海裡都有什麼物産? —昔柒 海裡的地理知識數不勝數,絕非一篇文章所能涵蓋本文所指的“海裡”,是個國際度量單位中學生最早接觸這個單位,是在新課标高中地理選修二《海洋地理》中介紹的《聯合國海洋法公約》,該公約規定的領海、毗鄰區和專屬經濟區範圍,均以“海裡”作單位“海裡”是怎麼來的?為什麼有公裡、米等長度單位,還會出現“海裡”?其實,“海裡”蘊含着豐富的地理知識,需要我們去認知,我來為大家科普一下關于海裡都有什麼物産?以下内容希望對你有幫助!
—昔柒
海裡的地理知識數不勝數,絕非一篇文章所能涵蓋。本文所指的“海裡”,是個國際度量單位。中學生最早接觸這個單位,是在新課标高中地理選修二《海洋地理》中介紹的《聯合國海洋法公約》,該公約規定的領海、毗鄰區和專屬經濟區範圍,均以“海裡”作單位。“海裡”是怎麼來的?為什麼有公裡、米等長度單位,還會出現“海裡”?其實,“海裡”蘊含着豐富的地理知識,需要我們去認知。
一、“海裡”的來曆
近代以前的海上航行,由于在一望無際的大海上沒有參照物,對距離、速度、位置的測量是比較困難的。在經緯度被應用于航海之前,航行一般是靠星圖、羅盤定位。16世紀,航海儀器被發明出來,經緯度開始被加入到海圖中,1617年,荷蘭科學家斯内爾(Snell)以24024英裡(38662.9公裡)評估了地球的周長,之後的科學家們不斷地改進這一測量結果,使得海上導航的參照系越來越精确。
之所以将經緯度作為測量海距的依據,主要得益于數學和天文學的發展,人們發現用經緯度測量海距十分方便。在地球上任何海域,隻要有一隻指南針、一隻精确的鐘表、一根竹竿和一把卷尺(或者量角器),就可簡易地測出當地的經緯度。為了計算方便,我們取春分日當天,行駛在北大西洋的船隻為例。水手配戴的手表顯示的是倫敦時間(本初子午線标準時),在太陽處在正南時,假設此時手表顯示為15時,就說明船隻所處經度比本初子午線偏西正好三個時區(每個時區的中心經線度數相差15°),即西經45°。
圖1:地球經緯度簡易測量方法
與此同時,水手在甲闆上垂直地插上竹竿并固定住,再測量此時竹竿影子的長度,假設杆長與影長之比為1(tanα=1,則α=45°) ,便可知該地是北緯45°(如圖1所示,角θ即為緯度)。
于是這位水手便知道:此時船隻正行駛在北大西洋中心偏西位置。與已知的陸地某點經緯度相對照,該水手會進一步知道:保持西偏北航向行駛,即将靠近紐芬蘭島東岸。人們根據一年中太陽直射點變化規律,利用更科學的工具,參照這種方法,在任意時點均可推算出當地的經緯度。
當時的人們認為地球是正球形的,那麼地球的每條經線長度都相等,且等于赤道長度的一半。為了測算方便,人們将一條經線跨1分(1度等于60分,圓周為360度)緯度的距離計為1海裡,“1海裡”實際上是将地球每條經線平均切分為10800份(180×60)後每1份的長度,計作1 n mile。
二、“海裡”的長度
最早運用“海裡”測量海距的船隻,大多是航行于大西洋和地中海的歐洲船隻,他們将地球子午線上緯度1分所對應的弧長,定義為海洋裡的“1海裡”。而事實上,航海家們很早就知道地球的子午圈并非是規則的圓形。2000多年前,古希臘天文學家托勒密根據前人測量結果,繪制了一份标有8000多個經緯度的地中海地圖,用于船隻定位和确定航程。經過航海家的反複驗證,發現許多航線的距離存在偏差,從而發現了地球的單位經緯線長度并非完全相等,也就是說:地球的不同海域,“1海裡”的長度是不一樣的。
但海上航行畢竟對距離的精确度要求不高,而且船員可以通過不間斷測量修正測量結果,更重要的是,用“海裡”計量海距,通常情況下非常便捷實用,于是,人們擱置了“1海裡”的精确長度問題。
現如今我們知道,地球子午圈是一個橢圓弧,它在不同緯度的曲率是不同的,因此,緯度1分所對應的經線弧長也是不相等的。曲率越大,緯度1分所對應的經線弧長越短,反之越長。也就是說,赤道附近緯度1分所對應的經線弧長最短,兩極附近最長。具體的說,赤道附近1海裡長度為1843米,兩極1海裡長度為1862米。我們知道,地球的平均半徑為6371300米,周長為:6371300米×2×3.14159=40032058米,那麼1海裡的平均長度應為40032058÷360÷60≈1853.3米。
現代航海的導航設備雖已十分發達,但由于“海裡”已成為習慣性度量所用單位,因此被保留了下來。我國确定1海裡的長度為1852米,這也是世界上大多數國家采用的标準。美國标準為1851.01米,英國标準為1854.55米,俄羅斯标準為1855.78米,不同的标準在比照時需要進行換算。
三、“海裡”的發展
“海裡”随航海而誕生,又是随着航海的發展而發展。最早期的航海者,憑借着對星相、島嶼、水流、鳥類、海草、風勢等自然事物的辨認而測量方位,這種方法隻能适用于靠近陸地的航行。後來,航海家使用簡單的儀器來測量天體角度,依靠天體定位,但在确定經度方面較為困難。
即便在指南針和鐘表出現後,人們使用地球經緯網作為定位參照,但也受制于測量精度和地球真實形狀的影響,海上航行精準定位仍然比較困難。随着導航定位電子化和電子海圖信息系統的出現,“海裡”越來越走向精準化,特别是全球定位系統(GPS)在全球範圍内全天候地為海上用戶提供三維定位,加上中國北鬥導航系統等别的系統相繼加入,全球定位已經帶動航海業發生了劃時代的變革(如圖2所示)。
圖2:全球四大衛星定位系統
經過精确測量并劃定大地平均水準面後(減少地形影響),人們發現,從遠距離看上去,地球形狀像一隻梨子:它的赤道部分鼓起,是它的“梨身”;北極有點放尖,像個“梨蒂”;南極有點凹進去,像個“梨臍”,整個地球像個梨形的旋轉體。從地心到北極或南極的距離大約6356.9公裡(兩極的差極小,可以忽略);從地心到赤道的距離大約6377.8公裡;地球平均半徑大約6371.4公裡,這個數字是地心到地球表面所有各點距離的平均值。據此可計算出地球赤道周長大約為40075公裡,比用地球平均半徑計算出來的結果,大約增加45公裡。如果仍然按傳統方法規定“海裡”的長度,必将引起混亂。
1929年在摩納哥舉行的國際水文地理學會議(International Extraordinary Hydrographic Conference),将1海裡定為1.852公裡,以便于統一計算。各國領海的寬度是12海裡,即22.224公裡,按照《聯合國海洋公約》的規定,我國管轄的海域面積約300萬平方公裡。
四、與“海裡”相關的“節”和“鍊”
節(knot)是船員為測船速而使用的速度單位。船隻每走1海裡,船員就在放下的繩子上打一個節,逐步衍化為用“節”做船速的單位。1節=1海裡/小時=0.514m/s,即船速為1節的船隻每小時行駛1.852公裡。相應地,海水流速、海上風速、魚雷等水中兵器等,其速度計量單位國際上也通用“節”。現代海船的測速儀已非常先進,有的随時可以數字顯示,“抛繩計節”早已成為曆史,但“節”作為海船航速單位一直被沿用。我國首艘航母遼甯艦最快航速是29節,即每小時可航行53.7公裡。
“鍊”是航海計量短距離的單位,1鍊等于1/10海裡,代号是英文“Cable”的詞頭,用“Cab”作為單位符号。
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