铭牌上,一根涂过焦油的测速绳从甲板垂到水面,打好的绳结一个接一个、各按各的节奏顺着它滑下;下方一块木制拖板在浪上摇晃,把绳子绷紧。左边沙漏里的沙子在流:上半部渐空,下半部渐满,中间仍有零星的沙粒落下。三排波浪以互不合拍的周期朝不同方向涌动,底部的刻度尺上,一个标记从一端滑到另一端,停在读取的数值上。
单位档案
SI 之外 · 允许用于航海 第 1/1 页 · 修订 2026-09节 kn · kt
非国际单位制单位 · 量:速度 · 每小时 1 海里
一个以绳子命名的单位
人们从船尾抛下一块用铅加重的木板,让它在水中直立、几乎不动,板上连着一根绳子,绳上按相等间距打着结。一名水手让绳子从指间滑出,大声数结,另一名盯着沙漏,沙子一漏完,计数就停止:数出多少个结,船就以多大的速度航行。
全部诀窍在于绳结间距与沙漏时长彼此配好,于是计数直接给出以海里每小时计的速度,在湿漉漉的甲板上无需任何计算。这件器具一百多年前就离开了船舶;计程仪先变成机械式,后来是电磁式,如今干脆靠卫星,但单位的名称留了下来,现在它就写在国际海上避碰规则的根基里。
如今节的定义既不提绳子,也不提沙子:它恰好是每小时一海里,即一千八百五十二米除以三千六百秒。这个数并不整齐——零点五一四米每秒还多一点——但方便依旧:以海里计的距离除以以节计的速度,立刻就得出小时数。
国际文件用两个小写拉丁字母书写符号——kn——,航空和气象报告沿用 kt,旧的英国表格里还能见到 kts。数字后面,「节」和符号都不变形;数字与符号之间用不断行空格。
小时已经包含在单位里,所以不存在「每小时多少节」,只有速度的变化,它以每分钟多少节来度量。节不是海里,根本不是距离;此外,对水速度和对地速度相差一个流速,在海峡里两者能差出一成还多。
01 · 定义
测速绳与沙漏 · 每小时一海里 · 对水与对地一节等于每小时一海里,而自 1929 年起海里恰为一千八百五十二米,所以节也能精确表达:零点五一四四四四米每秒,取到小数点后第六位。这个定义纯属算术,单位本身没有自己的基准,因为它完整继承了长度基准和秒的定义。
节与器具的历史联系建立在一个比例上。如果绳上相邻两结的间距,等于船以每小时一海里航行时在沙漏时长内驶过的路程,那么越过船舷的绳结数,就恰好是以这种海里计的速度。对于二十八秒的沙漏,间距为十四米四十,即四十七英尺三英寸,英国舰队把这种分法奉为标准。
麻烦在于,各船按自己的办法分绳,沙漏又流得不均匀,所以误差不是随机的,而是系统性的:它不会在一班值更里抵消,而是在推算船位中不断累积。测速绳分得偏短的航海者,日复一日记下比实际更高的速度,把船位沿航线往前推,比自己以为的更早撞上海岸——十八世纪的海难报告里满是这样的情节。
最后,节有两种量法,这个差别今天依然要紧。任何构造的计程仪——从木制拖板到船体里的电磁传感器——给出的都是相对于水的速度,而卫星接收机计算的是相对于海底的运动,两者之差就是海流。在直布罗陀海峡或合恩角外海,海流可达数节,因此驾驶台上总把两个数值并排摆着。
四十七英尺三英寸从何而来
左边船在航行,船尾放出一根绳子:所选速度越高,绳结跑得越快,每个从船舷边水手手中滑过的结都给计数加一。右边沙漏在流,上半部一空,计数就中断——两根柱条显示数出了多少、实际又是多少。改一改沙漏的时长:绳子只为一种时长而分,换一种时长,读数就会总朝同一个方向出错,底下一行则算出这种推算每天会把船位挪动多少海里。
02 · 换算
各种速度 · 风与浪 · 航行时间一个速度,三种说法
第一个标签把输入的速度分到日常单位上。第二个把同一个数当作风速来读,显示这样的风下海面是什么样子。第三个计算时间和日航程,也就是回答当初发明节所要回答的问题。
记个口诀:一节大约是每秒半米、每小时不到两千米;反过来,每秒一米差不多正好两节。
气象部门报风,有时用节,有时用米每秒,两个数几乎差一倍,所以预报里的「二十」要么是清劲风,要么是真正的大风。比较不同部门的预报之前,先确认它们说的是同一个单位。
| 量 | 数值 | 说明 |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · 测量仪器
手拖计程仪 · 拖曳螺旋桨式 · 电磁式 · 多普勒式捕捉速度的四种办法
给单位起了名字的器具
从船尾抛下一块包铅的橡木拖板,它在水中直立,几乎停在原地,而船向前驶去,把绳子拖在身后。到某个标记之前的最初几寻不计,好让拖板离开尾流,之后大声数结,直到空沙漏上方一声「停!」。精度约为半节,对推算船位绰绰有余,因为风和海流带来的不确定要大得多。
会数转数的螺旋桨
十九世纪中叶,测速绳被一只带斜叶片的拖曳螺旋桨取代,船行越快它转得越快,并经一根长绳带动船尾栏杆上的计数器。仪器不再数速度,而是数航程;速度由增量除以时间求出,读数因此平稳:波浪的随机拉扯会自行抵消。沃克计程仪在船上用了将近一个世纪,在救生艇的装备里甚至熬过了无线电导航的到来。
没有活动部件的传感器
海水导电,流过船体里的线圈时,会在电极之间感应出与流速成正比的电压。这种计程仪不磨损,也不会被海藻缠住,但它显示的是紧贴外板的边界层里的水速,与自由流略有不同,所以要在测速场上用修正系数校准。读数仍然是对水速度,而非对地。
从海底数出来的速度
声学计程仪的斜向波束打到海底,仪器根据反射信号的频移求出相对海底的运动——正是任何在水中工作的计程仪都不知道的对地速度。靠泊时,它能显示以零点几节计的船速,甚至横向漂移;到了深水,海底回波消失,仪器转而利用水柱中的散射,重新测量对水速度,并在屏幕上老老实实注明。
05 · 书写规则
kn 与 kt · 小时在里面 · 对水还是对地小时已经在这个词里了
这里的错误不多,全都出于健忘:单位本身已经藏着距离和时间,所以容不得再从外面添一遍。
第一种错误最出名,相当于说「每小时千米每小时」。第二种把距离当成速度,而一班值更里走过的只能是海里。第三种在预报里很危险:有的部门用节报风,有的用米每秒,光一个数毫无意义。第四种在不该省的地方省精度:取一点八会带来近百分之三的误差,横渡大西洋就要多出一小时。第五种让读者去猜速度是用计程仪还是卫星测的,而在海峡里两者之差可达航速的四分之一。第六种干脆把符号写坏了,这种写法在任何标准里都不存在。
06 · 相邻单位
海里 · 米每秒 · 千米每小时节以海里为基础,正如千米每小时以千米为基础,所以整个速度家族只在于以哪种长度为底。差别纯属约定,而节之所以经久不衰,是因为一海里等于一角分,直接在海图边框上就能读出。
节的基础:对应子午线一角分的距离,1929 年定为一个整数米数。
世界上多数气象学家所用单位制的单位;换算过去再换回来几乎就是乘二,常用来快速估算。
日常的速度尺度,与节之间有精确系数 1.852,因为这一比值中的两种长度都定为整数米。
在 Simetrium 的资料卡中,与它相邻的有 海里,节的内容正取自于它,以及 光速 ——同一行的另一端,那里单位不是由器具确定,恰恰相反,被宣布为精确值,用来定义米。
07 · 历史部分
档案 · 从绳子到系数一根绳子如何成了单位
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四十二英尺的绳子把间距缩短了九分之一,从而把读数夸大约百分之十二,长途航行中会把推算船位沿航线往前推出几十海里。
一条船的两种速度
任何计程仪,从木制拖板到船体里的线圈,测的都是船相对于水的速度,因为流过船体、转动螺旋桨的正是水。可船不是在水上走,而是在海图上走,航海者需要的是相对海底的速度;两者之差就是海流,在狭窄海峡和大陆沿岸,它可能与航速本身相当。
卫星接收机出现以前,海流只能从图集和潮汐表里查,再给计程仪读数加一个修正,其可靠程度取决于版本的新旧。如今接收机直接给出对地速度,所以驾驶台上两个数都留着:计程仪告诉你船在水里表现如何、主机转速够不够,卫星告诉你船什么时候到。
由此可见这个单位的特殊之处:节没有也不可能有自己的基准,检定的不是单位,而是仪器——让船在已知长度的测速场上来回各跑一趟,用平均抵消海流。老式测速绳留下来的,只有拿外部参照核对读数的习惯,因为没有哪台计程仪知道身边的水在做什么。
量的目录
速度、船速与导航SI 基本单位
突出米与秒——节是长度与时间之比谁以多快的速度行进
航行时间由同一公式得出| 船舶或物体 | 节 | km/h | 每日 | |
|---|---|---|---|---|
| {name} | {kn} | {kmh} | {day} | {time} |
日航程这一栏显示了这个单位最大的便利:想知道明天此时船尾后面有多少海里,只需把速度乘以二十四。最后一栏同样把速度换成时间,正是这份简单让节一直留在驾驶台上,尽管接收机内部用的是米每秒。