8．纬度和经度的起源

没人知道谁制作了第一幅地图，也不知道制作时间和原因。我们只知道已知最早的地图能够制作出来，是因为埃及人发明了几何学。这些地图，简单的黏土片，可以追溯到公元前2300年。上面刻着的不是地形关键点或宗教装饰，而是财产税记录。公元前2000年，在埃及和巴比伦，房地产地图记录了诸如财产概要和所有者的信息。我们可以想象，一个戴着宝石的美索不达米亚女人，神情有点紧张，指着手中的黏土片上面的一个点，用古老的语言庄严地唱着：“位置，位置，位置。”

越来越多的勇敢的灵魂开始探索七大洋，一个更重要的目标是为了创造地图。早在1915年，沙克尔顿爵士的船，叫坚忍号（The Endurance），被南极的冬天所困，对船员来说，最大的危险不是来自每小时近300千米的风和——37摄氏度的温度，而是找不到返回的路。纵观历史，情况一直如此。在辽阔的公海上，海员和探险家面临的最严峻的挑战是不迷路。假设你被困在一个没有参考信息显示你身在何方的地方，除了一个收发无线电的设备外没有任何导航工具，你只能呼叫寻求帮助，却无法告诉救援人员你所在的方位。

我们今天用来描述地球表面上的某个位置的两个坐标是经度和纬度，在你的心里想象3个点、两条线和1个球体。这个球体代表地球。接着，把3个点这样放置：一个点固定在地球北极，一个点放在地球中心，第三个点放在地球表面的某个地方。用你的第一条线将地球北极与地球中心两点连接。这是地球的自转轴。用另一条线将地球中心与表面一点相连。这条线将与第一条线成一个夹角。该夹角决定了这个点的纬度。

纬度的最初概念起源于古代气象学家亚里士多德。在研究地球上的位置如何影响气候后，他建议将地球划分成5个由北/南位置限定的气候区。这些区域最终被画在地图上，由恒定的纬线隔开。正如亚里士多德的理论指出的那样，你可以通过气候，至少在平均意义上定出你的纬度。地球在两极地区是最冷的，当你向赤道移动时，气候就会变暖。当然，在一些特定的日子，斯德哥尔摩可能比巴塞罗那更温暖，所以除非你愿意在一段时间内进行测量，否则这种方法是没有用的。确定纬度的更好方法是看星星。如果你在地球自转轴线上找到一颗恒星，这就特别简单了。在北半球有这样一颗恒星——北极星。北极星并不是一直以来都指向北极，因为地球的轴线不是精确地固定在星星上，而是沿着26000年一个周期的小锥体轨迹进动。古埃及的一些大金字塔有一些通道排列在天龙座α星的方向上，当它们建成时，天龙座α星成了北极星。古希腊人也曾有过这样的经历：在他们的时期里，没有真正的北极星。

大约一万年前，在北半球很容易找到北极星。它就是织女星，是北方夜空中最亮的一颗星。

如果你朝北能同时看到北极星和地平线，那么简单的几何学可以证明，你到北极星和你到地平线之间的夹角就是你所在的纬度。这种关系仅仅是近似的，因为它假设北极星恰好位于地球的轴线上，而地球的半径和北极星与地球的距离相比是可以忽略的，这两者都是良好但不完全准确的假设。1700年，艾萨克·牛顿发明了六分仪，这是一种用来减少目视测量纬度误差的装置。当然，被困的旅行者可以用传统的方式来做，但是，用两根棍子作为量角器来确定经度更困难。在你的脑海里再加上一个比地球大得多的球体，它的中心是地球。在这个球体上画上星星，就成了一幅星空图。如果地球没有自转，你可以参照这张星空图来测量经度。然而，地球自转的影响是，你这一刻看到的星空图将是站在你西方一小段距离的人即将看到的星空图。准确地说，由于地球在24小时内旋转了360度，所以一个在你西方15度的观察者在一个小时后会看到你这一刻看到的同样的景象。在赤道地区，这一距离大约有1000英里。比较两个在同一纬度拍摄的恒星快照，如果没有时间戳，也不能得到经度的信息。另一方面，如果你比较另一个人在同一纬度同一夜晚同一时间的星空快照，你就可以确定你们在经度上的差异。即便如此，你也需要一个时钟。

直到18世纪，时钟才能够经受住运动和温度的变化，以及船只在海上航行时含盐水汽的影响，仍然保持足够精确，以便在漫长的海上航行中确定经度。精度要求并非微不足道：在6周的航行中，就算每一天只有3秒钟的误差也会累积成超过半度的经度误差。直到19世纪，仍有许多不同的用于定义经度的约定。最后，在1884年10月，世界上的一条子午线被统一约定为零经度线，以便世界各地的经度差异得以测量。这条“黄金子午线”（prime meridian）经过伦敦郊外的格林尼治天文台。

世界上第一幅希腊人绘制的世界地图是由泰利斯的学生阿那克西曼德（Anaximander）在公元前550年左右完成的。他的地图将世界分成了两个部分：欧洲和亚洲。后者包括了现在的北非。在公元前330年希腊人甚至在他们的一些硬币上刻了地图，其中一个包括海拔高度，被人们称为“第一个已知的自然地形图”。

毕达哥拉斯学派，除了他们的其他重大贡献之外，似乎是第一群提出地球是一个球体的人。当然，这个概念对于准确的地图绘制是至关重要的，幸运的是，该理论得到了柏拉图和亚里士多德的有力支持。此后埃拉托色尼用一个球面模型来测量地球的周长，才或多或少证明了这一点。就在亚里士多德提出将世界划分为几个气候区之后，希帕克斯提出以等间距将其分隔开的概念，并以画直角的方式增加南北线。到托勒密时期，大约在柏拉图和亚里士多德之后的5个世纪，以及在埃拉托色尼之后的4个世纪，人们已经给这些线取名为“纬度”和“经度”。

在他的书《地理学》中，托勒密似乎使用了一种类似于立体投影的方法，在一个平面上表示地球表面。为了标记位置，他采用纬度和经度作为坐标，并把他熟悉的每个地方标示在坐标上——一共8000个点。他的书也有关于如何绘图的指导。《地理学》是几百年来的标准参考书。像几何学一样，制图学也准备进入现代时期。但就像几何学一样，这个领域在罗马帝国统治下没有取得任何进展。

罗马人绘制了地图，但就像把几何问题的重点放在怎样对付河对岸的敌人部队一样，这些努力都集中在纯粹实用的军事问题上。当基督教暴徒洗劫了亚历山大图书馆时，《地理学》和希腊的数学著作一起被毁。当罗马帝国衰落的时候，新时代发现了文明，那些描述空间对象的定理和关系，在黑暗时代被用来阐释空间位置。几何学和制图学终于复苏，并演变成一种新的时空理论。但在这发生之前，需要完成一项更大的任务：西方文明知识传统的复苏。