> 1492年哥倫布發現美洲。

> 1520年麥哲倫完成航行世界一週。(在南半球航行時，他也發現了大小麥哲倫星雲)。

> 17世紀裡，科學家們漸漸地確定了地球是一個圓球，圍繞著太陽旋轉。另一方面航海家在前一世紀發現的航線，漸漸造成西歐國家往海外開拓殖民地的風潮。

> 要稱霸海上，必須要有精確的世界地圖。要想有精確的世界地圖，就必須能精確的定位。

> 今天的科技，只要花一點錢，就可以得到很精確的全球定位系統(GPS global positioning system)，精確度在十公尺以內。不管你在地球的什麼位置，GPS都可以告訴你，你所處位置的經緯度。

> 我們總以為：科學家很有辦法，像經緯度這種問題，不像什麼大難題，應該難不倒科學家。

> 事實上，在十八世紀初，如何讓一個在海上的船能知道它所處的位置仍沒有簡單容易的儀器。

> 要決定一個位置的緯度相當簡單，但是要決定它的經度卻非常困難。

> 要決定一個位置的緯度，比決定它的經度要簡單很多，因此我們先來探討這個問題。

> 首先，我們應該知道：如果我們位在地球緯度X的地方，那麼我們的天頂就在天球赤緯X度上。換句話說，如果你熟悉天球上星星的分佈，根據天頂附近的星星的赤經、赤緯度，可以推算出你的天頂的赤經赤緯。而天頂的赤緯度，也就是你在地球上的緯度。

> > 這個關係可以用下面的圖顯示出來：

> 我們舉三個最常用的方法說明如下：

(1)利用北極星

> > 北極星是在北半球可以看得到的星星，它的位置永遠不會移動，最容易辨認，是一個理想的參考點。

> > 找到北極星，測量一下它距地平面的仰角的角度，這個角度就是你所在位置的緯度。

> > 例如我們在台北市找到北極星，發現它在正北方，距離地面是25度，我們就可以判斷台北市是在北緯25度。

> [限制]位置在赤道或南半球，或時間在白天，都無法看到北極星，就無法用此方法。

(2)利用某一顆星

> > 假設我們在晚上，在天頂附近辨認出一顆星星，根據資料查出它的赤緯是X度。我們等這顆星升到天空最高點時，測量它和天頂的夾角。

> > 如果這顆星在天頂的南方，夾角是Y度，那麼我們的位置是在X+Y緯度。

> > 如果星星是在天頂的北方，夾角是 度，那麼我們的位置是在 緯度。

> [限制]你必須熟知星星的分佈，知道它們的赤緯位置。只能在晚上進行。

(3)利用太陽位置

> > 這個方法的原理和(2)的方法相類似，卻可以在白天進行。

> > 首先，我們必須知道太陽的位置，與星星不同的是太陽的緯度不是固定不變的。它在夏至那天(6月22日)會到達赤緯23.5度，冬至(12月22日)會到達-23.5度，而在春分、秋分這兩天在天赤道，赤緯0度的地方。根據這些資料，我們可以算出一年裡每一天太陽的赤緯度。

> > 因此，假設某一天，太陽的赤緯度是X，在那一天的正午，我們量一下太陽與天頂的夾角為Y，則我們就可算出我們的位置是在緯度X+Y(如果太陽在天頂之北)。

> [限制]你必須知道今天是幾月幾號。必須是晴天，觀測得到太陽。

> 「決定一個位置的經度，這個問題，在目前當然不成問題。但它卻曾經難倒了許多傑出的科學家。歷史上，第一個解決這個問題的人是誰？答案是一個英國的鐘錶匠約翰哈里遜。他的故事在「尋找地球刻度的人」這本書裡有詳細的介紹。

> 下面是這本書的一些資料(摘自民國87年7月26日中國時報 浮世繪新鮮書摘)

> 書名：尋找地球刻的人 原作者：戴瓦•梭貝爾 譯者：劉鐵虎•范昱峰 提要： 十八世紀西歐國家縱橫四海，為求航行捷徑，避開危險水域，每艘船上必須要有隨時準確測定船隻位置的方法。因此，西班牙、荷蘭等國都曾懸賞徵求解決辦法。英國在1714年的「經度法案」中訂下兩萬英鎊的空前賞金。 哈里遜 在1736年發明了一個巧妙的時鐘，可以把啟程港真實時間如不滅之火般帶到世界遙遠的角落。就憑這個發明，他解決了計算經度的問題，而在1773年領到賞金。

> > 解決計算經度的問題，其實原理很簡單：只要能製作出一個時鐘，經得起海上的惡劣環境考驗，不受氣候冷熱影響的時鐘，就把問題解決了。哈里遜製作的鐘錶在海上航行9週，誤差只有5秒，遠超出當時的技術水準，因此獲得了賞金。

> > 為什麼有了準確的時鐘就能算出經度呢？因為有了準確的時鐘就能知道時差，而經度就是時差。

> > 假設一個人在英國格林威治的對準好手錶上的時間，然後坐飛機來到台北。在台北正午(太陽升起到最高點)，他看手錶上的時間與正午12點相差多少，經度就是多少。

> > (注意，我們這裡的時間不是時區(TIME ZONE)的人為時間，而是地理時間，亦即以當地點太陽到達最高點的瞬間定為中午12時。因此，經度不同(例如花蓮和台中)時間就不同)。

> > 例如：台北已經中午時，是格林威治的清晨3時50分，(台北較早，最早的地方是太平洋裡國際換日線，東西經180度重疊的地方)。兩地相差8時10分，以1小時換算經度15度，算出台北是在東經(格林威治的東方)121度30分的地方。

> > 一個小故事 在英國牛津(Oxford)城的基督教堂(Christ Church)的湯姆塔(Tom Tower)上有一個七噸重的鐘，暱稱為大湯姆(Great Tom)。 大湯姆在每天晚上9點5分時會敲101下。 敲101下是因為牛津大學創辦時，只有101位學生，鐘聲提醒101位學生該回到宿舍了。 至於9點5分這個時間是因為牛津大學位於格林威治的西方，時差約為5分鐘。牛津在人為的時區上，當然與格林威治同步，但是地理時間應比格林威治晚5分鐘。因此選在9點5分敲鐘表示：“我們以地理時鐘為準，地理時鐘9點是學生該回到宿舍的時間。”