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1海里等于多少公里(一节等于多少海里)

  —昔柒
  海里的地理知识数不胜数,绝非一篇文章所能涵盖。本文所指的"海里",是个国际度量单位。中学生最早接触这个单位,是在新课标高中地理选修二《海洋地理》中介绍的《联合国海洋法公约》,该公约规定的领海、毗邻区和专属经济区范围,均以"海里"作单位。"海里"是怎么来的?为什么有公里、米等长度单位,还会出现"海里"?其实,"海里"蕴含着丰富的地理知识,需要我们去认知。
  一、"海里"的来历
  近代以前的海上航行,由于在一望无际的大海上没有参照物,对距离、速度、位置的测量是比较困难的。在经纬度被应用于航海之前,航行一般是靠星图、罗盘定位。16世纪,航海仪器被发明出来,经纬度开始被加入到海图中,1617年,荷兰科学家斯内尔(Snell)以24024英里(38662.9公里)评估了地球的周长,之后的科学家们不断地改进这一测量结果,使得海上导航的参照系越来越精确。
  之所以将经纬度作为测量海距的依据,主要得益于数学和天文学的发展,人们发现用经纬度测量海距十分方便。在地球上任何海域,只要有一只指南针、一只精确的钟表、一根竹竿和一把卷尺(或者量角器),就可简易地测出当地的经纬度。为了计算方便,我们取春分日当天,行驶在北大西洋的船只为例。水手配戴的手表显示的是伦敦时间(本初子午线标准时),在太阳处在正南时,假设此时手表显示为15时,就说明船只所处经度比本初子午线偏西正好三个时区(每个时区的中心经线度数相差15°),即西经45°。
  图1:地球经纬度简易测量方法
  与此同时,水手在甲板上垂直地插上竹竿并固定住,再测量此时竹竿影子的长度,假设杆长与影长之比为1(tanα=1,则α=45°) ,便可知该地是北纬45°(如图1所示,角θ即为纬度)。
  于是这位水手便知道:此时船只正行驶在北大西洋中心偏西位置。与已知的陆地某点经纬度相对照,该水手会进一步知道:保持西偏北航向行驶,即将靠近纽芬兰岛东岸。人们根据一年中太阳直射点变化规律,利用更科学的工具,参照这种方法,在任意时点均可推算出当地的经纬度。
  当时的人们认为地球是正球形的,那么地球的每条经线长度都相等,且等于赤道长度的一半。为了测算方便,人们将一条经线跨1分(1度等于60分,圆周为360度)纬度的距离计为1海里,"1海里"实际上是将地球每条经线平均切分为10800份(180×60)后每1份的长度,计作1 n mile。
  二、"海里"的长度
  最早运用"海里"测量海距的船只,大多是航行于大西洋和地中海的欧洲船只,他们将地球子午线上纬度1分所对应的弧长,定义为海洋里的"1海里"。而事实上,航海家们很早就知道地球的子午圈并非是规则的圆形。2000多年前,古希腊天文学家托勒密根据前人测量结果,绘制了一份标有8000多个经纬度的地中海地图,用于船只定位和确定航程。经过航海家的反复验证,发现许多航线的距离存在偏差,从而发现了地球的单位经纬线长度并非完全相等,也就是说:地球的不同海域,"1海里"的长度是不一样的。
  但海上航行毕竟对距离的精确度要求不高,而且船员可以通过不间断测量修正测量结果,更重要的是,用"海里"计量海距,通常情况下非常便捷实用,于是,人们搁置了"1海里"的精确长度问题。
  现如今我们知道,地球子午圈是一个椭圆弧,它在不同纬度的曲率是不同的,因此,纬度1分所对应的经线弧长也是不相等的。曲率越大,纬度1分所对应的经线弧长越短,反之越长。也就是说,赤道附近纬度1分所对应的经线弧长最短,两极附近最长。具体的说,赤道附近1海里长度为1843米,两极1海里长度为1862米。我们知道,地球的平均半径为6371300米,周长为:6371300米×2×3.14159=40032058米,那么1海里的平均长度应为40032058÷360÷60≈1853.3米。
  现代航海的导航设备虽已十分发达,但由于"海里"已成为习惯性度量所用单位,因此被保留了下来。我国确定1海里的长度为1852米,这也是世界上大多数国家采用的标准。美国标准为1851.01米,英国标准为1854.55米,俄罗斯标准为1855.78米,不同的标准在比照时需要进行换算。
  三、"海里"的发展
  "海里"随航海而诞生,又是随着航海的发展而发展。最早期的航海者,凭借着对星相、岛屿、水流、鸟类、海草、风势等自然事物的辨认而测量方位,这种方法只能适用于靠近陆地的航行。后来,航海家使用简单的仪器来测量天体角度,依靠天体定位,但在确定经度方面较为困难。
  即便在指南针和钟表出现后,人们使用地球经纬网作为定位参照,但也受制于测量精度和地球真实形状的影响,海上航行精准定位仍然比较困难。随着导航定位电子化和电子海图信息系统的出现,"海里"越来越走向精准化,特别是全球定位系统(GPS)在全球范围内全天候地为海上用户提供三维定位,加上中国北斗导航系统等别的系统相继加入,全球定位已经带动航海业发生了划时代的变革(如图2所示)。
  图2:全球四大卫星定位系统
  经过精确测量并划定大地平均水准面后(减少地形影响),人们发现,从远距离看上去,地球形状像一只梨子:它的赤道部分鼓起,是它的"梨身";北极有点放尖,像个"梨蒂";南极有点凹进去,像个"梨脐",整个地球像个梨形的旋转体。从地心到北极或南极的距离大约6356.9公里(两极的差极小,可以忽略);从地心到赤道的距离大约6377.8公里;地球平均半径大约6371.4公里,这个数字是地心到地球表面所有各点距离的平均值。据此可计算出地球赤道周长大约为40075公里,比用地球平均半径计算出来的结果,大约增加45公里。如果仍然按传统方法规定"海里"的长度,必将引起混乱。
  1929年在摩纳哥举行的国际水文地理学会议(International Extraordinary Hydrographic Conference),将1海里定为1.852公里,以便于统一计算。各国领海的宽度是12海里,即22.224公里,按照《联合国海洋公约》的规定,我国管辖的海域面积约300万平方公里。
  四、与"海里"相关的"节"和"链"
  节(knot)是船员为测船速而使用的速度单位。船只每走1海里,船员就在放下的绳子上打一个节,逐步衍化为用"节"做船速的单位。1节=1海里/小时=0.514m/s,即船速为1节的船只每小时行驶1.852公里。相应地,海水流速、海上风速、鱼雷等水中兵器等,其速度计量单位国际上也通用"节"。现代海船的测速仪已非常先进,有的随时可以数字显示,"抛绳计节"早已成为历史,但"节"作为海船航速单位一直被沿用。我国首艘航母辽宁舰最快航速是29节,即每小时可航行53.7公里。
  "链"是航海计量短距离的单位,1链等于1/10海里,代号是英文"Cable"的词头,用"Cab"作为单位符号。

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