有关的数据，为了把太阳每年每月每天在每一个地点的准确方位记载下来，一代又一代的数学家和航海者倾尽了心血。最终，任何一个较聪明的航海者，只要会读书识字，就能在极短的时间内判断出自己的位置在北纬几度（赤道以北的纬度称北纬，以南称南纬）或者南纬几度，简而言之，就是他距极点和赤道多远。过去，海船越过赤道到南半球航行很不容易，因为北极星在南半球是看不见的，这样，船就失去了导航的参照物。这一问题最终被科学解决了。到了16世纪末，航海者就再不必为纬度问题而困惑了。但是，经度问题还悬而未决（你应当知道，经线与纬线垂直）。人类把这个谜团成功地解开又花了两个多世纪。在确定纬度时，科学家们是以南极点和北极点这两个定点为基准的。他们说：“它们是永远固定不变的，这就是人类的‘教堂尖顶’。”但是，地球既无东极点也无西极点，地轴也不在那个方向。当然，子午线，即穿过两个极点，环绕整个地球南北方向的圆圈，人们能够画出无数个。但是，该把哪一条子午线定为“本初子午线”，作为东西半球的分界线呢？因为有了这条线，水手们就可说：“我现在位于本初子午线以东（或以西）100 英里。”由于在许多人的传统念中，耶路撒冷作为世界中心是根深蒂固的，他们就要求把穿过耶路撒冷的经线定为本初子午线来划分东西半球，即纵向的“赤道”。但是，这个计划因民族的自尊而破产了，因为，各国都想把本初子午线据为己有，让世界从自己的首都开端。即使在现在，人类自认为自己的胸襟已开阔了很多，但分别把本初子午线定在柏林、巴黎和华盛顿，仍然分别在一些德国、法国和美国的地图出现。400)this.style.width=400;">最终结果呢，穿过格林尼治的那条经线被选定为本初子午线，作为东西半球的分界线，这是因为英格兰在17世纪（经度确定的年代）为航海学的发展做出了突出的贡献，又因为当时的航海业都是在1675年建立于伦敦附近格林尼治的英国皇家天文台的监管之下。当然，英国能得到这个荣誉很大程度应该归功于那时英国的强大国力。这样，航海者在经度上就有了“教堂尖顶”，但还面临一个问题：身处浩瀚的大海之中，他们将怎样把自己与格林尼治经线之间的距离确定下来呢？为了最终解决这一问题，1713年，英国政府成立了“海上经度确定委员会”。为了奖励那些能使人类在茫茫大海上确定经度的最佳发明，这个专门委员会悬设了巨奖：2万英镑（相当于现在的十几万，当然现在的英镑也很值钱），在两个多世纪前的确是一笔巨款，许多人为它而做出了努力。当这个委员会在19世纪上半叶解散时，对那些称得上“发明”的发明，它已发放了相当于现在几百万英镑的奖金。现在，历史已把这些人的大部分努力遗忘了，时间也渐渐地淘汰了他们的发明成果。但是时至今日，在重奖之下诞生的两项发明仍具有它们的实用价值。这两项发明就是六分仪和天文钟。六分仪是一种复杂的仪器（这是一种小型的海上观察仪，能够夹在臂下，随身携带），利用它能够把各种角的距离测量出来。中世纪简陋的观象仪、直角仪和16世纪的象限仪（四分仪）是这个发明的直接来源。如同全世界在同一时间里探求同一个问题时经常发生的情况那样，有三个人都声称自己是六分仪的最先发明人，为了这个荣誉而苦苦相争。对六分仪的问世，航海界表现出来了兴奋，但与他们对天文钟的兴趣相比，这个兴奋就显得很温和了。400)this.style.width=400;">
天文钟是一种精确可靠的计时装置；它1735年诞生，比六分仪迟了4 年。天文钟的发明者约翰。哈里森是一个制造钟表的天才（当钟表匠之前他还做过木匠活呢）。这个天文钟计时很准确，能够以任何一种形式在世界上任何一个地方准确地报出格林尼治时间，而且天气变化对它不产生干扰。这是由于在天文钟里，哈里森增加了一个装置，这装置叫做“补偿弧”，它能够对平衡簧的长度作出调整，来适应因温差而引起的热胀冷缩，因此，温湿度的变化对天文钟没有任何影响。当然，那时的航海情况远比现在更加艰苦，老式的摆钟根本熬不过航海的前几个月。在经历了漫长而且不体面的讨价还价之后，哈里森最终在他去世前三年（1773年）拿到了奖金。今天，一艘海船只要随船携带了一只天文钟，无论它航行到了哪儿，都能准确地知道格林尼治时间。由于每24小时太阳就围绕地球运转一圈（其公转方向与地球自转方向正好相反，但从方便的角度出发，我采用了一样的表述方式），每一小时经过15°经线，所以，只要晓得航船的当地时间和格林尼治时间，就能够通过两个时间的差而求出航船与本初子午线的距离了。举例来说：假如航船所在位置的当地时间为12点，格林尼治时间此时为下午2 点，而太阳每小时要经过15°经线，那么，航船与格林尼治的距离就是2 ×15°=30°。于是，就能在航海日志上记下：某年某月某日中午，航船抵达西经30°。1735年天文钟的发明是惊世骇俗的，可至今天文钟已渐渐丧失了它原有的重要地位。现在，格林尼治天文台每天中午都向全球整点报时，这样，天文钟就很快变成了一件奢侈品了。实际上，如果我们不怀疑领航员的能力，所有繁琐复杂的表格和费力耗神的计算都可被无线通讯毫不客气地抛进大海。人类将就此翻过最辉煌的一段航海历史，与所有关于勇气、耐心和智慧的航海传奇暂时告别。未经勘测的茫茫海域再也不存在了，那种在惊涛骇浪之前，纵然是最优秀的水手也会刹那间就不知所措、迷失方向的岁月一去不再了。那个仪表堂堂手持六分仪的人将不再坐在驾驶室而是坐在船舱里，头戴耳机，问：“喂，楠塔基特岛（或者，”喂，瑟堡岛“），我现在的方位多少？”陆地上的领航员就会报告他目前所在的方位。事情就是如此简单。为了能够平安、愉快而颇有收获地在地球表面上穿行，人类已经作了二十多个世纪的努力，这二十多个世纪的岁月并无浪费。这是人类历史上第一次成功的国际合作经历。对这项有益的工作，中国人、阿拉伯人、印度人、腓尼基人、法国人、荷兰人、希腊人、英国人、西班牙人、葡萄牙人、挪威人、瑞典人、意大利人、丹麦人、德国人，都曾为做出过自己的贡献。人类合作史上特殊的一页就将结束了。但还有许多其他的内容促使我们忙碌一阵。
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经度的故事
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编者按：本刊上期《对流体力学做出巨大贡献的杰出历史人物》一文中，曾提到法国力学家、数学家拉格朗日后来担任法国经度局委员，并讲授课程。这说明当时人们对经度测量的重视。应网友的要求，这里对有关经度的事再做进一步的介绍，以飨读者。
&&&&经度的故事
&&&&&&& &经度问题&是18世纪最棘手的科学难题之一。在将近两个世纪的时间里，科学家们费尽心机，想找到一种解决方案。当时，整个欧洲的科学界&&从伽利略到牛顿&&都试图通过绘制天体图，从天空中找到解决方案。而钟表匠约翰&哈里森却独树一帜，大胆地提出了用机械方法(即使用一种能在海上提供精确时间的钟表)来解决该问题。他四十年如一日地潜心制作了后来被称作&精密时计&的完美计时器。
&&&&& &&&大家知道，在地球上，确定位置需要两个坐标，这就是纬度和经度。纬度比较容易测量，赤道就是零度，两极则是九十度，只需要一台能够测量星体高度的象限仪就可以了。把象限仪水平放置，一端对准北极星，读出它和水平面的夹角，就是纬度。稍微有点经验的海员还能够利用太阳的高度测出纬度，只不过需要测量员用一只眼睛直视太阳。传说，那时的远洋船上每20个老船长就会有19个因为常年对着太阳看而变成&独眼龙&。
&&&& &&&&但经度就是另外一回事了，地球一直在转，没有任何天体能够用来直观地显示经度的差异，这使得经度的确定难以进行。于是，古代的航海只能沿着海岸线走，否则等待船员的就是死亡。当初郑和下西洋就是如此，所以他最远只能到达非洲，不可能发现隔海相望的美洲大陆。
&&&&& &&&历史上确定经度的方法，主要有2种流派：钟表法和月距法。
&&& &&&&前者依据的逻辑很简单：地球每二十四小时自转一周，这一周也就是三百六十度。于是，每个小时就相当于经度的十五度。只要知道两地的时间差异，就可以知道两者之间的经度差了。举例来说，如果知道某地的正午12点正好是伦敦的上午10点，那么就说明此地在伦敦东边30度的地方。于是，经度的确定就转换成另外一个问题：如何测定两地的时间差。海船行驶中，船员可以利用太阳或其他天体的位置来确定当时的时间(比如，正好是正午)，如果知道那时某基点(比如伦敦)的的正确时间，那就能确定出海船的经度位置了。
&&&&& &&1530年，荷兰数学家伽玛&弗里西斯(Gemma Frisius)首次提出，先制作一台钟表，始终保持某地(比如阿姆斯特丹)的时间，然后带着它旅行到新的地点，利用太阳高度测定&当地时间&，再和&阿姆斯特丹钟表&作对比，就能知道此地和阿姆斯特丹的经度差。这个设想从理论上讲严丝合缝，但在那个时代无法测定经度，因为当时的钟表精确度太差了。因此提高钟表的精确度(尤其是在海上随船晃动的钟表的精确度)就成了确定经度位置的关键了。
&&&& &&&既然人工制造的机械装置一时无法准确计时，人们很自然地把目光转向天空。事实上，人类早期对天文的兴趣绝大部分来自计时的需要。因为人们发现，只有天体的移动是完全守时的，太阳、月亮和星星组成了一个巨大的&天钟&，替人类预报时间。
&&&& &&&1514年，德国天文学家约翰&沃纳(Johann Werner)提出利用月球的移动来测量经度。在他之前，已众所周知，月亮在天空的相对位置一直都在改变。沃纳精确测量，月球每小时移动一个本身直径的距离。他因此假定，假如地球上观察到的月球移动都是一样的，只要在两地分别观测月球，准确记下它在某个位置上的时间，就能算出两地之间的经度差。但这种&月距法&也有令人头痛的问题：当时的星空图标既不完备也不准确。此外，在各地观察到的月球移动并不规律。
&&&& &&&1610年，著名的意大利天文学家伽利略(Galileo)通过自制的望远镜，发现木星有4颗卫星，它们以极快的速度绕着木星公转，转速和轨道都极有规律。伽利略发明的&木星卫星法&虽然解决了地图绘制的问题，但不能帮助海员们发现自己的位置，因为木星实在是太远了，在陆地上观测都很困难，更别说在海上了。
&&&&伽利略 ()
&&&&& &&哥伦布发现美洲的壮举在欧洲引发了一股航海热，可随之而来的却是灾难，因为大批船只因为测不出自己的准确位置而迷失在大海中。航海大国西班牙的损失尤其惨重。1598年西班牙国王菲利普三世颁布诏书，宣布设立经度奖金，任何人只要找出海上测量经度的方法，就可以获得重奖。可是，这份诏书一经颁布，立刻招来不少自认为聪明的家伙提出各式各样的想法。西班牙政府不得不面对一大堆不切实际的设想，评审官们很快就厌倦了，伽利略的想法连带着遭了殃，被西班牙政府打入冷宫。
&&&&哥伦布 ()
&&&&&&& 好在不仅是西班牙对解决经度问题感兴趣，包括葡萄牙和意大利在内的许多欧洲国家都出台了各自的奖励措施。伽利略没有放弃自己的想法，他继续观察木星，不断修改自己的数据，并于1638年把这个方法提交给了荷兰政府。但荷兰政府直到1641年才决定派国内顶尖科学家克里斯蒂安&惠更斯(Christiaan Huygens)前往意大利和伽利略讨论此&木星卫星法&的可行性。可是，还没等两人会面，伽利略就去世了，这个方法又被搁置了起来。
&&&&惠更斯 ()
&&&&& &&当然，伽利略并没有把所有的时间都花在观察木星上。他兴趣广泛，在多个领域都有高深的造诣。他曾经第一次提出了用摆锤测量时间的原理，据说这个想法源自他年轻时的一次神秘经历。他发现从教堂屋顶上垂下来的油灯被风吹得摇摇晃晃，他用自己的脉搏测量了摆动一次所需的时间，发现这个时间不但非常恒定，而且与灯绳的长度有关。他非常想利用摆锤的这一特性制作一台摆钟，但一直没找到合适的机会。
&&&&& &&有趣的是，这个想法最终被惠更斯解决了。惠更斯坚称自己没有接触过伽利略的设想，制作摆钟的想法完全是自己独立想出来的。1656年，他制作出世界上第一台摆钟，并于两年后出版了一本描述摆钟原理的专著《时钟》(Horologium)。惠更斯发明摆钟是为了更准确地描述天体的行为，而这样做的最终目的是为了解决经度问题。事实上，他曾经专门为航海而制作了两台航海钟(Marine Timekeeper)，并曾经出海进行过检验。可是，钟摆只能在平静的海面上使用，一旦出现风浪，摆钟就不准了。为此，惠更斯潜心研究，发明了螺旋平衡弹簧，代替了钟摆，并申请了法国专利。
&&&&&& &可是，在惠更斯打算申请英国专利的时候，遇到了英国科学家罗伯特&虎克(Robert Hooke)的挑战。这个虎克可是大名鼎鼎，他是个科学多面手，曾经用显微镜观察生物，发明了&细胞(Cell)&这个词。另外，他在光学、引力理论、地震学、蒸汽机制造和弹簧原理等领域都取得过很大的成绩。事实上，正是在发明平衡弹簧的过程中，虎克提出了著名的&弹簧原理&，即&弹簧产生的弹力和拉长的长度成正比&。虎克指责惠更斯偷窃了他的弹簧式钟表设计，两人为此数次大动干戈，最后谁也拿不出足够的证据证明对方剽窃，这个螺旋平衡弹簧的专利最后也就不了了之。
&&&&虎克 ()
&&&& &&&1714年，远程航海使得经度问题显得越发重要，英国国会因此成立了一个&经度委员会&(Longitude Board)。同年7月8日，英政府正式颁布《经度法案》。该法案规定，若有人能在地球赤道上将经度测量确定到半度范围内，奖励两万英镑；将经度确定到三分之二度范围内，奖励一万五千英镑；将经度确定到一度范围内，奖励一万英镑。
&&&&&& &我们来算算，英国国会颁发的这个大奖限定的经度范围如果对应时间长度的话是多少呢？已知每小时对应的经度是15度，半度经度就相当于两分钟。当时，从伦敦出发的帆船大约需要6个星期的时间才能到达加勒比海。由此可以算出，如果采用&钟表法&的话，这块表每天的误差不能大于3秒钟。当时格林尼治天文台使用的那台堪称世界最准的摆钟也只能做到每天误差不超过两秒，而那是一台钟摆长达4米的庞然大物，而且还是在陆地上工作。所以，当时没人能够想象得出如何才能造出这样一台钟表，能够抵抗远洋航行的干扰。
&&&& &&&但是，两万英镑的诱惑实在是太大了!据估计，1714年时的两万英镑大约相当于现在的1800万美元。换算成人民币的话，这是一笔超过1亿元的巨款!
&&&&& &&约翰&哈里森(JohnHarrison)于日出生在英国约克郡。哈里森子承父业，跟着父亲学会了做木工。没人知道他从何时开始突然渴望读书，那时有关自然科学的书非常稀少，一位牧师借给他一本剑桥大学数学家桑德森教授所做的《自然哲学讲座》的记录。哈里森如获至宝，把整本书都抄了下来,还给这本手抄本起了个名字，叫《桑德森先生的机械学》。
&&&&& &&1713年，19岁的哈里森造出了一台摆钟, 这座摆钟几乎完全是用木头做成的。它用橡木做齿轮，黄杨木做轴，只在连接处用了少量的黄铜和铁。他充分利用了橡木的纹理，把最坚实耐磨的部分用在了齿轮上，因此这台钟的木齿在正常情况下永远不会因磨损而脱齿。1720年，当地一位爵士出钱让哈里森帮忙在自己庄园里建造一座塔钟，他花了两年时间造了出来。现在这座塔钟仍在报时，近300年的时间里除了一次装修外从来没有间断过。这座塔钟也是木制的，不用上油就能工作。哈里森选用了一种会自己渗出油脂的热带坚木作为摩擦部件，非用金属不可的地方也都选用了上等黄铜，因此这台钟完全不必担心生锈，杜绝了空气湿度对精度造成的影响。
&&&&& &&哈里森设计了一种像蚂蚱腿似的擒纵器，几乎完全没有摩擦，这就极大地提高了钟表的精度和抵抗环境变化的能力。
&&&&& &&哈里森还设计了一个&烤架&式钟摆。他把9根长短不同的铜棍和铁棍并列在一起，组成一个像烤肉架一样的东西，两种金属不同的胀缩程度相互抵消，于是钟摆的长度就不受温度的影响了。
&&&&哈里森 ()
&&&&&& &1727年时哈里森开始专注于这个经度问题，毕竟他在此之前制造的钟表都是固定在地上的，要想适应海洋，还需克服不少新的困难。经过4年的努力，终于想出了解决船只晃动问题的办法。他设计了一种平衡摆，两只钟摆的两头分别用一根弹簧连接在一起。这样一来，一根钟摆受到的震动就会被另一根钟摆所抵消，无论船怎么摇晃，都不会影响这种平衡摆的频率。
&&&&& &&1735年哈里森在当时伦敦最有名的钟表匠格雷厄姆的资助下，制造出第一台航海钟样钟。这台被称为&经线仪&H1的航海钟重达42公斤，被装在一个长宽高均为13米左右的铜壳内。格雷厄姆找了5位皇家学会的会员前来参观，其中包括著名天文学家哈雷。5人检查了H1的机械结构，一致叫好，并联名给经度委员会写了一封热情洋溢的推荐信。
&&&& &&&有了专家的推荐，经度委员会出钱让哈里森带着H1出海检验。首次远航的目的地选择了在葡萄牙的里斯本。1736年，英国海军大臣亲自写了一封介绍信，把哈里森送上了&百夫长&号军舰。船长普罗克特安排H1&住&进了自己的休息室，还用铁钩把H1吊在房顶上，尽量减少震动，一个星期后就到达了里斯本。可船一靠岸，好心的普罗克特船长就猝死了，没有来得及在航海日志上留下关于H1的任何记录。回程的时候，&百夫长&号遇到了风暴天气，在海上漂了一个多月才返回英国。就在船快要靠岸的时候，新船长认为对面是达特茅斯附近的斯塔特，而哈里森根据H1给出的经度数据，认为这是彭赞斯半岛上的利泽德。最后证明哈里森的H1是对的，两地相差100公里。在暗礁密布的英国海滩，这100公里的差别足以造成一次海难。
&&&&& &&哈里森又花了3年的时间做出了H2， H2比H1略小，却反而更重了，因为哈里森把原先一部分木质材料改成了铜。除此之外，哈里森改进了驱动系统，并设计了一个更加灵敏的温度补偿器。
&&&&& &&1757年，哈里森完成了H3。这台机器只有60厘米高，30厘米宽，重量也只有35公斤，但H3一共包含了753个零件，是到那时为止最复杂的一台钟表。H3包含了几项新的发明：哈里森用圆形的平衡器代替原来的哑铃平衡器，解决了能抵抗船只转弯时造成的离心力的问题。他制造了一块&双金属片&(BimetallicStrip)，代替了原先用来抵抗温度变化的&烤架&。这种金属片至今仍然被广泛用于恒温器内。他还发明了一种&带夹圈的滚珠轴承&(CagedRollerBearing)，直到现在还能在带运动部件的机器上找到这种轴承。
&&&&&&& 1759年，H4问世了。跟它的三位兄长相比，H4是个名副其实的小不点。它的直径为13厘米，重1.45公斤。
&&&&&& &英国著名航海家库克船长于1768年开始其首度探险之旅时，并未使用经线仪。他于1778年第三次出航时，凭借经度仪的帮助，以极高的精确度测绘了太平洋海域，不但确定了每一个岛屿和每一条海岸线的纬度，也标出了它们的经度。
&&&& &&&就这样，哈里森从自学成才的钟表制造者起步，发明了航海精密计时器，解决了经度精确定位问题，使安全的长距离海上航行成为可能，从此引发了大航海时代革命性的巨变。
&&&&(小田摘编撰文)}