第140章 密位法测距、炮兵手册（1/1）

船到杭州后，师生们上岸来到西湖游玩。在游玩中，学生们与黄丽菊、薛颖珍越来越熟，亲热地喊黄丽菊为师母，喊薛颖珍为嫂子。学生们叫黄丽菊为“师母”，都把黄丽菊喊得难为情了。

刘云龙对学生们说，我们也不比你们大几岁，你们喊黄丽菊为“师母”的话，就把她喊老了，你们还是喊她叫“姐姐”吧。

学生们一听，就改口跟着刘云豹、李必恭、刘彩梅喊黄丽菊为“姐姐”，毕竟黄丽菊还没过门，暂时还不能叫“嫂子”。

游玩了杭州西湖后，再去歙县。

船在开往徽州途中，孙云球看着船上的座钟冥思着。

明代的座钟技术由意大利传教士利玛窦带入中国，是一种带有发条、摆锤，能自动报时的大型钟表，这种钟表显然比中国传统的漏刻来得准确、灵敏、巧妙。这种座钟刚传入中国时，价格很贵，只有有钱人和勋贵才买得起。万历三十八年（1610年），南京工匠黄复初首先仿制成功自鸣钟，其后杭州、苏州的工匠们也纷纷仿制。万历四十年（1612年），徐光启因丁父忧回松江府上海县时，他的意大利教友郭居静也到上海县传教，郭居静把自鸣钟技术教会了上海县的工匠，随后松江府也开始仿制自鸣钟。广州因靠近澳门，因此，不久广州也开始仿制自鸣钟。到了崇祯十五年（1liu42年），南京有4家生产自鸣钟的作坊，松江府有3家，苏州、杭州各2家。广州也有3家制作自鸣钟的作坊。这种作坊都是家庭式的，偶尔带上1-2个徒弟，每个作坊的年生产量多的有30多台，少的只有10几台，因产量不足，尽管价格与当初比已大跌，但每台座钟也在150两以上。

刘云龙看到孙云球发呆的样子，问他在想什么？

孙云球说道：“我在想，这种钟的原理利用的就是你讲的机械理论中的齿轮原理，大齿轮转一圈，带动小齿轮转几圈。我们为什么不生产这种钟表呢？”

刘云龙说道：“我生产了不锈钢缝衣针，苏州的铁针作坊都关了门，我生产了铁锅，阊门、葑门一带的铁铺都关门了。我要是生产这种钟表的话，这几家钟表作坊不也得关门？”

“我们大规模生产后，座钟的价格不就降下来了吗？还可以迫使他们使用我们的制表技术。”

“你这个主意不错。”

“这么说，你同意了咯？”

“同意了。这样，你找几个同学，成立个钟表兴趣小组，专门研究制作座钟。”

“经费呢？”

“和以往一样，都由我提供经费。”

“好。”

几个学生站在船头，拿着几台双筒望远镜看着风景。这种双筒望远镜的镜筒是使用塑料做成的，可没看多久，望远镜的镜片里就会起雾，得过一会儿待雾气消散后再看。

望远镜的放大倍数在小于6时，镜筒比较短，视场也大，在后世这种望远镜称为“伽利略望远镜”。如要增加放大倍率，镜筒就需要很长，且视场就会变小，所成像是倒立的，在后世这种望远镜称为“开普勒望远镜”。

孙云球充分发挥了他在光学方面的聪明才智，为乐益学校设计了“开普勒望远镜”，用于上《常识》课时的天文观测。后又在望远镜里增加了棱镜及转像系统，因此双筒望远镜看到的也是正立的像，但这种望远镜的放大倍数最大为8。如放大倍数再高的话，由于拿望远镜的手会晃动，反而会看不清楚。

刘云龙拿过学生手里的望远镜，问大家：“你们知道为啥望远镜的镜内会产生雾气吗？”

很多学生听后，都说是镜筒里的空气受热后形成的。

刘云龙说道：“你们说的很对。这种望远镜的镜筒里面是空气，使用望远镜时，人的眼睛靠近目镜后，由于眼睛是有温度的，所以镜筒里的空气受热就产生了雾气。”

孙云球问道：“要怎么做，镜筒里才不会产生雾气？”

刘云龙说道：“空气里面有水分，要防止产生雾气，就得把空气抽空后，再单独充氮气。”

孙云球一听，拍着大腿，说道：“我怎么没想到呢？”

刘云龙说道：“你现在知道了，回苏州后你就负责改进望远镜。还有，望远镜的放大倍数超过10后，可以考虑把望远镜架设在三脚架上，三脚架总比人的手来得稳。”

“嗯，回苏州后，我马上来改进望远镜。”

刘云龙继续问大家：“相似三角形的原理你们都掌握了吧？”

学生们都点点头，说道：“你的书上都写得明明白白呢。”

刘云龙又问道：“望远镜原理都掌握了吗？”

大家都说道：“都懂了。”

刘云龙说道：“那我就教你们用望远镜来测量距离、高度。”

孙云球问道：“用望远镜来测距、测高度？”

“对。”

“怎么测？”

“我给你们先讲讲怎么利用自己的手臂来测距。假如你的眼睛与你手臂虎口的距离是60厘米，我们把它划分为100个等分，那么每个等分长就是6毫米。如预知远处某山的高度是100米，你伸直手臂后，竖起大拇指，以手为尺，使‘尺’的‘0’划分对准这座山的山脚，读出山高度的等分数，利用相似三角形的原理就能算出那座山距你的距离。”

“如不知道那座山的高度呢？”

“那我们就利用附近已知高度的目标，比如人、房屋，再利用相似三角形的原理来间接测量那座山的高度、距离。这种测量方法在军队里称为‘臂长尺测量法’。”

“你让我们用望远镜来测量距离，也是这个原理？”

“对。如我们在一个陌生的地方，根本无法知道那座山的高度，但通常一个成年人的高度在1米65左右，高个子可能有1米7、1米8，或者房屋的屋脊高度为3米5左右，再利用间接法测量距离。由于我们在望远镜里看见的是一个圆形范围内的东西，每个圆有360°，为了方便我们把这个圆分为6000等分，每个等分就是0.06°，我们把这个等分值称为1个‘密位’，1°相当于17个密位，1个密位对应的弧长等于圆周长除以6000。用望远镜观测时，由于目标距离很远，比如1000米以上，每个密位对应的弧长可近似看做一段直线，读出密位后，就可以算出与这座山之间的距离了。”

“这个方法在军队里又称为什么方法？”

“这个方法在军队里称为‘密位测距法’，只是不知道我们苏州卫的人有没有使用这个方法。”

“要在测量距离的这种望远镜上刻上密位吗？”

“当然要刻上密位，这样观察者就能很容易地读出密位。”

“好。我们来研制这种望远镜测距仪。”

“慢着，还有呢。”

“还有要研究的？”

“你们还要替我计算轨迹。”

“计算什么轨迹？”

“计算炮弹的飞行轨迹。你们都已学过抛物线了，也学过力学公式、运动学公式了。军队的炮兵有了望远镜测距仪后，可以算出大炮与目标的距离、高度，但是需要知道大炮的发射角度，才能开炮，否则炮弹就会打飞了。炮弹以某一个初速离开炮口后，在空气阻力、风力、重力影响下，它在以抛物线形式飞行后落在某高度的地上，你们要给我计算它的发射倾角。”

“这太麻烦了，有各种风速、各种距离、各种高度。我们大明国的炮兵没算过吗？”

“他们连力学公式、运动学公式都不知道，怎么算？你们不要嫌麻烦，我一个人可来不及做那么多事，所以需要你们来计算。”

挤过来一起听刘云龙讲课的时匡老师就说道：“那我们都一起来参与计算。”

刘云龙听后，对时匡老师点点头，说道：“好，你们一起参与计算。”然后继续说道：“计算时，可以先假定没有风力，炮弹落在与大炮同一个高度的地面上，这样算出来的数据列成表格后，称为《标准手册》，然后再根据风力、高度进行修正，修正后列出的表格称为《修正手册》。有了这种手册，今后到了战场上，我们的炮兵就可以很精确地炮击敌方目标。”

时匡问道：“急着用吗？”

“你们尽量在二个月的时间内给我算出来，精度也不要太高，取小数点后两位就足够了，炮弹的初速暂时以380米/秒、530米/秒两种，最大射程限制在7000米就行。”

“我们有打得那么远的大炮吗？”

“现在没有，但很快就会有的。”

“行，就按最大射程7000米来进行计算。”

刘云龙让大家研制的望远镜测距仪，在后世就称为“炮兵测距仪”，如用于枪支，就是标尺。他让大家计算的炮兵用《标准手册》、《修整手册》，在后世就被称为《炮兵手册》。

刘云龙之所以要让学生来研制“炮兵测距仪”、编制《炮兵手册》，主要是考虑到这次到徽州，还要让沈阿毛研制大炮，研制的大炮是加农炮、榴弹炮，这种大炮需要与炮兵测距仪、炮兵手册配合使用。