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古代航海技术

航海就是一种安全有效的从一个地方转移到另一个地方的技术,人类历史上有记载最早的贸易航海大概出现在公元前5000年,其中中国文化界有"殷人远航美洲之说",可惜史料记载不全,具体怎样也无从说起。但不管怎么说,这些都标志着航海技术的诞生。

早期航海者的勇敢世人皆知,他们不断的通过伟大的创新来弥补旧时代落后的航海技术。其中早期的北欧海盗在航行时,船长十分熟悉海面和海中自然物,如鸟类、鱼类、水流、浮木、海草、水色、冰原反光、云层、风势等。9世纪时,北欧著名航海家弗勒基,总是在船上装了一笼乌鸦,当觉得船即将靠近陆地的时候,他就会放飞笼中的鸟儿。如果鸟儿在船的周围漫无目的的飞翔,说明离陆地还远;如果乌鸦朝某个特定的方向飞去,他就会开船追随鸟飞去的方向,而这往往是驶向陆地的方向。当然,这种方法仅仅在距陆地比较近的情况才起作用。

那时航海者在海上总是保持与岸边比较近的距离航行,通过他们能够看到陆地特征来判断航向是否正确。通常他们白天进行航行,晚上就停泊在港内或抛锚在海面上。像中世纪盛期欧洲各城市的商船大多采用沿岸航行,他们宁愿沿着西班牙、法国和意大利的地中海海岸作迂回航行。也不肯在通过直布罗陀海峡后,向东直航。总之,没有一个船主敢冒险出海到望不见陆地的洋面上去,因为他们认为,那碰到暗礁和浅滩的船难的危险程度,总不如沉没在大海里可怕。而他们不敢穿洋直航,有三个原因:一是怕迷失方向;二是害怕远洋中的风暴;三是害怕遭到海盗袭击。但归根到底还是第一个原因!后来导航技术有了进步,虽然仍有第二、三个原因的存在,但船只却敢作穿洋航行了。因此,在远洋航行中,确定船只的方位是第一位的。最初航海者通过白天观察太阳的高度,夜间观察北极星的方位来判断所处的纬度,依靠天体定位,航海家使用一种很简单的仪器来测量天体角度,称之为“雅各竿”。观测者有两根竿子在顶端连接起来,底下一根与地平线平行,上面一根对准天体(星星或太阳),就能量出偏角。然后利用偏角差来计算纬度和航程。这种技术被称做“纬度航行”,在测量纬度比较成功, 但确定经度却非常困难。尽管如此,“纬度航行”的方法仍在西欧被很普遍地采用,把自己置于与目的地相同的纬度线上,然后保持在这条线上航行,就能直到目的地。不过这并不是完全科学的,即使在今天,利用天文定位误差仍会在1-2海里左右,那时几乎没有象样的航海工具,误差之大可以想象。最著名的是哥伦布西航,他自认为先南下与印度相同的纬度后,再直线往西航行就可到达,可实际上发现的只是加勒比海巴哈马群岛的一个小岛,尽管他临死时都坚持自己到达的是印度。

人类最早被发明的航海工具是罗盘,也就是指南针的雏形。最初的时候,人们仅在天气情况恶劣,无法看到太阳和北极星,也不知道船首驶向何方才使用罗盘。航海者会在一块磁石摩擦一个铁针,使其产生磁性,并将其固定在一根稻草上,并悬浮于一碗水中,这样有了磁性的铁针就会自动指向北方。指南针约在12世纪由中国传入欧洲,后来又被欧洲的航海家改造成“指北”方向。到1250年左右,航海磁罗盘已发展到能连续测量出所有的水平方向,精确度在3°以内。但磁罗盘并不是很快地为欧洲人普遍接受。由于人们还无法科学地解释指针为什么能“找到”北方,而且人们很快发现,这些针所指的北方经常不准确。因为他们不知道铁针所指的是磁北极,而并非真正的北方(期间的角度被称为磁偏角)。在那时人们无法解释这些现象,因而在一个未知的地方航行就并不是很相信罗盘的指针。所以最初罗盘很具有神秘色彩,一般的航海水手都不敢使用,只有那些大胆而又谨慎的船长才暗暗地使用,把它装入一个小盒内,不让别人看到。而指南针在欧洲得以广泛使用,则是13世纪后期的事情。

指南针的使用,大大改变了地中海地区的航海形势。阴沉多云的天气虽然存在,但再也不是航海的障碍。全天候航行成为可能,越洋跨海的航行也成为可能。而且,有正确航向的越洋航行,也使航程大大缩短,节省了许多时间。到13世纪的最后二十五年里,一艘船完全可在一年中环行地中海两次,甚至在冬天里也能开船。到1300年,意大利船只可一年四季都在海上航行了。

与此同时,其他一些航海仪器也相继投入使用。如测量船体运动速度的“水钟”(waterclock)采用后,便可以计算航行的距离。顺便说一下,最早人们推测船速是靠航行时船底翻涌出的海藻量,即船速和海藻量成正比。呵呵,其实我觉得有时候用眼也能看的出,只是单位无法统一罢了。同一时期开始出现有系统的航行方向记录,也有为航海而编制的三角函数表,还有将尾舵安置在船的中心线上以控制方向的新技术等等.

15世纪,葡萄牙人在航海技术的提高方面又做了一些新贡献。1420年后,葡萄牙人开始在西非进行探险活动(非洲从此落入欧洲的魔爪。哭~~)。相对以往的航海活动来说,葡萄牙人的这一航海活动面临着两个新的难题。一是中部和南部大西洋是一个完全陌生的海域。二是向南航行后,天体现象发生了重大变化。大西洋洋流和磁场的变化,使航海家们经常搞错方向,对此,航海天文学家积极寻找解决问题的办法。从1450年起,他们用象限仪测量了一颗星体的中天高度。船只南行越过赤道、北极星已不可见的时候,他们便测量太阳的子午线顶垂线,这样及时校核已计算出的南北方位。同时,水文部门也提供了航海图、仪器、星表、航行方位图等充足的资料供航海家们使用。这样,南航便能顺利地进行。到1600年,海员们开始使用测航板来确定海船在航线上的位置,但是过程很复杂,这里就不详细说明了,只列出当时所用的道具:(栓有重物的绳子,每隔一段便打一个结的坚固绳索,一个30秒的沙漏),有谁感兴趣就联想一下,嘿嘿,其实挺简单的。

再来说一下海图:

大约在公元前6至5世纪时,有些海员就把地中海的一些路标、海岸特征,以及有用的经验记载下来。这种记录称为“环航”,后人称之为“沿海领航”。其中最早的一部是公元前6世纪西拉克斯所作,他在航行日记中详尽记述了地中海的各处危险海域和航道,记载每次航程在风向和天气良好时所需要的时间。不过,这些古代的航海指南主要是文字记录,这是由于绘图技术还不发达,更由于航海者往往出于商业竞争需要,对航道要保守秘密。因此,直到14世纪以前,欧洲都没有一本航海图留传下来。

大约从1300年起,欧洲出现了“第一批真正的地图”,即地中海沿岸航海图。这些海图在意大利常常被称为“港口指引”或“指南手册”,提供了许多详尽的航海资料。现存的这些14世纪地图中,最著名的是《加泰隆地图集》,现存于巴黎国家图书馆内。它将自东向西的世界中心地区(自印度至西班牙)绘成12幅地图,装订在木板上,可以折叠或展开,基本上是一本沿海航行地图集,参照了世代航海家们所记录的无数资料,比较准确地绘出了黑海、地中海和西欧海岸。而且东边也第一次把印度当作一个巨大的半岛来表示,西边还显示了当时还不大为人所知的“西方海洋”(即大西洋),这确是一大进步。我很奇怪当时为什么哥伦布没有看到它,否则也不至于死的不明不白了。中世纪欧洲较为典型精确的沿海航行图,其特点是表示了风向与气候关系的几何图形,形状恰似蔷薇花。这些海图在宏观上有实用价值,但难以确定船在航行过程中的具体方位。而且,这些图大多为手工绘制,没有一幅图是相同的。因此,到15世纪时,随着托勒密地理地图学说被欧洲人所重新认识,航海家们很快就采用纬线与子午线座标系来绘制海图了。加上印刷术的应用,标有方向线和距离的几何结构海图,开始在欧洲广泛流行。

后记:全文到此就结束啦,这里只介绍早期的航海技术,后期的难以详尽。最后为了方便大伙阅读,再把文章所涉及到的年表列一下。

5000年前的哈拉帕文化时期,印度人利用季风航行于印度洋四周的亚非各国,此为人类最早的航海记载。

9世纪维京人发现冰岛,至于他们的后裔,欧洲叫法很多,反正英国佬叫他们丹麦人,这点我比较能接受。

11世纪地中海还是出现贸易商船,但由于条件所限,活动的范围很窄。

12世纪指南针由中国传入欧洲。

13世纪指南针开始被广泛应用,同一时期欧洲开始出现第一批真正的海图。

14世纪人们开始通过测量太阳子午线顶垂线来判断航向.

15世纪几何结构海图在欧洲开始广泛流行.

16世纪人们开始用测航板来确定位置。

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