你们有没有想过，古代人们是怎么观星的？

天文对航海乃至人类发展又有什么重要的意义？

中国航海博物馆告诉你答案：

在没有现今先进的“北斗”“GPS”等定位系统的辅助下，以前的航海家是如何在茫茫的大海上确定自己的位置？在钟表发明前，又有哪些常用的计时仪器？

这些问题也都离不开今晚的主角——“天体”。

以“天”定“纬”

▲ 英国制黄铜星盘

星盘是一种古老的观星仪器。1470年，航海家去掉星盘上的星相图，将其改为一种简单的航海仪器，用于测量陆地的纬度和船在海上的位置。航海星盘由一根可转动的指针固定在一个木盘（或金属盘）的中心，盘上的圆周标有度数。

▲ 航海星盘使用示意图

使用时将星盘悬挂成铅直，零度标记与水平面齐平，移动指针指向要测量的天体，即可测出天体高度，从而得出船舶所在的纬度位置。但由于船舶甲板的颠簸，较难操作，误差较大。

直角象限仪是一个用硬木制成的直角圆弧板，圆弧划分90度；一条直角边下设有瞄准器，用于瞄准天体；直角顶系有一根线，线下系有铅锤，用于指示度数。当直角边与观察对象成一线时，垂线所指度数即为所求高度。直角象限仪只适合于风平浪静的情况下使用。

1530年以后，西方航海家们普遍使用十字测天仪，又称雅各棒、金杖等。它是由一根上下两端皆有孔的短杆垂直装在一根带有刻度尺的长直杆上；短杆可在长杆上前后移动，上下两孔可分别看到地平线和天体。

1595年，英国约翰·戴维斯发明了反向天体高度观测仪，通过镜面系统投射到刻度尺上的影子，便可得出天体高度和所处纬度，克服了星盘、十字测天仪等需直接目视天体的缺点。

▲ 十字测天仪 和 英国制反向高度仪

1730年美国T•戈弗雷和英国约翰•哈德利分别发明了八分仪，因其刻度弧约为圆周的八分之一（即45°）而得名八分仪，其测角范围可达90°。

▲ 八分仪的构造、使用示意图和原理示意图

▲ 八分仪

1757年，坎贝尔船长以八分仪为基础，将测量范围扩大到120°，称为六分仪。其后六分仪的测量夹角虽然逐渐提升至144度，已发展到约为圆周的五分之一，但其六分仪的名称却一直保持不变。

▲ 六分仪使用示意图

A：指标镜 B：地平镜 c:望远镜 D：指标臂 E:刻度盘

▲ 六分仪原理示意图

使用时﹐观测者手持六分仪﹐转动指标镜﹐使在视场里同时出现的天体与海平线重合。六分仪的特点是轻便﹐可以在摆动的船舶上观测，缺点是阴雨天不能使用。

▲ 六分仪

从星盘、直角象限仪、十字测天仪到反向天体高度测量仪，再到八分仪、六分仪，测量纬度的航海仪器不断精进，纬度已可以被精确地测定。**但直到17世纪，精确测定经度的问题仍未解决。

1675年，英国查理二世在格林威治创设皇家天文台，目的即在于确定的各地的经度。1714年，英国政府提供两万英磅奖金，以征求一种既精确又实用的确定经度的方法，而且成立了经度委员会（Board of Longitude）专门研究其应用。

精确测定经度的关键在于精确测量时间。

唐代学者孔颖达在注疏《尚书》时对“文明”这样解释:“经天纬地曰文，照临四方曰明”。在天地间，能发现时间和空间的标准，人类的时代就向前迈进了一大步。

来源: 中国航海博物馆