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小獵犬號航海天文鐘列表

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由湯馬斯·恩蕭（英语：Thomas Earnshaw）製作的航海鐘，在小獵犬號第二次航行時使用。

小獵犬號是英國海軍部的測量船，曾被派遣執行三次重要航行：第一次（1826–1830）與冒險號（英语：HMS Aid (1809)）一同測量南美洲海岸，第二次（1831–1836）延續第一次的航行，並進一步建立一系列環繞全球的基準點，第三次（1837–1843）則前去測量澳大利亞海岸。[1][2][3]

小獵犬號在航行時攜帶大量航海天文鐘，主要原因有二：其一，長途航行中必然會有部分天文鐘損壞，但它們對任務至關重要。其二，所有天文鐘的走時速率隨時間都會發生變化。雖然可以透過定期校對並插值修正，但速率變化並非總是線性的，常常會有偏差。攜帶大量、不同型號的天文鐘，並取其平均讀數，能夠在一定程度上抵消誤差。[4][5]

此外，小獵犬號為了抵達海軍部指定的經度測量點，有時必須將天文鐘帶到陸地上，甚至渡過河口或深入船隻無法進入之地。這樣會增加風險，搬運也會影響其準確性。這也是測量船需要攜帶大量天文鐘的另一原因，其中大部分可以一直安置在船上安全、緩衝良好的位置。[6]

背景

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航海天文鐘能讓船隻於海上精確測定經度，透過比較當地正午的時間與某一基準地點正午的時間差，便能計算出經度差。如欲計算即須隨身攜帶能顯示基準地點時間的時鐘，而能在船隻航行、劇烈的環境變化（特別是溫度）下仍保持準確的時鐘，就被稱為航海天文鐘。其最早在18世紀時出現，並在19至20世紀初被航海者廣泛使用，即便在無線電報時訊普及後仍是必需品，電報訊號只能校正天文鐘，但其本身仍負責顯示時間。[7]

航海天文鐘在1772年首次被帶上測量船，時為詹姆斯·庫克第二次航行，他使用拉克姆·肯德爾（英语：Larcum Kendall）製作的K1型，其為约翰·哈里森發明的H4型的複製品。[8][5]

1818年起，英國海軍部開始向軍艦配發天文鐘，並在1825年成為既定程序。通常情況下，海軍部只配發一枚，若艦長自備一枚，則艦船會再額外配發一個，確保至少有三個天文鐘，才能確保各天文鐘間誤差不會過大。到了小獵犬號出航時，使用天文鐘已成為慣例，而該船在第二次航行時攜帶了22枚天文鐘，數量前所未有。這得益於製造規模擴大，價格逐漸下降。當初開發H4型花費超過20,000英鎊（約合今日387萬英鎊），肯德爾製作的K1售價500英鎊（約合今日88,000英鎊），廉價型K3也要100英鎊（約今日15,900英鎊）。但等到小獵犬號航行結束時，一枚優質天文鐘的價格已降到40英鎊以下（約今日5,000英鎊）。[8][5]

天文鐘製造商

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下表為小獵犬號攜帶之天文鐘的製造商，多數位於倫敦。

製造商 概述
阿諾
Arnold 		約翰·阿諾（英语：John Arnold (watchmaker)）（1736-1799）是當時頂尖的航海天文鐘製作者。他於1763年在倫敦河岸街開設工坊，後來與其子約翰·羅傑·阿諾德（John Roger Arnold，1769–1843）合作，成立公司Arnold & Son。[9]
阿諾與登特
Arnold & Dent 		阿諾與登特是Arnold & Son的繼承公司，由約翰·羅傑·阿諾德與愛德華·約翰·登特（英语：Edward John Dent）在1830至40年間合夥經營，後登特獨立經營。1843年阿諾德去世後，Arnold & Son被查爾斯·弗洛德沙姆（英语：Charles Frodsham）收購。[10][11]
登特
Dent 		愛德華·約翰·登特與阿諾德結束合作後，成立了自己的公司，由繼子們延續經營，最終發展為 E. Dent & Co.，該公司持續營運至1976年。登特最廣為人知的作品是設計大笨鐘，最終由他的繼子完成。[12]
恩蕭
Earnshaw 		湯瑪斯·恩蕭是航海天文鐘史上的重要人物。他發明了彈簧棘爪擒縱器（spring detent escapement），後來成為所有天文鐘的標準配置。他還改良了平衡輪的溫度補償機制。[13]
艾夫
Eiffe 		約翰·斯威特曼·艾夫（John Sweetman Eiffe，卒於1880）。他終生對英國海軍部心懷怨恨，因為他發明了一種輔助溫度補償裝置卻沒有獲得獎勵，而該設計在海軍部仍在審查時，被莫利紐克斯（Molyneux）獨立發明並取得專利。[14]
弗倫奇
French 		聖地亞哥·詹姆斯·摩爾·弗倫奇（Santiago James Moore French），有時簡稱為詹姆斯·摩爾·弗倫奇，活躍於1808至1842年。他是倫敦的天文鐘製作者，其工坊最初設在皇家交易所，後來搬至康希尔街。[15]弗倫奇的天文鐘曾獲經度委員會（英语：Board of Longitude）獎，他的720號天文鐘被視為標準品（作為基準，與其他天文鐘比較），並在16枚確定馬德拉群島經度的天文鐘中拔得頭籌。[16]
弗洛德沙姆
Frodsham 		查爾斯·弗洛德沙姆（英语：Charles Frodsham）是鐘錶匠，最初工坊位於芬斯伯里大道（英语：Finsbury Pavement），後來搬到新龐德街。1843年約翰·羅傑·阿諾德去世後，他收購其公司，並以Arnold & Frodsham的名義在斯特蘭德繼續經營。1854 年，他獲得皇家認證，並在1858年將公司改回 Charles Frodsham & Co.。如今Charles Frodsham & Co. Ltd. 仍存在，但已搬離斯特蘭德。[17]
加德納
Gardner 		羅伯特·加德納（Robert Gardner，卒於1875）是格拉斯哥供應商，1834年創立 Gardner and McGregor公司。他可能並非天文鐘的製造者，而是銷售商。[18]
麥凱布
McCabe 		麥凱布是倫敦鐘錶匠，活躍於1780至1811年。他生於愛爾蘭，1775年搬到倫敦。他創立的公司持續營運至 1883年。[19]
莫利紐克斯
Molyneux 		羅伯特·莫利紐克斯（Robert Molyneux，卒於1876），其鐘表工坊設在南安普頓街（英语：Southampton Row）。1835 年，他與兒子亨利（Henry）組成 R. & H. Molyneux。該公司在 1842 年由 Birchall & Appleton 接手，後來再由 William E. Cribb 繼承。[20][21][22]
莫里斯
Morrice 		D. & W. Morrice是天文鐘、鐘錶製造商，位於倫敦康希爾街80號。[23]
莫瑞
Murray 		詹姆斯·莫瑞（James Murray，1780–1847）是蘇格蘭鐘錶與天文鐘製作者，1815至1847年間在皇家交易所經營。他的819號天文鐘在1823年的格林威治比賽中獲得最高獎，之後伴隨威廉·愛德華·帕里的最後一次西北航道探險。他的天文鐘還伴隨詹姆斯·威德尔前往南冰洋，在1823年達到當時船隻與天文鐘所抵達的最南端。他的兒子詹姆斯延續其志業，並在墨爾本與加爾各答設立分部。[24][25][26][27]
帕金森與弗洛德沙姆
Parkinson & Frodsham 		威廉·帕金森（William Parkinson）與威廉·詹姆斯·弗洛德沙姆（William James Frodsham，1778–1850）於1801年在倫敦成立公司。弗洛德沙姆出身於鐘錶世家，是湯瑪斯·恩蕭的學生威廉·弗洛德沙姆之孫，他的母親則是約翰·哈里森的曾孫女，他也是查爾斯·弗洛德沙姆的父親。該公司營運至1947年。[28][29]
彭寧頓
Pennington 		羅伯特·彭寧頓（Robert Pennington，1780–1844）來自坎伯韋爾，是一位天文鐘製作者。Robert Pennington & Son是他與兒子約翰在1832至42年間的合作公司。他發明了一種改良型分度儀（英语：Sector (instrument)）。[30][31]

命名規則

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在以下列表中，字母欄是航海天文鐘在船上使用時所分配的代號，用來在航行期間的天文鐘讀數表中識別該儀器。這只是臨時名稱，當船隻任務結束後就不再使用。數字欄則是製造商連同自己的名稱一起刻在天文鐘上的永久編號，可獨一無二地標示該儀器。天文鐘製造商的名字經常會被縮寫，例如 Earnshaw 製造的編號509號計時器，通常簡稱為 E509。[32]

清單中所有的計時器類型只有兩種：箱式或懷錶式。箱式計時器安裝在固定於木箱的平衡環架上，懷錶式計時器則與怀表類似。「上鍊」欄表示天文鐘在需要再次上鍊之前能持續運作的天數。不過，實際操作時，所有計時器都會在每天的同一時刻上鍊，唯獨八天鍊型的計時器則改為每週一次。[32]

首次航行

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小獵犬號於1826年首次啟航，與冒險號一同啟航。艦隊由菲利普·帕克·金（英语：Phillip Parker King）指揮。小獵犬號最初由普林格·斯托克斯（英语：Pringle Stokes）擔任艦長，但他在1828年8月1日於飢荒港（英语：Puerto del Hambre）因憂鬱開槍自盡，12 天後去世。此後由斯凱林中尉（Lieutenant Skyring）短暫接掌，最終由罗伯特·菲茨罗伊接任艦長。[33][34]

在這次遠征中，小獵犬號僅攜帶三具天文鐘，大部分的天文鐘都配置在冒險號上。[35]

小獵犬號第一次航行攜帶的天文鐘[35]
字母 製造商 編號 擁有者 類型 上鍊 評論
– 帕金森與弗洛德沙姆 228 政府[36] 箱式 不詳 菲利普·帕克·金評價二者性能優秀，它們過去在小獵犬號前曾投入極地航行。
– 254
– 麥凱布 228 金評價其性能優秀

冒險號

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冒險號在此次遠征鐘攜帶大部分天文鐘，菲利普·帕克·金在此次航行的任務是以天文鐘測量前往南美洲時大西洋各地之經度，當中包含马德拉群岛、特内里费岛、維德角群島及里約熱內盧。[37]

冒險號第一次航行攜帶的天文鐘[35]
字母 製造商 編號 擁有者 類型 上鍊 其他
A 弗倫奇 3296 政府 箱式 2日 A至D被安裝在分成多個隔間的盒子中，並懸掛在平衡環架上。Z也在盒子中，但單獨安裝。[35]
B 3295
C 3271
D 3227
E 3290 1日 E至H安裝在分成多個隔間的盒子中，並懸掛在平衡環架上。
F 3291
G 3292
H 3293
Z 3233 8日 –

A到H號航海天文鐘都是新的，金對它們尚未完全穩定下來表示擔憂。按照慣例，皇家海軍的新天文鐘通常會先在格林威治天文台運轉大約六個月，並檢查其走時速率，確認穩定後才會交付給船隻。新製的天文鐘往往需要約半年時間，才能達到穩定的走時狀態。[38][35]

Z號天文鐘，以及分別裝有A–D與E–H號天文鐘的兩個木箱，都被固定在一大箱子裡，再安置在船中央盡可能低的位置。這樣能夠靠近船隻的運動中心，減少震動影響。同時，把它們固定在同一處，也能確保船體對天文鐘的磁場干擾保持一致，進而讓這種干擾對走時的影響保持恆定。由於天文鐘的速率會定期檢測，並在計算中修正誤差，因此船隻的磁場影響也就等於自動被考慮在內。[39][35]

冒險號第一次航行另外準備的天文鐘[35]
製造商 擁有者 編號 類型 上鍊
莫瑞 – 553 懷錶式 不詳
帕金森與弗洛德沙姆 1048
弗倫奇 –

莫瑞553號天文鐘曾在格林威治天文台接受過數月測試，表現良好，這讓金對新入手的法國天文鐘稍感安心。至於帕金森與弗洛德沙姆1048號，則是由製造商借給金在航行途中試用。不過它在冒險號啟航前兩天才完工，來不及進行速率檢查與穩定測試。至於弗倫奇懷錶型天文鐘，則由政府主要天文鐘承製商額外借出。金用它作為隨身的「工作錶」，負責在測量點之間傳遞讀數，從而避免主要的天文鐘因搬動而受到干擾。[35]

第二次航行

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彭寧頓製作的天文鐘V號之機芯結構

小獵犬號第二次航行（英语：Second voyage of HMS Beagle）由罗伯特·菲茨罗伊指揮，時間從1831年至1836年，查尔斯·达尔文在此次航行中隨行。海軍部交給菲茨罗伊的任務有兩個：第一，延續金在第一次航行中對南美洲的測繪工作，並把測繪範圍擴展到火地群岛，再繞過南美洲大陸西岸直至智利海岸。第二，建立一條帶有已知經度的「基準點鏈」，供未來的航海者校正天文鐘。[40]

海軍測繪局為菲茨羅伊列出詳細的任務清單，旅程的前半段大致重複金的路線，一方面為了驗證金的測量成果，另一方面則將航程劃分成較小的區段，好讓天文鐘能在每一站進行四天校核，同時減少因溫差造成的影響。[40]

小獵犬號因為擔心船員把霍亂帶上岸而被拒絕在特內里費島登陸，但隨後抵達維德角群島、費南多·迪諾羅尼亞群島以及里約熱內盧。之後，小獵犬號花費相當長時間測繪自里約向南的南美海岸、火地群島、智利海岸，最遠到達祕魯。1835年8月，小獵犬號才離開南美。[41]

至於橫渡太平洋的航程，海軍部並未精確指定路線，因為無法確定菲茨羅伊在有限時間內能向北測繪到何處，也就不清楚出發點。但他們要求必須在大溪地島停靠，因為那裡的經度早已精確測定。此外，和橫渡大西洋一樣，太平洋航程也要分段進行，以便頻繁校核天文鐘。菲茲羅伊選擇經由加拉巴哥群島，隨後又前往大溪地、紐西蘭、澳大利亞和模里西斯。[41]

靠著天文鐘，小獵犬號船員們首次成功測出一條環繞全球的經度基準鏈。理論上，完成環球航行後，每一段「當地正午」的差值加總應該正好是24小時，最終結果總誤差33秒。雖然菲茨羅伊認為這個數字過大，不能單純歸因於天文鐘誤差，但他的結果與早期測量並未出現重大矛盾。[42]他推測，長時間朝著與地磁場固定方向一致的航行，可能對天文鐘造成了某種細微但未知的影響。在五年、數萬海里的航程裡，僅出現相當於8.25海里（約15.3公里）的誤差，仍是極為驚人的成就。[43][44]

小獵犬號上每一台天文鐘都放在獨自的木箱內，並以懸吊式平衡環架固定。這些木箱被安置在分隔成格子的厚鋸屑墊上，每格一隻天文鐘。整組裝置被放在船體深處、接近運動中心的一間小艙裡。並非所有天文鐘都由政府提供，有些是菲茲羅伊所有，一隻則由第四代阿什伯納姆伯爵（英语：Bertram Ashburnham, 4th Earl of Ashburnham）借出，還有一些由天文鐘製造商借出，他們渴望藉此獲得「曾參與大型公開探險」的聲望。[45][46]

除了必要的讀數與維護外，任何人不得進入天文鐘艙。菲茨羅伊專門聘請儀器製造師喬治·詹姆士·斯特賓（George James Stebbing）負責維護天文鐘，並確保每天按時上弦。這筆薪資由菲茨羅伊自行支付，因為海軍部拒絕資助，但他認為此人必不可少。海軍部只勉強允許提供斯特賓伙食，但達爾文沒有這項待遇，他須為自己的食宿支付500英鎊（約合今日57,300英鎊）。[46][47]

小獵犬號第二次航行攜帶的天文鐘[48]
字母 Extended comments 製造商 擁有者 編號 類型 上鍊 菲茨羅伊評價
A 莫利紐克斯 菲茨羅伊 1415 箱型 8日 良好
B 加德納 政府 24 1日 糟糕，1835年2月後不再使用[note 1]
C 莫利紐克斯 1081 相當不錯
D 莫瑞 542 8日
E 艾夫 政府 E 1日
F 阿諾與登特 661 2日
G 阿諾與登特 菲茨羅伊 633 1日
H 261 懷錶型
K 帕金森與弗洛德沙姆 政府 1042
K被作為「熟練工用」天文鐘，裝在盒子裡帶到測量地點（雖然它號稱是懷錶式天文鐘）。在大多數航行日子裡，其測量地點為甲板，用來確定船隻在海上的位置。每次使用前後，它都會與兩座最佳天文鐘（作為標準鐘）進行比對，結果始終與標準一致。[49][note 2]
L 阿諾 菲茨羅伊 634 箱型 2日 相當不錯
M 弗洛德沙姆 政府 2 1日
它後來在1846年用於勘測北美洲英美邊境，在寒冷環境仍能運作。[50]
N 莫利紐克斯 菲茨羅伊 1175 箱型 2日 相當不錯
O 恩蕭 政府 705 1日
P 弗洛德沙姆 1 糟糕，1835年9月後不再使用
R 莫瑞 584 極好
S 阿諾 政府 465 相當不錯
T 莫利紐克斯 菲茨羅伊 1326 懷錶型 較差
V 彭寧頓 第四代阿什伯納姆伯爵 426 相當不錯
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天文鐘V現藏於大英博物馆（檔案號：1958,1201.1743），是小獵犬號唯3僅存的天文鐘。[51]
W 莫利紐克斯 政府 971 箱型 2日 良好
X 恩蕭 509 1日 相當不錯
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主条目：小獵犬號天文鐘

天文鐘X現亦藏於大英博物馆（檔案號：1958,1006.1957），是BBC《大英博物館100件文物中的世界史》節目第91號文物。[52]

Y 莫里斯 政府 6144 懷錶型 1日 相當不錯
Z 弗倫奇 4214 箱型 8日 良好

損耗

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小獵犬號最初配備22座天文鐘，但返航德文港時，仍能正常運作的只剩11座。其中4座留在秘魯，交給小獵犬號大副助理亞歷山大·伯恩斯·厄斯本（Alexander Burns Usborne），他當時被派去指揮 Constitución 小艇，繼續測繪秘魯海岸。另一座R號天文鐘 的主發條斷裂，還有幾座完全停止運作。仍能使用的11座分別是 A、B、C、D、G、H、L、N、O、S 和 Z。[53][46]

1833年1月13日，小獵犬號接近合恩角時一座天文鐘受損。當時，船隻連續遭到三道巨大的橫浪衝擊。第一道浪讓船速驟降，幾乎停滯。第二道浪將船身橫向翻轉，正好迎向第三道浪。最後一道浪讓船身嚴重傾斜，另一側的舷牆沒入水下。這對小獵犬號來說極為危險，同級的船隻已有不少因此翻覆而沉沒。[54]

第三次航行

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小獵犬號第三次航行於1837年開始，由約翰·克萊門茲·威克漢姆（英语：John Clements Wickham）指揮，任務是測繪西澳大利亞從菲茲羅伊河到天鵝河之間的海岸，以及將澳大利亞與塔斯馬尼亞分隔開的巴斯海峡。1839年，小獵犬號向北航行，探索阿拉弗拉海，在此發現並命名達爾文港。本次航行還以第一副官詹姆斯·巴克·埃默里（James Barker Emery）畫下魚類及其他動物的水彩而著稱。1841年3月，威克漢姆因病辭去指揮並返回英國，指揮權遂交由約翰·洛特·斯托克斯（英语：John Lort Stokes）。[55][56]

除了提到他攜帶了一隻由法國製造、效果良好的懷錶天文鐘外，斯托克斯對本次航行的記述中並未列出或逐一點名天文鐘[note 3][57]。或許此時航海天文鐘已相當普遍，以至於不再被特別提及。然而，這些天文鐘依然是任務中的關鍵工具。航程中多次停靠，皆為檢測其走時誤差。1839年12月7日，斯托克斯在維多利亞河口附近的皮爾斯角（英语：Point Pearce, South Australia）登陸以觀測。即使他知道當地原住民可能存在危險，他仍將火槍留在後方，好能更安全地攜帶天文鐘。在與同伴分開時，斯托克斯遭到一群原住民追擊，其中一人投槍刺入他的胸腔。儘管身受重傷、大量出血，斯托克斯仍認為必須保護珍貴的天文鐘。他緊抱著它，在幾乎無法行走的情況下踉蹌著回到同伴身邊。[58]

小獵犬號第三次航行攜帶的天文鐘[59]
字母 Extended comments 製造商 編號 擁有者 類型 上鍊 簡介
– 阿諾 818 政府 箱型 – 1837年5月27日發給小獵犬號，1843年10月13日返回格林威治。
– 登特 114 1日
– 弗倫奇 4214 8日
該天文鐘也出現在第二次航行，在富蘭克林的最後探險（英语：Franklin's lost expedition）中遺落於冰封在北極的厄瑞玻斯號（英语：HMS Erebus (1826)），不知所蹤。[60]
– 阿諾與登特 633 政府 箱型 1日 1837年5月27日發給小獵犬號，1843年10月13日返回格林威治。其原先為菲茨羅伊所有，他在1837年5月6日賣掉。
– 莫利紐克斯 1175 2日 1837年5月27日發給小獵犬號，1843年10月13日返回格林威治。
該天文鐘也出現在第二次航行，且為菲茨羅伊所有，他在1837年5月6日賣掉。其後來出現在無阻號（英语：HMS Irresistible (1898)）上，在第一次世界大战加里波利戰役中的海軍行動，無阻號遭砲擊而沉沒於達達尼爾海峽。[61]2014年時，它在拍賣會上重新出現。[62]
– 弗倫奇 210/3036 政府 懷錶型 – 1837年5月27日發給小獵犬號，1843年10月13日返回格林威治，最終在1860年時被處理掉。
– 阿諾 138 – 1837年5月22日，由Arnold & Son公司直接給予小獵犬號，1842年返回德文港。
– 294 – – 1837年6月3日發給小獵犬號，1843年10月13日返回格林威治。原先它被認為與厄瑞玻斯號一同消失，但可能因竊而倖免，後它被改裝成馬車鐘。[63]
– 艾夫 E 箱型 1日 1837年6月3日發給小獵犬號，1843年10月13日返回格林威治。該天文鐘也出現在第二次航行。

註釋

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  1. ^ 儘管菲茨羅伊號聲稱它沒有被使用過，但在小獵犬號離開秘魯後，它又出現在測量表中，可能因天文鐘庫存大量減少。
  2. ^ 菲茨羅伊記錄的熟練工天文鐘編號是1041，但從他的天文鐘清單來看，它似乎即為1042號。在格林威治的帳簿裡，也沒有記載有 帕金森與弗洛德沙姆公司製造的1041號。
  3. ^ 第三次航行的資料來自於格林尼治天文台保存的天文鐘機芯記錄。儘管當時皇家海軍通常越過天文鐘來源直接取得天文鐘，但由於缺乏船長提供的詳細資料，無法保證是否有其他天文鐘。天文鐘的配備也無法顯示它在實際航行中的情況，甚至無法證明它是否被使用過。

參考文獻

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書籍

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