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在《顺风相送》的序里记载着：“行路难者有径可循，有人可问，若行船难者则海水接连于天，虽于山屿，莫能识认”。情况确实是这样，当船离开港口驶入浩瀚的大海，极目四望，“但见波光接天绿”，水天一片，你能分辨出东、西、南、北，知道船舶向什么方向航行吗？而这却是航海者，特别是船长所必须明了的。否则，船舶就会迷失方向，偏离航道，不要说无法到达目的地，甚至会遭遇意外灾难。指引航向，保证船舶的正常航行，对于航海者来说实在是太重要了。

一、在指南针发明以前，人们是利用日月星辰来判定方向的

我国是天文学发达最早的国家之一。早在六七千年前的新石器时代，就已经有了东、西、南、北四个方位的观念，并且逐步形成了确定方位的方法。开始，人们是根据太阳的出没方向来定东、西的；接着，人们发现每天日影最短的时候太阳的方位恰好是正南，用它也可以判定东、西、南、北；以后，人们又发现北极星恒定在北方的方位，而北斗星一直在北极星的附近，指示着北极星的方位，夜间可以用它来判知东、西、南、北。早期的航海者就是利用这些知识来指引航向的，这也可以说是航海天文学的开端。

这种技术，在我国古代，被称作“过洋牵星”。据记载，在西汉初年，我国就开始利用天文知识来导航了。当时的著作《淮南子》一书里说：

“夫乘舟而惑者不知东西，见斗、极则悟矣。”

这就是说，如果乘船的人分辨不清方向，只要观测北斗星和北极星就可以明白了。东晋访问印度和斯里兰卡的高僧法显在五世纪初乘船回国，他在记述这段历程的《历游天竺记传》中也说：

“大海弥漫无边，不识东西，唯望日、月、星宿而进。若阴雨时，为风逐去，亦无准。……至天晴已，乃知东西，还复望正而进。”

这就是说，大海之中弥漫没有边际，无法分辨东西，只有依靠日、月和星辰来指示航向。如果在阴雨天气，看不到日、月和星辰，就可能被风吹离航线，迷失方向。……只有等到天晴以后才能重新辨认方向，有希望恢复正确的航向前进。这表明天文导航是当时的唯一方法。

天文导航的方法在指南针用在航海上以后，仍旧没有被遗弃，而是继续得到充实和发展，跟指南针配合使用，相得益彰，把导航技术推向一个新阶段。

徐兢在《宣和奉使高丽图经》里说:

“洋中不可住，唯视星斗前迈；若晦冥，则用指南浮针以揆南北。”

意思是说，船在海中航行，不像陆上交通那样可以昼行夜宿，夜间是不能随意停泊的，必须继续航行。航行的时候，晴天靠观测星辰、北斗来指引航向，阴天看不到星辰，就得靠指南浮针度量南北方向来导航了。

天文导航和指南针导航互相配合，就不会发生阴雨天迷航的事故，不管天阴天晴，都能沿着正确的航向前进。直到明朝，利用天文知识来指引航向，仍在航海中占有重要的地位。跟随郑和下西洋的马欢在《纪行诗》里写着：“弱水南滨溜山国，去路茫茫更险艰。欲投西城遥凝目，但见波光接天绿。舟人矫首混西东，唯指星辰定南北”(“弱水”指极西处的海城，“溜山国”就是现在的马尔代夫)，生动地描绘了当时的航海情景，以及天文导航的作用。

二、船舶方位的测定

在海中航行只能辨明方向是远远不够的。如果只知道方向，但是从不同的位置出发，就可能发生极大的偏差，仍会迷失航向，不能顺利地到达目的地。

为了保证船舶的顺利航行，还必须了解它在海中的位置。这在周围没有什么地物标志的汪洋大海里，只有通过对星辰的观测才能做到。它的方法是通过观测一些重要的方位星，比如北极星、北斗星的出地高度，然后进行计算，就可以得知船舶的方位。

我国有重视观测星辰的优良传统。历史上对星辰的观测，不但在陆地上进行，而且很早就在海上进行。在《汉书·艺文志》中，已经列有《海中星占验》、《海中五星经杂事》、《海中五星顺逆》、《海中二十八宿国分》、《海中二十八宿臣分》、《海中日月彗虹杂占》等书目，表明当时在海中观测星象的工作已经受到相当重视。

北齐的民间天文学家张子信，在一个海岛上对日月五星进行了三十多年的观测。这一在海中观测星辰的传统，为我国古代航海天文学的发展奠定了坚实的基础。

同时，我国历史上的测量数学非常发达，西晋的著名数学家刘徽就著有一部《海岛算经》(又称《重差》)的数学著作，内容是测量目的物的高和远的计算方法，其中包括测量太阳的高和远的方法。唐朝的著名天文学家一行组织人力对地球子午线进行了世界上第一次的测量和计算。元朝的著名天文学家和数学家郭守敬又进行了大规模的大地测量。

随着航海事业的发展，人们终于把天文学和计算数学应用在航海上，形成了称做“牵星术”的天文航海技术，用来测定船舶在海中的方位。也就是以“牵星高低为准”，通过所测量的星斗高低位置，来计算船舶跟陆地距离的远近，再从观测日月的出没，或者指南针的指向作用而得知方向，就可以确定船舶在海中的位置了。就象巩珍在《西洋番国志自序》里所的：“在大海中航行，只见浩渺无际，水天相连，什么也看不到，只有观察日月升降来辨别东西，观测星斗高低来度量远近。同时，在刻着方向位置的木制地盘上放着水浮指南针，用来指引航向。”

郑和船队的天文导航是由专人掌管的，称做阴阳官和阴阳生。《三宝太监西洋记通俗演义》里写着，郑和船队里有“观星斗阴阳官十员”，又说“每一号船上面，有三层天盘，每一层天盘里面摆着二十四名官军，日上看风看云，夜来观星观斗”。这虽然是小说里的记载，但是也在一定程度上反映了当时天文航海术的实际情况。

三、天文航海图和口诀、歌诀

为了便于人们在航海中应用，明朝还把天文航海的观测结果编制成过洋牵星图(就是天文航海图)和天文航海歌诀。

现在发现的这方面最早的记述，是《郑和航海图》里的“过洋牵星图”和《顺风相送》里的天文航海口诀、歌诀，它们都是郑和船队航海盛举的产物。

在《郑和航海图》里收有“过洋牵星图”四幅，分别是古里(现在的印度西南部)往忽鲁漠斯(现在的伊朗境内)、忽鲁谟斯回古里国、锡兰山(现在的斯里兰卡)回苏门答刺(现在译苏门答腊，属印尼)、龙涎屿(现在的苏门答腊附近)往锡兰(现在的斯里兰卡)的过洋牵星图，实际上是从印度西部到伊朗以及从苏门答腊到斯里兰卡两段洋面的天文航海图。来回航程所观测的星辰方位不尽相同，反映了往返的季节不同，因此星位也有差异。

图中北辰星就是北极星，“丁得把昔过洋，牵北辰星七指平水”，“到沙马姑山看北辰星十四指平水”，意思是丁得把昔在北极星距离水平七指高的位置，船到沙马姑山的时候，北极星距离水平十四指高，就是北极星是逐渐升高的，只有航向偏北才有这种现象。丁得把昔和沙马姑山是印度洋中的两个地名，它们在什么地方，现在已无从查考。

在《郑和航海图》以指南针为主所绘制的图中，也注有不少星辰的位置。比如 “华盖五指二角”，表示在已龙溜(今斯里兰卡东南)这个地方，华盖星(就是小熊星座β星、r星等八星)的高度距离水平五指二角。

《顺风相送》里的天文航海口诀、歌诀，包括有《观星法》、《定太阳出没歌》、《定太阴出没歌(“太阴”就是月亮)等。

我国古代把星辰位置和日、月在十二个月份中的出没方向编制成口诀、歌诀的形式，简单易记，对航海者有一定的助益。过洋牵星图和天文航海口诀、歌诀的出现，标志着我国天文航海技术的进步，在远洋航行中发挥了很大的作用。

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