梦回大航海时代----从星空到美洲（一）

        哥伦布，东方，香料，财富是那个时代的关键词，在近五百多年后，请跟随小编在梦想启航的圣地格拉纳达（Granada）重新领略地理大发现过程中当时的黑科技。

        野游的人都知道出门在外最重要的是知道现在几点，自己在哪，不然地球这么大，跑偏了你可要咋办。当然我们现在有先进的智能手机，但是如果抛开这些，可能我们就要懵圈了，因此徒步的朋友们都有一项必备技能----‘观天辨位’，而这项技能在五百多年前的大航海时代里曾经帮助了一系列伟大的航海家发现新大陆和一系列沿海国家，那个时候没有卫星手机，也没有GPS（Global Positioning System）系统，有的只是简易的测量工具。今天我们先介绍一个简陋但是逼格很高的观星工具----星盘（Astrolabe）。是不是很耳熟，没错！占星算命也和它也有莫大渊源，不过那都算是它的副业，和我们今天要说的严肃科学主题无关。想必大家在格拉纳达的官方纪念品店（价格不菲，二三十欧起，上不封顶），安达鲁西亚科技馆以及其他国家地区航海相关的博物馆等都会看见如图的一个黄澄澄的大圆盘，有着密密麻麻的刻度线和一些奇形怪状的符号在上面，它就是今天的主角，用来指引哥伦布，麦哲伦等牛人前行的‘星盘’。

图一：星盘长这样！绝逼不是纯金打造的手表也不是黄金罗盘！¡青铜钝器，防卫必备!

        星盘基本原理：星盘的原理简而言之就是特定位置星空的二维轨迹投影。好了，现在说人话，细节请看图！如图二所示，以北半球为例，地球赤道面为平面，就是那个中间的阴影面，可以将北半球星空投影到对应的一个点上，所有的星星都可以全部投影在这样一个平面上，但是不同时间不同地点每个星星的位置都是围绕北天极（也是北极星所在位置）的一个圆环轨迹，比如图三那样，所以星盘可以模拟星星在天空中运行的过程，从而根据我们所看到的星空状态告诉我们时间地点等信息啦。简直是瞬间化身GPS，比肩北斗。怎么样，吊不吊，高不高端，反正小编认为在五百多年前（仍然是我大明王朝的时候）的那种科技环境下有这么厉害的东西实在是碉堡了。

图二：星空投影原理简图。 图三：相机长曝光下的星轨，圆心就是我们的北极星。

        星盘具体构造：星盘一般可以用金属，木头等材质制成，金属制的星盘因为重量大，在风浪比较大的航海过程中依然可以稳定使用，所以我们现在看到很多黄澄澄的青铜星盘，一部分是因为写实一部分是因为纪念。星盘具体主要由以下几部分构成，包括母盘（Mater），衬盘（Tympan），网格盘（Rete），标尺（Alidade），如图四所示就是一个星盘的基本组成。衬盘（Tympan）上标记有赤道，视平线，北天极/南天极等等，因为不同纬度所看到的星星高度不同，所以一个星盘经常配备有多个不同的衬盘，分别对应不同纬度时使用，如图五的星盘所示，就有多个衬盘配合使用。母盘（Mater）相当于一个容器，正面边缘有时间刻度，反面有日期，角度及黄道十二宫等刻度。网格盘（Rete）上标记着天空比较亮的星座或恒星（比如天狼星）以及黄道十二宫（其实就是太阳全年运行轨迹），图四中网格盘部分里正上方的圆环就是黄道，而盘上那些尖齿对应其实是各星的相对位置（虽然看着树桠子般，但其并不是智慧树等装饰物，而是有实际用途的！）。标尺（Alidade）就不用说了，主要是两头有孔，可以利用两点一线进行高度角测量。最后这些部分都被一个小轴承固定在母盘上，并且可以在母盘上肆意旋转。（正反两面效果可以参考图六 ）

图四：星盘的基本构造 图五：摆拍中的星盘，上边的有八个衬盘，下边的有五个衬盘。

        星盘实际使用：作为几百年前的高端设备，其使用范围可就海了去了，在中世纪人们发现了一千多种星盘的使用方法，比如说：测量时间，测量日期，勘察土地，测量天空中物体高度，测量建筑物高度，测定经纬度，计算距离，测定方向，预测日食，预测行星的运动，计算正弦等数学公式，当然阿拉伯人也用来确定朝拜方向等等&等等。简直是一机在手，天下我有的即视感，如果给加装一个天线，分分钟可以赶上我们现在人手一部的手机嘛。此外这么黄澄澄的一个大圆盘找个金链子挂在脖子上也有一定的装饰作用，简直完美地锲合了那个浮夸时代的画风。

图六：星盘的正反面

        装逼实例：好了，说了这么一款牛逼轰轰的利器，必须有个实例来衬托一下文章逼格，以后也好有机会出去吹吹牛不是，所以今天请随小编先根据太阳位置测量一下时间，比如以西班牙安达鲁西亚大区格拉纳达市（小编所在地，37°11'17.41"北纬）为例，此处要使用北纬37度左右的衬盘。

假设我们先用标尺测得2018年1月1日早上某个时间太阳高度为20°我们要怎么知道这个对应的具体的时间呢，请随我来：

1）先在母盘背面找到一月一日对应的黄道对应位置，魔羯座第十一格；

2）将网格盘中黄道魔羯座第十一格旋转到与衬盘20°角等高度线相交；

3）旋转标尺到相交点，读取母盘边缘被标尺所指向的时刻，9：25。

OK，这就是说2018年1月1日早上在格拉纳达测得太阳高度为20度时对应的时间为9：25。同理，我们也可以利用晚上看到的某颗星星进行计算。怎么样，神奇吧，可能有些筒子们还不相信这样的结果，那么请拿出你的手表在那个时间对照一下或亲自实验一下，绝对屡试不爽。

        当然如果你说这货实物太贵，很肉疼，那么小编悄悄告诉你一个简易的制作方法，搜索一下对应纬度的星盘两面，然后打印在白纸上，裁剪并贴在某硬纸两面，再用将一个尺子或其他类似东西固定在其圆心上就可以使用啦。怎么样，心动不心动？心动不如行动！想感受一下日月星辰在指间肆意流转的筒子们赶紧动起来吧～^_^

        最后的最后给点装逼专用：Astro在希腊语里就是星星的意思，Labe源于希腊语发现者labio，Astrolabe就是星星发现者的意思。虽然星空投影的想法早在古希腊已经提出，不过真正可考地将这项技术转化到星盘上还要得益于阿拉伯文明。随着公元八九世纪，阿拉伯人征服伊比利亚半岛，这项技术才在欧洲大地上流传开来，并最终帮助大航海时代的开启。

图七：使用星盘的阿拉伯人

Tips：星盘也是占星领域里的基本杀器，不过占星术在现代科学领域里被认为是伪科学，所以作为科学工作者的小编不建议使用这么高逼格的东西做玄学神秘学的深入探索，先找到那一千种用法再说吧。另外的另外，由于星盘在中文世界里普遍被用在了占星术上，所以谷哥度娘上用‘星盘’一词搜索时大面积都是各类算命相关的内容，所以如果想搜索关于星盘的具体细节还是请用‘Astrolabe’这样的外文词汇要效果好一点。OK，这么多啦，小编祝大家玩的愉快吼!!!

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