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中国古代的航海技术有多强?

 气定神闲1706 2019-02-19


摘要:航海最重要的两大因素:军事实力和定位坐标。古代最强的海上装备是楼船,定位坐标的方法是牵星术。


海洋霸主

 

春秋时期,楼船已经出现,伍子胥与吴王阖闾的谈话就提到:楼船者,当陆军之楼车。这说明吴、楚水军中均已装备有楼船。

 

到了汉代,随着帆和船尾舵的出现,楼船的建造也进入了辉煌时期。由于汉军大量装备楼船,楼船一词成为水军的代称,如把水兵称为楼船卒、楼船士,水军将校称为楼船将军、楼船校尉等。

 

汉武帝时期,大汉海军就多次跨海征战,向北碾压朝鲜,向南平定南越。几乎与陆上丝绸之路同时,海上丝绸之路也已打开。《汉书·地理志》记载,中国的海船在汉代时,就已经打通了从广州到印度泰米尔纳德邦的航线。汉朝楼船俨然一个庞然大物,气势雄浑,船共3层,高10丈,载1000人。第一层叫,第二层叫飞庐,第三层叫雀室

 

唐朝时期的海上丝绸之路已十分发达。大唐船只也是个巨无霸,开到波斯湾地区时船体大吃水深,连人家的港口都容纳不了,只能另换小船。那个时期把这条从广州和泉州出发的南海航线称为广州通海夷道。

 

宋代的造船技术,放在当时世界上,更是碾压式优势。首先是造船理念,宋朝以前造船,人类造船重要一步定龙骨,在宋朝完美实现。从此中国人不管造大船小船,都是先打好龙骨结构,骨头硬了,别管大船小船,都是相当扛风浪。

 

更叫外国人望尘莫及的是,宋朝造船不但会定龙骨,还会画海图,每造一艘大船,都要有靠谱的船图规划,甚至更有了专业化的船坞。至于横隔舱和水密隔舱这些设计,也是更加成熟。

两宋年代,大宋的海船是海洋上的不二主角,海军更是独步天下,专业管理海洋贸易的元丰法更在北宋出台。当时中国船只纵横在南洋海面,每到一处都常见国王出来迎接。强大的海船海军,撑起了两宋强大的海洋话语权!

 

当然,要论海洋霸主地位,最能代表中国古代造船的,还得提郑和船队。郑和船队的规模有27000余人,大小船只200余艘,这在同时代的世界航海史上是绝无仅有的。相比之下,郑和比较著名的同行如哥伦布、达伽马、麦哲伦等航行规模都是几十数百人,船也就小猫两三只。其次,郑和船队旗舰“宝船”是史无前例的巨型舰船,史载其“长四十四丈,广十八丈”(长150米、宽60米),现代海军驱逐舰大概也就是这个尺寸。

 

明朝海军是地球上的最强舰队,不但多次暴打葡萄牙西班牙殖民者,还远征朝鲜,碾压倭寇。

 

另外,西方的帆船早就被我们用烂了。秦朝即有帆船东渡,三国时期东吴帆船巡察今柬埔寨和越南等地,唐代帆船已能侧、逆风行驶。



航海除了军事实力,还要有一套定位方法。中国古老相传的定位坐标体系——牵星术。


牵星术用一根杆子和一条绳就测绘出了星图,方法简单实用。

 

定坐标步骤:辨方正位、揆气定时、测量北极星与子午线、测量十八宿距度。 


辩方正位


在定位天体坐标之前,要辨明方位:古人的做法是先于中央立一根固定的表,然后在这个定表东边十步远的地方立下一根可以移动的游表,令其位于以定表为中心所画的圆周轨迹上,当日出的时刻,人们从定表向游表的方向定位,使两表与太阳的中心重合;日落的时刻,再在定表东边十步远的圆周轨迹上竖立一根游表,并从这个新置的游表向定表的方向定位,也使两表与太阳的中心重合。结果,连接两个游表的直线就是正南北的方向,两游表的中心点与定表的垂直方向则是正东西。

 

测量北极与子午线


《周髀算经》:“欲知北极枢,旋周四极。常以夏至夜半时北极南游所极;冬至夜半时北游所极,冬至日加酉之时西游所极,日加卯之时东游所极,此北枢璇玑四游。正北极枢璇玑之中,正北天之中。正极之所游,冬至日加酉之时,立八尺表,以绳系表颠,希望北极中大星,引绳致地而识之。又到旦明,日加卯之时,复引绳希望之首,及绳致地而识,其两端相去二尺三寸,故东西极二万三千里。其两端相去,正东西。中折之以指表,正南北。”

 

璇玑星环绕极枢作周日视运动,其处于极枢东西南北四个位置时,称之为璇玑四游,测定璇玑四游,极枢即处于“璇玑之中”。即得于四游的交叉点上。

 

测量时在地中立一表,表高八尺,在表的顶部拴一条绳子,牵直并移动绳子,让眼睛顺绳子望去,使表顶与被瞄准的北极旁的大星处于一条线上。这时在地上标出绳子与地面的交点。这种瞄准测量技术,古代著作中称之为“参”或“参照”。经过不同时间先后测量,可在地面获得大星在极南、极北、极东、极西四个测量点位,其中最有意义者是东西两点,两点间联线取中,即为极枢在地面的测量点位。从这一点出发,通过表顶,所望到的天区即为极枢所在处。


    如果测量者取极枢至极枢在地面的测量点之间的联线在地表上的投影线,就是立表处的南北子午线。当然,该处子午线也可直接从垂直立表之根部至极枢在地面的测量点位获得。

有了这样的表与子午线,观测者还可以利用牵星术进行中星观测。

 

测量二十八宿距度


二十八宿是处于黄道带附近的二十八组星官,每一星官都选有一颗作为测量标准的“距星”,相邻两宿距星的天经度数,即为其宿度。所有宿度相加,即为周天度数3654分之1

 

《周髀算经》:“立二十八宿以周天历度之法。术曰:陪正南方,以正句定之。即平地径二十一步,周六十三步,令其平矩以水正。则位径一百二十一尺七寸五分,因而三之,为三百六十五尺四分尺之一。以应周天三百六十五度四分度之一。审定分之,无令有纤微。分度以定,则正督经纬,而四分之,一合各九十一度、十六分度之五。于是圆定而正。则立表正南北之中央,以绳系颠,希望牵牛中央星之中。则复侯须女之星先至者,如复以表绳希望须女先至,定中。即以一游仪希望牵牛中央星,出中正表西几何度。各如游仪所知之尺,为度数。游在于八尺之上,故知牵牛八度。其次星放此,以尽二十八宿度,则定矣。 立周度者,各以其所先至游仪度上。

 

其测量方法也是立八尺之表,以表颠系绳希望目标,参相直后,在地上标出其方位。同时测量相邻两距星,在地上量度其距度。所以,在表的周围,有以表为圆心的一周带有刻度的水平环,环上均刻365又1/4的周天度数。此时不能以一绳测量,必有二绳,测量经过中天的距星者为一绳,我们可称其为正仪。测量相邻距星者为一绳,后一绳也称为“游仪”,每次二仪同测,可得两距星间度数,这样相邻两星一测,相邻两星一测,最终可将二十八宿距度测量完毕。中国古代传统从牵牛星始测,作为起点,称之为“牵牛初度”。

 

因为各星星高不同,所以希望距星时,其绳落地点距离表的远近也不同,不一定能落在地平度环上,实际上根本不会落在环上,因为环径二十一步,折一百二十一尺有余。而八尺之表,测量二十八宿,其各测量点距表很近。这就需要将表所在的中心经各点外引辐射线至外环上,才能读出度数。故其文后又说:“车辐引绳,就中央之正以为毂,则正矣。”我们可以从南宋古天文图上看到相类于这种“车辐引绳”式的分度法。

 

能测量距度,当然也能测量星辰的入宿度。所以,这种设施的用途还有不少,运用之妙,可以测出简单的星图。

 

有一点需要特别指出,在圆上测量出的相邻两点星位,与天空的星位相反,如天空牛宿本在女宿之右,在地面测量圈上却处于女宿之左。如果连续这样绘图,就可以得到一幅与天空星序相反的星宿图。而中国古代流传下来的风水罗经上,二十八宿排序正是这种逆序。

 

过洋牵星术


由于船体在海上漂浮不定,所以古人将牵星术做了点改动,即用牵星板。

 

牵星板用优质乌木制成,一共十二块正方形木板,最小的一块每边长约2厘米,从小到大每块递增2厘米;最大的一块每边长约22厘米。它的单位叫指,分别是一指、二指、一直到到十二指。另有用象牙制成的小方块,大约 6厘米,四角缺刻,每个缺口标明半指、半角、一角、和三角等。一角是四分之一指。

 

牵星板的使用方法:观测者左手拿着牵星板一端的中心,手臂向前伸直,眼看天空,木板的上边缘是北极星,下边缘是水平线,使板和海平面垂直,让木板的下边缘和海平线相合,上边缘对着所观测的星辰,与其相切,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,可以用十二块木块和象牙板四缺刻替换调整使用。为使板和人目之间的距离保持固定,可以用另一只手从板下端引一根长度固定的绳,牵引到人目。

  


 



观测的时候,一般取被测星正在天球子午线上的时候进行,求得被观测星的高度后,就可以计算出所在地的地理纬度。

 

这时,被观测星的地平高度,它的赤纬和观测地的地理纬度之间的关系是:地理纬度=90+赤纬-地平高度,对每一个确定的恒星来说,在相当长的时期内,可以认为90+赤纬是个常数。

 

因此,恒星在子午线上时候的地平高度就直接反映了地理纬度。所以,只要观测到恒星正在子午线上的时候的指、角数,就可以知道船舶的位置是什么地方了。

 

楼船和航海技术的发展代表了中国古代工业体系的完备程度,领先世界。牵星术简单实用,又反映了古人的无穷智慧和对天地的理解无可比拟。这些成就曾令世界惊叹,未来,中国也会再次登上世界宝座!


 

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