航海日的由來：
大明永樂三年（1405年）至宣德八年（1433年），三寶太監鄭和率領船隊遠航西太平洋和印度洋，到達了爪哇、真臘、天方、木骨都束等30多個國家和地區。這是在大航海時代開始前世界歷史上規模最大的一次系列海上探險。
2005年7月11日，是鄭和下西洋600周年紀念日，經國務院批准，將每年的7月11日確立為中國航海日並作為國家的重要節日固定下來。今天，正是第16個中國航海日！
圖 | 現代化導助航設備
隨著科學技術的不斷進步，人們在海上航行時已經擁有了眾多導助航設備。然而，在沒有現代導助航設備，甚至沒有準確海圖的古代，古人靠什麼在茫茫大海上遠航呢？
沿岸航行+地文導航
通過船訊網，我們可以直觀了解到當前全球範圍內航行船舶的動態，遠洋航行船舶可以安全便捷地跨洋航行。在古代，人們往往選擇沿著岸邊航行，並通過山頭、島嶼、海岸、特殊物標等陸標及航跡推算來推斷自身船位。
一直到中世紀鼎盛時期，地中海的商船大多還是沿岸航行。來自西北歐的商船在通過直布羅陀海峽後，不會向東直航，而是沿著西班牙、法國、義大利等地中海海岸迂迴航行。因為在望不見陸地的海面上，尤其是在天氣情況不良時，人們很難確定船位及方向。
迪亞士、達伽馬等航海家在探索新航路時也往往選擇沿著岸邊航行以保證船隊安全並相對準確地記錄航線。
觀天體+指南針
北極星是北天極附近的一顆亮星，差不多正對著地軸，從地球北半球上看，它的位置幾乎不變。因此在氣象條件良好的條件下，早期的航海者們可以通過白天觀測太陽、夜晚觀測北極星位置來判斷方向。
同時，通過長期的經驗積累，航海者們逐漸發現可以通過白天觀測太陽的高度角、夜間觀測北極星的高度角來確定自身緯度。比如，可以在夜間觀測海平面與北極星的夾角，當角度保持不變時就能大致確定本船是在同一緯度航行。
在此基礎上，雅各杆、航海星盤、十字測角器等天體角度觀測工具也逐漸在航海導航中得到廣泛應用。哥倫布在橫跨大西洋探索前往印度的新航線時也是南下到自認為與印度相同的緯度然後向西航行，當然，他最終到達了中美洲，而非印度。由於存在無法準確測量角度、無法準確知道時間等因素，此類「緯度航行法」往往存在著較大誤差。
在陰雨大霧天氣時，人們無法通過觀測天體來判定方向，指南針的應用使得中西方的航海以及海圖記錄技術得到根本性變革。指南針的前身「司南」早在戰國時代就已問世。到了宋代，由於科技水平的提高以及人工磁化技術的出現，「水羅盤」逐漸在航海中得到廣泛應用，同時北宋時期的航海者們就已經認識到真北和磁北間有一定偏差，即磁偏角。
約12世紀時，指南針由陸路傳入歐洲。13世紀後期，指南針在歐洲的航海中逐漸廣泛應用。「水羅盤」也被升級改造為「旱羅盤」，在航行時的適用性與準確度得到進一步提高。指南針的使用，讓全天候航行以及跨洋航行成為可能，地中海地區商船的航行效率大幅提高，新航路的探索與開闢也得到進一步促進。
針路圖+牽星術
迪亞士在1487年從葡萄牙裡斯本出發前往探索非洲南岸時僅率領了2條雙桅帆船，麥哲倫在1519年從西班牙塞維亞出發開始環球航行時也只組織了僅有5艘帆船的船隊。
然而，在半個世紀前，鄭和下西洋時每次都會帶著2.7萬多人的明朝軍隊以及200多艘船舶，無論是船舶大小還是船隊規模都遠超同時代的西方。7次航行中，鄭和的船隊到達了東南亞多國，並通過馬六甲海峽到達了印度、中東、非洲東海岸等地。航行過程中，有相當一部分航程是要橫跨印度洋的。能夠完成這樣的壯舉，離不開「針路圖」與「牽星術」的應用。
獨豬山，丹艮針，五更，船用艮寅針，十更，船平大星尖……
針路圖，相當於古代版的海圖與航路指南，在元末宋初時就已出現。通過記錄航行的時間裡程（更數）、特定船位時指南針的羅盤方向、特定物標等信息來進行導航。
《順風相送》等海道針經中還詳細記載了行船更數法、觀星法、日月出入位宮、水勢深淺、泥沙礁石等信息，以用來判斷航行的時間與距離、北辰（勾陳一）及燈籠骨（南十字座α）等重要星體的位置和不同月份日月的出沒方向。
牽星術是以牽星板為觀測工具，通過觀測北辰（北極星）、燈籠骨（由於歲差，北半球大部分地區現已無法觀測到）、華蓋星（五帝內座與仙后座W形五星之間）、織女星（天琴座α）等星體的高度來推斷緯度並進行導航。
牽星板由12塊不同大小的正方形木板和一個小方塊組成，觀測者伸直手臂，將木板的下邊緣與海平面齊平，不斷疊加木板使上邊緣與被測星體重合，然後得出星體高度的「指數」。
過洋牽星圖
忽魯謨斯（荷姆茲海峽附近）回來，沙姑馬開洋，看北辰星十一指，看東邊織女星七指，看西南布司星八指。平丁得把昔，看北辰星七指……
《鄭和航海圖》中的過洋牽星圖詳細記載了不同船位時各觀測星體的高度，並在圖中畫出了星體的位置與形狀。在遠離陸地的印度洋上，通過「觀日月升墜，以辨東西，星鬥高低、度量遠近」得到了「牽星為準，所實無差，保得無虞」的航海導航效果。這種天文航海技術為鄭和船隊的跨洋航行提供了重要支撐，也代表了十五世紀初期天文導航的最高水平。
航海鍾+航海曆+六分儀
長期以來，人們通過上述工具與方法，可以較為便捷的判斷大致方向與緯度，然而，僅知道緯度是遠遠不夠的。如何測量、測準經度才是真正的難題。
為了解決這一難題，16世紀初期出現了「鐘錶法」「月距法」等確定船位經度的思路。其原理基本一致：即在已知某地經度（如格林威治）與其準確時間的前提下，通過某種方法測量本船所在位置的當地時間，並通過時間差來計算出經度。
然而，受限於當時的科技水平，擺鐘體積龐大且在航行時精度較低，沙漏依然是船上重要的計時工具。人們既難以知道某已知經度的準確時間，也難以準確測定本船所在位置的當地時間，經度的推算就存在較大誤差，同時也存在著數學計算十分複雜、觀測難度大、觀測時間受限等眾多困難。
1759年，在經過近30年的嘗試後，鐘錶匠約翰哈裡森終於製造出了H4航海鍾，其精度比英國「經度委員會」的最高要求還要高。此後幾十年裡，價格昂貴的航海鍾逐漸得到廣泛應用。人們可以通過航海鍾來準確知道某已知經度地點的準確時間，並用以推算出所在地點的經度。
1766年，英國出版了第一本《航海天文歷和天文星曆表》，其中以3小時為間隔，給出全年月亮相對於太陽和主要恆星的位置。航海者查閱航海曆對照頭頂的星空圖像就可以確定自己所在地的當地時間。
此後，航海天文歷不斷發展，列出了整小時世界時所對應的太陽、月亮、四顆航用行星、春分點的格林時角與赤緯，以及晨光始和昏影終時刻、日月出沒時刻等，此外還包括了北極星高度求緯度表、北極星方位角表、時角赤緯內插表、星圖等內容。航海者通過觀測特定天體，再對照航海天文歷和航海鍾，就可以方便的計算出本船所在經度。
在星盤、四分儀、八分儀的基礎上，18世紀中期，一種輕便易用、觀測準確的「六分儀」終於出現。六分儀的本質即是測量兩個目標間夾角的「量角器」。
有了航海鍾、航海天文歷、六分儀，困擾了人們幾百年的關於如何準確測量船位經度的難題終於得以解決。舉個例子：
在白天，航海者可以通過六分儀觀測正午時太陽的高度角，並根據航海曆上的赤緯（太陽直射角）簡便的計算出本船所在緯度。如果在夜間，航海者可以直接觀測北極星，北極星的高度角就基本接近於當地緯度。
推算經度時，航海者可以在白天通過六分儀觀測太陽高度，記下太陽上中天時的航海鍾時間（世界時），該時間與某已知地點太陽上中天時間的差值就是經度的差值。比如，上中天時間恰好提前1小時，這說明本船現在的經度位於已知地點的向東15度。
通過不斷的探索與嘗試，人們終於找到了通過天體觀測和數學計算推算本船準確船位的方法。一個羅盤、一張海圖、一塊鐘錶、一個六分儀、一副尺規，人類的遠洋航行能力自此有了根本性提高！
來源 | 崇明海事發布
責編｜李寧