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與(yu) 哥倫(lun) 布、麥哲倫(lun) 同航

穿越500年，看世界航海驚天變幻！

『世界航海五百年：15-19世紀航海文物特展』

攜五大洲20餘(yu) 國航海文物

正式登陸

中國航海博物館

在沒有現今先進的“北鬥”“GPS”等定位係統的輔助下，以前的航海者是如何在茫茫的大海上確定自己的位置？

我們(men) 知道船舶在進行跨洋航行時，必須時刻掌握船隻所在的經緯度。而經緯度需要通過測量海平麵和特定天體(ti) （如太陽、月亮、恒星）之間的夾角來計算得出。15至19世紀 ，航海家們(men) 使用什麽(me) 樣的儀(yi) 器來測定經緯？這些儀(yi) 器又有著怎樣的發展與(yu) 變革？

以“天”定“緯”

星盤是一種古老的觀星儀(yi) 器。1470年，航海家去掉星盤上的星相圖，將其改為(wei) 一種簡單的航海儀(yi) 器，用於(yu) 測量陸地的緯度和船在海上的位置。航海星盤由一根可轉動的指針固定在一個(ge) 木盤（或金屬盤）的中心，盤上的圓周標有度數。

航海星盤使用示意圖

使用時將星盤懸掛成鉛直，零度標記與(yu) 水平麵齊平，移動指針指向要測量的天體(ti) ，即可測出天體(ti) 高度，從(cong) 而得出船舶所在的緯度位置。但由於(yu) 船舶甲板的顛簸，較難操作，誤差較大。

直角象限儀(yi) 是一個(ge) 用硬木製成的直角圓弧板，圓弧劃分90度；一條直角邊下設有瞄準器，用於(yu) 瞄準天體(ti) ；直角頂係有一根線，線下係有鉛錘，用於(yu) 指示度數。當直角邊與(yu) 觀察對象成一線時，垂線所指度數即為(wei) 所求高度。直角象限儀(yi) 隻適合於(yu) 風平浪靜的情況下使用。

1530年以後，西方航海家們(men) 普遍使用十字測天儀(yi) ，又稱雅各棒、金杖等。它是由一根上下兩(liang) 端皆有孔的短杆垂直裝在一根帶有刻度尺的長直杆上；短杆可在長杆上前後移動，上下兩(liang) 孔可分別看到地平線和天體(ti) 。

1595年，英國約翰·戴維斯發明了反向天體(ti) 高度觀測儀(yi) ，通過鏡麵係統投射到刻度尺上的影子，便可得出天體(ti) 高度和所處緯度，克服了星盤、十字測天儀(yi) 等需直接目視天體(ti) 的缺點。

1730年美國T•戈弗雷和英國約翰•哈德利分別發明了八分儀(yi) ，因其刻度弧約為(wei) 圓周的八分之一（即45°）而得名八分儀(yi) ，其測角範圍可達90°。

八分儀(yi) 的構造、使用示意圖和原理示意圖

八分儀(yi)

1757年，坎貝爾船長以八分儀(yi) 為(wei) 基礎，將測量範圍擴大到120°，稱為(wei) 六分儀(yi) 。其後六分儀(yi) 的測量夾角雖然逐漸提升至144度，已發展到約為(wei) 圓周的五分之一，但其六分儀(yi) 的名稱卻一直保持不變。

六分儀(yi) 使用示意圖

A：指標鏡 B：地平鏡 c:望遠鏡 D：指標臂 E:刻度盤

六分儀(yi) 原理示意圖

使用時﹐觀測者手持六分儀(yi) ﹐轉動指標鏡﹐使在視場裏同時出現的天體(ti) 與(yu) 海平線重合。六分儀(yi) 的特點是輕便﹐可以在擺動的船舶上觀測，缺點是陰雨天不能使用。

六分儀(yi)

從(cong) 星盤、直角象限儀(yi) 、十字測天儀(yi) 到反向天體(ti) 高度測量儀(yi) ，再到八分儀(yi) 、六分儀(yi) ，測量緯度的航海儀(yi) 器不斷精進，緯度已可以被精確地測定。但直到17世紀，精確測定經度的問題仍未解決(jue) 。

1675年，英國查理二世在格林威治創設皇家天文台，目的即在於(yu) 確定的各地的經度。1714年，英國政府提供兩(liang) 萬(wan) 英磅獎金，以征求一種既精確又實用的確定經度的方法，而且成立了經度委員會(hui) （Board of Longitude）專(zhuan) 門研究其應用。

精確測定經度的關(guan) 鍵在於(yu) 精確測量時間。

控“時”定“經”

同測量緯度的儀(yi) 器一樣，計時的儀(yi) 器也有著自己的發展脈絡。在鍾表發明前，日晷儀(yi) 、沙漏和夜航儀(yi) 是常用的計時儀(yi) 器。

日晷儀(yi) 也稱日晷，是觀測日影記時的儀(yi) 器，主要是根據日影的位置指定當時的時辰或刻數，通常由晷針（表）和晷麵（帶刻度的表座）組成。利用日晷計時的方法是人類在天文計時領域的重大發明，這項發明被人類沿用達幾千年之久。

英國製日晷儀(yi)

德國製帶指南針日晷儀(yi)

法國製日晷儀(yi)

中國製帶指南針日晷儀(yi)

沙漏是比較古老且常用的航海計時器，利用玻璃中的流沙以測定時間。

夜航儀(yi) 是利用北極星來測定時間。沙漏和夜航儀(yi) 是鍾表發明以前船員們(men) 夜間航行時用來確定和記錄時間的器具。

夜航儀(yi) 使用示意圖

早期航海夜航儀(yi)

1759年，英國鍾表匠約翰•哈裏森經過二十多年的實驗，從(cong) 第一號天文鍾不斷改進到第四代，最終製成了精密、便攜的天文鍾；1766年，內(nei) 維爾•馬斯克林內(nei) 出版了英國第一本實用的《航海曆》。自此，海員們(men) 憑借天文鍾，與(yu) 六分儀(yi) 和航海天文曆配合使用，就可求出經緯度，精確定位。

哈裏森H1天文鍾

哈裏森H4天文鍾

唐代學者孔穎達在注疏《尚書(shu) 》時對“文明”這樣解釋：“經天緯地曰文，照臨(lin) 四方曰明”。在天地間，能發現時間和空間的標準，人類的時代就向前邁進了一大步。這就是航海儀(yi) 器數百年的發展對世界曆史進程所作的貢獻。

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