海洋中为什么使用海里这一单位?

2023-09-15 12:00:07
'在人类刚开始远洋航行的时候,如何准确地描述海上的距离一度成为了一大难题,因为在茫茫的海洋中,人们根本无法找到合适的参照物,而在顺流、逆流等多种因素的干扰下,人们也无法准确地判断出船只在大海上航行的速度。在进入了16世纪之后,人们已经可以通过各种航海仪器较为准确地测量出自己在大海中所在的经纬度,在此基础上,就有人提出了一种利用经纬度来定义海洋中的基础距离单位的观点。早在公元前5世纪左右,人们就开始'

在人类刚开始远洋航行的时候,如何准确地描述海上的距离一度成为了一大难题,因为在茫茫的海洋中,人们根本无法找到合适的参照物,而在顺流、逆流等多种因素的干扰下,人们也无法准确地判断出船只在大海上航行的速度。

在进入了16世纪之后,人们已经可以通过各种航海仪器较为准确地测量出自己在大海中所在的经纬度,在此基础上,就有人提出了一种利用经纬度来定义海洋中的基础距离单位的观点。



早在公元前5世纪左右,人们就开始猜测地球很可能是圆的,在人类具备了远洋航行的能力之后,这种说法就逐渐得到了人们的认同。

所以该观点认为,假设地球是一个完美的球体,那么在地球表面上的任意一点,都可以画出一个穿过地球北极点和南极点的大圆(注:大圆就是通过球体中心的平面和球体表面的交线),由于这种大圆其实就是两条相对的经线连起来的,所以我们可以将其称为“经线圈”。



从理论上来讲,我们可以在地球表面画出无数个“经线圈”,但它们都有一个共同的特点,那就是它们的周长是相等的,所以我们只需要将“经线圈”的周长进行合理的划分,就可以定义出基础距离单位。

怎么划分呢?其实很简单,“经线圈”就是一个圆,所以我们可以把这个圆分成360度,然后将每一度再分为60分,而这个1分所对应的弧长,就可以作为描述海上距离的基础单位了。

是的,你没有猜错,这其实就是“海里”的由来,我们可以简单地将其理解为,将上述“经线圈”的周长除以360,然后再除以60,得到的长度就是1海里。那么1海里是多少公里呢?我们接着看。



1公里就是1千米,这是我们都知道的,而关于米的定义,则要追溯到1799年,在这一年里,法国正式开始使用一种被称为“米制”的度量衡标准,该标准将1米的长度定义为:“通过巴黎的经线上从地球北极点到地球赤道的距离的1千万分之1”。

在接下来的时间里,“米制”逐渐得到了广泛的采纳,为了精确地表示1米的长度,人们可谓是想尽了办法,但在实际应用中总是会存在着一定的误差,直到科学家能够非常精确地测定光速之后,这一问题才得到解决,于是1米的长度最终被定义为:“光在真空中直线前进299792458分之1秒的距离”。



现在我们假设地球是一个完美的球体,那么按此标准就可以得出,“通过巴黎的经线上从地球北极点到地球赤道的距离”,其实就是上述“经线圈”周长的4分之1,所以“经线圈”的周长就为4千万米,也就是4万公里。



根据海里的定义就可以计算出,1海里就等于4千万米除以360然后再除以60,其结果就是大约1852米,也就是说,1海里大约是1.852公里。

然而地球却并不是一个完美的球体,这就意味着,地球上不同纬度的区域,1海里的距离就会存在着一定的差异,比如说在赤道区域,1海里大约是1.843公里,而在两极区域,1海里大约是1.862公里。

在这种情况下,地球上各个区域对“1海里是多少公里”的定义就出现了不同,但一般来讲,人们普通采用的是1929年国际水文地理学会议上通过的标准,而根据该标准的定义,1海里就是1.852公里。

总而言之,“海里”出现得比“公里”更早,而因为用海里这种与地球尺寸直接相关的单位,可以简洁而直观地描述船只在大海上的行程,再加上这种单位人们用了很久,早就已经习惯了,所以直到现在,人们通常还是用海里来描述海上的距离,而不是用公里。

,

车在路上开,如果总车程共一百公里,开了50公里,还剩50公里,很清楚对吧

但是船有航向,如果航向偏了,可能本来一百公里的航程,开了五十公里,但你不知道自己还有多远,可能还剩七十公里,可能还剩六十公里,可能还在原地,甚至因为风浪洋流导致被推远了几公里,这个已经开了五十公里这个数据就没有意义了。

所以船只在大海上航行,参照的是经纬度坐标,比如我起点坐标在AB,目标坐标是CD,我现在经过测算我所处的坐标是EF,我就能测算,我已经在这条线路上开了多少度分秒,你还要向某个方向开多少度分秒能到目的地。至于海里,只不过是这道算数题的副产物,因为海里的定义就是经线上开一分的长度,我知道航行方向知道开了多少度,就可以用三角函数算出开了多少海里了,同时也可以搞清楚两个坐标点之间相距多少海里。

换言之,你可以把海上航行理解为在画满经纬线的棋盘上走格子,在经线上走一小格(一分)就是一海里,走一大格(一度)就是60海里。海里和经纬度两者是能整数进行计算,而公里则不能。海上所有以公里为单位的数字,理论上都是先算出海里后再进行单位换算的。在海上开船,并不需要知道真实的“距离”,只需要知道开了多少“格子”,这就是海里这个单位的优越性体现。

还有一点,海里不能被公里替代的原因在于,海里不是一个定值。海里是一分经线的长度,在地球不同纬度,一海里最多能差19米。还是用棋盘上走格子来举例,棋盘上的格子排布稍微有点不均匀,有的大一点点有的小一点点,但是我们钦定了棋盘上的格子走一格就是一海里。这里的海里表示的其实是点与点的位移,不需要也不必要转换成公里,100海里的意思就是海图上一百个小格子的,强行换算成公里,不仅无益,反而有害,最多也就是给岸上的人和乘船的乘客那些只认公里的人标个距离看个热闹。

至于节,那是海里的副产物,把一条一海里长的绳子抛进海中,一个小时能拉走这么长的绳子,就是一节航速。

有朋友指出海里和节这是"习惯法",虽然有习惯的成分,但也不尽然。如果一个规则没有实际的意义,而仅是追随传统,比如原油计量单位“桶”,早就没有那样大小的桶在实际使用了,那用习惯法来解释现在用"桶"计量原油是可以的。而海里的定义是依托经线长度存在的,只要经线和纬线的规则是仍在实际使用的,是有意义有生命力的,那么仅用习惯法来解释海里就是不恰当的。

晚上回去我去偷儿子的圆规和量角器画个图,解释一下为什么两极一海里长,赤道一海里短的问题。

不好意思,圆规和量角器虽然拿到了,但是两极的一海里长这件事,一开始我自己画出来测量值和结论是相反的。直到在知乎看到正确答案,那就请左转拜读高人的见解https://www.zhihu.com/answer/263881091

也就是说,纬度是地面法线的夹角度数,而非地面与球心连线的夹角度数。对正球体,法线交汇于球心,故正球体截面的半径之间的夹角等同于纬度,正球体每一度经线长度是一致的。

查询了一下纬度的定义,确实如此

纬度是地面法线与赤道面的夹角度数

但地球是有点扁的球体,地面法线不交汇于球心。极地的扁平率较大,就会出现一度经线被拉长的现象。

看了正确答案之后我试着画了两张示意图

图一是理想球体的截面

图一,理想球体截面

所有点的法线均穿过圆心,从球心画任意条半径,相隔相同角度的半径分割的经线弧长应该是相等的。

极端扁平球体截面

然后我再按照冬瓜的外形,画一个极端扁平的球体的截面,冬瓜平的两侧可以视为极度扁平版的两极。可以看到,球面法线不交汇于球心。在两极极端扁平的情况下,两极附近的法线近乎互相垂直,导致在两极取1度法线夹角的弧长将会是无限长。

不过还好地球只是略微扁一点点,但也足以能让两极的一海里(一分经线)比赤道要多19米长了。

'

在人类刚开始远洋航行的时候,如何准确地描述海上的距离一度成为了一大难题,因为在茫茫的海洋中,人们根本无法找到合适的参照物,而在顺流、逆流等多种因素的干扰下,人们也无法准确地判断出船只在大海上航行的速度。

在进入了 16 世纪之后,人们已经可以通过各种航海仪器较为准确地测量出自己在大海中所在的经纬度,在此基础上,就有人提出了一种利用经纬度来定义海洋中的基础距离单位的观点。

早在公元前 5 世纪左右,人们就开始猜测地球很可能是圆的,在人类具备了远洋航行的能力之后,这种说法就逐渐得到了人们的认同。

所以该观点认为,假设地球是一个完美的球体,那么在地球表面上的任意一点,都可以画出一个穿过地球北极点和南极点的大圆(注:大圆就是通过球体中心的平面和球体表面的交线),由于这种大圆其实就是两条相对的经线连起来的,所以我们可以将其称为“经线圈”。

从理论上来讲,我们可以在地球表面画出无数个“经线圈”,但它们都有一个共同的特点,那就是它们的周长是相等的,所以我们只需要将“经线圈”的周长进行合理的划分,就可以定义出基础距离单位。

怎么划分呢?其实很简单,“经线圈”就是一个圆,所以我们可以把这个圆分成 360 度,然后将每一度再分为 60 分,而这个 1 分所对应的弧长,就可以作为描述海上距离的基础单位了。

是的,你没有猜错,这其实就是“海里”的由来,我们可以简单地将其理解为,将上述“经线圈”的周长除以 360,然后再除以 60,得到的长度就是 1 海里。那么 1 海里是多少公里呢?我们接着看。

1 公里就是 1 千米,这是我们都知道的,而关于米的定义,则要追溯到 1799 年,在这一年里,法国正式开始使用一种被称为“米制”的度量衡标准,该标准将 1 米的长度定义为:“通过巴黎的经线上从地球北极点到地球赤道的距离的 1 千万分之 1”。

在接下来的时间里,“米制”逐渐得到了广泛的采纳,为了精确地表示 1 米的长度,人们可谓是想尽了办法,但在实际应用中总是会存在着一定的误差,直到科学家能够非常精确地测定光速之后,这一问题才得到解决,于是 1 米的长度最终被定义为:“光在真空中直线前进 299792458 分之 1 秒的距离”。

现在我们假设地球是一个完美的球体,那么按此标准就可以得出,“通过巴黎的经线上从地球北极点到地球赤道的距离”,其实就是上述“经线圈”周长的 4 分之 1,所以“经线圈”的周长就为 4 千万米,也就是 4 万公里。

根据海里的定义就可以计算出,1 海里就等于 4 千万米除以 360 然后再除以 60,其结果就是大约 1852 米,也就是说,1 海里大约是 1.852 公里。

然而地球却并不是一个完美的球体,这就意味着,地球上不同纬度的区域,1 海里的距离就会存在着一定的差异,比如说在赤道区域,1 海里大约是 1.843 公里,而在两极区域,1 海里大约是 1.862 公里。

在这种情况下,地球上各个区域对“1 海里是多少公里”的定义就出现了不同,但一般来讲,人们普通采用的是 1929 年国际水文地理学会议上通过的标准,而根据该标准的定义,1 海里就是 1.852 公里。

总而言之,“海里”出现得比“公里”更早,而因为用海里这种与地球尺寸直接相关的单位,可以简洁而直观地描述船只在大海上的行程,再加上这种单位人们用了很久,早就已经习惯了,所以直到现在,人们通常还是用海里来描述海上的距离,而不是用公里。

'