中世纪欧洲造船和航海技术（2/2）
中古欧洲航海技术的进步
从古代开始欧洲船一般都是沿岸航行。这样一来沿海水域就比较繁忙而且沿岸海域暗礁浅滩等航行障碍物也比较多。为帮助船员辨认船位、航行顺畅许多人造设施如灯塔、航标灯等航路标志便设立起来。在西班牙的拉科尔纽至今还留有大约在三千年前建造的灯塔。
中世纪盛期地中海各城市的商人船只大多还是沿岸航行。从西地中海沿岸出的商船一船都是沿意大利半岛南行通过墨西拿海峡再环绕希腊半岛沿干地亚北岸驶向罗得岛和塞浦路斯再直航到叙利亚海岸尔后沿岸南行到达提尔和阿克尔等地。那些从西北欧来的船只在通过直布罗陀海峡后也不是向东直航而是沿着西班牙、法国和意大利的地中海海岸作迂回航行。总之没有一个船主敢冒险出海到望不见6地的洋面上去因为他们认为那碰到暗礁和浅滩的船难危险总不如沉没在大海里的可怕。不敢穿洋直航有三个原因：一是怕迷失方向；二是害怕远洋中的风暴；三是害怕遭到海盗袭击。但归根到底还是第一个原因。因为在导航技术进步了的后一时代虽然仍有第二、三个原因的存在但船只却敢作穿洋航行了。
因此在远洋航行中确定船只的方位是第一位的。这在西欧有许多经验型的作法。同阿拉伯的“卡玛尔”、中国人的牵星术一样欧洲人很早也知道了测量天体角度来定位的原理。古代希腊人称之为“狄奥帕特拉”。中世纪早期北欧海盗通常也这样做。他们在航海中可以利用任何简陋的工具哪怕是一只手臂、一个大姆指或者一根分节的棍子都行来使观察到的角度不变以保持航向。约在1342年左右这一原理用到了地中海的航海中。这里的航海家使用一种很简单的仪器来测量天体角度称之为“雅各竿”。观测者有两根竿子在顶端连接起来底下一根与地平线平行上面一根对准天体（星星或太阳）就能量出偏角。然后利用偏角差来计算纬度和航程。
比雅各竿要先进一些的是十字测角器（crossstaff）其应用大致是中世纪后期的事。观测者将竖杆的顶端放到眼前然后拉动套在竖杆上的横杆（或横板一般也有好几块）最后使横杆的一端对着太阳另一端对着地平线这样就得出了太阳的角度。另一个更先进的观测仪器是星盘（astro1ade）。据说哥伦布航海时就带了这两种东西。星盘是一个金属圆盘用铜制成上面一小环用作悬挂用。圆盘上安一活动指针称照准规（a1idade）能够绕圆盘旋转。照准规两端各有一小孔当圆盘垂直悬挂起来时观测者须将照准规慢慢移动。到两端小孔都能看到阳光（或星光）时照准规在圆盘上所指的角度也就是星体（或太阳）的角度。这种星盘虽然在中世纪后期才普遍应用但实际上８世纪法兰克著名文学家圣路易就已在祈祷文中进行过描述。
确定纬度是比较成功的但确定经度却非常困难。因此“纬度航行”的方法在西欧也很普遍地采用。早期的北欧海盗虽然还没有纬度的概念但也已懂得利用天体偏角原理把自己置于与目的地相同的纬度线上然后保持在这条线上航行直到目的地。这一方法沿用至15世纪都没有多大改变。甚至连哥伦布的西航也采用了这一方法。他先南下到自认为与印度相同的纬度后再直线往西航行。
除利用日月星辰等天体现象导航外风向也是帮助确定航向的重要方向标志。在古希腊人那里“风”与“方向”是一个同义词。他们为四个主要风向取了名（东、南、西、北）还标出了另外四个次要风向。现存于雅典的八角形风塔建于公元前2世纪今天仍能指出八个风向中每一个风向的生动特征。希腊人还懂得利用印度洋上的季风来进行航行。著名的印度洋上6至1o月间的西南季风称为“希帕路斯风”正是因为一个公元前1世纪的希腊航海家希帕路斯曾说明可利用这一季风驾船从红海到达印度沿岸。
指南针时代到来前几乎全欧洲的航海者都认为“方向”就是“风向”。虽然日耳曼人并不很正规地只标出四个主要风向名称但用标有4个、8个、甚至12个风向的“风向蔷薇”卡片来导航却在西欧非常普遍。同样对风的崇拜程度也不亚于东方连圣母都成了“顺风圣母”。
欧洲北部的北海和波罗的海水域则更多地利用地文导航。早期的北欧海盗在航行时船长是十分熟悉海面和海中自然物的如鸟类、鱼类、水流、浮木、海草、水色、冰原反光、云层、风势等。9世纪时北欧著名航海家弗勒基还曾从船上放出一头渡鸦引导他到了冰岛。
西北欧沿海大6架形成的浅海非常宽阔海员们便主要通过了解海水深度及海底状况来找准航向。他们用铅和绳来探测海底用一块涂上动物油的铅块放到海底来测水深同时从海底取出沙泥样品。既使是指南针出现后西北欧洲的海员们还没有抛弃这种传统测量方法。现存最古老的一本英国航海指南（15世纪中期）指导英国海员这样从西班牙返回英国的布里斯托尔：“当你们离开菲尼斯特雷角（西班牙）时可定东北航向。如果你们估计已完成了三分之二的航程那么你们应该向北偏东航行直到进入浅水处。如果你测出水深为9o至1oo英寻那么应继续北航直到水深72英寻的淡灰色沙层为止。这就是克利尔角（爱尔兰）和锡利群岛间的海角。然后向北直到测出淤泥再向东北或东偏北航行”。
真正改变欧洲航海水平的还是指南针的应用。指南针约在12世纪里传入欧洲。李约瑟认为中国的磁罗盘先由6路传到西方后来又由欧洲的航海家改造成“指北”方向。欧洲记载中第一次提到指南针是巴黎大学的学者亚历山大-内克姆。他在118o年左右的一篇文章中说：“在阴沉的天气或晚上当水手们不能看清太阳也不知道船驶向何方时他们就把针放在磁石上针便旋转到指向北方而停住”。但欧洲人最早使用指南针的时间应该比这更早一些。一般认为大约在115o年左右意大利人开始在海船上使用指南针。
欧洲最早的指南针是磁罗盘蔷薇类似于以前的风向蔷薇但标有16个或32个方向点。罗盘卡起初是圆形的刻有风向蔷薇图案平放在桌上。旁边放有装满水的碟子一根简单的磁针放在一小木片上浮之于水面领航员不断根据磁针所指而转动卡片。后来又把针附在卡片之下卡片随指针浮动而转动这就能始终显示正确的方向。到125o年左右航海磁罗盘已展到能连续测量出所有的水平方向精确度在3-以内。
但磁罗盘并不很快地为欧洲人所普遍接受。由于人们还无法科学地解释指针为什么能“找到”北方因而很具有神秘色彩一般的航海水手都不敢使用。那些大胆而又谨慎的船长也只敢暗暗地使用把它装入一个小盒内不让别人看到。因此指南针在欧洲广泛使用是13世纪后期的事情。
使用指南针前地中海航行因为气候关系而大受局限。每年的5至1o月是天气晴朗的季节海上盛吹着北风和西北风利于船只从西北的意大利向东南的埃及航行但对从埃及返航的船只就很困难了。航船先要绕道到塞浦路斯再折向西行。而在所谓“天气恶劣”季节即每年的1o月到第二年的3月虽然仍有顺风但海上阴沉多云海员不容易辨别方向航船只能停泊。意大利城市大量记载了冬季停航的情况。往地中海东部去的船队一般每年只能往返一次。要么是在复活节前后离开威尼斯在多云季节来临前的9月份赶回来。要么是在8月份离开威尼斯9月份抵达目的地然后在那里过冬次年5月返回威尼斯。实际上这些商船一年中有一半时间停航。
指南针的使用大大改变了地中海地区的航海形势。阴沉多云的天气虽然存在但再也不是航海的障碍。全天候航行成为可能越洋跨海的航行也成为可能。而且有正确航向的越洋航行也使航程大大缩短节省了许多时间。到13世纪的最后二十五年里一艘船完全可在一年中绕地中海两次环行甚至在冬天里也能开船。到13oo年意大利船只可一年四季都在海上航行了。
与此同时其他一些航海仪器也相继投入使用。如测量船体运动度的“水钟”（aterc1ock）采用后便可以计算航行的距离。有系统的航行方向记录也有为航海而编制的三角函数表还有将尾舵安置在船的中心线上以控制方向的新技术等等这就使航海家们特别是意大利商船能及时标出其所在的方位了。
15世纪葡萄牙人在航海技术的提高方面又做了一些新贡献。142o年后葡萄牙人开始在西非进行探险活动。相对以往的航海活动来说葡萄牙人的这一航海活动面临着两个新的难题。一是中部和南部大西洋是一个完全陌生的海域。二是向南航行后天体现象生了重大变化。大西洋洋流和磁场的变化使航海家们经常搞错方向。对此航海天文学家积极寻找解决问题的办法。从145o年起他们用象限仪测量了一颗星体的中天高度。船只南行越过赤道、北极星已不可再见后他们便测量太阳的子午线顶垂线这样及时校核已计算出的南北方位。同时水文部门也提供了航海图、仪器、星表、航行方位图等充足的资料供航海家们使用。这样南航便能顺利地进行。
欧洲的航海者从很早起就注意搜集航海资料。大约在公元前6至5世纪时有些海员就把地中海的一些路标、海岸特征以及有用的经验记载下来。这种记录称为“环航”后人称之为沿海领航。其中最早的一部是公元前6世纪西拉克斯所作。他在航行日记中详尽记述了地中海的各处危险海域和航道记载每次航程在风向和天气良好时所需要的时间。譬如他记载道“由海格立斯之柱（即直布罗陀）到塞尔内岛全部沿海航程需要12天。塞尔内岛以外的海域内有浅滩、淤泥和海草不再适合船只航行。这种海草有一手掌那么宽顶端锐利刺人”。不过这些古代的航海指南主要是文字记录。由于绘图技术还不达更由于航海者往往出于商业竞争需要对航道要保守秘密因此直到14世纪以前欧洲都没有一本航海图留传下来。
大约从13oo年起欧洲出现了“第一批真正的地图”即地中海沿岸航海图。这些海图在意大利常常被称为“港口指引”或“指南手册”提供了许多详尽的航海资料。这些资料直到16世纪时还成为地图学家们的可靠资料来源甚至还曾是荷兰航海人员的航行指南。
现存的这些14世纪地图中最著名的是《加泰隆地图集》。这是一个叫亚伯拉罕-克雷斯克斯的犹太人为阿拉贡国王绘制的现存于巴黎国家图书馆内。它将自东向西的世界中心地区（自印度至西班牙）绘成12幅地图装订在木板上可以折叠展开基本上是一本沿海航行地图集参照了世代航海家们所记录的无数资料比较准确地绘出了黑海、地中海和西欧海岸。而且东边也第一次把印度当作一个巨大的半岛来表示西边也显示了当时还不大为人所知的“西方海洋”（即大西洋）这确是一大进步。
中世纪欧洲较为典型精确的沿海航行图其特点是表示了风向与气候关系的几何图形形状恰似蔷薇花。海图上一般有一个中心点周围有一个圈圈内又有8至16个点每个点都有不少线条向四处放射。这些射线既显示了风向其中许多实际还标志着航线。这些海图在宏观上有实用价值但难以确定船在航行过程中的具体方位。而且这些图大多为手工绘制没有一幅图是相同的。因此到15世纪时随着托勒密地理地图学说被欧洲人所重新认识航海家们很快就采用纬线与子午线座标系来绘制海图了。加上印刷术的应用标有方向线和距离的几何结构海图开始在欧洲广泛流行。
主要参考书目：
1.《丹麦王国史》
2.《工业革命以前的欧洲经济和社会》
3.《世界探险史》
4.《黄金时代的安特卫普》
5.《现者》