銘牌上,一根塗過焦油的測速繩從甲板垂到水面,打好的繩結一個接一個、各按各的節奏順著它滑下;下方一塊木製拖板在浪上搖晃,把繩子繃緊。左邊沙漏裡的沙子在流:上半部漸空,下半部漸滿,中間仍有零星的沙粒落下。三排波浪以互不合拍的週期朝不同方向湧動,底部的刻度尺上,一個標記從一端滑到另一端,停在讀取的數值上。
單位檔案
SI 之外 · 允許用於航海 第 1/1 頁 · 修訂 2026-09節 kn · kt
非國際單位制單位 · 量:速度 · 每小時 1 海里
一個以繩子命名的單位
人們從船尾拋下一塊用鉛加重的木板,讓它在水中直立、幾乎不動,板上連著一根繩子,繩上按相等間距打著結。一名水手讓繩子從指間滑出,大聲數結,另一名盯著沙漏,沙子一漏完,計數就停止:數出多少個結,船就以多大的速度航行。
全部訣竅在於繩結間距與沙漏時長彼此配好,於是計數直接給出以海里每小時計的速度,在溼漉漉的甲板上無需任何計算。這件器具一百多年前就離開了船舶;計程儀先變成機械式,後來是電磁式,如今乾脆靠衛星,但單位的名稱留了下來,現在它就寫在國際海上避碰規則的根基裡。
如今節的定義既不提繩子,也不提沙子:它恰好是每小時一海里,即一千八百五十二公尺除以三千六百秒。這個數並不整齊——零點五一四公尺每秒還多一點——但方便依舊:以海里計的距離除以以節計的速度,立刻就得出小時數。
國際檔案用兩個小寫拉丁字母書寫符號——kn——,航空和氣象報告沿用 kt,舊的英國表格裡還能見到 kts。數字後面,「節」和符號都不變形;數字與符號之間用不斷行空格。
小時已經包含在單位裡,所以不存在「每小時多少節」,只有速度的變化,它以每分鐘多少節來度量。節不是海里,根本不是距離;此外,對水速度和對地速度相差一個流速,在海峽裡兩者能差出一成還多。
01 · 定義
測速繩與沙漏 · 每小時一海里 · 對水與對地一節等於每小時一海里,而自 1929 年起海里恰為一千八百五十二公尺,所以節也能精確表達:零點五一四四四四公尺每秒,取到小數點後第六位。這個定義純屬算術,單位本身沒有自己的基準,因為它完整繼承了長度基準和秒的定義。
節與器具的歷史聯絡建立在一個比例上。如果繩上相鄰兩結的間距,等於船以每小時一海里航行時在沙漏時長內駛過的路程,那麼越過船舷的繩結數,就恰好是以這種海里計的速度。對於二十八秒的沙漏,間距為十四公尺四十,即四十七英尺三英寸,英國艦隊把這種分法奉為標準。
麻煩在於,各船按自己的辦法分繩,沙漏又流得不均勻,所以誤差不是隨機的,而是系統性的:它不會在一班值更裡抵消,而是在推算船位中不斷累積。測速繩分得偏短的航海者,日復一日記下比實際更高的速度,把船位沿航線往前推,比自己以為的更早撞上海岸——十八世紀的海難報告裡滿是這樣的情節。
最後,節有兩種量法,這個差別今天依然要緊。任何構造的計程儀——從木製拖板到船體裡的電磁感測器——給出的都是相對於水的速度,而衛星接收機計算的是相對於海底的運動,兩者之差就是海流。在直布羅陀海峽或合恩角外海,海流可達數節,因此駕駛臺上總把兩個數值並排擺著。
四十七英尺三英寸從何而來
左邊船在航行,船尾放出一根繩子:所選速度越高,繩結跑得越快,每個從船舷邊水手手中滑過的結都給計數加一。右邊沙漏在流,上半部一空,計數就中斷——兩根柱條顯示數出了多少、實際又是多少。改一改沙漏的時長:繩子只為一種時長而分,換一種時長,讀數就會總朝同一個方向出錯,底下一行則算出這種推算每天會把船位挪動多少海里。
02 · 換算
各種速度 · 風與浪 · 航行時間一個速度,三種說法
第一個標籤把輸入的速度分到日常單位上。第二個把同一個數當作風速來讀,顯示這樣的風下海面是什麼樣子。第三個計算時間和日航程,也就是回答當初發明節所要回答的問題。
記個口訣:一節大約是每秒半公尺、每小時不到兩公里;反過來,每秒一公尺差不多正好兩節。
氣象部門報風,有時用節,有時用公尺每秒,兩個數幾乎差一倍,所以預報裡的「二十」要麼是清風,要麼是真正的大風。比較不同部門的預報之前,先確認它們說的是同一個單位。
| 量 | 數值 | 說明 |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · 測量儀器
手拖計程儀 · 拖曳螺旋槳式 · 電磁式 · 多普勒式捕捉速度的四種辦法
給單位起了名字的器具
從船尾拋下一塊包鉛的橡木拖板,它在水中直立,幾乎停在原地,而船向前駛去,把繩子拖在身後。到某個標記之前的最初幾尋不計,好讓拖板離開尾流,之後大聲數結,直到空沙漏上方一聲「停!」。精度約為半節,對推算船位綽綽有餘,因為風和海流帶來的不確定要大得多。
會數轉數的螺旋槳
十九世紀中葉,測速繩被一隻帶斜葉片的拖曳螺旋槳取代,船行越快它轉得越快,並經一根長繩帶動船尾欄杆上的計數器。儀器不再數速度,而是數航程;速度由增量除以時間求出,讀數因此平穩:波浪的隨機拉扯會自行抵消。沃克計程儀在船上用了將近一個世紀,在救生艇的裝備裡甚至熬過了無線電導航的到來。
沒有活動部件的感測器
海水導電,流過船體裡的線圈時,會在電極之間感應出與流速成正比的電壓。這種計程儀不磨損,也不會被海藻纏住,但它顯示的是緊貼外板的邊界層裡的水速,與自由流略有不同,所以要在測速場上用修正係數校準。讀數仍然是對水速度,而非對地。
從海底數出來的速度
聲學計程儀的斜向波束打到海底,儀器根據反射訊號的頻移求出相對海底的運動——正是任何在水中工作的計程儀都不知道的對地速度。靠泊時,它能顯示以零點幾節計的船速,甚至橫向漂移;到了深水,海底回波消失,儀器轉而利用水柱中的散射,重新測量對水速度,並在螢幕上老老實實註明。
05 · 書寫規則
kn 與 kt · 小時在裡面 · 對水還是對地小時已經在這個詞裡了
這裡的錯誤不多,全都出於健忘:單位本身已經藏著距離和時間,所以容不得再從外面添一遍。
第一種錯誤最出名,相當於說「每小時公里每小時」。第二種把距離當成速度,而一班值更裡走過的只能是海里。第三種在預報裡很危險:有的部門用節報風,有的用公尺每秒,光一個數毫無意義。第四種在不該省的地方省精度:取一點八會帶來近百分之三的誤差,橫渡大西洋就要多出一小時。第五種讓讀者去猜速度是用計程儀還是衛星測的,而在海峽裡兩者之差可達航速的四分之一。第六種乾脆把符號寫壞了,這種寫法在任何標準裡都不存在。
06 · 相鄰單位
海里 · 公尺每秒 · 公里每小時節以海里為基礎,正如公里每小時以公里為基礎,所以整個速度家族只在於以哪種長度為底。差別純屬約定,而節之所以經久不衰,是因為一海里等於一角分,直接在海圖邊框上就能讀出。
節的基礎:對應子午線一角分的距離,1929 年定為一個整數公尺數。
世界上多數氣象學家所用單位制的單位;換算過去再換回來幾乎就是乘二,常用來快速估算。
日常的速度尺度,與節之間有精確係數 1.852,因為這一比值中的兩種長度都定為整數公尺。
在 Simetrium 的資料卡中,與它相鄰的有 海里,節的內容正取自於它,以及 光速 ——同一行的另一端,那裡單位不是由器具確定,恰恰相反,被宣佈為精確值,用來定義公尺。
07 · 歷史部分
檔案 · 從繩子到係數一根繩子如何成了單位
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四十二英尺的繩子把間距縮短了九分之一,從而把讀數誇大約百分之十二,長途航行中會把推算船位沿航線往前推出幾十海里。
一條船的兩種速度
任何計程儀,從木製拖板到船體裡的線圈,測的都是船相對於水的速度,因為流過船體、轉動螺旋槳的正是水。可船不是在水上走,而是在海圖上走,航海者需要的是相對海底的速度;兩者之差就是海流,在狹窄海峽和大陸沿岸,它可能與航速本身相當。
衛星接收機出現以前,海流只能從圖集和潮汐表裡查,再給計程儀讀數加一個修正,其可靠程度取決於版本的新舊。如今接收機直接給出對地速度,所以駕駛臺上兩個數都留著:計程儀告訴你船在水裡表現如何、主機轉速夠不夠,衛星告訴你船什麼時候到。
由此可見這個單位的特殊之處:節沒有也不可能有自己的基準,檢定的不是單位,而是儀器——讓船在已知長度的測速場上來回各跑一趟,用平均抵消海流。老式測速繩留下來的,只有拿外部參照核對讀數的習慣,因為沒有哪臺計程儀知道身邊的水在做什麼。
量的目錄
速度、船速與導航SI 基本單位
突出公尺與秒——節是長度與時間之比誰以多快的速度行進
航行時間由同一公式得出| 船舶或物體 | 節 | km/h | 每日 | |
|---|---|---|---|---|
| {name} | {kn} | {kmh} | {day} | {time} |
日航程這一欄顯示了這個單位最大的便利:想知道明天此時船尾後面有多少海里,只需把速度乘以二十四。最後一欄同樣把速度換成時間,正是這份簡單讓節一直留在駕駛臺上,儘管接收機內部用的是公尺每秒。