北斗七星怎么辨别方向(古人远行如何导航?)

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指南车(仿制品)

司南(模型),由王振铎据《论衡》等书记载并参照出土汉代地盘研究复制

水浮法指南针(模型),由王振铎据《梦溪笔谈》《本草衍义》的记载复原

北斗三号全球卫星导航系统的正式开通,标志着我国建成了独立自主、开放兼容的全球卫星导航系统。如今已开通一周年,北斗应用产业呈现出蓬勃发展态势,全球总用户数超过了20亿。

在导航系统日益发达的今天,人们出门远行不再是一件难事儿。然而,在科技并不发达的古代,没有智能导航设备的人们出门在外又该如何辨别方向呢?

观天象:东有启明西有长庚

太阳东升西落,通过太阳的方位,便能大致辨别方向。然而太阳总有落山的时候,到了夜晚该怎么办?

《诗经》有记载:“东有启明,西有长庚”,这便是将天上的星辰和方向对应来确定方位的一种方式。无论是启明还是长庚,看似一个在东一个在西,但它们都是“金星”。由于金星是距离地球最近的一颗行星,其表层覆有一层高反射、不透明的硫酸云,因此金星在夜空中的亮度仅次于月球,成为地球上可视程度第二亮的天体,金星也由此成为“夜空中最亮的星”。

金星的起落方位与太阳恰恰相反,这颗星从西方升起、东方落下。从地球上看,太阳即将升起的时候,金星正从东边落下,所以人们将其称为“启明星”,预示着黎明即将到来。每到黄昏时,金星又会出现在西边的天空,所以人们又称之为“长庚星”。

不仅如此,人们还给它起了不少稀奇古怪的名字:有时因为它的颜色而叫它“太白”,有时因为它的亮度,叫它“明星”,甚至还因为它实在太亮了,管它叫“大嚣”。到了西汉时期,司马迁通过实际观测,发现这颗闪亮的星表层为白色,于是将其与“五行”学说联系在一起,正式把这颗星命名为“金星”。

除此之外,人们还会根据其他星象来辨别方位。例如,北极星的方位几乎不变,它所在的方向便是正北。但在茫茫星海中,孤独的北极星并不好找。相对而言,北斗七星却非常显眼,形状如勺子,很容易辨认。因此只要找到北斗七星,从它的“斗口”方向,向上延长5倍就可以找到北极星。故而北斗七星也是古人定位的重要星象。西汉刘安编撰的《淮南子》中记载:“夫乘舟而惑者,不知东西,见斗极则寤矣”,表明在水路上迷路的人们,利用北斗星和北极星就能找到方向。

设路标:“开远门前万里堠”

通过星象进行导航毕竟存在一定的风险,一旦遇到阴雨天气,就得依靠人造导航工具了。另外,即使能够找到方向,又如何知道自己走了多少距离、身在何处呢?

实际上,最原始的认路工具是道路。历朝历代的统治者都非常注重于对官道的修建。人们出门时,沿着官道走,就能到达想去的地方。为了丈量路程,人们还设置了一种叫“堠”的路标,即在官道旁边每隔一段距离堆个石堆或土堆,作为标记,既可指明道路走向,又可计程。这算是今天常见的里程碑的发端。

《后汉书·和帝纪》记载:“元兴元年(105年),旧南海献龙眼、荔枝,十里一置,五里一堠。”意指从广东到中原转洛阳的路上,每十里设一驿,五里设一“堠”。由此可见,距今1900多年前中国已有了里程标志。

除了石堆或土堆之外,“堠”也有植树或是立碑等表现形式。《北史·韦孝宽传》记载,韦孝宽曾经出任雍州刺史,当时雍州路旁每隔一里设有一个土堠,但每遇下雨天气土堠就会受损,经常需要修复。韦孝宽上任后,便下令种植槐树以代替土堠,既免去不断修复之辛劳,又能让行人在树下乘凉休息。后来,官方也着力推广这种方式,令诸州夹道每隔一里种植一树,每十里种三棵,百里则种五棵。

由于南北朝时期社会动荡不安,以树为“堠”的方式并没有得到普及。在唐代,“堠”依然是以土堆和石堆为主。当时日本僧人圆仁曾经到过中国,并著有《入唐求法巡礼行记》,其中描述:“唐国行五里立一候(堠)子,行十里立二候(堠)子,筑土堆,四角上狭下阔,高四尺或五尺不定。曰唤之为里隔柱。”可见,到了唐代,“堠”的设立方式是十里双堠,五里单堠。

元稹在《西凉伎》写“开远门前万里堠”,说的就是盛唐时期设立的堠堡从都城出发,向西可以一直通往万里之外的西域,人们顺着这些路标,便能前往西域经商或旅行。宋代诗人王柏在《迷道有感次韵》中则写道:“我今知堠子,万里不须疑。”可见“堠”在古代社会是一种非常重要的“导航系统”。

此外,驿站也是“导航系统”中不可或缺的环节。盛唐时期驿站设遍全国,光是驿站的“打工人”便有近两万。元朝时强化了驿站制度,马可·波罗曾记载“无人居之地,全无道路可通,此类驿站,亦必设立”,可见当时即使是许多人迹罕至的地方,也有驿站设立。到了明清时期,驿站制度更是日趋完善。

用工具:“指南车”与“水罗盘”

局限于生产技术,仅靠官道也无法面面俱到,一旦到了荒郊野岭或海上航行,就得依靠专业的导航工具了。

传说黄帝依靠导航工具“指南车”打败了蚩尤。这虽只是传说,但人们发明和使用指南车的确是一件极为久远的事。与指南针不同,指南车并没有使用磁极,而是采用齿轮原理制作,属于一种纯粹的机械设备。简言之,指南车运用大小齿轮构成的差动装置来进行指向,差动装置连接着车身上的木人,启动前先设置好木人的指向,然后以马匹拉动车身。当指南车进行转弯时,一侧车轮行驶的距离会比另一侧短,受到的阻力也更大,于是差动装置便会带动木人转向:当指南车向左转弯时,木人便向右转,反之则向左转。于是,无论指南车如何转向,木人所指的都是同一方向,人们便能够据此来辨别东西南北。

由于指南车制作难度大,而且体积大,难以携带,在历史的长河中逐渐失传。

更加便捷的“司南”出现以后,显然更受人们欢迎。最早的司南大致出现在战国时期,由于战事频繁,导航技术也随之迅速发展。据近代考古学家猜测,司南是用天然磁铁矿石凿成一个勺形的东西,放在一个光滑的盘上,盘上刻着方位,利用磁铁指南的作用来辨别方向。

到了宋朝,人们发明了人工磁化的方法,制成可以指示南北的工具。沈括在《梦溪笔谈》中介绍了一种磁化方式:以磁石磨针锋,使之磁化成为磁针,可以指南,但常微偏东。这算是早期的指南针。

若在水上航行,导航就更为重要了。在海运发达的宋代,指南针被聪明的古人搬到了海上,作为人们熟悉的“水罗盘”使用,即把磁针放在一个中间盛水、边上标有方向的盘子里,磁针浮在水上可以自由旋转,静止时两端分别指向南北,为船员们指明方向。

然而,如果需要跨洋远航,茫茫大海上既看不到岸上的目标,又没有参照物,即使能分清方向,若无法精确定位,也很容易迷失。于是,人们学会通过水平线测量星体高度来判断船舶在海上所处的位置,这就是“过洋牵星术”。这种技术用到的工具叫“牵星板”,由十二块从小到大的方形木板和一条贯穿木板中心的长绳构成。利用“牵星板”可以测量出星辰的高度指数,从而测定船只的具体航向。明代航海家郑和率领着船队下西洋时,便使用了这种导航方式,确保了他们能够乘风破浪、行稳致远。

图片来源:视觉中国

来源:羊城晚报

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