郑和下西洋——古代科学航海的典范

张磊2008 收藏 2 955
导读: 郑和下西洋——古代科学航海的典范 郑和“舟师”七次远航西洋,遍访了亚非三十余个国家和地区。在艰苦的远洋航程中,“云帆高张,昼夜星驰,涉彼狂澜,若履通衢”,与其在调度船队过程中充分利用季风和综合应用多种航海技术.以确保航行安全是密不可分的。同时,郑和船队还在多次科学航海实践的基础上,整理,绘制了举世闻名的《郑和航海图》。郑和下西洋堪称中国古代科学航海的典范。 [郑和下西洋对季风的利用] 我国位于亚欧大陆的东部,大平洋的西缘。邻近我国大陆

郑和下西洋——古代科学航海的典范




郑和“舟师”七次远航西洋,遍访了亚非三十余个国家和地区。在艰苦的远洋航程中,“云帆高张,昼夜星驰,涉彼狂澜,若履通衢”,与其在调度船队过程中充分利用季风和综合应用多种航海技术.以确保航行安全是密不可分的。同时,郑和船队还在多次科学航海实践的基础上,整理,绘制了举世闻名的《郑和航海图》。郑和下西洋堪称中国古代科学航海的典范。




[郑和下西洋对季风的利用]




我国位于亚欧大陆的东部,大平洋的西缘。邻近我国大陆的渤海、黄海、东海和南海,都是北太平洋西部的边缘海。我国属于季风气候区,一年中盛行风向有明显的季节变化:冬季亚欧大陆上空是—个强大的冷性高压区,南海的东南部则是低压区,所以中国近海气压分布是西北高、东南低,形成偏北季风。夏季的气压分布则相反,是西北低,东南高,形成偏南季风。




季风气候对人们的生产和生活有很大的影响。古代中国人民在生产实践中早就认识了季风,并加以利用。利用季风航海就是其中的一项。宋代泉州太守王十朋《提舶生日诗》中的诗句:“北风航海南风回,远物来输商贾东。”生动地描述了出入泉州港的商船利用季风航海发展海外贸易的盛况。




明代郑和下西洋的庞大船队,其航行也是充分利用季风的。郑和船队历次下西洋都是在冬季利用东北季风出海,而在夏季利用西南季风回国。明祝允明《前闻记》记载有郑和第七次下西洋出发,所经各地及返程的日期,为分析船队利用季风航行提供了重要的史料。




《前闻记》记载;“宜德五年(1430年)闰十二月六日龙湾开船……二十一日到刘家门,六年二月二十六日到长乐港,十—月十二日到福斗山,十二月九日出五虎门,二十四日到占诚……”航海的回国日程是:“……(占城)(宣德八年)六月一日开船,三日到外罗山,九日见南澳山,十日晚望见望郎回山……二十日过大小赤,二十一日进太仓。”




从引文可知,船队从南京龙湾出发时间是宣德五年闰十二月六日,而从太仓至长乐的航行时间是从闰十二月二十日至次年二月二十六日。这两个月东海正是东北季风盛行的季节。船队到长乐港已是冬末春初,东北季风将结束,为此船队在长乐停留了九个多月,至冬季来临,东北风劲吹才重新出洋。而回国的日程,自占城经南海,东海到大仓,正是夏季西南季风盛行之时。另外,跟随郑和第七次下西洋的巩珍,在其著作《西洋番国志》中有过这样的记载:派往各地的船舶完成任务后,都按期在满刺加(马六甲)集中,“停候五月中风信已顺”,然后返航。可见郑和船队的返航日期,也是根据季风确定的。




郑和下西洋远至波斯湾及非洲东海岸。在整个航程中,船队还利用了印度洋的季风。印度洋赤道以北水域是世界海洋最显著的季风区。夏季盛行西南季风,风力较强;冬季盛行东北季风,风力较弱。四月、五月和十月为季风交换期,风力较弱,风向不定。




《前闻记》记载,郑和第七次下西洋在印度洋航行的简要日程是:“……满刺加(宣德七年)八月八日开舡",十八日到苏门答刺。十月十日开肛,十一月六日到锡兰山。十日开舡,十八日到古里国。二十二日开船,十二月二十六到忽鲁谟斯。八年二月十八日开船回洋,二月十一日到古里……四月六日到苏门答刺……二十日到满刺加国。”




在此航程中,自苏门答刺(位于今苏门答腊岛西北端)至锡兰山(今斯里兰卡)是横渡孟加拉湾,该湾是典型的季风区。郑和第七次下西洋时,往程是冬季,正是利用东北季风;返程(农历四月)是初夏,利用西南季风。而自古里(印度西海岸今卡利卡特)至忽鲁谟斯(位于今霍尔木兹海峡)是穿越阿拉伯海,该海域也是季风区。郑和第七次下西洋时往程是冬季,基本是东北风,船队侧面受风;返程(农历二月中旬至三月中旬)是季风转换期,阿拉伯海沿北岸及东岸风向大致为西北,对船队航行十分有利,故往程行35日,返程仅行23日。




通过以上分析,可以以得出这样的结论:郑和下西洋是在掌握中国近海及印度洋季风规律的基础上,科学地安排往返的航行日期。




[郑和下西洋的航海技术]




巩珍在《西洋番国志》的自序中说,宣德年间郑和等奉命出使西洋,“时愚年甫出幼……备数部伍,拔攉从事于总制之幕。往还三年,经济大海,绵邈弥茫,水五连接……惟观日月升坠,以辨西东,星斗高低,度量远近。皆斫木为盘,书刻干支文字,浮针于水,指向行舟。经月累旬,昼夜不止。海中之屿形状非一,但见于前,或在左右,视为准则,转向而住。要在更数起止,记算无差,必达其所”。这段话概括叙述下西洋船队的航海枝术,具体内容涉及罗盘定向、对景定位、天文导航及计程等。




1.罗盘定向




船舶在大海航行,判别方向是十分重要的。早期航海是根据口月星辰判别东南西北,但这受天气的影响。指南针发明后,成了判别方位的重要工具,我国宋代已有指南针用于航海的记载。明代郑和下西洋是使用水罗盘定向,这就是巩珍所记的“斫木为盘,书刻干支文字,浮针于水,指向行舟”。




水罗盘浮针安置的具体方法是用磁针横穿灯芯草置盘中央之水中,木盘四周刻有24个文宁,它们是十二地支(子丑寅卯辰巳午末申酉戌亥),十天干中八个(甲乙丙丁庚辛壬癸)及八卦中的四卦(乾坤巽艮)。用一个文字表示针位称“单针”或“丹针”,相当干现代罗盘的15o如午针为180o。如用两个文字表示的称“缝针”,精确7.5o,如丁未针为201.5o。




2.对景定位和物标导航




古代船舶在沿岸或近海航行时,常常根据山屿岛礁的形状来确定船位,或根据沿海的地物标志来导航,这是—种古老而简便的导航方法。《新唐书·地理忘》所记“登州海行高丽渤海道”,主要是以岛屿为航行标志的。宋代周去非《岭外代答》所已“若往某国,顺风几日望某山,内当转向某方”也是以山屿来导航。




郑和下西洋时,时景定位和物标导航仍是重要的航海手段。《郑和航海图》上详细表示了海岸形状、岛屿、山峰及沿诲陆地上的宝塔、寺庙、桥梁、旗杆等标志,就是航行时做定位和导航用的。




3.天文导航




以日月星辰来定位,是早期航海就应用的航海技术。到宋代已有“量天尺”,是观测星体高度的工具,但有关应用的资料未流传下来。《郑和航海图》包含《过洋牵星图》4幅,航海图上还记载星体高度二十多处,这表明郑和下西洋在印度洋航行时是使用星体定位,天文导航的。




郑和下西洋测定天体高度的仪器是牵星板。明李诩《戒庵老人漫笔》记载:“苏州马怀德牵星扳一副十二片,乌木为之,自小渐大,大者长七寸余,标为一指、二指以至十二指,俱有细刻若分寸然。又有象牙一块,长二寸,四角皆缺,上有半指、半角、三角等字,颠倒相向,盖周髀算尺也。”




用牵星板测星体高度,是以指、角为单位。一指为四角,合今约1.9o。在航海时,按牵星图注明的位置,测量一定的星体。得到星体高度,对照图上所注数据,可以知道航道是否正确。也可按航海图上各地所注的星体高度,用牵星来定位。




4.测深和计程(计速、计时)




测深就是探测海水的深度,这是保证航行安全的重要手段之一。通过测深以预防触礁、搁浅,还可选择合适的抛锚场所。明代测深主要是用锤测法,即以绳索系铅锤沉水中,铅锤着底,从绳索的标记读出水的深度,水的深度以托为单位。明张燮《东西洋考》说:“方言称长如两手臂分开为一托。”合今约为1.70米。铅锤底凹进,涂以膏蜡油脂,可沾着海底的泥、沙等,而知海底的情况,如是石底,则不可抛锚。《郑和航海图》上有很多深度的记载。如“……见大小七山,打水六七托”,“……取黄山,打水十七八托平中界山”等。




计程也是航海不可少的。早期航海水程一般以天计数。到明代郑和下西洋时,水程是以“更”来计。“更”原是计时单位,一昼夜分为十更。后来转变成计程单位,即—更时间内的航行里程。明黄省曾《西洋朝贡典录》说:“海行之法,六十里为一更”。而明代航海专书《顺风相送》的“行船更数法”则记为:“一更二点半约有一站,每站者六十里。”如一更为五点,一更二点半则为一更半。一站为一更半是60里,那一更就是40里。实际航海时“更”所代表的里数与风力、风速、流速等有关,故《顺风相送》还说:“凡行船先看风汛急慢,流水顺逆,可明其法。则将片柴从船头丢下,与人齐至船尾,可准更数”。这就是郑和下西洋时代的测速方法。同时还要计时。明郑若曾在《江南经略·海程论》中说得更具体:“更也者,一日一夜定为十更,以焚香几枝为度。船在大洋风潮有顺逆,行使有迟速,水程难辨。以木片于船首投海中,令人从船首速行至尾,视木片至何处,以验风之大小,以定此风此潮如何方为一更。必须木片与人行不差而后所谓一更者为准。若人行至船尾矣,而木片方至船腰,则香虽赞至某处尚是半更,或流过船腰则断其为大半更。或舟行如飞,其风或逆,亦用此法验。”




郑和船队综合应用多种航海技术,在沿岸及近海航行时,土要是对景定位,利用物标导航,同时配合使用罗盘定向和计程、测深等航海技术。当在远海及大洋航行时,由于离岸远,大海茫茫,一望无际,则主要依据针路航行,并配合天文导航。郑和下西洋人员中有为数不少的航海技术人员,如负责掌管针经图式并司罗盘的火长,负责国外某些航段或港口领航的番火长,以及各司专职的舵工、香公、班碇手、缭手、车手等,他们组织严明,分工协作,确保船队能够安全地到达月的地。




科学航海的结晶:《郑和航海图》]




《郑和航海图》原载于明茅元仪所辑《武备志》中。茅元仪,字止生,号右民,浙江归安(今湖州市)人,是明代杰出的学者,曾任翰林院待昭、副总兵等职。其所辑《武备志》是一部兵书集,于天启元年(1621年)辑成。全书共240卷,最后一卷总名《航海》,卷前有茅元仪所撰序,计142字;后面是地图,题为“自宝船厂开船从龙江关出水直抵外国诸番图”,现在一般都称它为《郑和航海图》。该图共22个双页,计《普通航海图》20个双页(40幅),《过洋牵星图》2个双页(4幅)。这些图原是手卷式的,收入《武备志》时改成了书本式。茅元仪在序中说;“……明起于东,故文皇帝航海之使不知共几十万里……当是时,臣为内竖郑和,亦不辱命焉,其图列道里国图,详而不诬,载以诏来世,志武功也。”清楚地表明了这些地图与郑和下西洋的关系。




关于《郑和航海图》的成图时间没有确切的记载。据《顺风相送》序中所记:“永乐元年奉差前往西洋等国开诏,累次校正针路、牵星图样、海屿水势山形,图画本……”可以推知在郑和船队远航以前已有航海图的蓝本。而图中表示的航程与祝允明《前闻记》所记郑和宜德年间一次下西洋相合,所以可以认为《郑和航海图》是总结前人以及郑和船队返航的实际经验,以最未一次远航路线为基本依据,经过整理加工而成的作品。郑和远航是1433年结束的,因而《郑和航海图》的成图时间约为15世纪初期。




从航海学及地图学的观点来分析,《郑和航海图》具有以下5个拣术特点:




1.图幅表示的内容,突出与航海有关的要素




《郑和航海图》40幅《普通航海图》表示的内容主要有大陆岸线、岛屿、浅滩、礁石、港口、江河口,沿海的城镇、山峰,陆地上可作航行目标的宝塔、寺庙、桥梁、旗杆等地物,还详细注记地名。地名包括地理名称及地物名称。地理名称按自然地理分,计有山名、水域名、港湾名、航门水道名、岛屿名、礁石名、岬角名等。按行政等级来分,则有国名,本国省会的名称,州、县的名称及卫、所、巡检司的名称等。地物名称则有宫殿名、寺庙名、桥梁名、工厂名和城门名等。




此外,图上绘有航线,其上注记针位(航向、方位)和更数(航程、距离)等内容。有的图上还有迁星数据的记载。




《郑和航海图》如此众多的内容,体现了一个总的特点,就是突山表示与航海有关的要素。




2.不同图幅的内容羞异,反映出不同区域的航行特点




《郑和航海图》不同图幅表示的内容有较人的差异,同样大小的图幅所包含的地理范围大小也不同。




以所表示的内容来说,如《武备志》原图一至四页(南京至太仓港)绘有航线,没有引路注记;原图四至十八页(长江口至溜山国)航线上有针路注记,但没有牵星数据;原图十九至二十二页(溜山国至忽鲁谟斯)航线上既有针路注记,又有牵星数据。这些内容的差异反映出不同区域的航行特点。因为自宝船厂(在南京)至太仓港是江河航行,船只需要顺着河段不断改变航向,速度一般也较慢,因而图上不注针路注记。而太仓港至锡兰山(今斯里兰卡)航段,大部是沿岸航行,基本上是用罗经导航,因而图上航线表示得比较详细,并注记针路。而在印度洋航行时,是罗经配合“牵星术”(天文定位)来导航。所以印度洋区域的图幅,航线上注记针路及牵星数据,且在陆上一些山峰附近也注记牵星数据。




至于不同区域的图幅所包括的地理范围大小不同,也就是图幅的比例尺不一致。这也与区域的航行特点有关。如长江航段由于航行比较复杂,表示的内容详细,图幅同样大小的图幅所含地理范围就小(比例尺相对较大)。印度洋航行时定位次数较少,图幅内容表示得概略,同样大小图幅所含地理范围就大(比例尺相对较小)。




3.图幅方位不统一,其排列配置以航线为中心




《郑和航海图》各图幅的方位是不相同的,有的上方为南,有的上方为北,初看之下似平相互矛盾,仔细分析一下就可以发现所有图幅的排列配置有统一的规律,即以航线为中心。




《郑和航海图》从宝船厂至忽鲁谟斯的整个航线是从右至左连贯表示的。而航线的实际方向原来是不同的,现在都从右至左来表示,图幅的方位必然随着航线实际方向的不同而有变化了。如宝船厂至太仓港的航线,实际方向是从西向东,而图绘成从右向左,图幅就成了右西左东、上南下北的方位。又如印度洋从溜山国(今马尔代夫)至忽鲁谟斯(位于今霍尔木兹海峡)的航线之一,实际方向是由南向北(溜山国至古里),再转向由东南至西北(古里至忽鲁谟斯),今图上都绘成从右向左,图幅的方位就必然不一致了。由于图上把航线配置在各图幅中央,把印度洋两岸“挤”入图幅,分别配置图幅的上部和下部,因而印度洋成为“长廓”的形式。图幅的方位成了上东下西。




4.针路注记详细而相当准确




《郑和航海图》的针路注记,一般包括从某地开始,用什么针位,多少航程至某地。如:“太仓港口开船,用丹乙针一更船平吴淞江。”




《郑和航海图》上注记的往返针路共有一百多处,有的针路注记还包括有关航道深浅,礁石分布及其他航行说明等。如“船见大小七山打水七托”,“对九山西南边有沉礁打浪”,“船取昆仑山外过”等。所以,《郑和航海图》的引路注记是比较详细的,而把这些针路记载与现代的航海图相应的方位、航程等作比较,证明它们也是相当准确的。




5.配置有天文导航专用的《过洋牵星图》




《郑和航海图》配置有4幅《过洋牵星图》。这种牵星图方位为上北下南,图中央框内绘一艘航行的帆船,框的四周表示牵星所用的星座,并注明方位,星名及牵星高度,如“北辰星十一指平水”,“东边织女星七指平水”等。每幅牵星图前有图名及说明。第一幅牵星图前无图名,有缺文,据内容分析图名应为《古里国往忽鲁漠斯过洋迁星图》。其余三幅的图名分别为《锡兰山回苏门答刺过洋牵星图》、《龙涏屿往锡兰山过洋牵星图》和《忽身谟斯回古里国过洋牵星图》。




我国是世界上天文学发展最早的国家之一,并早就把天文知识用于航海。我国古代星图的绘制也很早,但专门用于航海的牵星图仅见于《郑和航海图》。这种牵星图,在郑和下西洋时起到了近代航海中天体高度表的作用,且有星座图形供识别星座。这充分显示了我国明代天文导航及海图的先进水平。从以上分析可以看出,《郑和航海图》制图范围广宽,内容丰富,把古代地文定位、天文导航及其他航海技术所需的要素都包容在图中,是郑和下西洋科学航海的结晶。

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