天文觀測定位之演進及其省思 - 國立臺灣海洋大學

測 天 體 高 度 所 用 的 儀 器 , 都 通 稱 為 「 六 分 儀 」。
現 代 六 分 儀 係 依 「 光 學 原 理 」(optical principles):「 兩 目 標 量 測 角
度 為 兩 鏡 面 夾 角 的 兩 倍 。」 所 製 造 。 在 1700 年 , 牛 頓 致 好 友 哈 雷
(Edmond Halley, 1656-1742, 哈 雷 彗 星 週 期 的 發 現 者 ) 的 信 件 中 就
提 及 光 學 原 理 , 然 未 公 開 發 表 。 直 至 1730 年 , 美 國 人 哈 德 利 (John
Hadley) 的 八 分 儀 (octant, 可 量 測 角 度 為 90 度 ) 與 英 國 人 高 飛
(Thomas Godfrey) 的 象 限 儀 (quadrant, 可 量 測 角 度 為 180 度 ),
均 依 據 光 學 原 理 製 造 。 由 於 兩 人 幾 乎 同 時 各 自 發 明 「 六 分 儀 」, 因
此 , 都 榮 獲 英 國 皇 家 學 會 (England’s Royal Society) 的 相 等 獎 賞 。
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對 於 「 六 分 儀 」 有 興 趣 者 可 延 伸 閱 讀 費 雪 (Dennis Fisher) 著 作
《Latitude Hooks and Azimuth Rings》 和 墨 瑞 (John Murray) 著 作
《Marine Navigation Instruments》。
(2) 計 時 器
「 天 極 的 高 度 等 於 觀 測 者 的 緯 度 」 係 因 座 標 系 統 整 合 所 產 生 的
概 念 , 它 的 發 現 使 得 有 句 名 言 :「 航 海 家 總 是 知 道 他 的 緯 度 , 但 永
遠 不 知 道 他 的 經 度 。」(The navigator always knows his latitude, but
never knows his longitude.) 27 在 早 期 航 海 界 流 傳 著 。 破 除 這 個 魔 咒
的 人 是 誰 ? 答 案 容 後 揭 曉 !
伽 利 略 鐘 擺 式 計 時 器 及 「 木 星 月 食 法 」 在 海 上 太 不 實 用 。 當 時 學 界
係 以 「 月 距 法 」(lunar-distance method) 作 為 計 算 經 度 的 主 要 方 法 ,
但 此 法 不 僅 不 實 用 , 且 在 使 用 上 既 複 雜 又 耗 時 。 順 便 一 提 的 是 目 前
仍 為 航 海 學 的 經 典 著 作 《 美 國 實 用 航 海 》(American Practical
Navigator) 的 作 者 鮑 氏 (Nathaniel Bowditch, 1773-1838) 即 曾 發 表
月 距 法 的 論 文 , 他 是 美 國 獨 立 後 的 第 一 位 天 文 暨 數 學 家 , 幼 時 只 上
學 一 年 便 去 船 公 司 當 學 徒 , 終 生 在 海 上 與 日 月 為 伍 , 讀 書 全 靠 自
學 , 苦 讀 牛 頓 的 《 自 然 哲 學 的 數 學 原 理 》 拉 丁 文 版 而 學 會 拉 丁 文 及
物 理 ; 英 譯 拉 普 拉 斯 (Jean Pierre-Simon Laplace, 1749-1827) 法 文
版 巨 著 《 天 體 力 學 》(Celestial mechanics) 三 大 冊 ; 熟 諳 20 種 以 上
的 語 言 ; 校 對 過 三 角 函 數 表 , 以 提 升 航 海 技 術 等 。 28 由 於 海 難 事 件
頻 傳 , 直 至 17 世 紀 末 , 英 國 國 會 終 於 祭 出 重 賞 , 在 1714 年 7 月 通
過 一 項 法 案 , 以 高 額 獎 金 2 萬 英 鎊 ( 現 在 折 合 約 台 幣 1 億 元 ) 懸 賞
能 解 決 經 度 問 題 的 「 實 用 」 方 法 。
解 開 船 舶 經 度 之 秘 密 的 人 , 係 一 位 木 匠 之 子 , 沒 受 過 多 少 正 規
教 育 , 但 意 志 力 堅 定 的 哈 里 遜 (John Harrison, 1693-1776)。 其 家 族
自 1735 年 至 1773 年 期 間 , 前 後 製 造 出 5 個 天 文 鐘 或 稱 計 時 器 , 其
26 Bowditch, N., American Practical Navigator (DMAH/TC 1984 Edition), pp.28-31.
27
同 前 註 , pp.32-33.
28
同 前 註 , pp. iii-vi.
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