星星能指路嗎?在海上航行時,水手們是如何利用它們的?

2020-12-16 天文在線

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讓你的想像力把你帶回幾百年前的時代,當巨大的的船隻橫穿世界的海洋去尋找新的土地,資源,去冒險。你能把自己想像成像克里斯多福·哥倫布那樣的船長嗎?

雖然這可能聽上去很有趣,但你應該記住幾件事:那時候你沒有網際網路,數百年後才出現谷歌,你頭頂上也沒有全球定位系統(GPS)衛星,即使你最基本的紙質地圖,也不過是對未知路途的猜測而已。

當你在港口時,確定方位並不麻煩。然而,一旦啟航,你很快就會發現,你幾英裡幾英裡地航行也只能看見水。每個方向看上去都極為相似。沒有地標可以告訴你你在哪兒或者要去哪兒。你怎麼能知道你是不是在正軌上呢?

雖然海上可能沒有任何地標,但是遠古的水手們還是能依靠導航安全地穿越海洋。沒錯!你只用仰望天空。在很久以前,水手們依靠太陽、月亮和許多其他天體,如恆星和行星來指引航向。

如果你仰望過夜空,尋找過流星或流行星座,你可能會注意到太陽、月亮和星星的位置會有規律地變化。通過每晚觀察它們的位置變化和在夜空中的移動來發現這些規律是很具挑戰性的。那麼古代水手們是如何用這些東西來為他們指引方向的呢?

在任何特定的時間點上,每個天體都在地球某一點的正上方。我們稱這一點為天體的地理位置。站在地理位置上的人會看到天體在他的正上方。然而,大多數天體的地理位置在不斷變化,因為地球在不停地自轉公轉。然而,地球上有兩個點不會相對天空改變地理位置:北極和南極。

對古代水手來說幸運的是,有一顆恆星的地理位置非常接近北極:它通常被稱為北極星。如果你一直盯著它,你會注意到其他所有的恆星似乎都在緩慢地繞著它旋轉。

如果一個水手向北航行,他會注意到北極星的高度增加。如果北極星的高度在下降,那麼水手就會知道他在往南走。水手們最終明白,通過測量北極星的角度能知道他們的大概緯度。

如果你熟悉地理,你就知道地球上的每個點都對應精確的緯度和經度。因此,水手們不能僅僅依靠北極星來確定他們的準確位置。

古代天文學家繪製了複雜的星圖,顯示了不同時期天體的不同位置。古代水手使用時鐘等基本工具和六分儀等先進工具,通過繪製兩三個天體的位置和角度,然後使用一些基本的數學方法,在一定程度上準確地估計自己的位置。

六分儀是一種古老的工具導航儀,用來測量天空中和地平線上的物體之間的角度。利用不同天體的這些角度和基礎數學原理,水手們可以確定他們必須在什麼地方以當時觀測到的角度看到這些天體。這一計算將確定他們的大致位置。他們對不同天體的讀數越多,就越能準確地確定它們的確切位置。

天體導航也是一門失傳的藝術嗎?對地球上習慣用谷歌(Google)和全球定位系統(GPS)接收器的人來說,答案可能是肯定的。但在某個領域,它仍然是一門每天都被使用的先進科學:空間探索。從哈勃太空望遠鏡到火星漫遊者,美國宇航局的科學家們利用先進的天體導航來探索外太空的一切事物。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3.wonderopolis

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