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近代西方戰艦上的GPS——羅經

作者:鴉片戰争博物館

在海戰博物館展出的《長風破浪——世界航海五百年展》展廳裡有一件19世紀英國航海船用銅罩磁羅經。

在茫茫大海中航行,要保持正确的航向,就需要有導航技術, GPS出現以前海上的船隻怎麼定位? 聰明的古人發明了幾種方法定位船隻,如測天定位、陸标定位、航海儀器和航迹推算。17世紀,人類發明創造了六分儀、航海天文鐘、磁羅經、拖曳計程儀、輪程計程儀、水砣等航海儀器,使得全球航行這一夢想最終實作。

今天我們就來好好聊一下羅經這一航海儀器的故事。

近代西方戰艦上的GPS——羅經

19世紀英國航海船用銅罩磁羅經

19世紀英國航海船用銅罩磁羅經,長25.5厘米,寬20厘米,高53厘米,重5824克,木質落地式底座,底座上有商标,有“sestcee HENDY BDOWNE & SON STATION WORKS BARKING ESSEX TYPE'A'”字樣。上為經緯儀,外有銅罩,設有玻璃觀察視窗,兩側有小盒,放置燈,便于晚上檢視。兩側有圓形搖桿,分别塗紅、綠兩色,便于正确判斷方向。

羅經的來曆

羅經就是羅盤,盤正中貫着的一根鐵針,始終指向正南正北,即今所說的指南針。地理堪輿家把指南針的發明歸于黃帝時神授,并講到周文王把指南針制成羅盤,用來查氣定位、觀天相地。羅經主要用于航海,在航海時幫助我們進行導航,判定方向,确定自己所處的位置,以保證航線的正确性。

近代西方戰艦上的GPS——羅經

羅盤

故事分享:指南針是怎麼發明的呢?

在戰國時代,人們已經能夠将玉石琢磨成各種形狀的器具,一個采玉的勞工用采來的玉制成了一把勺子,他把勺子放在盤子裡面轉動玩耍,發現了勺子的柄總是指向南方。外出采玉石常常要到很遠的地方,經常會迷路,這個發現讓他高興不已,這個勺子不是正好可以指明方向嗎?經過不斷演化,人們又在盤地刻上了方向和刻度,命名為“司南”。司南後來傳入歐洲,演變成為羅盤,成為航海活動中的重要定位工具。

近代西方戰艦上的GPS——羅經

指南針

發展曆程

羅經分類磁羅經和電羅經。人類早期航海,航向的指引是采用磁羅盤。十九世紀後期,鋼質輪船逐漸取代木質輪船,磁羅盤無法保證其精度,且在極地附近,磁羅盤也會失靈,人們開始尋找能夠替代磁羅盤的方位訓示儀。1908年德國人Anschutz,1909年美國人Sperry,分别研制成功陀螺羅經,開啟了船舶導航的新篇章。陀螺羅經又稱電羅經,這時電羅經就出現了。本文主要講述磁羅經的使用。

近代西方戰艦上的GPS——羅經

1914年英國銅羅盤

基本構造

磁羅經,是航海必備的儀器,是根據指南針原理制成的、用以訓示方位的儀器,又稱磁羅盤。磁羅經通常由羅經櫃、羅盆和方位儀三部分組成。磁羅經主要由羅經盆和羅經櫃兩個部分組成。羅經盆是安裝羅經指向系統的碗狀銅盆或其他非磁性材料組成的碗狀物,盆的上部為一氣密的玻璃蓋。

近代西方戰艦上的GPS——羅經
近代西方戰艦上的GPS——羅經

16世紀磁羅盤

結構原理

地磁南北極與地理南北極不重合,自由懸挂的磁針所指方向與地理上的南北(真經線)方向有一偏差角,即磁偏角(又稱磁差)。羅經儀主要是通過指南針與圓周尺的配合,随着自己的位置變動而變動,進而确定船的運轉放方向。磁羅經是一種傳統的航海指向儀器,其工作原理是利用地磁場與磁針等敏感元件互相吸引和作用,而使羅盤的磁針始終指向地球的磁北極。

指南針應用在航海上,是全天候的導航工具,彌補了天文導航之不足,開創了航海史的新紀元。

作為一種航海指向儀器,磁羅經除可為船舶訓示航向外,還可為船舶定位和導航。

近代西方戰艦上的GPS——羅經

磁盤的工作原理和結構

使用情況

你知道指南針是什麼時候應用于航海的嗎?世界上最早利用指南針進行海上導航的是11-12世紀之交的北宋海船。朱彧在1119年所撰之《萍洲可談》首記此事。書中言及:"舟師識地理,夜則觀星,晝則觀日,陰晦觀指南針"。這是世界航海史上使用羅盤針的首次航行記錄。

朱彧之父朱服在1101年至1103年任廣州知州,朱彧所記為随父在廣州時的見聞,故中國人大約于1103年左右使用的最早的漂浮式指南針。中國人在漂浮式指南針不久後使用的縷懸式指南針。 中國人使用較多的水浮羅盤針。

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中國人大約于1103年左右使用的最早的漂浮式指南針

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中國人在漂浮式指南針不久後使用的縷懸式指南針

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中國人使用較多的水浮羅盤針

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中國人記載的水浮式指南魚的制造方法

漲知識\世界上最早使用羅盤針的是中國人

磁羅盤是利用磁針指北的特性而制成,指南針是初級階段的磁羅盤,即是原始型式的磁羅盤。指南針是中國發明創造的,把指南針應用到船上也是從中國開始的。最早的記載是宋宣和年間朱彧的《萍洲可談》和徐競的《宣和奉使高麗圖經》。航海使用指南針,不僅解決了惡劣天氣下的海上求向問題,而且為儀器導航開辟了道路,人類從此才真正擺脫了海岸的羁絆而馳騁在更加廣闊的海洋上。在12世紀船用磁羅經通過阿拉伯傳入歐洲後,歐洲海員也開始使用。現在船上通用的磁羅經,則是經過19世紀末英國科學家開爾文改進的海軍型磁羅經。

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中國古代指南針

鄭和下西洋是明代永樂、宣德年間的一場海上遠航活動,首次航行始于永樂三年(1405年),末次航行結束于宣德八年(1433年),共計七次。鄭和下西洋是中國古代規模最大、船隻和海員最多、時間最久的海上航行,也是15世紀末歐洲的地理大發現的航行以前世界曆史上規模最大的一系列海上探險 。在世界航海史上,他開辟了貫通太平洋西部與印度洋等大洋的直達航線,證明大陸當時的造船和航海技術已經達到了很高的水準。

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鄭和下西洋

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鄭和下西洋所使用的羅盤

DIY 小制作\教你制作超簡單指南針

說到自制指南針,很多小朋友都會高舉雙手:我會!把縫衣服的鋼針在磁鐵上摩擦兩下,就成為一根磁針了,然後用懸吊法啊、水浮法啊什麼的,就能做成一個簡易的指南針了。

可是我們這裡介紹的方法,連磁鐵都不需要!

近代西方戰艦上的GPS——羅經

取一根鋼針在頭發上摩擦十幾下

近代西方戰艦上的GPS——羅經

然後剪一小塊泡沫,把鋼針插在上面,浮在一碗清水裡

這時你會發現,鋼針自動指向南北方向,這是一隻指南針!

這種制作指南針的方法超級簡單,在有些野外生存手冊裡有介紹。找一根鋼針、或是大頭針、或是一小段鐵絲,都可以制作。隻是這種方法制成的磁針磁性很弱,需要不斷地給它充磁。