指南针在航海中的应用能不受天气影响决定方向。
中国古代船模型。
牵星板。
黑格尔曾说过:“大海给了我们茫茫无定、浩浩无际与渺渺无限的观念,人类在大海的无限里感到自己的无限的时候,他们就被激起了勇气,去超越那有限的一切。”早在7000多年前,中华民族的祖先就已开始了对海洋的初步探索。历史的车轮在前进,华夏祖先不断征服海洋——秦朝徐福东渡日本,宋元开辟海上丝绸之路,明代郑和七下西洋,这都证明中国古代曾是世界上最先进的航海国家。
中国之所以能够有这样彪炳史册的壮举,离不开当时先进的航海技术,这其中包括造船技术、导航定位技术、船舶驾驶等等。这些技术的发展,凝结了中华祖先的智慧,为子孙后代留下了宝贵的历史财富,为世界航海事业做出了巨大的贡献。
造船技术:成为一门系统的学科
春秋战国时期,我国的南方沿海地区以及海上交通线控制在吴、越人手中。吴国大夫伍子胥就以“陆人居陆之国,水人居水之国”来区分吴、越和中原地区的国家。当时,诸侯争霸,临江傍海的诸侯国都出现了造船业,其中以吴、越最为发达。
吴人以舟楫为舆马,以巨海为平道,足以体现吴国造船能力之强。仅就吴国的水军战船,就有大翼、小翼、突冒、楼船、桥船等等。其中,主力舰大翼约宽1丈5尺2寸,长10丈;中翼宽1丈3尺5寸,长9丈6尺;小翼宽1丈2尺,长9丈。越人的舟船种类也很多,其中仅战船有戈船、楼船,民船有扁舟、轻舟等。吴、越两国是当时的水上强国,水军是他们重要的军事力量。
到了魏晋南北朝时期,江南地区出现若干名船,如朱雀大航、太白船、平乘舫、苍鹰船、苍兕船、飞燕船、飞舻巨舰、没突舰、水门大舰、平虏舰、金翅大舰,其中有战船也有大型座船。
唐朝的造船技术更是不断进步,在国内运输和远洋运输方面起了重大作用。正如唐人崔融所写:“天下诸津,舟航所聚,旁通巴汉,前指闽越,七泽十薮,三江五湖,控引河洛,兼包淮海。弘舸巨舰,千舳万艘,交贸往还,昧旦永日。”
在唐朝,沙船和福船都已得到应用。沙船以平船为基础演变而成,主要特点为:平头、方艄、平底,船身较宽。这样船型使它吃水浅,航行时受阻力小,行驶平稳,在水浅沙滩多的水域也容易通过。这些优点使沙船得到了广泛的应用,沙船成为内河航运的重要船种,也可用于远洋航行。而福船与沙船不同,据唐代李肇的《国史补》记载:福船“舟之身长十八丈,次面宽四丈二尺许,高四丈五尺余。底宽二丈,作尖圆形。银镶舱舷十五格。可贮货品二至四万担之多。”福船作为尖底船,虽然吃水深,但是利于破浪前行。沙船和福船的优点,使其历经千年而不衰,郑和下西洋所用的船只主要就是沙船和福船。
纵观我国古代的造船史,可以发现古代造船技术可以适应不同的地理环境、满足不同性能要求,船工还善于吸取优良船型的优点,创造出结合几种船型优点的新船型。我国古代船舶具有航行快、抗沉性、适航性、稳定性的特点,古代造船技术的三大装置——船舵的使用、水密隔舱结构和龙骨装置,对世界造船技术产生了深远影响。而我国古代关于造船技术的文献《船样》、《南船纪》、《龙江船厂志》以及《漕船志》等等,都说明我国古代造船已成为一门系统的技术学科。
定位导航技术:天文观测和指南针相结合
若要远洋航行,定位导航技术至关重要,只有掌握了导航技术才能保证不在茫茫大海上失去方向。在我国古代航海技术中,靠天文观测作为导航依据,早在西汉,就有了导航占星书籍《海中星占验》。
《齐俗训》中记载:“夫乘舟而惑者,不知东西,见斗极则悟矣。”晋代葛洪的《抱朴子外篇·嘉遯》上也说:“夫群迷乎云梦者,必须指南以知道;并乎沧海者,必仰辰极以得反。”东晋僧人法显从印度乘船回国时,也说过:“大海弥漫,无边无际,不知东西,只有观看太阳、月亮和星辰而进。”由此可见,直到宋朝司南应用之前,天文定位一直是我国航海主要的导航方式。
元明时期,我国天文航海技术有了很大的进步,可以靠观测星星的高度来确定地理纬度。这种方法叫做“牵星术”,所用的工具叫牵星板。
牵星板用优质的乌木制成。一共12块正方形木板,最大的一块每边长约24厘米,每块递减2厘米,最小的一块每边长约2厘米。另有用象牙制成一小方块,四角缺刻,缺刻四边的长度分别是上面所举最小一块边长的1/4、1/2、3/4和1/8。比如,用牵星板观测北极星,左手拿木板一端的中心,手臂伸直,眼看天空,木板的上边缘是北极星,下边缘是水平线,这样就可以测出所在地的北极星距水平的高度。高度高低不同可以用12块木板和象牙块四缺刻替换调整使用。求得北极星高度后,就可以计算出所在地的地理纬度。
马可波罗曾在游记中记载,他乘船回国时,海船由马六甲海峡进入印度洋后,便有北极星高度的记录,可见那时我国航海家已经掌握了牵星术。明代牵星,一般都是牵北极星,但在低纬度(北纬6度)下北极星看不见时,改牵华盖星(北极星是小熊座a星,华盖星是小熊座β、γ双星)。
宋朝指南针在航海上的应用打破了牵星术在阴雨天无法观测的局限,公元1123年,徐兢所著的《宣和奉使高丽图经》记录道:晚上在海洋中不可停留,注意看星斗而前进,如果天黑可用指南浮针,来决定南北方向。这是目前世界上用指南针航海的两条最早记录。
我国发明的航海罗盘上定二十四向,即把罗盘360度分做24等分,相隔15度为一向,也叫正针。但在使用时还有缝针,缝针是两正针夹缝间的一向,因此航海罗盘就有四十八向。四十八向每向间隔是7度30分,这要比西方的三十二向罗盘在定向时精确得多。
除了天文定位,地文定位也有一定的发展。唐朝的“广州通海夷道”中,航海的方向、距离和时间已经相对具体,某些地区的地理位置和地形特征也有了明确的地文定位描述,对远洋航行中的人工航标也有记录。并且,随着数学的发展,航海家能够在勾股定理相似关系的基础上,运用两次观测计算的“重差法”来测量路标,提高了海岸测量的水平。
航海地理学:航海图具有重要意义
在航海过程中,除了要掌握方向,还要了解航路的地形水势,掌握航道的水深及暗礁浅滩,才能安全地进行海上交通活动。
在唐朝末年,我国有了测量水深的方法,分别是“下钩”测深和“以绳结铁”测深。南宋吴自牧的《梦粱录》曾写道:“船上测水深约有七十余丈”,这说明,在宋朝,我国已有较为熟练的深水测探技术。
而明朝初期《海道经》中的《海道指南图》是我国至今为止见到最早的一幅航海图。由此可见,明朝人已经认识到掌握航路地形水势的重要性和必要性。
明朝茅元仪编辑《武备志》240卷,卷末附有《自宝船厂开船从龙江关出水直抵外国诸番图》,这就是著名的《郑和航海图》。全图有亚非两洲地名500多个,其中中国地名200多个,其余为亚非地名。其运用中国画的山水画法,按航行之先后顺序,由右至左绘成平行、不计方向的图卷。沿途标有山脉、岛屿、陆地等地形及军营、庙宇、桥梁、宝塔等建筑,并配针路和过洋牵星图的绘图方式,其准确程度为先人所无。《郑和航海图》是我国古代地图史上真正的航海图。
到了清朝,虽然清政府闭关锁国,但仍有《海国见闻录》和《东洋南洋海道图》出现。其中,《海国见闻录》中的《天下沿海形式录》对中国东北、东南沿海的海洋地貌、水温航运都有详细说明,具有重要的航海价值。而《东洋南洋海道图》对现在东南沿海领土岛屿与主权问题有着重要意义。
向海而兴,背海而衰。中国的航海技术一度曾领先世界,中国的航海远洋促进了各国的经济贸易,增加了友好交流,郑和下西洋更是为东南亚地区的和平稳定做出了不可磨灭的贡献。如今,中国国家昌盛、经济发达,海上丝绸之路将重现繁荣,在这个历史的新起点上,中国的航海技术将有新的进步,航海事业将不断发展,重现昔日辉煌。
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