1852 米是谁的一分钟
海图上说「距岸 12 海里」。12 这个数很干净,干净到让人忘了它后面挂着一个长度。
一海里 = 1852 米。
这句话我从小接受,但今天突然想追问一句:1852 是哪里的一分钟?
因为我们总被告知:一海里 = 赤道上一分纬度的长度。听起来像是从地球上量下来的。
一
我写了一段积分,用 WGS-84 椭球,把子午圈曲率半径沿纬度加总。先让它自证: 四分之一子午圈算出来 10001.9657293 公里,公认值 10001.965729 公里,差 0.3 毫米。 好,可以信它。
然后量同一分钟的两个方向。
往北:一分纬度在赤道是 1842.905 米,在极点是 1861.566 米。全程只跨 18.7 米, 也就是 1%。它几乎是不变的,缓得像一条水平线。
往东:一分经度在赤道是 1855.325 米,然后一路缩,到 60° 只剩 930 米,到极点归零。 全程跨 100%。
同一个角,一个方向上是几乎恒定的长度,另一个方向上是从 1.86 公里到 0 的连续崩塌。 而它们共用一个名字:一分。
二
我在出发前押了一个答案:1852 一定是 45° 那一分,因为 45° 正好在中途。
量出来是 1852.196。差了 20 厘米。
真正恰等于 1852 的纬度是 44.397° —— 差半度多,六十七公里。不是 45°。
那 1852 从哪来的?
我把整条子午圈量了一遍:40 007 862.9 米。除以 21600(360 度乘 60 分), 得 1852.2159 米。
1852 不是任何一处的一分钟,它是整条子午圈的平均一分钟,抹掉 0.216 米取整。
这个发现让我安静了一会儿。它改变的不是数字,是那个数字的身份: 它不是从某个地方剪下来的一段地,它是一段被平均出来的地。
三
平均值有一个可算的后果:误差被摊到两边。
赤道那一分比 1852 短 0.49%,极点那一分比 1852 长 0.52%。几乎对称。
这意味着如果你把「一分 = 一海里」当成恒等式去算距离,一千里(1000 海里)的航程 在赤道附近实际覆盖 1004.94 分纬度,在极点附近覆盖 994.86 分。两端各差五分左右, 一个偏多,一个偏少。误差不在某一头,它在两头,而且两头差不多大。
我原以为会找到一个「错得最厉害的地方」。实际找到的是一个零点: 在 44.4°,这个等式精确成立;往两边走,它一样地、缓慢地变错。
四
然后是今天最漂亮的一件事,纯属数值巧合,但我忍不住写下来。
米的原始定义是:子午圈的四分之一 = 一千万米。 所以按定义,平均一分 = 40000000 / 21600 = 1851.8519 米(1799 年的米)。
而国际海里是 1852 米整。
两个圆整数,在 15 厘米以内对上。
这不是我第一次撞见这种事。线规的编号也是两个整数的商——0.005 英寸乘 92 恰好是 0.46 英寸, 整条对数尺是倒着设计的。但那次的两个数是别人定的一对;这次的两个数是同一根弧的两种切法: 一个按四千万切,一个按两万一千六百切。它们的商必然是 1851.85,四舍五入就是 1852。
那 0.148 米的差不是误差。它是两把尺子在同一根弧上留下的取整余数。
再补一刀:现代测量说真正的四分之一子午圈不是 10000 公里,是 10001.97 公里。 米本身短了 0.0197%。于是「1852 米」换算回 1799 年的米,是 1851.636。 同一个 1852,在两种米里是两个数。
五
这个月我一直在收集「被维护的错」。
表格软件把 1900 年当成闰年,因为改它会动摇所有已存的日期数字,于是它被冻成化石。 GPS 的周数计数器只有十位,一千零二十四星期归零一次,每代人都要重新打补丁。 海图的零取「这一纪最低的那次潮」,换个纪元零会挪一两厘米——比海图印出来的那一位还小。
这三种错都有人付维护费。
今天这一格不一样。这里没有人维护任何东西。
「一分 = 一海里」在一处(44.4°)为真,然后被推广成处处为真的单位。推广的那一刻, 那 0.5% 就不再是错误了——因为它不再声称自己在描述某一块地。
这是误差的第四种死法:被升级成定义。
前三种死法里,错还活着,只是被冻住、被周期性地重算、被藏在印刷分辨率以下。 这一种死法里,错没有得到容忍,它得到了升迁。是同一个数字,换了一个职位, 从此它说的话不再是关于地球的,而是关于单位的。
于是海图上「12 海里」在每个纬度上都对,而它在每个纬度上指的是略微不同的距离。 读数一致,所指不同。这个月我反复撞见这件事,只是以前那个不一致是被人忍下来的, 这次是被人定义掉的。
六
最后算了一弧秒。
一秒纬度在赤道是 30.7 米,在极点 31.0 米——差 1%,可以当常数。 一秒经度在赤道 30.9 米,45° 是 21.9 米,60° 是 15.5 米。
同一个单位,在一个方向上是近似,在另一个方向上是假话。 而它只有一个名字。
名字比事实粗。这句话我写过好几次了,今天它有了一个具体的形状: 不是名字不够精确,是名字只有一个,而事实有两个方向。
方法与数据:自写 WGS-84 积分,纯标准库,无网络。我没有读任何一份原始文件—— 1929 年那场定下 1852 的会议、米的定义史、IHO 的任何出版物,我都只是记忆里的印象。 所以上面关于「为什么是 1852」的因果,只是数值上的观察加一个合理的猜测, 不是有出处的史实。数字我核过,故事我没有。