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古人的智慧令人嘆服,天文導航技術震驚世界!

我國古代的勞動人民很早就開始了航海活動。在長期的航海實踐中,我國勤勞勇敢的船工們發展了一整套航海技術。其中,天文導航是極重要的一項。

早在西漢前期公元前二世紀的著作《淮南子》卷十一《齊俗訓》中就記載著:「夫乘舟而惑者不知東西,見斗、極則悟矣。」(乘船的人分辨不清方向,但是只要觀測到北斗和北極星就可以明白了。)這個經驗的產生無疑是很早很早的。

西漢時期,我國的海船就到了印度洋上的南亞地區。東晉的著名僧人法顯(約337—約422)訪問印度和斯里蘭卡回國的時候就是乘的海船。他記述那段歷程的時候說到:「大海瀰漫無邊,不識東西,唯望日、月、星宿而進。若陰雨時,為風逐去,亦無准。……至天晴已,乃知東西,還復望正而進。」可見,天文學是當時指導航行的最重要的知識。

唐、宋以後隨著我國生產的發展,興盛的海外貿易推動了我國航海技術的飛躍發展。指南針開始應用到航海上,把導航儀器羅盤和航海天文學結合起來,引起了航海技術的大發展。

指南針可以很好地指示方向。而位置的確定卻須依靠航海天文學。具體記述了航海天文學資料的最早著作是明初鄭和(1371—1434)「下西洋」留下的《鄭和航海圖》。圖收載在明茅元儀編的《武備志》中。

《鄭和航海圖》包括橫條形海圖一幅,長達二十頁。還有四幅星圖,稱為「過洋牽星圖」。從海圖上可以看出,鄭和船隊從蘇州劉家港起航,出長江口,經我國浙江、福建各省和南海諸島,到達印度尼西亞的蘇門答臘島北端。在這一段海路上都是用的指南針定向。從蘇門答臘往西到錫蘭(今斯里蘭卡)的途中開始用天文定位。從錫蘭往西到南亞、西亞和非洲東海岸等地就都盡量利用星辰定位,並且和指南針針位相參照。海圖上共記錄六十四處關於各地所見北辰星(就是北極星)和華蓋星(就是小熊座β星、γ星等共八星)的高度。過洋牽星圖卻標出了途經印度洋各地的時候所見的許多星辰的方位和高度,其中方位也是用的圖示法。

《鄭和航海圖》告訴我們,我國古代航海用的是牽星法。在明人李詡的著作《戒庵老人漫筆》中記述了牽星法所用的觀測工具——牽星板。這是十二塊方形的烏木板,最大的叫十二指,每邊長大約二十四厘米。其次是十一指、十指、……最小到一指。每塊的邊長是等差遞減的。另有一塊挖去四角的象牙板,每個缺口標明半指、半形、一角和三角等。一角是四分之一指。

根據北京天文台和廣東師範學院等四單位組成的「航海天文調查研究小組」的研究,牽星板的使用方法是:觀測者手持牽星板伸向前,使板和海平面垂直,板下邊和海平線相合,上邊緣和所測天體相切。如不能相切,就從略大的那塊板邊上細分劃處觀測,可以得到指和角的讀數,它是天體地平高度的反映。為使板和人目之間的距離保持固定,可以用另一隻手從板下端引出一根長度固定的繩,牽引到人目。觀測一般取被測星正在天球子午線上的時候進行。這時,被測星的地平高度、它的赤緯和觀測地的地理緯度之間有個簡單的關係:

地理緯度=90°+赤緯-地平高度。

對每個測定的恆星來說,在相當長的時期里,可以認為,「90°+赤緯」是個常數。因此,恆星在子午線上的時候的地平高度就直接反映了地理緯度。所以,只要觀測恆星正在子午線上的時候的指、角數,就可以知道船的位置是在什麼地方了。

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特別值得注意的是,「航海天文調查研究小組」研究了「指」這個名稱特殊的角度單位,證明早在秦漢時期我國的天文觀測中已經有過這種記載:唐《開元占經》中摘錄的漢代著作《巫咸占》中就記載有關於金星和月亮緯度相去最遠是五指,用現代方法計算,這個差數是九·四度),而且它們所代表的角度量和《鄭和航海圖》上所反映出來的完全一致,都是一指等於一·九度。這是一個極其重要的發現。因為過去國內外的學者一般都認為牽星板和牽星法是阿拉伯人的發明,儘管這個論斷和我國古代遠洋航行的發達是不協調的。現在找出了「指」這個單位的起源,這就證明牽星法是我國最早發明的。

以牽星法為代表的我國古代航海天文學在保障遠洋航行的安全、準確上起了巨大的作用。正因為這樣,它也是我國古代人民為世界文化發展作出的又一卓越貢獻。


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