航海史

漢代學者王充所著的《論衡》記述周成王時“越裳獻雉，倭人貢暢”。越裳是古南海國名，倭人是指古代的日本人。雖非正史記載，但也反映了西周時海上航行已是經常事了。

公元前4世紀下半葉，希臘航海家皮忒阿斯駕舟從希臘當時的殖民地馬西利亞（今法國馬賽）出發，沿伊比利亞半島和今法蘭西海岸，再沿大不列顛島的東岸向北探索航行到達粵克尼群島，並由此折向東到達易北河口。這是西方最早的海上遠距離航行。在此之前，地中海內的航行活動，已相當頻繁，並且有海戰。公元前490年發生的歷史上有名的希波戰爭中，希臘就曾以數百艘長約130英尺、三層槳座的戰艦抵抗波斯艦隊。

那個時代的航海人員，不論東方的，或是西方的，都只能掌握初級的引航技術，即只憑對地形、水勢的辨認以計遠近，觀測日月星辰以判別方向。

戰國末期，中國的海上交通頗有發展，沿海地區設置了一系列港口，沿海島嶼與大陸間的聯繫日益增進，對鄰國如朝鮮、日本、越南等的海上交通逐漸增多。

秦始皇重視航海，統一全國后，曾五次巡視各地，包括渤海沿岸的一些港口，在芝罘刻立石碑。他最後一次巡視是從鎮江附近乘船出海，揚帆北上，再次到達芝罘。秦朝有幾次較大規模的航海活動，徐福東渡日本，就是其中的一次。

從沿岸航行到遠洋航海漢代和唐代是中國歷史上兩個繁榮強盛的朝代，航運有較大發展。漢代不但開拓了廣泛的沿海航行，而且向遠洋發展，遠達印度半島的南部和錫蘭（今斯里蘭卡）；並以此為中介，使得當時世界上兩大帝國──東方的漢帝國和西方的羅馬帝國連結起來，構成一條貫通歐、非、亞的海上航線。唐代為了擴大海外貿易，開闢了海上“絲綢之路”，船舶遠航到亞丁附近。賈耽《廣州通夷海道》曾對這條當時是世界上最長的航線所經過的港口、轉向點以及航行所需時間等等作了詳細記載。海上“絲綢之路”，不僅是條貿易之路，更是一條友誼之路，為三大洲人民的文化和經濟交流作出貢獻。

漢唐兩代的沿海航行，可以設想是根據山形水勢來引航。這種引航方法，在航海學上稱為地文航海或引航術。而當船舶航行在長期見不到陸岸的大海洋時，就採用天文航海技術來引航了。

《漢書·藝文志》的“天文類”中有“海中占驗”存目136卷。雖只有卷目而無內容，但仍不難判明是當時的天文導航著作。如《海中二十八宿國分》有二十八卷，《海中二十八宿臣分》也有二十八卷，合共五十六卷，當即是天文導航的定位部分。中國古代天文學把天區劃分為二十八個星空區，稱為二十八宿，並按列宿劃分它們所對應的地面區域。《漢書》所載的占驗，不過是以二十八宿來劃分它們所對應的海上區域而已。航海有了這樣的“海中占驗”的卷冊，就不難據以判定船舶所在的地域和指導航行的方向了。但是並不能認為漢代已能在海上精確地測定船位。因為，在海上觀測天體確定船位，有許多基本條件必須具備，諸如必須有天體位置的資料，觀測天體的器物，準確的時計等等，而這些條件在當時幾乎不可能具備。不過有了這種按星宿劃分對應地面區域，至少可使海上船舶不至於迷航。

指南針應用於航海宋代在遠洋航線方面沒有什麼擴展，但在航海技術方面卻有劃時代的創新。指南針在船上的應用，是航海技術上的重大突破。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，而且為儀器導航開闢了道路，人類從此才真正擺脫了海岸的羈絆而馳騁在更加廣闊的海洋上。而航海技術的提高，反過來又促進了指南針的改善和發展，創造出更適用於航海的磁羅經，也稱磁羅盤（見羅經）。南宋吳自牧《夢梁錄》中說“風雨晦冥時，唯憑針盤而行”，針盤就是磁羅經。在12世紀船用磁羅經通過阿拉伯傳入歐洲后，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。

北宋科學家沈括發現地磁對指南針的影響。他在《夢溪筆談》中記錄了地磁有偏角，這一科學結論指出地點不同偏角的大小也不同。這一發現比1492年哥倫布橫渡大西洋時的同一發現早4個世紀。不過地磁偏角的量值，則是1580年W.巴勒測得的，為11°25′E。1724年G.格雷厄姆根據觀測的結果，提出電磁偏角逐年在變化。

羅經自差也是中國最早提出來的。約在1652年前後，方以智《物理小識》提到鐵器對磁針的干擾和海船不宜用鐵釘的原因，因為“海咸爛鐵，且妨磁也”。在西方，自差則是在18世紀才發現的。1724年前後，英國人J.史密斯發現木箱的鐵釘會影響羅針的指向。1801～1802年，英國船長M.弗林德斯發現利用一根垂直軟鐵放在羅經前面，可以部分修正羅經自差；所以現在磁羅經的前面有一銅質垂直圓筒，內貯放筒形軟鐵。1839～1855年，英國皇家天文學家G.B.艾里提出，在羅經前後、左右和上下排列磁棒，可把羅經自差消除到最小程度。

助航設施的設立在古代地中海沿岸就建有助航設施。公元前660年，小亞細亞西北部的特洛伊地方築起燈塔，可能這就是燈塔的始祖。約在公元前280年，在埃及北部亞歷山大港建造的燈塔，高逾200英尺，為古代世界七大奇景之一。

英國在1732年開始在泰晤士河口設置一艘小船，於橫桁上懸燈一盞，指引行船，這是第一艘燈船。美國在獨立戰爭前的1767年在特拉華河布設浮標，后在1820年換用圓柱形浮標。同年，在東部切薩皮克灣設置第一艘燈船。1850年，美國國會規定了水路標誌的顏色和編號制度。19世紀末，鈴聲、汽笛、燈光浮標相繼問世。1910年，在紐約安布路斯水道設置了用高壓電石氣的發光浮標，效果很好。

中國元朝海運漕糧，沿海岸航行，航道上有許多淺灘、暗礁，往往發生船沉人亡的慘劇。至大四年（1311年），海道府根據常熟州船戶蘇顯臣等建議，在長江口西暗沙嘴設置了航標船，船上樹立標旗，指引糧船進出。延祐元年至四年(1314～1317年)，又在江陰的夏港、需溝等九處設置標旗；在龍山廟前，高築土堆，四周砌壘石塊，土堆上白天高懸布幡，夜間懸燈點火，指引糧船航行。這些航標的設置，對保障航行安全特別是沿海岸航行的安全起了有益的作用。

航海事業大發展時代公元15世紀是東西方航海事業大發展的時代。

鄭和七下西洋中國航海技術，經過漢、唐、宋、元幾代人的積累和創新，達到很高水平，海上交通空前繁盛。1405～1433年，明永樂至宣德年間，中國航海史中出現了一個高峰，那就是鄭和率領船隊七下西洋。

明朝建立初期，曾施行過“海禁”，與海外交往稀少。明成祖朱棣政權鞏固之後，取消了海禁，並決定派出一支規模龐大的船隊，沿著海上“絲綢之路”遠航，在中國和亞、非人民之間架起一座座友誼橋樑。船隊包括各類大小船隻達二百餘艘，船工人員二萬七千餘人，先後七次下西洋，歷時近三十寒暑，經過三十多個國家，最遠航程到達非洲東岸現今的索馬利亞和肯亞一帶。率領這支船隊的是中國偉大航海家鄭和。

鄭和船隊的遠航表明明代中國的航海技術已達到相當完善的程度：①能夠熟練地掌握太平洋西岸和整個印度洋上的信風規律和海流形態，並能充分加以利用，使得每次出海航行都能憑藉自然要素，保持船隊以平均4.5海里/小時的航速持續航行。②能夠編組成近百艘各類船的混合船隊，統一行動而隊形始終保持完整。③《武備志》所收錄的《自寶船廠開船從龍江關出水直抵外國諸蕃圖》（後人稱《鄭和航海圖》），雖然不是當時航行所使用的海圖，確切地說只能是圖解的航路指南，但從內容看，基本上可與海圖相補充以滿足指南的要求。④“過洋牽星”就是天文導航，在海洋中釐定航向和船位，比“海中占驗”有更高的實用價值。⑤船隊進入印度洋后,“都盡量利用星辰定向，和羅盤針路相輔而行”，說明當時火長（船長），包括船隊統帥鄭和，已覺察印度洋地區的地磁偏角變化與在太平洋西岸地區的變化有很大不同，為了避免出錯，所以羅盤針路總盡量與星辰定向相輔而行，顯示了鄭和指揮船隊的科學性。⑥船隊經過的港口和航道都有詳細描述記載，灘、礁、嶼、岩，無有遺漏，僅鄭和航海圖就收錄了五百多個地名，供後繼者參考。

迪亞士、伽馬的航海活動約與鄭和下西洋的航海壯舉同一時期，葡萄牙親王亨利(或稱航海家亨利親王)於1420年在他任阿爾加維總督時辦了一所航海學校，傳授航海、天文和地圖繪製等科學知識。這所學校年復一年地送出海上遠征隊，繪製了自非洲西岸伸展到獅子山國(Sierra Leone)的地圖。1487年船長B.迪亞士到達非洲最南端，當時叫作“暴風角”。葡萄牙國王認為既然能到達這裡，就有到達東方印度的希望，就把這地方更名為“好望角”。果然在九年後，葡萄牙又一船隊在船長V.da伽馬的率領下，於1497年秋從葡都里斯本出發，再沿非洲西海岸南下，繞過好望角，於1498年抵達印度的卡利卡特，1499年循原路安全返回里斯本。從此，葡萄牙船舶就經常取道好望角駛向東方進行貿易。隨後就露出了侵略面貌，佔據了錫蘭、蘇門答臘、爪哇和香料島。1517年他們到了中國廣州，1542年進入日本。

哥倫布、亞美利哥發現新大陸當葡萄牙人熱衷於一條繞過非洲南端到印度去的全程水路時，義大利航海家哥倫布在地圓學說的影響下，設想向西直駛渡過海洋，或許可以更迅速地和更容易地到達東方的印度、中國和日本。他於1492年8月得到西班牙國王斐迪南和王后伊薩伯拉的援助，率領三艘圓首方尾的小帆船從帕洛斯出發，向西航駛，以期能到達印度。1492年10月終於發現了陸地聖薩爾瓦多，他以為這就是印度附近的一個海島，其實乃是巴哈馬群島的一個島。哥倫布沒有意識到他所登岸的是一個新大陸。所以，哥倫布雖是第一個登上這個大陸的歐洲人，卻不是第一個認識這是一個新大陸的人。認識它是新大陸的乃是另一個義大利航海家亞美利哥。亞美利哥於1499～1500年與A.de奧基達合作橫渡大西洋，到達南美洲的亞馬遜河口；1501～1502年他第二次再到這個大陸時，證實了這裡不是亞洲，而是一個新世界，所以後人就以他的名字命名這個洲為亞美利加洲。

麥哲倫環球航行葡萄牙航海家麥哲倫於1519年奉西班牙國王之命率領船隊從聖羅卡出航，越大西洋，從南美洲東海岸南下，穿過南美大陸和火地島之間海峽(后名麥哲倫海峽)入太平洋，於1522年抵菲律賓，他本人因故被殺。船員於同年9月回到西班牙，完成了人類第一次環球航行。

航海技術的進步1569年，佛蘭德地理學家G.墨卡托發明的圓柱心射投影圖最適於航海使用，成為現代海圖制繪的基礎。墨氏海圖的特點在於：在圖上用直線接連任何兩點，就是這兩點之間的航向線，而且這條航向線是以恆向角交於子午線的。只要守定了所設的羅經航向，就能無誤地從這一點駛到另一點。

海洋中船舶定位，最關鍵的問題在於經度的測定。這個問題，從13世紀以來就進行過多種嘗試，例如測量月球與其他天體的角距而求經度，但需經過非常煩瑣而複雜的數學計算，即使1614年J.納皮爾的對數計算表問世，也不能減少若干計算量。

在此之後，雖然有很多新的計算經度的方法，但都沒有離開觀測月球與天體的角距的基本理論。一直到1735～1765年的30年中，英國人J.哈里森研製成基本上可用於海船的天文鐘，1766年經過P.勒普瓦的改進，1825年才生產出可以在海船上實用的天文鐘。至此，測月球與天體的角距以求經度的方法才開始被揚棄不用。

1843年，美國船長T.H.薩姆納發現了天測位置線，也稱薩姆納位置線；1875年法國海軍軍官聖伊萊爾提出了“高度差方法”，此法又稱“截距方法”。從此，航海者可以方便地在海上通過對天體高度的觀測，求出準確的經度和緯度。

現代航海技術第二次世界大戰結束以來，海上運輸日益趨向於快速化和自動化，相應地航海技術也有了明顯的改進和提高。

奧米加導航系統的應用60年代初出現奧米加導航系統，1966年開始建台，全球範圍內只設8個發射台，便能供給航海船舶在任何海域、任何時間、任何氣象條件下，選擇有利的配對台組獲取雙曲線信號以測定位置。接收機內裝有微處理機，可以自動給出測點的經度和緯度。

奧米加系統的優點在於它能夠覆蓋任何地區，甚至一定深度的水下。航行中的船不論在哪個海域和什麼時間，只要有一台奧米加接收機，都能可靠定位。但由於電離層的突然波動，雨滴靜電的干擾，天電效應等等，奧米加信號的接收受到干擾，從而影響這一系統定位的準確度。

衛星導航系統的應用地面無線電導航系統，在技術上總會受到這種或那種條件的限制，所以當1957年第一顆人造地球衛星送入軌道后，人們就渴望衛星能給導航系統打開一個新局面。在先後發表的多種衛星導航方法中，惟一被採用的是美國海軍宇宙航空學小組研製成的“海軍導航衛星系統”。這個系統於1960年在伊斯坦布爾討論會上第一次公布。1964年衛星進入軌道運行，1967年開放作為民用，至今仍在運行。衛星經過上空時，船舶接收機收到衛星的信號，比較衛星發射的頻率和接收的頻率，以及衛星的軌道數據，經過機內微處理機的計算，就能在接收機的面板上顯示出船舶位置的經度和緯度。

海軍導航衛星系統的衛星軌道高度只有1000多公里，使得它的覆蓋區域受到限制，儘管這個系統有6顆衛星按一定軌道分佈在天空運行，中緯度地區也還得在每隔90分鐘才能獲得一次定位的機會。接收機定位的準確度，一般都可在0.15公里的圓內，只有當衛星經過上空時，它的仰角大於80°或小於10°的情況是例外。

航行中的船舶利用海軍導航衛星系統要隔90分鐘才能獲得一次測定位置的機會，這是不能充分滿足航海定位要求的。現在正在發展一種稱作“全球定位系統”的衛星導航系統，它由18顆同步地球衛星組成，軌道高度在2萬公里以上。這樣就使得地面上任何地點、任何時間都可有4顆衛星供連續定位選擇。

全球定位系統從1977年開始進行試驗，美國海軍和空軍聯合先送入天空6顆衛星，以後陸續增添到18顆衛星，開放供航海、航空和航天使用。這樣，全球定位就將提供一個真正是全球範圍的、連續的、全天候的導航系統，它的定位準確度可在10米以內。

衛星導航系統能保證有很高的定位準確度，然而被動式的海軍導航衛星系統所提供的準確度對商船並不具有很大意義。商船由於它的營運性質，對主動式的衛星導航更感興趣。目前在試驗的“海事衛星通信導航系統”就是一種既可導航，又可通信的系統。它的優點在於導航的同時，主管部門可與船舶保持不斷的通信聯繫，隨時掌握船舶動態，對船舶的運行作更有效的調度。

自動標繪雷達的應用自動標繪雷達是60年代至70年代初出現的對船舶避碰有很大作用的導航設備。在此之前，航海者要對通過雷達觀測獲得的信息進行標繪作業，量取與會遇船的最近會遇距離(CPA)以判斷與會遇船有無碰撞危險和決定應否採取相應的避讓操縱。自動標繪雷達問世后，標繪和判斷完全可由裝置在雷達內的微處理機運算，並在熒光屏上顯示。如果有可能發生碰撞危險，裝置會自動地以圖像和音響發出警報，並進行模擬避讓，以確定可採用的最佳避讓措施。由於自動標繪雷達對保證航行安全有重要作用，國際海事組織規定1984年9月1日以後建造的10000總噸以上的船舶，都應裝配自動標繪雷達。

航海自動化的發展70年代在微處理機在船舶上應用的基礎上發展出自適應自動操舵儀。當船舶的載貨和航速發生變化或外界條件（氣象、海浪）發生變化引起船舶操縱性能變化時，這一裝置能感測到這些變化而自動調整控制參數，保持最佳的操舵狀態。

航海技術應用電子技術和電子計算機技術后，各種航法計算實現了自動化；船舶定位實現了自動化；船舶的機艙管理、駕駛操縱也實現了自動化。集合這些自動化系統就能構成船舶駕駛自動化的綜合導航系統。但目前這個系統有許多環節尚需人工操作，仍屬半自動的性質。近期研製的綜合導航系統不僅對會遇船舶，而且對島嶼、礁石等障礙物也可自動避碰，還可貯存全部海圖資料、航行通告、氣象海浪等有關信息，從而能完成航線選擇過程的自動化。