为什么航空器的速度单位是「节」，而不是更常用的「千米/时」？

航空器速度单位使用“节”（Knot）而不是“千米/时”（km/h）或“英里/时”（mph），这背后有几个重要的原因，涉及到航空的历史发展、测量方式以及国际标准化。下面我将详细阐述：

1. 历史渊源：航海的遗产

“节”这个单位最早起源于航海领域。在风帆时代，船只的速度是通过一种叫做“结绳测速仪”（chip log）的设备来测量的。

结绳测速仪的工作原理：
这是一个简单的工具，包括一块木板（通常是三角形或扇形，为了增加阻力，让它垂直于水面）和一根长长的绳子。
绳子上以固定的间隔系有结（knots）。
当船只航行时，将木板抛入水中，船体向前移动，绳子会从一个固定的卷轴上松开。
在船员心中默念一段固定的时间（例如，在17世纪，人们使用了沙漏或简单的计数方法，比如“one and twenty”来近似一分钟）。
当沙漏中的沙子流完，或者计数结束时，就停止释放绳子。
然后计算在这一时间内，松开了多少段绳子（也就是有多少个结）。
每松开一段绳子（每个结），就意味着船速为一节。

为什么是“节”？
这种测量方法直接关联了绳子上的结的数量，因此将速度的单位命名为“节”。
最初，一节的定义并不是非常精确，取决于绳子打结的间距和计数的时间精度。但随着技术发展，一节被标准化了。

2. 标准化定义与数学关系

随着时间的推移和测量技术的进步，“节”被赋予了明确的科学定义，并与长度和时间单位关联起来。

1节的定义：
1节 = 1海里/小时 (1 Nautical Mile per Hour)

海里的起源与定义：
海里（Nautical Mile）与航海和天文学有着密切的关系。它被定义为地球表面的一个角度对应的弧长。
历史上，1海里被定义为地球子午线上，一度（1°）对应的弧长。 因为地球不是一个完美的球体（略呈扁球体），所以这个定义在不同纬度会略有差异。
随着航空和航海的精确化，国际海道测量组织（IHO）在1929年将1海里定义为7200/3600米，即2000米。
后来，在1952年和1976年，国际航空和航海组织（ICAO和IHO）进一步将1海里标准化为精确的1852米（米是国际单位制SI中的基本长度单位）。

节与米/秒、千米/时的换算：
1节 = 1852 米 / 小时
1小时 = 3600 秒
所以，1节 = 1852 米 / 3600 秒 ≈ 0.5144 米/秒
1节 = 1852 米 / 小时 = 1.852 千米 / 小时
1千米/时 = 1000 米 / 小时
所以，1节 ≈ 0.53997 千米/时

3. 航空领域为何采纳“节”？

航空器最初的发展与航海有着紧密的联系，许多航空先驱本身就是航海家或飞行员，他们将航海上的测量和术语自然地引入了航空领域。

与导航和测距的关联：
航空导航主要基于地理位置和航线规划，这些都与地球的经纬度密切相关。 海里作为一个基于地球弧长的单位，在进行地理位置计算和航线测量时更加直观和方便。
例如，在地图上测量两点之间的距离，如果以海里为单位，就可以直接对应到经纬度的变化。
飞行员需要知道自己在地图上的位置，以及要飞多远，用海里来表示距离，再以节来表示速度，整个导航过程更加连贯。

国际标准化：
随着航空业的全球化发展，需要一套统一的国际标准。由于航海领域早已广泛使用节，并且其定义与地球的尺寸挂钩，因此在制定航空标准时，继续沿用节作为速度单位就成为了顺理成章的选择。
国际民用航空组织（ICAO）在制定国际民航标准时，明确规定了航空器的速度单位为节。 这使得全球范围内的飞行员、空管员和飞机制造商都使用相同的语言来沟通速度。

更适合飞行中的实际测量和感知：
航空器在空中的速度需要被精确测量，通常通过空速管（pitotstatic system）测量气流压力来实现。这些测量系统在设计和校准时，就与海里/小时的单位紧密关联。
对于飞行员来说，更低的飞行速度（例如起降时）用千米/时可能数值太小，不容易精确操作；而极高的速度用千米/时数值会非常大，可能不如节那样易于直观理解。节的量级对于大多数飞行速度来说，是比较适中的。
另外，现代航空器通常也有多种速度显示，但“节”仍然是基础和标准的单位。

与风速的统一：
风速也是航空中一个非常重要的参数，通常也以节（海里/小时）为单位。当飞行员需要计算地速（Ground Speed）时，需要考虑空速（Airspeed）和风速（Wind Speed）。如果两者都使用相同的单位（节），计算过程就会更加简便和统一。

4. 总结与对比

节 (Knot, kn): 1节 = 1海里/小时 = 1852 米/小时 ≈ 0.514 米/秒 ≈ 1.852 千米/小时。
优点： 与航海历史和导航测量紧密关联；方便与地理距离（海里）和风速统一；是国际民航的标准化单位。
缺点： 对于习惯了陆地交通单位的公众来说，可能不太直观。

千米/时 (km/h): 1千米/时 = 1000 米/小时 ≈ 0.278 米/秒 ≈ 0.54 节。
优点： 是国际单位制（SI）中的标准速度单位，在陆地交通和日常生活中广泛使用，对公众更直观。
缺点： 与航空导航和地理测量不如节那样直接关联；在航空领域不是标准单位。

尽管在地面上我们更习惯于千米/时，但在航空和航海领域，“节”因其历史渊源、导航上的便利性和国际标准化，成为了不可或缺的标准速度单位。它承载了人类征服天空和海洋的百年经验与智慧。

网友意见

简单来说，因为节是航海单位，而航空与航海非常相似: 都是缺乏参照物，需要借助天文/地磁/航速/航行时间来导航；都是只能获取相对于介质的速度；都可以几乎沿直线行进而不像在地面只能沿着弯曲的道路前进；都需要掌握自己的经纬度以便于绘制航图，规划航行路线；都需要长距离航行，此时地球的曲率已到了不可忽视的地步，而非像短途旅行可以用平面来近似。飞机要想独立导航，非得用航海导航法不可。所以单位就照搬过来了。

那么航海的速度单位“节”又是怎么来的呢？这就很有趣了。

在现代化的测速工具发明以前，船舶测速是通过往海里扔一块系着绳子的圆木片(chip log)测速的。顾名思义，它就是从整根圆木上切下一片来制作的。圆木片长这样:

圆木片的下端配重，不使木片完全漂浮。使用时，从船尾把圆木片扔下去，由于配重的关系，圆木片上端浮起，下端垂直于水面地没入水中，受到的阻力最大，而绳子可以自由拉出，因此木片可视为相对水面静止。绳子上预先每隔一段距离打结，水手让绳子自然地放出，并用30秒沙漏计时(现代规定为28秒)，计时结束后，有几个结被放出，船速便为几节。(真奇怪knot明明是结，却翻译成节。是取几节绳子的意思吗？)但打结的间隔是多少，也就是，节的数值是如何确定的呢？不妨先看一点历史。

在公元1500年左右以前，人类是很难在开阔海域航海的。因为洋流、风向很难预测，船只在缺乏参照物的情况下很难确定自己的位置。那时候开阔海域的航行仅限于在了解其气候、洋流的情况下，依靠“死推(dead reckoning)”法导航——也就是根据测得的船速、罗盘得出的航向、简单计时工具计算船的位置。显然，这玩意的误差大得离谱。因此那时航海基本上是沿着海岸线航行目视导航，想要进入深海，基本靠运气。

后来，六分仪有了，水手可以通过观测北极星高度角精确测量纬度；精确的时钟有了，水手测量太阳高度最大时即为当地的正午12点，对比出发地带来的时钟，就可以测得经度了。至此，船只在海上算是解决了定位问题。

这时候，当船只可以测量其经纬度，而航行距离却还用里格、英里之类的陆地单位表示，换算就很麻烦: 船速是x英里/时，我一小时后会航行到什么位置呢？我昨天的位置是a，今天的位置是b，那我一天的平均航速是多少？航行距离是多少？照此下去什么时候能到达位于c的港口？显然，此时此刻，被问及这些问题的船员满头冒汗，毕竟那个年代没有计算器，这些东西都要手工计算。这时候海上的距离、速度单位再不与经纬度发生点什么关系，就只能说水手是人均做题家，热爱计算了。

但开什么玩笑，算数时间多了，喝朗姆的时间就少了；万一算错了又怎么办，要知道船上船长具有不容置疑的权威，拿捏你个小水手还不是伸手就来。搞不好整个触礁啥的，命都没了。

于是大家就采用了这种做法: 使船沿着任意大圆(即通过地球球心的圆)航行1分(60分之1度)的距离为1海里，而令每小时1海里的速度为1节。这样即利于计算，又与陆地采取的单位大致上接近。从此水手喜大普奔，都不用手算了，心算都能算个大概，船长很满意，水手也有更多时间喝酒。

由于地球不是完美的球，又囿于测量工具的误差，各地测得的海里并不相同，因而节的数值也不同。各国长期使用自己定义的海里，各自略有区别。1929年的第一届国际水文会议将一海里统一为1852米，但直到1954和1970年，美国和英国才分别采用了这一标准，也就形成了我们目前使用的、世界公认的海里和节。

因此现在测航速用的绳子，结的间隔应为28秒×1852米/3600秒＝14.4米。

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有朋友说还是不明白如何测量。看了下面这个视频你就啥都懂了：

实际中使用chip log测量船速。 https://www.zhihu.com/video/1413244130294751232

视频转自Measuring boat speed with actual knots (a chip log)

其中清晰可见，使用塑料制作的“圆木片”是半圆形，用三根绳索固定，并汇集到一根绳上。投入水中后圆木片由于配重，插入水中，受到阻力并拖着辊轴上的绳子自由放出。此时便开始计时（喊“Go”的时候），并累计绳结数量。时间到后（喊“Time”的时候）第4个绳结快要放出，因此船速差不多是4节。为了缩短绳子的长度，也为了缩短测量时间，视频中使用10秒计时，因此绳结的距离应当是10秒×1852米/3600秒，约为5.14米。视频上传者说绳结的长度是17英尺，约为5.18米，可能是出于便于制作的缘故。

因为方便驾驶员操作。

航海使用的长度单位“海里”来自地球子午线上纬度1分的平均长度。在没有明显参照物的海上或空中，用单位为“节（海里/时）”的速度乘以航行时间，结合前进的方向，可以比较容易地求出自己在海图或地图上的方位。

因为我们的地图上画的是经纬度的格子，而不是用千米做单位的双向坐标系格子。

如果我们的地图上画的不是经纬度，而是一百千米乘以一百千米的大方格子，那自然就没人用节这个单位，肯定都用千米每小时了。

换言之，如果我们不说某个地点是“东经 120 度，北纬 36 度”，而是改成“东向坐标 9885 千米，北向坐标 4000 千米”，那么千米每小时自然就全面替代节这个单位了。

看着现在的地图，不进行数学计算，你只能从地图上读出经纬度，读不出千米来。过去电脑和导航不发达的时候，航海用节当单位自然更方便快捷。节，也就是海里每小时，是用地球经纬度做尺度的测量单位，天生就是用来导航的，天生就跟地图信息绑定在一起。

好比我现在的位置是北纬 28°30’，我的目的地的位置是北纬 31°18’，航向正北，我的飞机速度是 150 节，那么飞过去需要多少时间呢？31 度 18 分减去 28 度 30 分，等于 2 度 48 分，也就是 168 分。168 除以 150，约等于 1.1，所以是大约一个小时零六七分钟。

不用这套系统，那么现在位置北纬 28°30’，目的地的位置是北纬 31°18’，相差 2 度 48 分，也就是 2.8 度。地球周长是大概四万千米，所以我要拿出计算器，两者之间的距离是 40000/360×2.8 等于 311 千米。速度是 280 千米每小时，所以时间是 311 除以 280 等于 1.1 小时。

是不是经常在老电影或者老纪录片里看到船上或者飞机上或者指挥官的参谋部里有一个大地图，大家拿着尺子圆规在上面一阵操作？为啥要用圆规？

第一张图，你把圆规一个脚放在起点，另一个脚放在终点，不论起点终点之间到底是什么方向。第二张图，把圆规拿起来跟地图的纵向格子，也就是纬度比一下，立刻就能读出第一张图里这个距离是多少海里。比如从北纬 54 度 25 分到北纬 54 度 30 分，按照定义就是 30 减去 25 也就是五海里，直接数黑白格子，那么我用圆规测量的这两点的距离就是接近四海里，一目了然。如果我潜艇的航速是八节，那么大约半小时到达。也就是说，用海里做单位不需要额外的比例尺，地图上标着纬度刻度的竖向边框就是比例尺。

类似的，拿着圆规在地图上刷刷刷刷一阵旋转走直线的潇洒操作也是这个目的。你把圆规比着竖向格子设置成速度，也就是你每小时在地图上能走多远，那么你在地图上旋转多少圈圆规能到达目的地就是你现实中所需要的小时数。

更多相关，比如为啥咱们的地图是经纬度而不是千米乘千米的方格，请戳这个回答：

因为以前航海时在大圆航线上走1角分就是1海里. 那会儿船长也没有计算器, 只能用纸笔计算, 海里这个定义算起来简便一些, 也不容易错. (算错的话, 后果很严重.) 后来就一直沿用下来了.

详见链接:

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