其实早在战国时期,智慧的古代人民就已经发现了磁石具有指极性。为此根据他们利用磁石的指极性发明了司南,《鬼谷子》其中写道:“郑人之取玉也,必载司南之车,为其不惑也。”从典籍的记录中,我们也可以看出司南在古代人出行中,起到了很大的作用,就好比现在的导航。
早期司南
在司南被聪明的祖先不断改进下便出现了中国古代四大发明之一(指南针)。指南针不是一段时间形成的,而是经过了极其漫长的改进,才得以现世。司南的改良作品——指南鱼与水浮磁针主要记载于唐宋年间,例如《神机秘籍》中说:“针法古无所传,自昔玄真始制。“玄真便是擅长物理的唐朝人。
指南鱼
水浮磁针
对比在陆地上,人更容易在出海探索求生的时候迷失方向,但是此时指南针就在海上起到的作用微乎其微,在这种情况下,人类发明了更多在航海中可以指明方向的工具,这些工具帮助人类走上了伟大的航海之路东晋僧人法显曾记述:“大海弥漫无边,不识东西,唯望日,月,星宿而进。”由此可见,古代的人类除了会运用陆地磁场进行辨别方向外还会利用天文中的规律进行导航,最为著名的天文导航工具,便是陪伴郑和七下西洋的牵星板。
牵星板,是我国古代人们利用天文学定位技术“牵星术”来进行海上航行的工具。它的主要原理是通过牵星板测量出的垂直高度与纤绳长度来换算北极星的高度角,进而确定所在地的地理纬度。
牵星板
在《武备志》中保存了二十页郑和海图,其中有四幅为“过洋牵星图”,在图中船员们所用的观测仪器即为牵星板。
根据史料记载,牵星板为12块边长为2-24厘米、带有刻度的乌木板组成。观测的人需要手持牵星板,使板面与海平面垂直,下边缘与海天交界线垂直,上边缘与所测天体相接,板上引一长绳以固定牵星板与观测者眼睛之间的距离,计算单位为:“指”跟“角”,一指大约是一天的1.9°,折算为四角。
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