古代船只如何找到行駛的方向？

古代船只如何找到

行駛的方向？

隨著科技的發(fā)展，導(dǎo)航成為了人們出門必不可少的工具。不必問路，只需導(dǎo)航在手，便可以游遍世界各地。導(dǎo)航為人民的生活提供了極大的便利，那么在還沒有導(dǎo)航的古代，人們又是如何辨別方位，判定方向的呢？

古代導(dǎo)航

早在兩千多年前的戰(zhàn)國時(shí)期，充滿智慧的古代人民就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了磁石具有指極性。于是他們利用磁石的指極性發(fā)明了司南，《鬼谷子》其中寫道:"鄭人之取玉也，必載司南之車，為其不惑也。"從典籍的記錄中，我們也可以看出司南在古代人出行中，起到了不可或缺的作用。

司 南

而司南被人類不斷改進(jìn)，便出現(xiàn)了中國古代四大發(fā)明之一——指南針。指南針的出現(xiàn)并非一蹴而就，而是經(jīng)過了極其漫長的改良，才得以現(xiàn)世。司南的改良作品——指南魚與水浮磁針主要記載于唐宋年間，例如《神機(jī)秘籍》中說:"針法古無所傳，自昔玄真始制。"玄真便是擅長物理的唐朝人。指南魚的制備方法記錄于《武經(jīng)總要》，書中說：“用薄鐵葉剪裁，長二寸，闊五分，首尾銳如魚形，置炭火中燒之，候通赤，以鐵鈐鈐魚首出火，以尾正對(duì)子位，蘸水盆中，沒尾數(shù)分則止，以密器收之?！贝藭鴦t寫于北宋時(shí)期。

指南魚

水浮磁針同樣也記于北宋時(shí)期，具體記載于著名科學(xué)家沈括的代表作《夢(mèng)溪筆談》，其中卷二十四，其文曰:"方家以磁石摩針鋒，則能指南。"

水浮磁針

比起在陸地，人類在航海時(shí)更易迷失方向，此時(shí)的指南針并不能完全滿足航海需求，在這種情況下，人類發(fā)明了更多在航海中可以指明方向的工具，這些工具幫助人類走上了偉大的航海之路。

在航海過程中迷失方向是極為危險(xiǎn)的事情，東晉僧人法顯曾記述：“大海彌漫無邊，不識(shí)東西，唯望日，月，星宿而進(jìn)?！庇纱丝梢姡湃顺死玫卮艑?dǎo)航外還會(huì)利用天文中的規(guī)律進(jìn)行導(dǎo)航，其中最為著名的天文導(dǎo)航工具，便是陪伴鄭和七下西洋的牽星板。

牽星板，是我國古代利用天文定位技術(shù)——牽星術(shù)來進(jìn)行航海定位導(dǎo)航的工具。它的主要原理是通過牽星板測(cè)量出的垂直高度與纖繩長度來換算北極星的高度角，進(jìn)而確定所在地的地理緯度。

牽星板

在《武備志》中保存了二十頁鄭和海圖，其中有四幅為“過洋牽星圖”，在圖中船員們所用的觀測(cè)儀器即為牽星板。

過洋牽星圖

據(jù)記載牽星板為12塊邊長為2-24厘米、帶有刻度的烏木板組成。觀測(cè)者需手持牽星板，使板面與海平面垂直，下邊緣與海天交界線垂直，上邊緣與所測(cè)天體相接，板上引一長繩以固定牽星板與觀測(cè)者眼睛之間的距離，計(jì)算單位為“指”與“角”，一指約為今天的1.9°，折合四角。

在國家海洋博物館海洋天文展廳中便有體驗(yàn)牽星板原理的互動(dòng)屏幕。

海博館海洋天文展廳互動(dòng)體驗(yàn)屏

在西方也有用于測(cè)量星辰進(jìn)行導(dǎo)航的六分儀，六分儀所基于的原理很簡(jiǎn)單，即光線的反射角等于入射角。使用時(shí)﹐觀測(cè)者需手持六分儀﹐轉(zhuǎn)動(dòng)指標(biāo)鏡﹐使在視場(chǎng)里同時(shí)出現(xiàn)的天體與海平線重合。根據(jù)指標(biāo)鏡的轉(zhuǎn)角可以讀出天體的高度角﹐其誤差約為±0.2°~±1°。

海博館海洋天文展廳互動(dòng)體驗(yàn)屏

六分儀的原理是由牛頓提出的，到了1732年，英國海軍開始將原始儀器安裝在船艇上，因?yàn)楫?dāng)時(shí)最大測(cè)量角度是90度，因此被稱為八分儀。1757年，約翰·坎貝爾船長將八分儀的測(cè)量夾角提高到120度，發(fā)展成為六分儀。其后六分儀的測(cè)量夾角雖然逐漸提升到144度，但是其名稱卻一直保持不變。

在國家海洋博物館海洋天文展廳入口上方的水晶裝飾，就是一個(gè)六分儀的造型。

海洋天文廳

入口六分儀裝飾

除此之外經(jīng)天緯地展區(qū)中也展示著不同時(shí)期世界各國生產(chǎn)的六分儀與八分儀。

經(jīng)天緯地展區(qū)

英國早期八分儀

德國六分儀

日本六分儀

瑞士六分儀

英國袖珍六分儀

天文廳序章（各種航海導(dǎo)航方式）

從波尼西亞人利用特殊手勢(shì)結(jié)合天空中的星星來辨別方向，到如今人類向太空中發(fā)射衛(wèi)星用于航海導(dǎo)航，人類從未停止對(duì)大海與星空的探索，不斷精進(jìn)的設(shè)備，不斷突破的極限，從指南針到北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，從簡(jiǎn)易裝置到大國重器，都彰顯著人類文明與科技的進(jìn)步。

END
來源：國家海洋博物館