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地球仪和地图的诞生1
 

地球仪和地图的诞生1

《地图的由来》讲述了人们如何逐步准确地找到自己在地球上的物理位置。从这本书中,你能了解有关地图、海图的许多知识——它们的产生、发展及其用途。你还会了解人们是如何学会在海洋、陆地间穿梭往来而不会迷失方向的,以及那些帮助人们辨认方向的工具。 几百年前,绝大多数人都过着男耕女织的日子,他们很少离家远行。 而那些远离家园、出外探险的人们——通常都是渔夫、猎人和牧民——却本能地有一种强烈的方位感,从而能准确地返回原位。

 

 

但随着人们的活动范围不断地扩展,仅靠直觉来辨别方位已远不能满足人们外出远行的需要,他们开始密切地关注大自然。他们观察鱼儿、鸟儿的迁徙,河水、海水流动的方向以及风向。最重要的是,他们观察到太阳、星星、月亮这些天体的运行。

 

不久,人们开始将收集到的信息刻在白桦树皮或粘土板上。从这以后,地图的绘制便应运而生了。

 

也许你会惊奇地发现,人类早期的地图绘制方法和导航技术是如此的先进!

 

尤卡吉尔人的白桦树皮地图

 

居住在西伯利亚北部的尤卡吉尔人最初的地图绘制方法,是把地图绘制在白桦树皮上。他们将地图留在营地里,以便把行踪通知给部落里的其他人。

 

右边这张地图表示一位猎人从霍可顿河(1)边的一个村落出发,沿科累马河到达维克尼克米斯克的一个俄罗斯村庄(4)的行程。两个小人儿(5)表示这位猎人向俄罗斯族长要猎枪的情景。猎枪就在族长的身后。猎人的路线还经过了科累马河边的一座小木屋(2)和同他们相邻的亚萨克那亚河边的一个部落(3)。

 

那时,白桦树皮还被北美的奥吉布瓦人用来制作地图。

 

 

 

巴比伦地图

 

历史学家认为,古代巴比伦人可以称得上是世界上最早的地图绘制者。当时的巴比伦人是用木制的尖笔在粘土刻写板上绘制地图的。尖笔是一种笔尖锋利的书写工具。这样的地图最早可以追溯到公元前2300年。

 

在早期的地图中,有许多绘制的都是房屋图,记录的是房屋所有者的姓名;还有一些是城市的布局图。19世纪晚期,考古学家发现了位于幼发拉底河岸的尼普尔城的城市全貌图。

 

塞安的井

 

从公元前3世纪到公元前2世纪,埃及的亚历山大是世界上最强大、最重要的城市。那里除了有雄伟的宫殿、繁忙的商店和熙熙攘攘的港口,还有一座精美的缪斯女神庙。最初它是一座博物馆,后来逐步演化成一所规模庞大的图书馆兼研究中心。

 

大约在公元前240年,埃拉托斯泰尼斯被任命为图书馆馆长。他是一位学识渊博、弟子众多的学者,其知识涉及到文法、诗歌、科学、数学以及哲学等领域,对地理也颇感兴趣。

 

在亚历山大的游客中,流传着许多故事,这其中有一个便是有关塞安的井的故事。塞安位于尼罗河畔,距离亚历山大正南方5000斯塔德(一斯塔德大约等干1/10英里)。据说在夏至,也就是每年白天最长的日子 6月21日的正午,当太阳直射在头顶时,它也恰好投影在塞安的井底。这一天正午,人们在这里看不到任何太阳照射的影子。

 

埃拉托斯泰尼斯相信地球是个球体的说法,这个有关塞安的井的故事也极大地启发了他。古代的天文学家已经观测到一年中某些时候太阳在天空中的位置要高一些,而在另一些时候要低一些。太阳好像在北纬24。和南纬24。之间移动。这两条标志太阳直射范围的线就被称为回归线。
埃拉托斯泰尼斯从他所收集到的各种资料中推测,塞安很可能就位于北回归线上。这就是说,每年夏至6月21日那天的正午太阳直射塞安,这也是为什么那天这里没有太阳照射的影子的原因(只有太阳从某个角度照射物体时,才会产生影子)。凭借这些资料,埃拉托斯泰尼斯测量了地球的大小。

 

埃拉托斯泰尼斯是怎样测量地球大小的昵?他在6月21日的正午测量出太阳照射在亚历山大的角度是圆周360。的1/50,于是便知道了从亚历山大到塞安的5000斯塔德相当于地球圆周的1/50。所以地球的圆周长就等于5000斯塔德乘以50,即25万斯塔德,约台28500英里。而地球实际的周长约为25000英里,所以埃拉托斯泰尼斯的测量结果还算是准确的。

 

 

除了这项成就,埃拉托斯泰尼斯还为未来的地图绘制者以及航海者留下了一条宝贵的经验:如果你想找到你在地球上的位置,你应该抬头仰望天空。

喜恰帕斯的世界经纬网

 

生活在尼西亚的喜恰帕斯被公认为是古希腊最伟大的天文学家。他生活在公元前2世纪,一生中观察并记录了1000颗星星。喜恰帕斯还是一位数学家,他创立了测量三角形的科学——三角学。

 

喜恰帕斯在地图绘制方面同样做出了杰出的贡献,而他的三角学为此奠定了坚实的基础。利用三角学,他向我们展示了一幅360。的地球经纬网。经纬网是横、纵向的线条相交错而形成的网络图。它把地球分成若干部分。今天,不同的地图有不同大小的经纬网,不过通常都有说明来解释如何使用它们。

 

巴比伦人相信一年有360天,于是他们把地球圆周分割成360。。早期的天文学家在那时确定了地球三条重要的东西向的线——赤道、南回归线、北回归线。埃拉托斯泰尼斯画了几条通过亚历山大和塞安以及特洛伊和拜占庭的南北向的线。

 

在前人的这些研究成果的基础上,喜恰帕斯又创立了自己的体系。在喜恰帕斯创立的体系中,一系列等距离与赤道(这是一条横向环绕地球中部的水平线)平行的东西向的线将地球表面横向分割。在此基础上,他又画了许多与这些东西走向的线相垂直的、连接南北极的南北走向的线。同埃拉托斯泰尼斯一样,喜恰帕斯将本初子午线(这是一条纵向垂直环绕地球中部的线)定为穿过亚历山大的那条经线。

 

 

尽管当时还没有绘制地图的仪器和设备,但是喜恰帕斯却创立了经纬网,使地图的绘制向前迈进了一大步。

 

斯特雷波

 

埃拉托斯泰尼斯定义了地球的大小和形状,喜恰帕斯画出了将地球分成若干部分的经纬网。但是科学家们仍旧对其表面知之甚少。他们还不能肯定如何确定已知地方如希腊、意大利、埃及、叙利亚的方位。如果还有其它的更遥远的陆地,又该如何确定它们的方位呢? 早期的地图绘制者想象力极其丰富——他们经常在地图空白的地方填充上他们想象出来的陆地。

 

公元前25年,一位来自庞梯斯名叫斯特雷波的年轻学者来到了亚历山大。他同希腊当地最优秀的学者一起做过研究,希望能在皇家图书馆得到深造。

 

斯特雷渡对地理学和地图绘制最感兴趣,凭藉他在书中读到的有关其它地方的知识,以及他从巡游四方的人那里听来的故事,斯特雷渡开始撰写《地理学》一书。

 

斯特雷波认为,在北半球赤道与北极圈之间断断续续延伸着一大片可供人类居住的陆地。这片区域西到伊伯利亚半岛(也就是现在的西班牙和葡萄牙),东到我们现在所说的印度,北至底比斯岛,南至希南蒙之地。陆地与陆地间由水面连接。但是斯特雷渡提到的这些陆地只占了北半球表面的1/3,那么另外的2/3又是什么呢?

 

一些人认为,从伊比利亚半岛出发,沿着与赤道平行的方向向西航行,便可到达印度。斯特雷波认为,越过海洋的那一头也许还有第二个人类可以居住的陆地。1500年以后,斯特雷渡的推断得到了证实。

 

斯特雷渡在如何绘制地图方面为后来的学者们提供了许多宝贵的意见和建议。他主张只有在地球仪上才能描绘出最忠实于地球原貌的情形。他曾说过,把世界平铺在平面上是件非常难办的事。

 

斯特雷渡大约于公元20年完成了他的《地理学》一书。书中囊括了当时人们已知道的有关地理学以及西方地图绘制方面的所有知识。他在书中提出了许多问题,期待着能在未来的学者那里得到解决。

 

克劳迪亚斯·托勒密

 

克劳迪亚斯托勒密大约于公元90年出生在希腊。同当时许多伟大的学者一样.他也来到亚历山大求学。托勒密同斯特雷波一道为地理学和绘制学的研究奠定了基础。托勒密在天文学、光学和音乐方面也颇有造诣。

 

斯特雷渡对地理学的兴趣主要侧重于实用方面——如何将世界展示在地图上。托勒密的研究角度更为科学和理论化。他想了解整个世界——不仅仅是人类可以居住的地方,他还想知道地球是怎样同茫茫宇宙相联系的。

 

同绝大多数学者一样.托勒密认为世界是球体,并提出以下几点理由:

 

1、如果地球是扁平的,那么全世界的人将同时看到太阳的升起和落下。

 

2、我们向北行进,越靠近北极,南部天空越来越多的星星便看不见了,同时却又出现了许多新的星星。

 

3、每当我们从海洋朝山的方向航行时,我们会觉得山体在不断地升出海面;而当我们逐渐远离陆地向海洋航行时,却看到山体不断地陷入海面。

 

在托勒密时代,地理学家已经把喜恰帕斯画的南北走向的线叫做经线,把与赤道平行的线叫做纬线。

 

 

同喜恰帕斯一样,托勒密也把地球分成360度。他还将每一度分成60分,每一分分成60秒。他发展了弦的体系,通过将其展现在平面上,让人们对分和秒有更加直观的概念。托勒密的这一体系使地图绘制者能够精确地确定物体在地球上的位置,并沿用至今。

 

托勒密知道,通过从太阳、星星那里得来的测量数据,地球上的每个地方都能被精确地测得方位。他描绘了两件用来测量角度的工具。

 

被用来观测星星的角度的仪器叫星盘(也叫星测仪)。它是一块圆形的铜板或木板分割成若干角度,中心有一根可以转动的指针。当指针指向一颗星星时,它的投影会在表盘上读出星星的照射角度。托勒密还说,为了保证盘面的水平,星盘应放置在一个三角台座或基座上。

 

托勒密描述的第二个仪器是成角日晷仪。它是由一块方形的石头或木块,边上插一根立柱制成。它被用来测量太阳每天的高度,而不是每小时的高度。如果我们把这个仪器放置在某一固定位置,并且坚持一年中每天都对太阳高度进行记录,那么我们就能够准确地判断出这个地方的方位。

 

 

在《地理学》的前言中,托勒密将地图绘制分成两种。地区图编制着眼于小区域地图的绘制,例如村庄、城镇、农场、河流以及街道。地理学意义上的绘图更加关注大范围的地表现象,例如山脉、大江、大湖以及大城市。绘制这样的地图,需要借助天文学以及数学方面的知识,从而达到准确无误。

 

托勒密的投影图

 

托勒密非常清楚,将球状的地球表面画到一张扁平的地图上意味着许多误差和扭曲,因此他创立了将球体图形投射到平面上的技术。这一技术需要极大的耐心以及数学方面的知识。

 

在《地理学》一书中,托勒密将整个世界画在27张地图上。其中欧洲画了10张,亚洲画了12张,非洲画了4张。托勒密画每张地图时,总是将地图正上方定为正北,这便是我们现在上北下南、左西右东的由来。在这本书的最后,托勒密列出了地图上所有的地名以及它们的经度和纬度。他的著作为以后地图集的制作提供了典范,并且一直沿用了近2000年。

 

 

托勒密为科学绘制地图奠定了基础,然而直到许多年后,他在这方面所做的努力和成绩才得到后人的承认和进一步的发展。

 

克斯马斯·印弟科普勒斯底斯眼中的世界

 

克斯马斯印弟科普勒斯底斯是公元6世纪时的一名僧侣,他绘制了流传至今的最早的基督徒地图。克斯马斯最先是一名水手兼商人,他曾向东远行,一直到达锡兰。后来他成了一名基督徒,写下了许多关于宗教宇宙结构学方面的专著。

 

克斯马斯相信地球是扁平的。许多经典著作的作者们,认为地球的另一边可能还有人类居住,克斯马斯对此观点大加嘲讽。他说那边十分炎热,人类如何居住!他认为大洪水以后,诺亚和所有的幸存者都在“我们这片土地”上登陆。

 

在他看来,对跖地的观点——即地球的另一边也居住着人类,是不可能成立的。“因为如果两个人分别居住在地球上方向相反的地区,脚对着脚,那么无论他们是选择站在陆地上还是水里,无论是空气中还是火中,也无论他们是什么样的人,他们两人怎么可能同时直立呢?”

 

克斯马斯这种对天空、陆地的概念,是以圣经中的一段话为基础的。在这段话中,圣保罗说摩西的棚屋,即荒野中的帐篷,是整个世界的模式。克斯马斯对这段话进行了诠释,旨在说明世界的面貌就像是一顶帐篷。

 

克斯马斯写道,世界就是一间有着长方形基座的大帐篷。它的长度是宽度的两倍,顶部是拱形的,并且由四根柱子支撑。整个世界可以分成三部分。底部是陆地和海洋以及生活在其中的生物。在这上面,接近顶部的地方,是天使和圣人生活的地方,它们为星星、月亮所围绕。世界的最顶端是耶稣基督以及最贤能的圣人。陆地的北面是雄伟的世界之山,太阳每晚降落在这座山的背后。

 

克斯马斯的地图是不科学的,但无疑极具创造性。

假想的地图

 

其他早期的基督教学者相信,在遥远的海洋的那一边,地球上的确存在着一个叫伊甸园的极乐福地。6世纪时,一位名叫布兰顿的爱尔兰僧侣进行了寻找伊甸园的探险。

 

为了寻找伊甸园,布兰顿和他的同伴在西部的海洋巡游了五年。后来布兰顿来到一座小岛上,他在那里找到一位圣人,于是他相信自己找到了“圣人之地”。一千多年后,以他的名字命名的圣布兰顿岛就被标注在地图上了。

 

塞维利亚的伊西多尔是7世纪时的一位神学家,在伊甸园的这个问题上,他在当时被公认为是权威。在他的《语源学》一书中,他颇为具体地指出了伊甸园的位置。靠圣经来支持他的观点,伊西多尔将地球分为三个部分——亚洲、欧洲和非洲,每一个部分被分给了诺亚的三个儿子——闪、雅弗和含。

 

伊西多尔将亚洲放置在地图上部的东方。在地图的左下部,越过顿河,是欧洲。非洲是从欧洲越过地中海、尼罗河以西的地方。

 

伊甸园就在亚洲东面遥远的海洋里,伊西多尔用了一个“十”字将它标注在地图上。

 

 

这张地图的形式——“T”形加“O”形——在后来的几百年中成为被普遍接受的地图模式。尽管有其它的地图制作得更详尽、更精美——其中很多有鲜艳明亮的颜色,并且画出教堂、城堡、人物和动物的形象——然而其中传达的信息基本是相同的。

 

中世纪地图绘制者所遵循的另一条原则是——要将耶路撒冷这一圣地放在世界的中央。

 

 

阿尔-伊德利西的世界地图

 

罗马帝国的衰败,意味着世界上许多其他民族可以占领以前由罗马帝国统治的区域。阿拉伯人从阿拉伯半岛迁移出来之后,进入了中东地区和非洲。他们很快便发现了托勒密以及其他经典作品的作者的一些天文学和数学方面的著作。9世纪时,他们将托勒密的《数学句法论》一书译成了阿拉伯语。这本书名被阿拉伯人译成《大综台论》的著作已闻名全世界。

 

 

阿拉伯人也很好地保存了托勒密的《地理学指南》一书。他们还将他们自己的地理知识,特别是有关南亚、东亚的地理知识补充到原来的著作中。

 

在西方,最有名的阿拉伯地理学家是阿尔-伊德利西。他曾求学于科尔多内,而且游历甚广。12世纪中叶,他来到西西里诺曼国王——罗杰三世的宫廷里。在那里,他用了15年的时间编纂地图,撰写地图评论。他的这些成果后来汇集成一部70页的世界地图册。

 

阿尔-伊德利西还画了一幅圆形的世界地图。这张圆形地图被刻在一只银制的盘子上,可惜后来这只盘子被毁,幸运的是这张地图的许多副本遗留了下来。从阿尔-伊德利西的这张地图的陆地形状上可以看出,托勒密对他有着深刻的影响。

 

阿尔-伊德利西的世界地图

黑暗时代

 

随着罗马帝国的覆灭,西方世界进人了混乱的黑暗时期。但是一种新的社会公共机构却在不断地壮大起来,这便是基督教会。这一新的宗教建立在圣经中所描绘的世界面貌之上。基督敦的领袖对经典作品的作者们的著作是持怀疑态度的。他们严禁信徒阅读这些著作。在他们看来,同圣经相对立的观点就是异端,是对圣灵的亵渎,是要受到应有的惩罚的。因此,地图绘测在以后的几年里历经了巨大的变化。

 

为十字军东征绘制的地图

 

早在公元4世纪时,西方的基督敦朝圣者就开始跋山涉水前往巴勒斯坦。阿拉伯人于637年攻占了圣地耶路撒冷,然而他们对基督毅徒并无敌意,依旧允许朝圣者前来朝圣。

 

但在1010年,穆斯林统治者哈里发·汗凯姆不知为何原因下令拆毁耶路撒冷城中的教堂。这一举动在西方被基督徒视为对基督教的侮辱。这以后不久,已经改信伊斯兰教的塞尔柱突厥部落开始威胁拜占庭的统治(现在的伊斯坦布尔),即东罗马帝国的统治。1096年,拜占庭皇帝向欧洲信奉基督教的统治者求援。解放圣地的十字军东征也就从此开始了。

 

十字军东征时期,人们处于不断的迁移状态。传教士、商人和军队前往中东地区,甚至还到达了印度。这些远行者需要地图.而他们需要的地图不是充满想象的地名和神话中的动物的地图.而是能告诉他们如何从一个地方到达另一个地方,有实际向导作用的地图。

 

他们使用的路线平面图和旅行指南手册同我们今天外出旅行所用的地图、手册十分相似。地区与地区之间的路线用直线表示,城堡、教堂、城墙表示城镇。

 

 

十字军东征持续了近两个世纪,其间战火连绵,死伤无数,最终双方也未能分出胜负。但十字军东征最重要的一个结果,便是它极大地激发了西方人对世界其它地区的兴趣和关注。

 

十字军东征后,许多有关东方的美妙故事在欧洲广泛流传,诸如东方的丝绸、香料、地上铺着金子的城市,所有这些都引起了商人,探险者的极大兴趣。当年载着十字军从热那亚和威尼斯出发的大批船队,现在又一次远征去东方寻找财富和宝藏。

伊本·巴图特的旅行

 

基督徒不是去圣地膜拜的惟有的朝圣者。对于那些正统的穆斯林信徒来说,前往圣地麦加的天房以及麦地那先知穆罕默德的墓地朝拜,也是他们生命中十分重要的旅行。

 

 

伊本巴图特于1304年出生在摩洛哥的丹吉尔,他的父亲是一名法官,因此从小受到了良好的教育。21岁时,伊本·巴图特离开了他的出生地丹吉尔前往麦加朝圣。从这以后,他便开始了长达26年的漫长旅行。

 

依照旅行指南手册,伊本·巴图特首先横穿北非来到亚历山大和开罗。从这里他又乘船沿尼罗河到达阿斯旺,直到红海沿岸。回到开罗后,他又向北旅行,穿过叙利亚,来到阿拉伯半岛的麦加和麦地那。

 

此刻,伊本巴图特己深深爱上了他的旅行生活,他决定尽可能去更多的地方旅行。接着他穿过阿拉伯半岛来到巴士拉,沿着幼发拉底河直到底亚拜克尔。返回麦加学习了一段时间后,伊本·巴图特又开始了前往东非的征途,向南一直到达蒙巴萨和库拉。

 

这时,伊本·巴图特已娶了几个妻子,生了几个孩子,还有一大批随从侍者。伊本·巴图特的旅行此时已带有大规模远征考察的特征,无论走到哪里,他都会受到当地人的欢迎。

 

在去过土耳其、高加索以及沿着伏尔加河抵至保加利亚后,伊本·巴图特向南来到了撒马尔罕,最后一直到达印度的德里(在恒河支流亚穆纳河西岸)。在那儿,苏丹王任命他为德里的法官——他在这个职位上工作了九年。

 

1342年,苏丹王任命伊本·巴图特为大使,派往中国。尽管他在旅途上遇到重重艰险,但最终还是绕道锡兰和苏门答腊成功地抵达中国。在从中国返回的途中,他又顺道来到北非。1349年,伊本·巴图特45岁时回到摩洛哥的非斯。

 

然而伊本巴图特还不想偃旗息鼓就此安顿下来。1350年,他航行至西班牙,参观了格拉纳达。1352年,苏丹王又派他前往非洲内陆。伊本巴图特参观了尼日河上的廷巴克图和加奥等城市,并且向苏丹王汇报了他在那里的所见所闻。

 

伊本·巴图特在他的整个旅行中,都认真仔细地做了许多记录。他收集的这些知识为地图绘制者提供了宝贵的资料。

 

 

加泰罗尼亚地图集

 

大约在伊本·巴图特时期,甚至在重新发现托勒密的著作之前,特别是在西班牙和葡萄牙,就已经有人开始编辑地图集了。这些地图集的内容大都来源于海员、旅行家的旅行日记中所记录的见闻和路线。

 

1375年,西班牙马略卡的一位犹太人地图及仪器制作者亚伯拉罕克莱斯克完成了他的《加泰罗尼亚地图集》。尽管从现代人的标准来看,那本地图集还显得粗糙而原始,但它所涵盖的知识是相当丰富的。这其中当然有伊本·巴图特和马可·波罗这样的旅行家所做出的贡献。

中国的指南车

 

地图绘制学在世界范围内的不同的时间以不同的方式发展着。在很长一段时间里,知识并不能在异国之间进行交流,因为那时通讯手段落后,使得人们很少有交流的机会。而在地图绘制学方面,应该说中国人做出了杰出的、不可替代的贡献。

 

一直以来,科学史学家对于磁铁指南针的起源非常感兴趣。19世纪晚期,发现了关于指南车的考古学文字记载。这辆车是公元3世纪时在中国制造出来的,它的功能相当于指南针。

 

 

这辆车有两只轮子,两轮之间有一只盒子。盒子上面竖着一尊人像,水平地举着一支胳膊。当车体转动时——而且无论朝哪个方向转,人像都会随着车体在盒顶上转动,而他的胳膊却总是指向南面。

 

 

一些科学家认为,这个“魔术盒”里有一根磁针连接着人像。现在研究科技发展史的专家认为,更有可能的情况是,盒子里装备了同现在汽车转动装置相似的齿轮系统。这种机械装置使得人像在车体转动时却能够保持静止不动地指向南面。

 

尽管这是一项很了不起的发明,然而这辆车的功用却更多地体现在娱乐方面,而不是在生产生活中的实际应用。车辆来往频繁而且磨损严重的地面会使人像很快丧失方向感,从而不能指出正确的方向。但是指南车的发明,显示了早期中国学者对于航海装置发展的兴趣。

早期的中国地图

 

在中国最早的官方文字记载中,就已提到地图的有关情况。周朝(公元前1120年至公元前256年)规定,每一个封建属地都需要绘制本地的地图,登记臣民的数目。

 

公元前221年,秦始皇统一了中国,于是地图也变得重要起来。因为当时中国的疆域十分广大,当皇上去全国各地巡察时,宫廷地理学家会随皇上一同前往,一路上需要向皇上讲解各地的地形地势以及各地的物产。

 

当西方还在黑暗时代的混乱状态中绝望地挣扎时,中国的学者依旧在制图方面不断地取得进步。公元2世纪时,中国古代天文学家张衡发明了浑天仪,它演示了地球同星星的位置关系。公元267年,中国最伟大的地图绘制家斐秀被晋朝第一个皇帝任命为著述大臣,他的重要任务就是绘制全国地图。

 

张衡认为地图必须按比例尺进行绘制。这就是说,地图上的每件事物都必须按同样的倍数缩小,这意味着你可以知道物与物间的相对大小。地图应绘制在长方形的经纬网上。皇上希望图中包括山、河、城市、道路等等。行政区域之间的界限也应标注出来。为了绘制地图,人们不得不跋山涉水,历尽艰险地去实地考证。


中国的指南针

 

 

中国地图完成时共有18张。它同皇上用的其它地图一样都画在丝绸上。今天,一些历史学家认为用丝织成的布匹本身可能就是中国的平格制图法的起源。斐秀使用“经”、“纬”这两个词来表示平格制图中的坐标。这同纺织中的经纱、纬纱是相通的。

 

奥塔的航行

 

斯堪的纳维亚半岛上的古代斯堪的纳维亚人从未绘制过地图。他们以故事的形式讲述他们去过的地方以及如何航行至那里,并且将此种方式代代相传。

 

其中一个年代最早、讲述了航行至欧洲最北端的故事流传至今。

 

 

9世纪晚期,在英格兰,一位来自斯堪的纳维亚的商人在西撒修附近的海岸上登陆。他带来了许多进行交易的物品,其中包括象牙和精美的皮货。

 

 

当时英格兰的国王阿尔弗雷德是个受过良好教育的人。当他听说奥塔到来的消息时,立即召见。因为他想听奥塔讲述他的旅行经历,并且打算让他的书记员将这些经历记录下来。以下就是奥塔讲述的故事:

 

奥塔告诉他的主人,

阿尔弗雷德国王,

在所有挪威人中,

他住在大西洋海岸最北边的地方。

他还说,

陆地越过他居住的地方还在向北伸展。

没有人住在那里,

除了在个别地方

有芬兰人在那里建造营地为了夏冬时节的渔猎。

奥塔讲叙了他曾有一次,

多么希望能发现陆地向正北方

究竟还能延伸多远以及那里是否有人居住。

于是他沿着海岸开始旅行,

船的右舷看上去

是一片无人居住的土地

船的左舷面对的是一望无际的大海。

就这样航行了三天,除了他只有

捕鲸人才来过这样遥远的地方。

 

 

他又航行了三天。

这时陆地转向正东,

抑或是海水淹没了前方的陆地,

他不知应做何种解释。

他在那里等待着,

一直刮起了西北风,

接着又沿着海岸向东航行了四天。

现在陆地又转向正南,

抑或是海水淹没了前方的陆地,

他不知应做何种解释。

奥塔在那里等待着,

一直刮起了东北风。

于是,他沿着海岸向正南方航行了五天。

一条大河在那里伸入内陆。

奥塔和他的船员沿着河流航行。

他们不敢走得太远,

因为他们知道河流深入内陆的地方住满了……

 

古代斯堪的纳维亚人一直继续着他们在北大西洋的探索。他们在法罗群岛和冰岛上定居,并且在格陵兰岛建立了殖民地。

 

大约在1000年时,古代斯堪的纳维亚人到达了北美洲附近的海岸。他们没有在那里停留,他们发现那里已居住着当地的土著人,因此也就无法在那里建立永久的定居点

早期的航海者

 

地中海早期文明的水手都是些希腊人和腓尼基人,他们很早就懂得斗转星移的道理.并且知道如何通过观察星斗的移动来从事航海活动。腓尼基人手中有一些航海指南用书,这些书以天文观察为基础,为水手们提供了许多指导和建议。这些书还告诉水手们去哪里找淡水和柴火。

 

在指南针发明以前,水手们需要一种确定方向的方法。为此目的,他们发明了风图,又叫风玫瑰。它是由一张分成四份的卡片制成,这四个部分分别定名为初升的太阳(东方),西下的太阳(西方),黑暗(北方或阴面),光明(南方或阳面)。

 

一些航海史学家认为,斯堪的纳维亚人发明了太阳罗盘仪。最近在格陵兰岛的斯堪的纳维亚人定居点中的考古发现证实了这一点。人们对太阳罗盘仪进行过测试,发现它出人意料地精确无误。

 

磁铁罗盘仪

 

在所有辨认方向的仪器中,磁铁罗盘仪被公认为是一项最伟大的发明。

 

早在公元4世纪时,一些学者,例如圣奥古斯汀就描述过一种神奇的铁矿——磁铁。把一根针同这样的磁铁或天然磁石摩擦后,固定在一平面上,使其可以随意转动,这根针总会处于南北指向。

 

天然磁石

 

在中国,人们很早就知道了天然磁石的特性。事实上,一些最上乘的样本就来自中国、盂加拉和马来群岛等地。一些天然磁石的吸力十分强大,甚至可以吸起与其同等重量的铁块。

 

最早的时候.海员的指南针仅仅是一碟水上漂着木塞或干草,其上插着一根被磁化过的铁针。后来海员们想到将被磁化的铁针固定在风图上.最后他们又将整个装置安在一个能让它自由摆动的支点上。

 

直到今天,海员使用的指南针诞生七八百年以来,几乎没有什么变化。现在绝大多数指南针都被浸泡在酒精中(为了防冻),放在可以朝任何方向荡动的小盒子里。

 

大约从1450年到1500年,海员们开始注意到他们指南针并不总是指向北极星。他们不知道这是为什么,但还是将指南针做了调整,猜想可能是由于地区位置的差异而造成的偏差。直到很久以后,人们才发现磁铁的北极与地球真正的北极并不是完全重合的。现在大多数航海图都考虑到了这个偏差。

 

早期的航海图

 

几百年来,海船的船长们一直都在编纂航海指南,告诉人们从一个港口向另一个港口航行时应注意的事项。这其中包括沿途会遇到的危险,如何驶入港口等,通常还包括一些比较粗略的航海图。

 

 

指南针的发明,使海员能够更加准确地辨别方向。早期包含有罗盘指向的海图是由意大利航海家于14世纪绘制成的,当时被称做航海指南。海图的绘制不是以经纬网为基础的,而是以罗盘航线和估算里程为基础的。这些早期海图中,海岸线的轮廓都相当准确。

 

早期的航海图被船员们视为机密。这些海图常常被坠上重物,一旦船只被敌船或海盗船捕获,它们就被扔出船舷沉入海底。海图通常是船长或者以航海业为主的国家战胜敌手的法宝。

 

葡萄牙航海家

 

12、13世纪时,伊比利亚半岛上不断涌现出新的国家。卡斯蒂利亚、莱昂阿拉贡以及葡萄牙王国等竞相争夺在伊比利亚半岛上的统治权。

 

葡萄牙的优势是它强大的航海业。迪尼兹国王颁布法律鼓励本国在海外的商贸发展,并且鼓励热那亚的海员来葡萄牙为王国的航海事业效力。费迪南一世继承王位后,沿袭了他的政策,大力扶植造船业和海外贸易。14世纪晚期,里斯本已成为一个国际性港口,同时加那利群岛和马德拉群岛也已经被发现了。

 

 

1415年,葡萄牙人在年轻的亨利王子率领下攻占了穆斯林城市休达(也叫塞卜泰,摩洛哥北部港市)。休达在军事战略上有很重要的意义,成为葡萄牙人在非洲大陆上的立脚点。

 

很久以来,大批的车队来往于突尼斯与廷巴克图之间的“沙漠之海”中。过了廷巴克图便是加纳和非洲的黄金海岸。休达被攻陷时,亨利王子只有21岁。他梦想为葡萄牙攫取非洲的财富,可是这时非洲内陆却在摩尔的严密控制之中。

 

于是亨利将目光转向了海洋。他开始装备船只,远征非洲海岸。1432年,亚速尔群岛被发现,并很快就成为葡萄牙的殖民地。这次胜利极大地鼓舞了亨利王子,接着他在萨哥斯创办了一所航海学院,并且在拉各斯建立一所造船厂。

 

贾伏达·克莱斯克被聘来训练舵手和绘图人员。他为海员制作了航海仪器——星盘、象限仪以及罗盘,并且教授海员如何通过测量北极星和地平线之间的角度来确定自己所处的纬度。

 

同时葡萄牙的远征军继续沿非洲海岸大举推进。1445年,探险家努诺·特里斯塔奥到达塞内加尔。虽然葡萄牙人在这里没有发现金矿,但从此开始的黑人奴隶买卖也让他们发了太财。

 

1447年,朱安·费南德独自在里约都罗登陆。他想更多地了解西非的风土人情,包括那里的阿曾尼哥人、柏柏尔人以及阿拉伯人。在葡萄牙,他从一位奴隶那里学会了阿曾尼哥人的语言,于是在阿曾尼哥向导的带领下,进入非洲内陆。

 

葡萄牙探险家们将收集到的信息带回葡萄牙并向亨利王子做了汇报。在萨哥斯的航海学院里,这些信息又被融入到航海图中,为以后的远征做了更加充分的准备。

 

纬度的测量

 

对于航海人员来说,确定纬度是非常重要的。纬度的确定需要两个条件;1、太阳或某一特定星星的高度同地平线所成的角度;2、这一特定天体在一年中特定一天的位置。

 

几千年来,天文学家一直都在坚持记录和研究星体的运动和位置。他们还设想了太阳在宇宙里的运行轨道以及岁差。他们将这些信息汇编成表格或年历。通过查阅年历,人们可以知道某一天体在某一时刻的准确位置。

 

最早的年历记录的只是些星占学符号和其它一些对绘图者和航海者毫无用处的内容。1509年,一本24页的小册子在葡萄牙出版了。书中包括有关太阳和北极星位置的数据,以及在如何计算纬度等方面的指导。一些人们已知地方的纬度也被记录在内。书中最让航海者感兴趣的是计算航行里程的方法,这对航海者有着十分实际而重要的作用。

 

虽然现在经度、纬度总是被放在一起考虑,但事实上是人们在完全掌握了纬度知识若干世纪后,才又开始对经度的研究。

 

 

早期的测量仪器

 

学者和航海者都十分清楚,如果能在海面上准确测量出天体的位置,那么海员们便可以比较肯定地知道他们所在的纬度。要做到这一点,需要的是精密的测量仪器。

 

托勒密曾经描绘过星盘(又叫测星仪)。体积大些的星盘用在天文台里,体积小的用在船上。星盘的使用需要三个人合作——一个人抓住星盘上的拇指环,一个人瞄准,另外一个人读出表盘上的结果。当船晃动得比较剧烈时,得出的结果自然也就不是很准确。只要可能,海员们就会上岸测量。

 

古代的天文学家使用十字标尺来测量星星的纬度,后来水手们也把它应用于航海中。这件仪器由一根标尺和一个十字形尺组成,十字形尺较低的一端置于水平位置。沿着标尺观察天体的同时,滑动十字形尺直到它在你的视野里接触到观察物(太阳或星星),然后读出标尺上的度数。这种仪器只需一个人便可以操作。

 

 

星盘和十字标尺都需要观察者直接观察太阳。晴天,过强的光线会使观测无法进行。为了解决这个问题,英格兰船长、航海家约翰·戴维斯发明了背标尺。它由一根标尺和一根可以滑动的横木制成。观察者观测时先背朝太阳,然后滑动横木直到它在前方的小盘里投下阴影。通过这种方法,观察者可以观测地平线。

 

 

约翰·戴维斯还在一位来自剑桥的数学家爱德华·莱特的帮助下发明了象限仪。这件仪器的横木上有一只目镜,通过目镜,观察者可以观测地平线和被反射的太阳。

 

克洛伊希克的水文地理学家皮埃尔·布哥尔对象限仪做了进一步改进,改进后的象限仪使观察者通过目镜能看到太阳落在地平线上。

 

在英格兰的约翰·哈德雷发明了八分仪,并于1732年首次试用。它由一部反射望远镜和一架酒精水准器组成。这件仪器比以前海上用过的其它任何仪器都要更加精确。

测航板

 

到1600年,海员们使用测航板来确定海船在航线上的位置。木板的顶部是一张方位刻度图,上面有32个尖头,每一个都有8个可插木栓的小洞。木栓系在图中央悬挂着的绳子上。当海船沿着航线航行时,每隔半小时,值班的舵手就要按船帆飘动的方向将木栓插入相应的小洞中表示方向。

 

 

木板下方的几排小洞用来计算海船的行驶速度,以海里为计算单位。借助测程仪和绳索,每小时就要测量一次船速。测程仪由一块较重的小木板做成。绳索每隔一段就打一个结。测量速度时,将测程仪系在绳索上扔出船舷。这时绳索从线轴上迅速绕开,与此同时,海员开始用沙漏计时(通常使用的是30秒的沙漏)。当沙漏中的沙子流完时,绳子从水中再被捞上来,然后由水手记录下滑入水中的绳结的数目。这样四小时后,船长将测航板上的信息再记入航海日志中,从而计算出海船在航线上的位置。

 

测量水深

 

测量水深一方面是为弄清水的深度,另一方面是为了了解水底的情况。铅块和绳索是测量水深最古老的工具。几个世纪以来,尽管人们用过不同重量的金属块、不同长度的绳索进行测量,但其目的总是一样的。

 

坠着铅块的绳索以英寻(1英寻=6英尺=1/880英里)为单位,每英寻处就系上一小块皮革或布头,海水的深度就以这些记号为标志,有多少个这样的记号,海水就有多少英寻深。

 

绳索的顶端系着铅块。测深海用的铅块通常有16至20英磅重。铅块的底端是空的,里面填以油脂,用来粘取海底的泥沙碎石的样本。

 

海员们要安全地抛锚泊船,了解海底情况是非常重要的。渔夫从海底情况可以推断出哪类鱼会在这里觅食。在现代的航海图上,海深都以英寻或英尺为单位标注出来。海底的情况也会在图上标注——M代表泥土,R代表岩石。

 

地图的印刷

 

15世纪40年代,琼汉恩·古登堡在德国美因茨创立了第一家印刷所后,地图的绘制和航海活动都向前迈进了一大步。

 

印刷所出现之前,每一本书或每一张地图的副本部必须由书写员用手抄写。这些书写员通常是一些寺院中的僧侣。他们的工作漫长而枯燥,常常是错误百出。一张地图每抄写一遍总会有错误乘虚而入。这样以讹传讹,地图很快就变得面目全非,毫无使用价值了。

 

欧洲第一张印刷地图于1472年诞生在德国的一家印刷所里。这是伊西多尔《语源学》一书中一幅简单的中世纪T-O形地图,采用的是木刻印刷。五年后,托勒密《地理学指南》的印刷版本在意大利的波伦亚问世了。这本书的印刷一共使用了26张印版。

 

早期的地图都是和书装订在一起的。但是到了16世纪后半叶,地图被独立印刷成册,以满足朝圣者和旅游者的需求。其中的上品都出现在意大利。这些地图都是由铜版印刷,其清晰度是木版印刷远不能及的。

 

1539年在威尼斯诞生了第~张单独印刷的航海图。它是由安德烈·迪·瓦瓦索尔印制的。当时威尼斯已成为地图绘制的中心。意大利出品的第一批地形图中,有许多就诞生在那里。

 

16世纪,德意志北部的一些城邦在地图绘制方面超过了意大利。汉堡、卢卑克以及不来梅等波罗的海沿岸城市是当时繁荣的贸易中心,那里许多富有的商人对和他们有贸易往来的城市的地图非常有兴趣。纽伦堡、斯特拉斯堡和巴塞尔等大学城云集了众多的数学家,天文学家和地理学家。纽伦堡以制作精良的地图、地球仪和天文图表而闻名于世。

 

 

 

墨卡托投影

 

基哈德斯·墨卡托于1512年出生在佛兰德。他的著作极大地帮助并影响了后来的深海航海者。墨卡托在卢慰恩大学攻读了哲学、数学以及天文学。他在那里还学会了雕刻和制作仪器。他的第一件重要作品是一幅非常详细的佛兰德地图。他的作品质量精绝,当时的皇帝查理五世大加赞赏,委派他制作地球仪。他于1541年完成了这项工作。

 

佛兰德后来逐渐变成了一个宗教斗争的中心,墨卡托被怀疑是路德教派的信徒,遭到逮捕。出狱后,他搬到了莱茵河畔的大学城——牡伊斯堡。在那里他成了克利夫斯伯爵的门客,出版了许多地图,并且绘制出第一张现代欧洲大陆和不列颠岛地图。

 

墨卡托不久便意识到,世界需要的是一张准确清晰的航海图。早期的航海家们发现很难将他们的航线画在图上,因为地球是圆形的球体,子午线像桔子瓣一样汇合在南北两极。那么怎样将球面上的一部分绘制在平面上,从而使航海者可以用直线来表示航线呢?

 

基哈德斯墨卡托找到了答案。他的办法是把地球表面切成若干份,将每一份展铺在平面上,然后每一部分好像都有弹力一样,将它们向两头伸拉,直到它们的两端连在一块儿。在离南北两极最近的地方伸拉的幅度最大,因此格陵兰岛会变得硕大无比。而在南北回归线之间的部分,尽管绝大多数的航海活动都是在这里进行的,但却伸拉的幅度最小。这样做的结果,每一部分都变成了一个长方形,和其它部分拼台起来就形成一幅完整的世界地图。平行的纬线同平行的经线相互交错形成了经纬网。这样一来,航海者就可以在平面上用直线画出他们的航线图来了。

 

 

1569年,墨卡托出版了他的世界地图,开创了地理学史上的新篇章。今天,大多数深海航行者依旧使用借助墨卡托投影画出来的航海图。

太平洋航海者

 

当詹姆斯·库克船长和其他欧洲探险家第一次发现渡利尼西亚群岛时,他们非常惊奇地发现这里已经有人居住了。

 

在这些与亚洲、美洲太陆有着万里之遥的太平洋小岛上,怎么会有人居住呢?今天,科学家认为渡利尼西亚人的祖先是从西南亚,途经印度尼西亚和美拉尼西亚迁移至此的。这次迁移大约开始于4000多年前。在此后一系列的迁移活动中,这些太平洋岛居民逐步掌握了精湛的造船技术。

 

波利尼西亚人使用的船,最初只是些用圆木雕凿出来的独木舟。很快他们便发现在舷外加上浮体或者将两只船体连接在一起,不仅能增强船的稳定性,而且还能增加船的载重量。这些被称做双体船的船只也被归入最迅速、最有航海价值的航船之列。几百年来,渡利尼西亚人就是驾驶着这些看似单薄实质却十分坚固的小舟,从汤加开始越过太平洋,经过萨摩亚群岛和马克萨斯群岛,最终来到夏威夷群岛的。

 

马绍尔岛图

 

波利尼西亚航海者一直受到人们的敬重。他们对于洋流、风向以及鸟类的迁徙都十分了解,并且熟知150多颗里星的位置,以及在一年中不同时候哪座小岛在哪颗星星的下方。波利尼西亚航海者还在用小木棍扎结起来的类似海图的网络上记录下主要洋流的位置。他们还将贝壳系在这个用术棍编织的网络上,用来表示岛屿的位置。他们出海远行时并不随身携带这些“海图”,而是将它们熟记在心里。通过这样的方式,知识得到不断地积累,并且世代相传。

 

地图的印刷

 

15世纪40年代,琼汉恩·古登堡在德国美因茨创立了第一家印刷所后,地图的绘制和航海活动都向前迈进了一大步。

 

印刷所出现之前,每一本书或每一张地图的副本部必须由书写员用手抄写。这些书写员通常是一些寺院中的僧侣。他们的工作漫长而枯燥,常常是错误百出。一张地图每抄写一遍总会有错误乘虚而入。这样以讹传讹,地图很快就变得面目全非,毫无使用价值了。

 

欧洲第一张印刷地图于1472年诞生在德国的一家印刷所里。这是伊西多尔《语源学》一书中一幅简单的中世纪T-O形地图,采用的是木刻印刷。五年后,托勒密《地理学指南》的印刷版本在意大利的波伦亚问世了。这本书的印刷一共使用了26张印版。

 

早期的地图都是和书装订在一起的。但是到了16世纪后半叶,地图被独立印刷成册,以满足朝圣者和旅游者的需求。其中的上品都出现在意大利。这些地图都是由铜版印刷,其清晰度是木版印刷远不能及的。

 

1539年在威尼斯诞生了第~张单独印刷的航海图。它是由安德烈·迪·瓦瓦索尔印制的。当时威尼斯已成为地图绘制的中心。意大利出品的第一批地形图中,有许多就诞生在那里。

 

16世纪,德意志北部的一些城邦在地图绘制方面超过了意大利。汉堡、卢卑克以及不来梅等波罗的海沿岸城市是当时繁荣的贸易中心,那里许多富有的商人对和他们有贸易往来的城市的地图非常有兴趣。纽伦堡、斯特拉斯堡和巴塞尔等大学城云集了众多的数学家,天文学家和地理学家。纽伦堡以制作精良的地图、地球仪和天文图表而闻名于世。

 

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