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近代西方战舰上的GPS——罗经

作者:鸦片战争博物馆

在海战博物馆展出的《长风破浪——世界航海五百年展》展厅里有一件19世纪英国航海船用铜罩磁罗经。

在茫茫大海中航行,要保持正确的航向,就需要有导航技术, GPS出现以前海上的船只怎么定位? 聪明的古人发明了几种方法定位船只,如测天定位、陆标定位、航海仪器和航迹推算。17世纪,人类发明创造了六分仪、航海天文钟、磁罗经、拖曳计程仪、轮程计程仪、水砣等航海仪器,使得全球航行这一梦想最终实现。

今天我们就来好好聊一下罗经这一航海仪器的故事。

近代西方战舰上的GPS——罗经

19世纪英国航海船用铜罩磁罗经

19世纪英国航海船用铜罩磁罗经,长25.5厘米,宽20厘米,高53厘米,重5824克,木质落地式底座,底座上有商标,有“sestcee HENDY BDOWNE & SON STATION WORKS BARKING ESSEX TYPE'A'”字样。上为经纬仪,外有铜罩,设有玻璃观察窗口,两侧有小盒,放置灯,便于晚上查看。两侧有圆形手柄,分别涂红、绿两色,便于正确判断方向。

罗经的来历

罗经就是罗盘,盘正中贯着的一根铁针,始终指向正南正北,即今所说的指南针。地理堪舆家把指南针的发明归于黄帝时神授,并讲到周文王把指南针制成罗盘,用来查气定位、观天相地。罗经主要用于航海,在航海时帮助我们进行导航,判定方向,确定自己所处的位置,以保证航线的正确性。

近代西方战舰上的GPS——罗经

罗盘

故事分享:指南针是怎么发明的呢?

在战国时代,人们已经能够将玉石琢磨成各种形状的器具,一个采玉的工人用采来的玉制成了一把勺子,他把勺子放在盘子里面转动玩耍,发现了勺子的柄总是指向南方。外出采玉石常常要到很远的地方,经常会迷路,这个发现让他高兴不已,这个勺子不是正好可以指明方向吗?经过不断演化,人们又在盘地刻上了方向和刻度,命名为“司南”。司南后来传入欧洲,演变成为罗盘,成为航海活动中的重要定位工具。

近代西方战舰上的GPS——罗经

指南针

发展历程

罗经分类磁罗经和电罗经。人类早期航海,航向的指引是采用磁罗盘。十九世纪后期,钢质轮船逐渐取代木质轮船,磁罗盘无法保证其精度,且在极地附近,磁罗盘也会失灵,人们开始寻找能够替代磁罗盘的方位指示仪。1908年德国人Anschutz,1909年美国人Sperry,分别研制成功陀螺罗经,开启了船舶导航的新篇章。陀螺罗经又称电罗经,这时电罗经就出现了。本文主要讲述磁罗经的使用。

近代西方战舰上的GPS——罗经

1914年英国铜罗盘

基本构造

磁罗经,是航海必备的仪器,是根据指南针原理制成的、用以指示方位的仪器,又称磁罗盘。磁罗经通常由罗经柜、罗盆和方位仪三部分组成。磁罗经主要由罗经盆和罗经柜两个部分组成。罗经盆是安装罗经指向系统的碗状铜盆或其他非磁性材料组成的碗状物,盆的上部为一气密的玻璃盖。

近代西方战舰上的GPS——罗经
近代西方战舰上的GPS——罗经

16世纪磁罗盘

结构原理

地磁南北极与地理南北极不重合,自由悬挂的磁针所指方向与地理上的南北(真经线)方向有一偏差角,即磁偏角(又称磁差)。罗经仪主要是通过指南针与圆周尺的配合,随着自己的位置变动而变动,从而确定船的运转放方向。磁罗经是一种传统的航海指向仪器,其工作原理是利用地磁场与磁针等敏感元件相互吸引和作用,而使罗盘的磁针始终指向地球的磁北极。

指南针应用在航海上,是全天候的导航工具,弥补了天文导航之不足,开创了航海史的新纪元。

作为一种航海指向仪器,磁罗经除可为船舶指示航向外,还可为船舶定位和导航。

近代西方战舰上的GPS——罗经

磁盘的工作原理和结构

使用情况

你知道指南针是什么时候应用于航海的吗?世界上最早利用指南针进行海上导航的是11-12世纪之交的北宋海船。朱彧在1119年所撰之《萍洲可谈》首记此事。书中言及:"舟师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦观指南针"。这是世界航海史上使用罗盘针的首次航行记录。

朱彧之父朱服在1101年至1103年任广州知州,朱彧所记为随父在广州时的见闻,故中国人大约于1103年左右使用的最早的漂浮式指南针。中国人在漂浮式指南针不久后使用的缕悬式指南针。 中国人使用较多的水浮罗盘针。

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中国人大约于1103年左右使用的最早的漂浮式指南针

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中国人在漂浮式指南针不久后使用的缕悬式指南针

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中国人使用较多的水浮罗盘针

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中国人记载的水浮式指南鱼的制造方法

涨知识\世界上最早使用罗盘针的是中国人

磁罗盘是利用磁针指北的特性而制成,指南针是初级阶段的磁罗盘,即是原始型式的磁罗盘。指南针是中国发明创造的,把指南针应用到船上也是从中国开始的。最早的记载是宋宣和年间朱彧的《萍洲可谈》和徐竞的《宣和奉使高丽图经》。航海使用指南针,不仅解决了恶劣天气下的海上求向问题,而且为仪器导航开辟了道路,人类从此才真正摆脱了海岸的羁绊而驰骋在更加广阔的海洋上。在12世纪船用磁罗经通过阿拉伯传入欧洲后,欧洲海员也开始使用。现在船上通用的磁罗经,则是经过19世纪末英国科学家开尔文改进的海军型磁罗经。

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中国古代指南针

郑和下西洋是明代永乐、宣德年间的一场海上远航活动,首次航行始于永乐三年(1405年),末次航行结束于宣德八年(1433年),共计七次。郑和下西洋是中国古代规模最大、船只和海员最多、时间最久的海上航行,也是15世纪末欧洲的地理大发现的航行以前世界历史上规模最大的一系列海上探险 。在世界航海史上,他开辟了贯通太平洋西部与印度洋等大洋的直达航线,证明大陆当时的造船和航海技术已经达到了很高的水平。

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郑和下西洋

近代西方战舰上的GPS——罗经

郑和下西洋所使用的罗盘

DIY 小制作\教你制作超简单指南针

说到自制指南针,很多小朋友都会高举双手:我会!把缝衣服的钢针在磁铁上摩擦两下,就成为一根磁针了,然后用悬吊法啊、水浮法啊什么的,就能做成一个简易的指南针了。

可是我们这里介绍的方法,连磁铁都不需要!

近代西方战舰上的GPS——罗经

取一根钢针在头发上摩擦十几下

近代西方战舰上的GPS——罗经

然后剪一小块泡沫,把钢针插在上面,浮在一碗清水里

这时你会发现,钢针自动指向南北方向,这是一只指南针!

这种制作指南针的方法超级简单,在有些野外生存手册里有介绍。找一根钢针、或是大头针、或是一小段铁丝,都可以制作。只是这种方法制成的磁针磁性很弱,需要不断地给它充磁。