我们的征途是大海（5）

无双 黎峰

自古以来，中国就是东亚地区重要的航海大国。从战国时期对渤海海域“海上仙山”的探索，刭秦始皇时期的徐福东渡；从汉唐将海上活动范围延伸至印度洋和波斯湾地区，到宗元时期开辟的海上丝绸乏路，再刭朗初郑和举世瞩目的“七下西洋”……这些航海伟业的背后，离不开不断进步的航海科技的有力支持。

一起来感受中国古代航海科技领域的光辉成就吧。

凌波纵舵

舵，它的主要功能就是改变船舶的航向。两汉时期的文献将舵称为“柁”。1955年，在广州一个东汉墓葬中出土了一件陶制船模，能清晰地看到船尾装有舵，这是世界上最早的舵的实物证据。它不仅印证了文献的说法，而且表明当时舵在我国已经趋于成熟，并已被广泛使用。由此也可以推测，舵的实际发明时间还应更早。

作为一种专用的操纵装置，舵在古人的不断实践中经历了两项重要的技术革新。

首先是升降舵技术。古代的大船为了提升操纵性，常常采用面积很大的舵，但当大船进入浅水航道时，舵有可能会剐到水底，影响航行安全。这时只需要将舵提升起来，或者仅保留一小部分舵面位于水下作为操纵面，或者改用橹、小舵等其他操纵装置。这就是升降舵技术的由来。

其次是平衡舵技术。舵通过舵杆连接到船上，舵杆通常是一根大圆木，它是舵的转动中心。船上的舵工转动舵杆，舵杆带动舵面，实现舵的转动。早期的舵杆位于舵面的前缘，人力转舵非常费力。后来人们发现将舵杆往内移一些，转舵就会轻松很多，能大大节省人力。这种舵被称为平衡舵，至今仍是船舵的主要形式。

升降舵和平衡舵最晚在宋朝已经非常成熟，北宋画家张择端在《清明上河图》中描绘的汴（bian）河大船就同时反映了这两项技术。

舵是中国古代最重要的航海技术发明之一。多亏了阿拉伯人的传播，欧洲的船舶直到12世纪前后终于开始使用舵，比中国晚了将近1000年。

舟行共使风

风取之不尽、用之不竭，人类早在5000多年前就学会了制作风帆，利用风能来推动船舶。

东汉至三国时期，随着我国南方地区与南海诸国的海上交流日益密切，来自东南亚地区的四角平衡纵帆传入中国，使得古代中国的风帆技术发生了革命性的变化。相对于在埃及和欧洲地区普遍使用的横帆，这种纵帆有着独特的优点。

知道多一点

现代学者根据甲骨文资料推测，我国在商代可能已经出现了由简易风帆推进的船舶。然而最早有据可查的风帆记录出现在东汉，因此风帆的实际出现时间应该早于此。

直至近代，四角平衡纵帆都是我国古代帆船的标准配备。硬质撑条则提高了帆面的强度，使采用轻质材料制作帆面成为可能。后来，浸了桐油的棉麻布成为主要的帆面材料，它具有质量轻、不吸水、防老化等优良特性。

到了明代，帆船借助纵帆、舵、披水板的联合作用，可在逆风的情况下以“之”字形路线前进。这就是我国古代著名的“逆风调戗（qiang）”航行技术（俗称“抢风航行”）。有了这项技术，船舶几乎可以在任何风向条件下驶往目的地。

首先，纵帆的使用角度更大。横帆只有在风来自船艉（wei）时才能产生推力，而纵帆则不一样，无论风来自船艉还是船侧，我国古代航海者凭借“打偏驶风”航行技术，通过调整合适的帆角，都能借风前行。

其次，纵帆的操作更加方便。当时，纵帆属于硬帆，采用大片树叶、竹片或芦苇编织而成，并且每隔一定高度设置硬质的撑条，在大风时也能保持帆的形状，便于调节帆角和收放风帆。

第三，纵帆对风的利用效率更高。当船设有多根桅杆时，根据实际的受风情况，将不同桅杆上的纵帆调节到特定的帆角，就可以提高推进效率。

最后，纵帆对航行安全也更加有利。纵帆只需使用较小的人力即可转动，而且，它的帆面下宽上窄，有利于降低风压中心的高度，避免过大的风压造成船舶倾覆。

图在手，跟我走

地文导航是指根据陆地的特征物体确定船舶位置和指引航向的导航方式。古代航海活动常沿岸航行，比如秦朝徐福从山东半岛出发东渡日本，就是以地文导航方式为主。在浩如烟海的古代航海文献中，有大量关于航线沿途地理特征的记录，为后来者提供了宝贵的参考。

到了宋代，航海图已成为航行必备资料。成书于两宋之交的《宣和奉使高丽图经》，记载了作者徐兢由海道出使朝鲜半岛的航海经历，书中的地图被认为是世界上最早的印刷地图。留存至今的我国最古老的航海图是一卷元代的《海道指南图》，它清晰标示了当时我国北方沿海的港口、海岸、航路特征等信息，具有较高的导航参考价值。

地文导航技术在元代还出现了另项创举，那就是人工航标的问世。它们被设置在浅滩暗沙处，用于防止船舶意外搁浅，提高了船舶浅水航行的安全性。人们还使用带绳的铅锤测量所在位置的海水深度以及一段航程内海水深度的变化，从而逐步掌握了近岸海底特征的概貌，以供航海者判断船舶所处的位置—一这就是测深技术—一在宋元时期已经获得了广泛的应用。

流传至今的明代《郑和航海图》是中国古代海图技术的巅峰。它绘制的空间范围从长江口一直延伸到南亚、西亚和非洲的印度洋沿岸，记录了超过500个地点。携带此图的航海者沿着图中指示的航线，可以十分方便地抵达目的地。这体现了郑和船队卓越的航海技术，这本航海图也堪称实用性极强的明代航海百科全书。

过洋牵星

天文导航是一种既古老又有效的远洋航行导航方式。据西汉时期的书籍《淮南子》记载，秦汉时期的人们已意识到北极星和北斗七星对于夜間确定方向的重要价值，形成了白天通过观测太阳定向、夜间通过观测北极星定向的导航方法。

但是这种方法只能用于确定方向，而不能用于船舶定位，还是不能保证航线的准确性。

最晚在北宋时期，人们已能通过测量太阳和北极星的高度进行海上导航定位。当时的船上还配备了“望斗”和“量天尺”等仪器用于天体高度的测量。马可·波罗在游记中就记载了他所搭乘的元代中国船只在不同位置测量北极星高度的结果。通过运用天体测高定位技术，宋元时期的航海者可以比较准确地得到船舶所处的南—北向位置（即纬度位置）。

元明时期出现的“牵星术”，是古代天文导航技术的集大成者。郑和七下西洋就充分利用牵星术来确定船队的航行方向和所在位置。他所观测的天体不仅包括北半球常见的北极星，还包括了赤道地区可见的华盖星和南十字星。当他的船队在开阔的印度洋航行时，他就采用了多天体联合定位的方式来确定船位。这些重要的航海经验也都汇集在了《郑和航海图》中。

浮针辨四方

指南针是我国古代伟大的四大发明之一。我国对地磁特性及磁性材料的认识非常早，在战国时期就已经发明了磁性测向仪器——司南。但由于其构造原因，司南难以在摇摆不定的海上环境使用。

11世纪的北宋时期，由于人工磁化技术取得突破，磁性导航设备迎来了技术上的飞跃。北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中就记载了用磁石磨针，获得小巧灵敏的磁针的方法。将根小巧灵敏的磁针穿过灯芯草，使草浮于水面，就能方便地指示南北方向。

有了指南针，航海者终于实现全天候自主定向，指南针逐步成为应用最广泛的导航手段。“舵失针迷，如坐积薪而待燃。”可见指南针的地位已经与舵同样重要了。

到了元代，航海者们将地文导航技术与指南针导航技术结合起来，形成了具有连续导航作用的“针路”。针路将每个地标转向点的指南针角度记录下来，使航海者可以沿着相对稳定的航线进行远洋航行。郑和下西洋时期，针路中又加入了天文、测深等导航信息，成为更加全面的综合导航系统。从《郑和航海图》中可以看到，针路是居于核心地位的导航方式。

指南针不仅是我国古代伟大的“四大发明”之一，还带动了世界航海史上至关重要的技术变革。