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过洋牵星术:在没有GPS的古代人们是如何在海上定位的呢?

来源:本站原创  作者:admin  更新时间:2022-01-22  

  我国古代航行技术中有一种方法,叫作“过洋牵星”,用现代的术语来解释,就是“天文导航”。这种过洋牵星在当时可算得是一种先进的航海导航技术了。

  大家都知道,我国是世界上天文学发展得最早的国家之一,而应用天文于航海,至迟在公元前一、二百年的汉朝就已很普遍了。汉代关于应用天文知识进行海中占验的著作多达一百数十卷,可见当时天文应用于航海已是多么广泛了。

  到了明代,船上虽然普遍有了指南针,但天文导航在航海术中仍占重要位置,我国的船工都能非常熟练地掌握天文导航技术,即牵星术。当时用来观星的器具叫做“牵星板”。

  牵星板是用硬木做成的小正方形板,有十二块。最大的一块边长约明尺七寸七分强,合今尺24厘米,叫十二指;一块边长约22厘米,叫十一指;这样每块边长依次递减2厘米,分别叫十指,九指……,到最小的一块每边的长只有2厘米,叫一指。木板的中心穿一根小绳子。这绳子的长度是自人眼到手执木板伸直的距离,大约为72厘米。使用时,左手拿着木板,右手牵着那根拉直的小绳子,眼睛顺着右手的绳端向木板看去,使木板的上边缘对准星体,下边缘对准海平线,这样便能量出星体离海平面的高度。此时使用的木板是几指,这个星体的高度就是这个指数。

  什么叫做“指”呢?“指”是古代观测星体高度的单位,一指约合1°34到1°38。指之下的单位叫作“角”,一个角等于四分之一指。如果观测的星体是北辰星,则求得北辰的指数合成度数后,还可以得出测点的地理纬度。

  从过洋牵星图中,我们可以看出图的中央是一艘船,它表示本船。图的四周注有观测各星辰的指数。以海平线为基准,测得了各个星辰的高度后,则本船的位置就可以测定出来了。牵星图是表示船位的一种方法。在一定的时间里观测到星辰的高度符合牵星图所注的指数,那么就可以确定船是在什么位置了。

  除这种过洋牵星图外,还有一种类似今天《航路指南》的针经图式也可以作为牵星的依据。

  如我国明代的《顺风相送》就是这一类书。书中就明确记载着在某地观察某某星几指,再看某某星又是几指。如果实地观察的指数与书上相符,那就说明船走在预定的航线上,否则就要进行修正。其实即使没有遇到风浪,火长们也是要经常使用牵星术,以确保航向的准确。

  运壁常用了过洋报传腿牵星术,知道了本船的位置,但问题还没有得到完全的解答,因为选华环立择安全航线的问题还未解决,还不能保证船舶避开礁石、险滩,顺利驶到目的港。下一步该怎么办呢?那就要靠航海图来完成了。

  所谓航海图,就是船舶航海专用的地图。上面标注着船航行海域海下情况,如水深,礁石位置……等等。在航行中,船舶操纵人员随时都要在航海图上了解本船周围的状况,从而作出判断,采取安全航行措施。所以不论是古代,还是现代,航海图都是船舶航行极重要的资料之一。

  航海图与陆上使用的地图有许多不同之点。陆上的地形、地貌,以及地面上的各种标志物,都是可以用肉眼看得到的。而海上则不然,与航海有关的大部分标志都隐没在水面下,人们无法用肉眼去辨认,只有根据航海图上的记载而相信其存在。船上的航海图,在出海之前可供选定最好的航线;出海之后可供在图上推算航迹,测定船位,选择停泊处所。

  航海用上了海图,标志着航海已经脱离了盲目航行而进入到有目的、有计划航行的阶段,这在航海技术上来说,是一个很大的飞跃。

  我国使用海图航海究竟始自什么年代,并未见到记载。据传十三世纪初,出现了我国最早的绘有南海诸岛的海图,公元1225年在《诸番志》一书的序言里就提到过这张最古老的海图。但流传到今天而有实物可见的最早用于航海的海图则是收在明茅元仪编的《武备志》中的《郑和航海图》。它是明宣宗宣德六年(公元1431年)郑和船队最后一次下西洋所用的航海图。

  由此可见,我国至迟在十五世纪初叶就已用海图进行航海了。但根据我国在测算、绘画技术和航海事业的发展史,断定我国最早使用航海图的时间,还可以追溯到比明朝更早的年代。

  1973年长沙马王堆汉墓出土了三幅地图,图中主要城市、河流、山脉等,都与实际情况基本相符,山脉且已采用相当于现代的等高线年左右,我国地图学已达到相当高的水平。再从两汉的《算经》、《九章算术》等书的记载来看,当时我国的测算技术也已取得很大成就,并且已发明创造了可供测绘地图使用的规矩、司南等工具,完全具备了测绘地图的物质基础和科学技术条件。晋代裴秀(公元223~271年)所创立的“制图六体”,对如何编制地图在理论上作了比较全面的阐述。地图学在这时期有了更进一步的发展。

  现存的《郑和航海图》共有海图二十页,过洋牵星图二页(四幅)。原图是仿照长江万里图的一字展开式绘制的。收入《武备志》后,改成自右至左的书本式,也就是现今的样子。全图从南京开始,最远一直画到非洲东部。这张海图不仅清楚,而且准确。如果我们按海图标出的方位距离在现代地图上作业,就能非常准确地找出它原来的位置。

  航海图上的山形岸线采用了“对景图”画法。所谓对景图就是把山形地貌如实画在海图上。这样使船工使用起来方便不少。每一关键地方的特征,比如:山、塔、高大的建筑等等,图上都有。这样船工只要把图与实地一“对景”,就能很快作出判断。现代的《航路指南》中也往往插有许多“对景图”,以便船员鉴别。我们只要一看郑和航海图和现代《航路指南》中的对景图,就可以知道它们是多么的相似。

  《郑和航海图》中对浅沙、礁岩也作了明确的标示,这对于保证航海安全是很必要的。现代的海图也采用了这种绘制方法。《郑和航海图》中还画出了中国直至东非的许多航线,上面明确标明航向距离,许多关键的地方还标上数据,这对提高航海的准确程度,保证航海的安全,也是极重要的。

  《郑和航海图》实际上是我国古代许多航海家的经验总结,是我国古代船工的智慧结晶,也是古代劳动人民为我们留下来的一份珍贵遗产。

  我国从汉代起,就与西亚航海比较发达的阿拉伯诸国有了海上往来。在长期的交往中,许多先进的技术也经常有着交流。如指南针,就是阿拉伯航海家从我国船工那里学去的,以后又由阿拉伯人传入欧洲。又如,牵星术中所用的仪器——牵星板,中国的与阿拉伯的虽不完全一样,可也有着十分相似之处;我国古代的海图,与阿拉伯古海图也有某些一致的地方,这些都说明我国与阿拉伯在科学、文化和技术上曾有过频繁的交流。