緯度航行

緯度是一個地理坐標，它指定了地球表面上某一點在假想的南北連線上的位置。使用星體高度來估計大致緯度的做法在古代就已為人所知，但在中世紀，歐亞大陸和非洲的水手們改進了這種慣例，并開發(fā)了更標準化和更精密的儀器來在海上測量天體。在印度洋，對于北蘇門答臘與斯里蘭卡之間、南印度與阿拉伯海岸之間，以及波斯灣口與西印度海岸之間的遠洋航行，緯度航行尤其有用。P. J.里弗斯（P. J. Rivers）對在中世紀背景中使用現(xiàn)代術語“緯度航行”提出了質(zhì)疑，他寧可用“altura”（“高度”之意——譯注）一詞，但為了便于現(xiàn)代讀者理解，本章的討論使用術語“緯度航行”，同時也承認，并不是每個使用星體高度的水手都會把海洋當作劃分了緯度線的地理空間（2012：88—89）。在海上使用星體高度來確定一個人相對于南北的位置，這種做法第一次發(fā)生于何時何地，已不能完全確定。關于地中海星體高度的最早參考文獻來自1世紀，但顯然這種測量方法在此之前就已經(jīng)得到運用（Cunliffe 2001：82—83； Taylor 1956：46—47）。到中世紀時期，水手們已經(jīng)在使用不同的儀器來測量星體高度，如拉線板（khashaba）、象限儀，還有中國的“牽星板”。圖1.2為現(xiàn)代復制的拉線板，它被用于2010年從馬斯喀特到新加坡的一次帆船航行的試驗中。

在北大西洋，水手們顯然已經(jīng)在利用正午太陽的高度來確定他們所在的大致緯度。公元前4世紀，皮西亞斯（Pytheas，古希臘地理學家）沿北大西洋海岸旅行時記錄了太陽頂點高度的變化，后來它們被希帕科斯（Hipparchos，古希臘天文學家、數(shù)學家）轉(zhuǎn)換成緯度（Cunliffe 2001：81，91）。到了中世紀時期，維京人已經(jīng)意識到太陽頂點高度的變化，有證據(jù)表明他們記錄了太陽的高度。也有說法稱，維京人使用太陽石和太陽羅盤來幫助他們確定大致的緯度和方位。不過，關于這些工具的證據(jù)一直存在爭議，因此我們不能完全確定維京人在這一時期使用這些工具來幫助他們從東到西橫渡北大西洋（Bernáth et al. 2014：1—18； Jones 1986：5—14；Rosedahl 1987：92； Ward 2009：130）。

在印度—太平洋地區(qū)，人們認為，早在我們討論的這一時期之前，人們就已通過測量恒星相對于地平線的高度來確定大致緯度，但這種做法的確切證據(jù)在中世紀時期才出現(xiàn)。航海者利用恒星——在北半球尤其是北極星——相對于地平線的高度，并通過手指高度測量它以確定緯度。北極星在北緯23?至北緯6?之間是最有用的，因為在那里它距離地平線足夠近，可以進行精確測量。根據(jù)現(xiàn)在所有可獲得的文獻，北極星也是導航所使用的最主要的恒星，只是不能確定這種導航方式在印度—太平洋地區(qū)始于何時。在10世紀的《印度奇觀》（Kitāb?ajā’ib al-hind）一書中，有一則奇幻的海洋故事，一個男人被困在一個殺男人的女人島上，故事中提到，在如此遙遠的南方，老人星（al-Suhayl）正好坐落在島的正上方（al-Ramhurmuzi 1929：17—21； 1990：57—59）。不過，除了它提到老人星的高度，并沒有緯度航行中利用恒星的確切證據(jù)存在，直到15世紀，阿拉伯和中國的文獻中才都有所提及。

圖1.2　拉線板（“一塊木頭”）的現(xiàn)代復制品。在仿造9世紀印度洋海船的帆船“馬斯喀特珍珠號”（Jewel of Muscat）于2010年從馬斯喀特到新加坡的航行中，它被用來測量星體高度。?Alessandro Ghidoni.

在中國，所謂的茅坤圖，其實是在1628年的明朝軍事專著《武備志》中刊登的一組海圖，但一般認為，它再現(xiàn)的是中國海軍將領鄭和在15世紀初期遠航時采集的數(shù)據(jù)，它也包括四幅幸存的記錄星體高度的過洋牽星圖（圖1.3）。這些圖中包含以和具體位置相關聯(lián)的北極星高度為基準、用手指進行的一系列測量的值（Ma Huan 1970：236—302）。四幅過洋牽星圖以圍繞海船為中心圖示的方向模式給出了諸星的具體高度，以此來標記印度洋上具體航線和港口的緯度（333—343）。船的上方為北，下方為南，右邊為東，左邊為西。圖1.3左側(cè)的過洋牽星圖詳細說明了從斯里蘭卡到蘇門答臘島途中在孟加拉灣的星體高度測量，右側(cè)的過洋牽星圖是從印度西海岸一處地點到波斯灣霍爾木茲海峽航行中的星體高度測量。據(jù)推測，由于中國文獻中所有恒星高度測量的證據(jù)都涉及的是中世紀時期的印度洋航行，而不是中國海航行，因此中國的這些信息依賴的是印度洋航海者。雖然這可能是事實，但該地圖使用了天文學意義顯著的中國星座，如“燈籠骨星”和“華蓋星”等，作為恒星高度測量的基礎，這種方式使它們具備典型的中國特色。

伊本·馬吉德的著作提供了甚至更詳細的星體高度信息，特別是四種不同的恒星高度測量方法，其中三種方法依賴于同時測量兩顆或更多的恒星。他把所有詩歌都用于表達具體的恒星組合的測量，在他最后的著作《航海原則和規(guī)則實用信息手冊》（Kitāb al-Fawā’id）中，他列出了可以用來確定緯度的73種不同的恒星組合。這一切表明，到15世紀，印度洋航海者對用這種方法導航已經(jīng)有了全面而深刻的理解（Clark 1993：360—373； Ibn Majid 1971； Sheriff 2010：120—127； Staples 2013：47—60； Tibbetts 1981：329—354）。

除此之外，還有明確的證據(jù)表明，較為標準化的測量恒星高度的儀器已出現(xiàn)。伊本·馬吉德提到一種裝置，他有時稱它為“一塊木頭”（khashaba），有時稱它為“弓”（qaws；復數(shù)qiyās）。他還提到12種不同大小的工具，用來測量精確到四分之一指的高度（Fatimi 1996：283—292； Ibn Majid 1971：27）。在中國17世紀早期的文獻中也記錄了類似工具的存在（Needham， Ling， and Gwei-Djen 1971：574—575；Ronan 1986：3：175）。

圖1.3　茅元儀《武備志》四幅過洋牽星圖中的兩幅。圍繞著海船圖示的每一段文字都提到了具體的恒星和它們在不同方向的手指高度。1644年之后，木刻版印刷，但被認為是再現(xiàn)了15世紀上半葉鄭和下西洋時采集的數(shù)據(jù)。? Library of Congress （public domain）.

專門用于確定恒星高度的工具也出現(xiàn)在伊比利亞，時間與印度洋大致相同，但準確日期已不可考。在安達盧斯（al-Andalus）11世紀研制出宇宙天體觀測儀之后，這樣的裝置被用于在陸地上測量星體的高度。而且，其他的工具，如象限儀和直角器，至少在14世紀就已出現(xiàn)。但是，它們在海上得到使用的有力證據(jù)直到更晚些時候才出現(xiàn)在葡萄牙的文獻中。阿爾維塞·德·卡達莫斯托（Alvise de Cadamosto）被認為在1455年首次記錄了海上星體高度，迪奧戈·戈梅斯（Diogo Gomes）在1460年提到在西非海上使用了水手象限儀。1481年還提到一種簡化的天體觀測儀的使用，它被稱為水手天體觀測儀（Paine 2013：383； Parry 1981：145—147； Ward 2009：147—149）。天體觀測儀和象限儀都是通過測量天體的高度來確定緯度，但星體高度的系統(tǒng)性記錄直到16世紀才在歐洲出現(xiàn)，這表明，葡萄牙人可能是受到了他們最終在15世紀末遇到的印度—太平洋地區(qū)實踐的影響。

總體上，所有證據(jù)都表明，在印度洋和大西洋，運用恒星高度進行導航變得愈加重要，而且遠東、伊斯蘭世界和西歐等各種不同的海上社會在中世紀末期也愈加依賴于這種做法。遺憾的是，它在這些文化背景中發(fā)展和傳播的確切細節(jié)，卻令人沮喪地缺失了。不過，文獻資料還是能夠證明，人們對這種方法有著較為深刻的理解，并顯然也花了可觀的時間來發(fā)展它。