隨著科學技術的不斷進步，尤其是全球衛星導航系統的出現，人們在海上航行時已經能夠輕易得到高精度、全天候的定位、導航和授時服務。

在現代導助航設備出現之前，甚至在沒有準確海圖的古代，人們在茫茫大海中航行，需要解決“我在哪兒？”“我該往哪兒走？”這兩個問題。

其實這兩個問題的答案，就是導航的基本數據：位置和方向。

那么以前人們航海是怎么定位自己的位置呢？

PART 01

海道針經和過洋牽星術

1405年開始，鄭和先后七次率領船隊從南京出發，在江蘇太倉的劉家港集結，至福建福州長樂太平港駐泊伺風開洋，遠航西太平洋和印度洋，拜訪了30多個國家和地區，其主要導航技術有兩個：海道針經和過洋牽星術。

所謂海道針經，類似于現在的航位推算法。它是從已知的推算起始點開始，根據船舶航向，以及當時的風、流要素和船舶操縱要素，在不借助于外界導航物標的條件下，推算出具有一定精度的航跡和船位來。明代航海圖中的時間間隔用“更”來表示。一個恒星日有十更，一更為2.4 小時，用燃香測量時間間隔。

航速估計法：從船頭扔下一木片到海中，人往船尾走，如果木片與人同時到達船尾，船速就是標準速度，然后再根據水流順逆修正。

《鄭和航海圖》中有“太倉港口開船用丹乙針一更平吳淞江 ，用乙卯針一更到南匯嘴”的記載，就是說“從太倉港口開船沿105 度方向航行一更（2.4小時)時間即可到達吳淞江，再往97.5 度方向航行，一更時間到南匯嘴 。”

通過描述就可以得知，這種導航方法精度不高。

單針羅盤

（雙針羅盤角度）

另一個技術叫過洋牽星術，與西方的等緯度航行法類似，通過北極星之類的標志星體高度來確定緯度。

哥倫布就是這個思路發現的新大陸，麥哲倫環球航行也用了這個技術。不過麥哲倫更進一步，發現了南半球的標志性導航天體南十字星，讓人類第一次能在南半球導航（這個發現非常重要，以至于新西蘭、澳大利亞等南半球國家國旗上都是畫有南十字星）。

值得注意的是，南十字星并不在南天級，用南十字星的長邊往南延伸4.5倍才是南天極。由于南天極附近沒有亮星，南十字星才被用來用于定位。

眾所周知，現在地球的北極星是小熊座的勾陳一（αUMi /小熊座α），它非常靠近天球北極，在2006年相距僅42′，到2100年左右，其與北極的夾角會變成最小（只有27'38"）。

北極星基本上在北極上空的一個固定點上，你可以通過測量北極星在天空中的高度來計算緯度，在赤道測量是零度，在法國的地平線處測量是45°，而在北極點北極星位于你的頭頂，與地平線成90°。

PART 02

牽星板

那緯度用什么來測量呢？歐洲人是如何測量的呢？他們使用六分儀（最早是四分儀）。

同樣的原理，但中國人采用了另外一套工具來進行測量，這就是牽星板。

明萬歷二十五年李詡在所著《戒庵老人漫筆》一書中寫道：“牽星板一副，十二片，烏木為之，自小漸大，大者長七寸余。標為一指、二指，以至十二指，俱有細刻，若分、寸然。又有象牙一塊，長二寸，四角皆缺，上有半指、半角、一角、三角等字，顛倒相向，蓋周髀算尺也。”

根據記載牽星板由12塊大小不一、正方形烏木板組成，最大的一塊稱為十二指板，最小一塊稱為一指板，從大到小依次遞減一指。

按現代計量長度，一指合今日1度36分。另外，有用象牙制成一小方塊，四角缺刻，缺刻四邊的長度分別是上面所舉最小一塊邊長的 1/4、1/2、3/4 和 1/8。

使用牽星術觀測北極星時，手持大小合適的牽星板，手臂伸直，眼望天空。木板的上緣對準北極星，下緣對齊水平線。當測量不足一指時，用象牙“缺刻”及時補測。求得北極星高度后，船只就能計算出所在地的地理緯度。

在沒有指南針的時代，憑借牽星術的優勢，中國人開啟縱觀天象、橫行四海的航海之旅。

早期的航海天文，只是利用日月星辰來辨別航向。《鄭和航海圖》的牽星記載，標志著我們元、明時代的航海天文已進入“觀日月升墜，以辨東西；星斗高低，度量遠近”的過洋牽星階段。

17世紀以后，依靠觀測星體緯度導來航技術逐漸被西方淘汰。因為一只艦隊想在茫茫大海中準確找到敵方港口和自己位置，還需要知道經度。但是，經度的測量難度要比緯度測量難得多。

1530年，從荷蘭天文學家杰馬·弗里西斯提出“以時間確定經度”的原理，到1763年制表師約翰·哈里森研制出H4航海鐘，人類經過200多年得不懈努力才終于能夠準確測量經度。

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