引言

引言：罗盘与航海史

指南针的应用是原始航海时代地结束，预示着计量航海时代的来临。

——李约瑟（中国科学院外籍院士、科学史学家）

在原始航海时代，指南针还没有被发现应用。人们最早依靠天上的星星作为判断方向的工具。太阳的东升西落指明了东西向，而北半球的人们在正午时看到的太阳是正南方，又指明了南北方向。

那么夜晚如何辨别方向呢？北半球的人们很早就注意到了重要星象——北斗七星的指北功能，并将其作为定方向、定季节、定时辰的标尺。

北斗七星形态与季节变化

有经验的水手，能根据北极星和基础三角法得到离赤道的距离。这个距离的度量就是“纬度”。

只需要简单地假设北极星在北极的正上方，再测量北极星与地平线的夹角就可以得到纬度。

基础三角法测量北极星仰角

很多简单的设备都可以完成这项工作，比如星盘、木头或金属制作的简易仪器都可以精确地测量天体角度。举个例子，如果北极星仰角为40°，那么所处的位置就在北纬40°。

在赤道看到的北极星基本在地平线附近，因此赤道为0°；在北极看到的北极星在天空的正上方（粗略假设），北极星仰角为90°，因此北极的纬度为90°。

基础三角法的几何原理

在中世纪，欧洲的航海家们往往需要去往南半球。在那里，北极星隐藏在地平线之下，没法用来确认位置。而南极的上方也没有一颗对应的星体，最接近的替代星体是南十字星，因此它也被水手们用来在南半球确认纬度。