航海术

引导船只安全准时到达所指定地方的技术和科学。一个航海者必须知道航道的水深是否符合他的需要，他应当朝什么方向前进，他已经航行过的路程和还需要航行的距离以及所需要的时间。直到1050年左右，仅有测深锤和测深绳用来取样和测量海底深度。在其他方面，水手是凭借对天空、海洋、海底、陆地、飞鸟等现象的理解以及对风、随风而来的声音和气味的感觉航行的。对这些现象的依靠程度随着文化、地理和*气象条件的不同而不同，主要是（1）所用的帆的类型。是仅适用于顺风的横帆（大约在公元前3000年首先应用于埃及）还是可以用于侧风的纵帆（公元前1000年亚洲人首先使用）。（2）所航行的海的类型。是部分封闭的大陆架还是海洋，是在低纬度、中纬度还是在高纬度地区航行，是否受*潮汐、洋流及海涛的影响。 （3）所遇到的盛行风、云层及风暴类型。 十二世纪，古典科学的重新发现以及与此同时的由于十字军东征而带来的商业刺激，提供了包括阴天在内的有规律航行所需的知识。1150年左右，意大利海船上开始带有*磁针、在阴天时用它指示方向。到1250年左右，作为一种航海罗盘，它能连续地测量所有的水平方向，精确度在3°以内。此外，还设计了计时沙漏，用以测定时间和速度，以便计算航行的距离。由于有了系统航行方向记录、阿拉伯数字、三角计算表和有方向线与标距的几何结构海图，因而使意大利航海家能够标出其所在的方位。由于指南针和数学解决了阴天带来的问题，到1300年，意大利船只便能一年四季在海上航行了。 十四世纪，葡萄牙君主雇用了意大利海员。从1420年起，葡萄牙人在西非海岸进行了*探险活动，但是洋流和磁场变化使航海家搞错了方向。航海天文学家提供了一种解决问题的方法。大约从1450年起，航海学家用象限仪测量了一颗星体的中天高度，二十年之后又测量了太阳的子午线顶垂线，以便校核他们所计算出的南北方位。水文部门准备了航海图、仪器、星表、航行方位及训练过的海员供航海家们使用。但东西方位的误差仍在几百浬以内。从1400年起，那时托勒密（Ptolemy，约100—170）的《几何学》（ Geography）传到了西方，研究宇宙志者接受了他的能科学确定位置的平行线与子午线坐标系。活字印刷（约1450年）、木板和铜板印刷技术，尤其是1477年的《几何学》中印有的*地图，都对航海学产生了影响。大约从1480年起，为了克服经度难题，航海家根据中天高度计算纬度，然后向目的地所在的纬度航行。在将航向对准目的地以后，就“沿纬度线而下”，直到到达目的地。尽管海图常常包含纬度——但不包括经度——标尺，并且已知子午线稍微有些偏差，但仍然不能测量不同地方的时间差以确定经度。航海家当时曾试图用月食和掩星来测量时间差，但没有成功。1514年，维尔纳（Johann Werner, 1468—1522）提出，测量月亮与星星或太阳间的距离可能有助于解决上述问题，而在1530年，弗里修司（GemmaFrisius, 1508—1555）提出用天文钟。但是这类方法依赖于对空间、时间和气象测量的精确性，依赖于数学*分析和预报方法的发展，而当时却不具备这些条件。与此同时设计了一批仪器和一些方法来测量磁场变化，以计算准确的方向。到了十六世纪末，由赖特（EdwardWright, 1561— 1615）对默卡特 （ Gerard Mercator, 1512—1594）1569年的平面球体图的数学解释，使得航线、距离和方位的标绘既科学又实用化。 政府为计算经度向天文台（巴黎，1667年；格林威治，1675年）提供了资金，这促进了对天体与地球的科学观测。法国工程师开始绘制海岸线。从1676年起，他们利用由观察木星卫星而测出的经度值〔这是伽利略（Galileo,1564—1642）在1610年提出的方法〕。他们还使用卡西尼（Giovanni DomenicoCassini, 1625—1712）修改的星表 （ 1668年）和1657年惠更斯 （ Christiaan Huygens,1629—1695 ）发明的摆钟。皮卡（Jean Picard,1620—1682）用*望远镜式游丝瞄准器（1669年）和三角测量知识 （1553年由弗里修司首创）测量了地球表面相应于一度天顶距差的距离数值（1670年）。牛顿之后，欧拉（Leonard Euler, 1707—1783）在数学上对太阳学说作了改进，布雷德利（James Bradley，1693—1762）在格林威治对月球作了更精确的观察，这就使得迈耶（ TobiasMayer, 1723—1762）能够编辑出一些表格（1755年），经进一步完善之后，人们可以在海上用哈德利（John Hadley, 1682—1744）发明的反射式象限仪测出按月球运转而定出的一度以内的距离。马斯 基林（Nevil Mlaskelyne，1732—1811）的第一本《天文年鉴》 （Nautical Almanac，1767）和《制表必需》（Tables Requisite）使航海家能够在海上把经度计算准确到1°，而在那时15。的误差是司空见惯的。同时英国的经度条例（1714年）促使哈里森（ JohnHarrison, 1693—1776）综合惠更斯的游丝弹簧计（1675年）和温差补偿技术制造了航海精密计时器。他的第四个航海用的精密计时器两次在海上经受了考验（在1761—1762和1764年），测出的经度的准确度在10’以内，库克（ CaptainJames Cook, 1728—1779 ）船长带有由肯德尔（Larcum Kendall,1721—1790）复制的航海用精密记时器，这证明精密计时器是他的太平洋航行（1772—1775年，1776—1779/1780年）的“忠实指南。 还可参看探险（ exploration ）；原 始天文仪器（pre-telescopicinstruments ） 参考文献E. G. Forbes, The Birth of Scientific Navigation （ National Maritime Mu- seum, Greenwich, 1974）．E. G. R. Taylor, The Haven-finding Art （London, 1956）．D. W . Waters, The Art of Navigation in England in Elizabethan and Early Stuart Times（London, 1958）． DWW著 陈杰玲译