我們的征途是大海（5）

無雙 黎峰

自古以來，中國就是東亞地區(qū)重要的航海大國。從戰(zhàn)國時期對渤海海域“海上仙山”的探索，剄秦始皇時期的徐福東渡；從漢唐將海上活動范圍延伸至印度洋和波斯灣地區(qū)，到宗元時期開辟的海上絲綢乏路，再剄朗初鄭和舉世矚目的“七下西洋”……這些航海偉業(yè)的背后，離不開不斷進步的航海科技的有力支持。

一起來感受中國古代航海科技領域的光輝成就吧。

凌波縱舵

舵，它的主要功能就是改變船舶的航向。兩漢時期的文獻將舵稱為“柁”。1955年，在廣州一個東漢墓葬中出土了一件陶制船模，能清晰地看到船尾裝有舵，這是世界上最早的舵的實物證據(jù)。它不僅印證了文獻的說法，而且表明當時舵在我國已經(jīng)趨于成熟，并已被廣泛使用。由此也可以推測，舵的實際發(fā)明時間還應更早。

作為一種專用的操縱裝置，舵在古人的不斷實踐中經(jīng)歷了兩項重要的技術革新。

首先是升降舵技術。古代的大船為了提升操縱性，常常采用面積很大的舵，但當大船進入淺水航道時，舵有可能會剮到水底，影響航行安全。這時只需要將舵提升起來，或者僅保留一小部分舵面位于水下作為操縱面，或者改用櫓、小舵等其他操縱裝置。這就是升降舵技術的由來。

其次是平衡舵技術。舵通過舵桿連接到船上，舵桿通常是一根大圓木，它是舵的轉動中心。船上的舵工轉動舵桿，舵桿帶動舵面，實現(xiàn)舵的轉動。早期的舵桿位于舵面的前緣，人力轉舵非常費力。后來人們發(fā)現(xiàn)將舵桿往內(nèi)移一些，轉舵就會輕松很多，能大大節(jié)省人力。這種舵被稱為平衡舵，至今仍是船舵的主要形式。

升降舵和平衡舵最晚在宋朝已經(jīng)非常成熟，北宋畫家張擇端在《清明上河圖》中描繪的汴（bian）河大船就同時反映了這兩項技術。

舵是中國古代最重要的航海技術發(fā)明之一。多虧了阿拉伯人的傳播，歐洲的船舶直到12世紀前后終于開始使用舵，比中國晚了將近1000年。

舟行共使風

風取之不盡、用之不竭，人類早在5000多年前就學會了制作風帆，利用風能來推動船舶。

東漢至三國時期，隨著我國南方地區(qū)與南海諸國的海上交流日益密切，來自東南亞地區(qū)的四角平衡縱帆傳入中國，使得古代中國的風帆技術發(fā)生了革命性的變化。相對于在埃及和歐洲地區(qū)普遍使用的橫帆，這種縱帆有著獨特的優(yōu)點。

知道多一點

現(xiàn)代學者根據(jù)甲骨文資料推測，我國在商代可能已經(jīng)出現(xiàn)了由簡易風帆推進的船舶。然而最早有據(jù)可查的風帆記錄出現(xiàn)在東漢，因此風帆的實際出現(xiàn)時間應該早于此。

直至近代，四角平衡縱帆都是我國古代帆船的標準配備。硬質(zhì)撐條則提高了帆面的強度，使采用輕質(zhì)材料制作帆面成為可能。后來，浸了桐油的棉麻布成為主要的帆面材料，它具有質(zhì)量輕、不吸水、防老化等優(yōu)良特性。

到了明代，帆船借助縱帆、舵、披水板的聯(lián)合作用，可在逆風的情況下以“之”字形路線前進。這就是我國古代著名的“逆風調(diào)戧（qiang）”航行技術（俗稱“搶風航行”）。有了這項技術，船舶幾乎可以在任何風向條件下駛往目的地。

首先，縱帆的使用角度更大。橫帆只有在風來自船艉（wei）時才能產(chǎn)生推力，而縱帆則不一樣，無論風來自船艉還是船側，我國古代航海者憑借“打偏駛風”航行技術，通過調(diào)整合適的帆角，都能借風前行。

其次，縱帆的操作更加方便。當時，縱帆屬于硬帆，采用大片樹葉、竹片或蘆葦編織而成，并且每隔一定高度設置硬質(zhì)的撐條，在大風時也能保持帆的形狀，便于調(diào)節(jié)帆角和收放風帆。

第三，縱帆對風的利用效率更高。當船設有多根桅桿時，根據(jù)實際的受風情況，將不同桅桿上的縱帆調(diào)節(jié)到特定的帆角，就可以提高推進效率。

最后，縱帆對航行安全也更加有利。縱帆只需使用較小的人力即可轉動，而且，它的帆面下寬上窄，有利于降低風壓中心的高度，避免過大的風壓造成船舶傾覆。

圖在手，跟我走

地文導航是指根據(jù)陸地的特征物體確定船舶位置和指引航向的導航方式。古代航海活動常沿岸航行，比如秦朝徐福從山東半島出發(fā)東渡日本，就是以地文導航方式為主。在浩如煙海的古代航海文獻中，有大量關于航線沿途地理特征的記錄，為后來者提供了寶貴的參考。

到了宋代，航海圖已成為航行必備資料。成書于兩宋之交的《宣和奉使高麗圖經(jīng)》，記載了作者徐兢由海道出使朝鮮半島的航海經(jīng)歷，書中的地圖被認為是世界上最早的印刷地圖。留存至今的我國最古老的航海圖是一卷元代的《海道指南圖》，它清晰標示了當時我國北方沿海的港口、海岸、航路特征等信息，具有較高的導航參考價值。

地文導航技術在元代還出現(xiàn)了另項創(chuàng)舉，那就是人工航標的問世。它們被設置在淺灘暗沙處，用于防止船舶意外擱淺，提高了船舶淺水航行的安全性。人們還使用帶繩的鉛錘測量所在位置的海水深度以及一段航程內(nèi)海水深度的變化，從而逐步掌握了近岸海底特征的概貌，以供航海者判斷船舶所處的位置—一這就是測深技術—一在宋元時期已經(jīng)獲得了廣泛的應用。

流傳至今的明代《鄭和航海圖》是中國古代海圖技術的巔峰。它繪制的空間范圍從長江口一直延伸到南亞、西亞和非洲的印度洋沿岸，記錄了超過500個地點。攜帶此圖的航海者沿著圖中指示的航線，可以十分方便地抵達目的地。這體現(xiàn)了鄭和船隊卓越的航海技術，這本航海圖也堪稱實用性極強的明代航海百科全書。

過洋牽星

天文導航是一種既古老又有效的遠洋航行導航方式。據(jù)西漢時期的書籍《淮南子》記載，秦漢時期的人們已意識到北極星和北斗七星對于夜間確定方向的重要價值，形成了白天通過觀測太陽定向、夜間通過觀測北極星定向的導航方法。

但是這種方法只能用于確定方向，而不能用于船舶定位，還是不能保證航線的準確性。

最晚在北宋時期，人們已能通過測量太陽和北極星的高度進行海上導航定位。當時的船上還配備了“望斗”和“量天尺”等儀器用于天體高度的測量。馬可·波羅在游記中就記載了他所搭乘的元代中國船只在不同位置測量北極星高度的結果。通過運用天體測高定位技術，宋元時期的航海者可以比較準確地得到船舶所處的南—北向位置（即緯度位置）。

元明時期出現(xiàn)的“牽星術”，是古代天文導航技術的集大成者。鄭和七下西洋就充分利用牽星術來確定船隊的航行方向和所在位置。他所觀測的天體不僅包括北半球常見的北極星，還包括了赤道地區(qū)可見的華蓋星和南十字星。當他的船隊在開闊的印度洋航行時，他就采用了多天體聯(lián)合定位的方式來確定船位。這些重要的航海經(jīng)驗也都匯集在了《鄭和航海圖》中。

浮針辨四方

指南針是我國古代偉大的四大發(fā)明之一。我國對地磁特性及磁性材料的認識非常早，在戰(zhàn)國時期就已經(jīng)發(fā)明了磁性測向儀器——司南。但由于其構造原因，司南難以在搖擺不定的海上環(huán)境使用。

11世紀的北宋時期，由于人工磁化技術取得突破，磁性導航設備迎來了技術上的飛躍。北宋科學家沈括在《夢溪筆談》中就記載了用磁石磨針，獲得小巧靈敏的磁針的方法。將根小巧靈敏的磁針穿過燈芯草，使草浮于水面，就能方便地指示南北方向。

有了指南針，航海者終于實現(xiàn)全天候自主定向，指南針逐步成為應用最廣泛的導航手段。“舵失針迷，如坐積薪而待燃。”可見指南針的地位已經(jīng)與舵同樣重要了。

到了元代，航海者們將地文導航技術與指南針導航技術結合起來，形成了具有連續(xù)導航作用的“針路”。針路將每個地標轉向點的指南針角度記錄下來，使航海者可以沿著相對穩(wěn)定的航線進行遠洋航行。鄭和下西洋時期，針路中又加入了天文、測深等導航信息，成為更加全面的綜合導航系統(tǒng)。從《鄭和航海圖》中可以看到，針路是居于核心地位的導航方式。

指南針不僅是我國古代偉大的“四大發(fā)明”之一，還帶動了世界航海史上至關重要的技術變革。