在野外不使用現代儀器,如何精確地確定時間?

包括確定絕對時間和相對時間;

p.s:我覺得這是一個有趣的問題,歡迎各種有想像力和行動力的答案~


謝提問…謝邀…sorry拖太久了最近太忙了唯有抽空抓機碼字了…

這個問題乍一看很麻煩,其實原理不難,但是再細想的話又會延展出許多有意思的相關問題…總之有點兒意思。

正如一把尺子需要一個零刻度起始點一樣,確立時間的必要初始條件是首先要確定一個已知的時刻,再又此推斷出其他時刻。

在野外的話,最易確定的時刻就是正午十二時整。這個很容易確定,樹立一個標杆「1」,當一日中影子最短之時可大致認為是12:00。

然後以此標杆為圓心自製一個簡易日晷。已知影子最短的投影位置為12:00,以標杆為中心畫一圓,再將此圓十二等分「2」,由此便可大致將時間精確到小時。再將每一個小格五等分「3」,便可大致精確到分鐘了。

另一個有意思的問題來了,如果我的要求再變態一點,想要將時間精確到秒腫么辦?也是有辦法的。但是我的這個方法比較麻煩,而且需要實驗者非(xian)常(de)有耐(dan)心(teng):

首先我們需要兩個大圓桶。「4」將兩個圓桶成階梯放置,上面的圓桶下面鑿一小孔,估摸著下落速度大致是一秒左右就行(最好小於一秒),不用精確。旁邊放一自製簡易日晷,當日晷確定為正午十二點時開始放水。

然後就是簡單而細緻的活了…數數日晷上的影子經過一個刻度(即圓的十二分之一)時水滴答了多少次。

當然,人都有疲憊的時候,所以你是一定會數錯的。為了偏正誤差,請多數幾次,然後取平均值…辛苦你了…

比如第一次記錄為4200次,第二次為4520次,第三次為4580次,則中值為4433.33次。假設我們創造個新單位,新的計量單位為兩次水滴之間的時間,名字叫"嘀嗒"(英文為dida),則秒與嘀嗒的換算為:3600秒(s)=4433.33嘀嗒(d),則1秒=1.23嘀嗒。

如果是想確定具體幾點的話,可以先看日晷精確到分鐘,再數嘀嗒大致精確到秒。

比如日晷顯示是3點5分,又數了30嘀嗒,那就是40秒。即15"05""40。

另一個方法是直接在最下面接水的桶內部量出從一個正午12時到第二個正午水位的高度,將此高度二十四等分。(如果水桶足夠高,可以在每個刻度里再五等分)水桶口徑越小越精確,所需高度越高。這樣直接讀筒內高度精確到分鐘再數嘀嗒就行了。

PS:以上沒考慮到經緯度太陽運動什麼的對日晷偏差的影響…不懂…只有假設在最普通情況下…

當然,如果是假設完全沒有任何現代工具,那就相當於把你穿越回史前你怎麼確定時間了,所以會衍生出許多蛋疼的細節問題。

「1」日晷怎麼做?日晷有很多製作方法。錶盤等分的日晷叫赤道式日晷,手機碼字太麻煩了請自行百度或者我改天有空再補。另外製作日晷、以及下文的等分問題,都需要利用圓規直尺以及直角三角形,這些東西怎麼造?圓規好辦,有兩個直邊便行,所以有直尺便行。直尺的話,更是有直邊就行了。直角三角形的話,有直角和直邊便行。所以歸根結底是確立直邊和直角。自然界中最容易確立九十度角的方法就是選垂直線和水平面的交界了。水平面顧名思義,有水面就可以了;垂直也不難,細線下面綁個石頭,地心引力就搞定了,所以直角直邊都有了,用木板比著做一個就行。

「2」如何將圓十二等分。四等分好辦,所以其實就是如何將四分之一圓三等分的問題。我的辦法是,找一條細線,剛好是四分之一圓弧的長度,然後將線三等分,再通過兩個等分點作通過圓心的直線即可等分。

「3」如何五等分一個角。我的思路與三等分一個角一樣。所以以上兩個問題可歸為一個:如何N等分一條已知線段。

方法應該不少,只列一種思路。設已知直線AB,通過A做一條射線AX,用一條已知任意長度短線段(長y)在AX上由A點起畫出三條等長線段,每段都長y。(比如分別是AC、CD、DE),連接EB,以EB為平行線作出經過AB的線段CF、DG。則F、G三等分線段AB。(五等分同理)

「4」隨著上面一個桶水位線降低,水滴速率會發生變化。為了保持水位,提高精確度,可以再往上放置一個桶往原來上方的桶里漏水。

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這個問題還沒完吶,鑽牛角尖的話還能更加複雜。比如細線怎麼做出來?(紡織業誕生),做細線的羊毛哪裡來?(畜牧業誕生),木桶哪裡來、直尺的直邊用什麼工具打磨?(手工業誕生)……

所以,有時候一個問題的解決,有可能會見證一個文明的誕生…


謝無雙邀。雖然我啥也不懂,但還是被拉來當找抽代表了。

在題目中我們先把不能就地取材的物品都定義成現代儀器(1090年蘇頌主持建造了一台水運儀象台,這玩意每天僅有一秒的誤差,應該已經是手錶的祖先了,但不知應該算 『現代』內否),僅憑藉能在野外找到的東西來精確時間(太陽、動植物等)。

再說『精確地確定時間』。撇開『絕對時間』和『相對時間』這種只有牛頓和愛因斯坦類人玩的理論問題,我們就看看題目中的『時間』指的大概是什麼:

——① 置身於空曠無人的郊外,我要怎麼知道現在幾點了;

——② 置身於空曠無人的郊外,我想知道我撒尿這一過程用了多長時間。

而在題主這道題目中,我相信很多人受到慣性思維的迷惑會從「現在幾點了」這個角度考慮出發作答,沒錯,上面博士君已經在這方面回答了不少,普通方法在太陽不工作的天氣不適宜所以有RB方法做後墊,都不好使還有Gyn的作死大招掏手錶~毫無疑問,這都是很好的辦法。

試想下我行走在無人的郊外,衣裝整潔卻沒有帶任何顯示時間的工具,恰逢天公不作美太陽公公和月亮妹妹約會去了,我應該怎麼辦呢?

當然是求教路人啦笨蛋!趕緊張嘴問當地土著啊~))

這是一個找抽的答案,我相信無雙是不會滿意的。別著急,雖然我想嚼完一塊綠箭跑去告訴你「其實我也不會」,但作為一個有思想包袱的原始人我是不會這麼做的,咱先看看古人是怎麼精確時間的:

古人在沒有現代儀器的時候通常用日晷來確定時間。這玩意大家都知道,把一個小針插在一個磨盤上,靠太陽的影子來工作,影子落在哪相對應的就是幾點鐘。這東西看起來簡單其實並不簡單:

日晷依晷面所放位置、擺放角度、使用地區的不同,日晷可分成地平式、赤道式、子午式、卯酉式、立晷等多種,應用範圍也不盡相同。

按晷面的擺放角度,可分為:地平式、垂直式、赤道式。

那麼該有人說了,這玩意精確么?

以上圖片內容由百度百科獨家冠名播出。

有了公式的依託,這時間『精確』的可能性還就真的像那麼回事了。但是很明顯太陽不可能不休周六日啊,黑夜咋辦?

有水鍾(水鍾_百度百科)這麼個傢伙在做後應呢。具體不在浪費版面貼出,因為畢竟日晷和水鍾這種古老又費事的傢伙在我們題目中根本用不到——我們需要在野外快速的確定現在是幾點了啊:

1.目測法

活了這麼就每個傢伙肯定都知道幾點鐘太陽大概在什麼位置,春夏秋冬四個季節相信大家也能識別出來。假設平時你野外遊玩那一個季節的太陽是早六點升晚6點落,則中午太陽正當頭就大概是12點了。把早6~晚6這時間平分(一共360度),30度分一份,一份對應的是分針5分鐘(時針1小時),則太陽在你正頭頂往西偏30度大概就是午後1點了,以此類推以求大概。

2.插小棍法

大概就如博士君在答案中所言,找一根小棍奮力的插到地上(這個動作不要亂想),看影子長度,正午最短早晚最長,能估算個大概時間。

3.星座法

我們都知道太陽不是每天都好用,恰巧在晚上了怎麼辦?網上已經給出了答案:

利用北斗星定時間

北斗七星,在我國廣大地區,都能看到。晴朗夜晚,面向北方,把北斗七星鬥口的兩顆指極星,設想延長五倍多,就可找到北極星。我們把北極星當成鐘錶表面的中心,把指極星和北極星的聯線當成時針。在鐘面上劃分十二等分:上面是12,右面是3,下面是6,左面是9。這樣一架北斗星鍾就組成了。

這架星鐘的時針是怎樣轉動的呢?由於星辰是東升西落,所以北斗星鐘的時針轉動方向,就和普通鐘錶的時針相反。12點以後,指11點,然後依次指10、9、8、7……等等。

好吧我承認看北斗星這活我有點不適應。但相比原文中沙漠中如何確定時間寫的『看星鍾定時間』『看仙后座定時間』,我還是覺得北斗星靠譜,畢竟不是每個人都知道啥是仙后座的……

4.生物感知法

依舊如博士君在文章中提到的RB方法(博士君太厲害了),生物感知法也是個很有用的方法,但此方法對個人而言並不總是很靠譜(如肚子餓會受到體力的影響,幹活多了可能會提前肚子餓,昨晚拉肚子了也會提前餓),所以我們需要借用下別的生物習性來觀察比較好,比如在動物有時間觀念----中國科學院國家授時中心這篇文章中提到:

公雞在早晨會準時打鳴,蜜蜂在早晨會飛向牽牛花,中午飛向午時花。夜蛾則是夜來香的客人。

這種方法在無法看到太陽的陰天或者自己肚子不好使得時候可以當做一個參照,畢竟動物有自己的作息規律且多數是固定的。

其他的可以根據個人習慣來看,比如每天16點左右我都會習慣性瞌睡等等,即使手頭沒有表我也能在犯困的時候知道現在大概是幾點了。

但綜合來看,不藉助工具(手錶手機指南針GPS或者原子鐘等等)是無法精確的得出「現在是幾點了」這個結論的。(個人觀點)

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再來說說題目中『時間』的另一層含義:

置身在空曠的郊外,我要怎麼才能知道我撒尿這一過程用了多長時間?

既然已經撇開了所有能夠計算時間的工具,那麼能夠藉助的只有我們自身和某些物品了,先從自身方面說起:

心跳測試法

心跳測試法其實不是一個特別靠譜的方法,這是由於它受到了兩個條件的制約——

①有些混蛋不知道自己的心率是多少。

②有些混蛋容易心情緊張導致心率過快或者過慢甚至心臟間歇停止工作。

但這並不影響我們繼續這一試驗:

比如我此時準備計算下撒尿這一個過程用了多長時間,那麼我需要在撒尿的一瞬間用手掐住脈搏開始計數,直到撒尿完畢後我得出這一過程我的心臟跳動了45下,而正常情況下我的心臟一分鐘要跳90下才算正常(看到美女可能要跳190下或者停止跳動)。我們姑且認為我在撒尿這一過程旁邊是沒有美女圍觀的,所以能夠大概得出我撒尿這一過程用了半分鐘。

這個數值依舊是不精確的,畢竟生物體本身是無法達到精確的標準的。

有人說我不想再撒尿的時候掐脈搏,還有更好的方法嘛?

有的。

大吼一嗓子法

這種方法其實也是一種很不靠譜卻又偶爾靠譜的方法,大吼一嗓子其實不是在測試你的內功有多深厚,而是讓你對著岩壁(希望你去的野外有山)大吼一聲,根據迴音的估算時間來測試你撒尿這一過程大概用了多久:

比如我此時準備計算下撒尿這一個過程用了多長時間,那麼我需要在撒尿的一瞬間對著N多米開外的山壁大吼一嗓子,就能得到回聲傳回來的時間是多久(距離/聲速),根據這一過程的時間所佔你你撒尿過程的比例就能得出你想要的結論。可以想像,這可真的是蛋疼到不能再蛋疼的招數了,誰也不想在撒尿的時候大吼一聲對不對,影響了尿尿的情緒導致尿褲子該如何是好?……

看完上面介紹兩種蛋疼的方法後我想說,如果可能,自己數秒還算準確的話,在心裡默數秒數還是很好的,1…2…3這樣的數下去,不會差太多的。。

其餘的,比如用手電筒照下10000米外的反射鏡得出時間(光速太快了),或者根據自己的憋氣時間(假設你一次能憋氣30s)這種來測算推算『某一過程到底用了多少時間』,大麥表示這些都不太靠譜。倒是有這麼個方法我覺得還算合適:

如果你是戴龍·羅伯斯的話,你自己肯定知道自己跨一個欄的時間是多少……沒錯,起點到第一個欄為13.72米,羅伯斯一般用時在2.6s就能完成這個過程(上下浮動0.1s),如果他在野外,我想他是能算出他撒尿這一過程是用多久的……試想一下,邊撒尿邊快跑那是何等舒服的事情啊……(乃們可不準瞎想)

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廢話總結:

可能要讓題主失望了,我個人覺得不看手錶不帶手機不藉助現代的東西是無法『精確』時間的,只能知道個大概。倒是從土裡挖出來的古代神器能離題目中『精確』更進一步,如果你去的野外剛巧是個古時發達的城市,那麼不妨挖一挖,看看能不能挖出來個水鍾日晷啥的……

所以下次出門玩記得帶三個表,以防萬一。


用手錶……


效仿古人吧,同樣技術條件下我們並不比古人聰明,日晷、沙漏、六分儀、脈搏。


謝邀 : )

普通方法:

在沒有原子鐘之前,是日月星辰授予我們時間、指引我們方向。找一根豎直於地面的棍子,根據影子長短變化確定正午時間點。天天觀察這個影長,做必要記錄。看個兩年三年,春秋分說不定就能推斷出來了。(如果在赤道就更好說了)。這時6、12、18時都能區分出來了。再慢慢根據身邊有的材料,不斷二分,時間刻度可以越來越細。通過自然現象找出與時間對應的固定規律。

就確定時間而言,只能逐步測量、不斷修正。

二逼方法:

我活了20年,一日三餐向來一頓不差。所以起床了第一次餓了就是該吃早飯的時候,第二次餓就該吃午飯了,第三次餓該吃晚飯了。如果在野外食物充足的情況下,我的胃就是我的鐘錶!如果再「唯心」一點,在野外呆著,人生意義也就只剩活下去和繼續吃了。既然不處在社會中,沒有與他人交流的可能性和必要性,那麼堅守二十四小時的時制就沒必要了。 固定的時間點和時間段才是必要的,所以「飢餓感」就是我的絕對時間。同時,我對我上一次吃飯大概是多久以前,離下一次餓還有多久也是有很大的把握的。

文藝方法:

在被貝爺取代之前,從小到大我野外生存方面的偶像一直是《神秘島》中的工程師史密斯。他拿一根木杆,一個圓規,連六分儀都沒用,看看星星看看太陽就測算出了林肯島的經緯度啊!我去仔細翻了翻史密斯大人是怎麼解決這個問題的,結果憂傷地發現小說中的史佩萊隨身帶了一隻表。

╮(╯_╰)╭坐等文藝方法


作死方法:


看到有回答普通方法二b方法和文藝方法的,我來介紹下作死方法


『相對時間』


在北半球,你首先要砍倒一棵樹,確定出正南方,如果是在中午12點之前,手錶平置,推測下大概的鐘點,怎麼推測呢?假設時針在剛好轉在那大概的鐘點兒上,那麼沿時針與12點的刻度線之間所成夾角的角平分線方嚮應為正南,所以你可以逆向思維開始調錶,中午之前應該是小於π的12點刻度線左側,調到剛好角平分線指向正南,那個點就是相對的鐘點了,若是在中午12點後,改為正南方是12點刻度線右側夾角平分線,這個方法僅能確定到時,無法確定到分,下面介紹下確定到秒的精確方法


『精確時間』


在北半球,你首先要砍倒一棵樹,確定出正南方,砍樹很累,你擦一下汗,拿出手錶,平置,看一下……


.


.


.


嗯,完事兒


其實我們是比中國古人聰明的,因為我們更懂物理。

所以最好的確定絕對時間的方法是效仿近代的西方人,利用單擺,單擺的周期T=2π√(L/g)。

其中長度的確定,在沒有尺子的情況下,只能拿自己作為尺子(前提是你記得自己的身高)。


首先,被邀請了很久很久以後,終於……謝邀。

這個問題的確很有意思,在下考慮了挺久,也沒什麼思路【那你還BB】……

不過近來恰好看到一篇文章,或許能解釋這個問題。

關於相對時間Δt,各位用一些比較簡單的物理定律構造了一些方法,個人認為還比較成功。然而在絕對時間上τ,大家基本還是遵循古人的老法子——日晷……之類的。不禁讓人感歎現代科學都白發展了……

於是在此,鑒於在下現在跳了天文學的大坑,就轉一個近來看到的天文學方法【不是你自己想的你BB個啥】——

//月距【天文秘葬法】。

由於不是在下寫的,而且在下很佩服原PO,於是當然先上鏈接。

【醒目】宇佐見計畫 ?Renko"s Eyes.(重製版)

http://blog.renren.com/share/282193308/17362383962?from=0101010202ref=timelinefeedsfet=102fin=9fid=25365447580ff_id=282193308platform=6expose_time=1402744519

這是我的分享的鏈接,因為原PO有權限,沒人人賬號看不了。話說……這樣沒問題吧?假如侵權了之類希望有人告訴我……

先說一下這篇文章。有些東方Project相關的設定:宇佐見蓮子有著「看見天空中的星星便能知時間【精確到秒】,看見月亮【照片亦可】便能知所在地」程度的能力。這篇文章算是對這一能力的一種科學性實現的嘗試和探究。

文章前部先討論了通過星空狀況確定經緯度的狀況;後面則討論了確定時間的方法。

若想直接看時間確定方法,請Ctrl.+F搜索「天文秘葬法」然後往下愉快地翻滾。

【因為看不太懂所以只好草草地】看完這篇文章之後在下自己查了一些資料,大概地把這個方法簡述一下【因為是個渣渣自己也不懂所以只能說個大概】。

首先上個最輕鬆的圖……

圖呢?在這裡www.tecepe.com.br/nav/Lunars/LunarAnimationFrames.gif……

知乎不能上動圖所以……各位自己動手豐衣足食吧。

這個gif把月距法最根本的東西說得很清楚。大意就是,月亮跑得很快,可以視作錶針,看它跑到哪兒了就能確定觀測時的格林尼治時間(Greenwich Mean Time,GMT)。

以下是我們需要的數據——月距、月球高度、參考星體高度。

首先,你需要一個——六分儀。好吧這大概算用到現代儀器了……不過也不是特別現代對吧。或者我們假裝我們能目測出這三個數值也可以【文章最開始有關於人眼極限的說明,所以說其實是不可能的】。

好的假裝我們有六分儀。我們測得了三個數據,接下來做什麼?

或許可以……直接查表【月角距年曆表From航海日曆】得到時間?

「這麼爽?看看天就行?」——你想多了。

我們需要修正的項目有:

1.月球半徑:月距的定義是「從地球中心看,月球中心到參考星體中心的角距離」。然而我們無法很好地確定月面的中心,於是我們採用較遠的邊遠進行測量,再根據月球的視半徑進行修正。我怎麼知道月球的視半徑?查表啊。當然,假如你用的參考星體是太陽,也要對太陽半徑進行修正。

2.視差:我們的年曆表中給出的月角距是從地球中心看到的,由於月球離我們不夠遠,我們必須對地球半徑造成的視差進行修正。Wiki說相對位置的誤差可能達到1°。

3.大氣折射:由於地月之間光介質的不均勻性,我們需要對折射進行修正。怎麼修正呢?這個我沒仔細查,特別感興趣的話可以去找找資料。

所以說我們要做的工作大概是這樣。

理論說完了,下面上公式。不想看的話可以跳過。

參考星體視高度:Ha_{star}^{} = Hs_{star}^{} + IC + DipC

(其中IC項為六分儀零點誤差、DipC項為觀測點高度修正)

※參考星體真實高度:Ho_{star}^{} = Ha_{star}^{} + R_{star}^{}

(其中R項為大氣折光修正)

月球視高度:Ha_{moon}^{} = Hs_{moon}^{} + IC + DipC +sgn_{limbH}^{} cdot SD_{moon}^{} cdot (1 + sin(Ha_{moon}^{}) / 60.5)

(其中sgn項為月球上/下沿決定的符號項,SD項為月球視直徑【查表獲得】)

視差:PA = HP cdot cos(Ha_{moon}^{}) cdot (1 - sin(Lat) ^ 2 / 300)

(其中HP項為地平視差【查表獲得】,Lat為所在地緯度【可觀測北極星獲得】)

※月球真實高度:Ho_{moon}^{} = Ha_{moon}^{} + R_{moon}^{} + PA

(其中R項為大氣折光修正)

視月距【或許不應該叫這個?】:Da = Ds + IC +sgn_{limbH}^{} cdot SD_{moon}^{} cdot (1 + sin(Ha_{moon}^{}) / 60.5)

餘弦比:C_{ratio}^{} = [(cos(Ho_{star}^{}) cdot cos(Ho_{moon}^{})) / (cos(Ha_{star}^{}) cdot cos(Ha_{moon}^{}))]

真實月距:Do = arccos[(cos(Da) + cos(Ha_{moon}^{} + Ha_{star}^{})) cdot C_{ratio}^{} - cos(Ho_{moon}^{} + Ho_{star}^{})]

好的我們終於算出來真實的月距了【撒花】。這下就可以查表知道觀測時的GMT了。

文章中還提供了一種方法:先預估觀測時的時間,算出前後兩個整點的月距,再線性地求出觀測的真實時間。這種方法……我懶的介紹了可以麼……

引用文章中的話:

但是,天文學大神以及數學大神們依舊完成了這項挑戰——17世紀到19世紀,所有你聽說過的沒聽說過的數學家、天文學家都搞過這個問題。他們先是前後堆了近百年的精確觀測數據(第谷、伽利略、惠更斯、卡西尼、哈雷、拉卡伊),交給幾位數學大神建模(牛頓、歐拉、高斯),建立了運動模型並最終把這些繁雜的計算簡化成一套表格,需要的計算比查天文年曆稍微複雜一點點,因為涉及到除法——有一步需要除以2。

誤差方面,原PO給出的數值是5~30s左右,Wiki給出的說法是1min左右。主要來源於觀測。

雖然還有夜間、天氣、少量計算、中量表格資料、以及六分儀或極限目測水平二選一等諸多限制,但能達到這個精度,應該說是不錯的方法了。

好了,長久以來覺得不答可惜的題目終於少了一道。

最後再貼一下原PO的日誌地址:

http://blog.renren.com/blog/249983985/926399804

其他資料來自Wikipedia:

Lunar distance (navigation)

假如哪裡寫得不對或不清楚,還請各位多多指教,畢竟在下只是一個渣渣而已……

那麼,以上。


關於相對時間,即@付大麥 ② 置身於空曠無人的郊外,我想知道我撒尿這一過程用了多長時間。

可以試試默念1001,1002,1003,……,念一次大概是1S


絕對時間不好弄,相對時間我有個招,拿些石子,逐個從自己腦袋的高度往下扔,需要計時多久就逐個往下扔,需要注意的就是必須前一個落地再扔第二個,這樣計時完成後看扔了多少個,每個石子落地的時間為2X身高/G再開根方,總時間就是扔了多少個石子X每個石子落地時間。嗯,就醬~


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