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600年前 鄭和怎樣“神機妙算”下西洋

今天,我們依賴先進的造船技術和航海裝備、細致的海域地圖和天氣預報,從中國的上海港出發不到20天便可以抵達肯尼亞的蒙巴薩港。

600多年前,明朝航海家鄭和統帥著當時世界上最恢宏的船隊,歷經28年,7次遠航,出訪36個亞非國家,完成了史無前例的航海活動。

然而,了解了這段令億萬國人澎湃的光輝歷史之後,幾乎所有人都有這樣的疑問:鄭和船隊是如何劈風破浪、巧妙規避海洋風險、精確掌握航線的?他龐大的船隊又是以什麽為動力完成數萬公里航行的?

近日,南京信息工程大學董昌明教授團隊出版的專著《鄭和下西洋中的海洋學》,首次從海洋氣象學角度研究鄭和下西洋。他們試圖利用數值模擬技術重演鄭和航行的風貌海況,分析並驗證鄭和的航線與航行計劃,從而解開600年前那次壯舉中的個個迷團。

 600年前   鄭和怎樣“神機妙算”下西洋

木船布帆如何挑戰遠洋航行

眾所周知,在鄭和遠探西洋百余年之後,歐洲的航海家們才開始了他們對於大海的探索之旅。盡管如此,歐洲的航海家在當時仍被視為群不要命的“瘋子”,因為那時的造船技術和航海裝備,用今天的眼光來看實在是太簡陋了——鑿木為船,扯布為帆,這樣的裝備真的能完成數萬公的遠洋航行嗎?

專家根據史料分析,鄭和船隊使用的寶船在當時是世界首屈指的高科技海船。據《明史·鄭和傳》記載,鄭和寶船最大的長148米、寬60米,是當時世界上最大的木帆船。船有4層,船上九桅可掛12張帆,錨重幾千斤,要動用二三百人才能起航。

早在唐代,我國就發明了“水密隔艙”船舶結構,提高了船舶的抗沈性和遠航的安全性,至今仍是船舶設計中的重要結構形式。到了明代,已經有了沙船、廣船、福船3種船型。

科學家推斷,鄭和寶船采用的是福船船型,尖底、深吃水、船體高大、操縱性好,排水量有2500多噸。而從動力上看,鄭和對硬帆與旋轉櫓這兩種驅動模式進行了獨特的設計和精巧的改進,使船不僅能夠更有效地利用多面來風,也可以在無風時保持相當的航速,還不懼在狹窄港灣擁擠的水域航行。

那麽,有了大船就能進行遠洋航行了嗎?顯然是不可能的。探明水情、確定航路、繪制海圖、招募水手……還有系列問題需要鄭和去解決。

專家分析,鄭和下西洋前,已在航海實踐中,積累了大量的觀測天文氣候、辨別方位、確定航線等航海知識與經驗。根據史料記載,在下西洋之前幾年,鄭和還作了探清航路、召募航海人才、研討地文和天文導航技術等大量準備工作。並趁出使東南亞和日本的機會,巡視東亞海面,熟悉航路,累次校正針路、牽星圖樣、海嶼水勢等。

在記載鄭和船隊有關航海技術的《鄭和航海圖》中,保存了大量關於航海路線、歷程、沿途海流、水深、礁石分佈、停泊地點以及指南針、天文導航的豐富資料。鄭和在航行時使用了“過洋牽星術”和“海道針經”,這在當時是最先進的航海導航技術。除此以外,他所使用的計程儀、測深儀等航海儀器,以及海圖、針路簿等航海地圖在當時來說都是先進的航海設備。

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數千噸大船航行靠什麽驅動

沒有現代機械化動力裝備,600多年前,鄭和是如何驅動數千噸的大船航行的?

“鄭和船隊的航行動力主要來自季風活動。”董昌明解釋道,“鄭和七下西洋所經過的地區都是全球顯著的季風區,風向的季節變化不僅驅動了帆船,還帶動了海流的變化,為航行提供了動力。”

季風的英文“monsoon”最早來源於西亞擅長航海的阿拉伯民族。我國古代沿海地區就將夏季的東南季風稱為“舶䑲風”,這意味著在夏季風盛行期間,其他地區的船只可憑借著偏南的季風到達中國。同時又因為季風的風向在夏季和冬季是完全相反的,因此到了冬季風盛行的時候,偏北的季風又能推動船只返程。

在古代航海技術有限的情況下,季風的季節穩定性為船只的遠航提供了巨大的自然動力。

為了驗證鄭和下西洋對海況風貌的準確把握,董昌明團隊選取了歷史資料較為充實、航線較為綿長的第6次航行進行史實重建,將途經的東海、南海、馬六甲海峽、印度洋區域、非洲沿海區域等分為23個框區,逐分析論證了框區內的海氣狀況,原創性地再現了鄭和下西洋的海上經歷。

鄭和船隊航行往返的時間般為年半,而他航行所利用的4種季風之間的轉換也剛好是年半。“所以鄭和船隊早就對季風的規律了然於心,1421年船隊於3月初從江蘇太倉出發,就是在等東北季風助力南下福建,當時風速能達4—5米/秒。”董昌明說。

稍微近點的地方還能通過前人的資料記載獲取季風信息,而在遙遠的海域,鄭和還能精確測算季風嗎?“對於阿拉伯海域這種比較遠的地方就只能通過季風的輻射區域大膽假設、小心前行了。”董昌明說。通過分析,當時鄭和船隊很有可能認為阿拉伯海域的氣候條件跟東海類似,並根據東海的氣候條件做出航海計劃。

除了季風推動鄭和船隊前行外,海流和波浪也起著不可小覷的作用。如在第6次航行時,鄭和選擇春季出發,此時長江沖淡水向東南方向延展,同時江蘇沿岸的表層流由北轉向東,有利於船舶自北向南起航。

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下西洋中的最大麻煩是什麽

有了先進的船隊、充足的人手、對航路的準確判斷,鄭和下西洋的大航海之旅就可以帆風順了嗎?科學家並不這樣認為。

為了更好地還原600多年前鄭和下西洋過程中的海況,董昌明團隊嘗試通過數據分析,復原距今久遠的明朝海洋狀況。

經過多次討論與嘗試,團隊利用氣候態數據資料進行模式推演,分析了區域海洋地貌、海洋溫度、鹽度、潮汐以及大環境海洋環流、氣候系統的影響作用,最終實現了鄭和航行的風貌海況重演。

“前人有研究認為1400年前後我國就開始進入寒冷時期,所以我們認為小冰期對鄭和下西洋產生了影響。”董昌明說。

歷史上,明朝小冰河時期,也稱明朝小冰期,指的是明朝末年以後、清代康熙年間年平均氣溫明顯低於長時期數值,夏季大旱、大澇相繼出現,冬季氣溫驟降的氣候狀態。《明史·五行誌》與《清史稿·災異誌》等文獻中都提及,當時上海、江蘇、福建、廣東等地暴雪,甚至出現長江結冰的情況。

極度寒冷驟然加劇,糧食產量驟然下降。北方的酷寒使降雨區域普遍南移,這導致了明朝全國各地連年遭災。這樣長時間和高密度的災害極度削弱了國家的綜合國力。顯而易見,遠洋航行這種需要國家投入龐大人力、物力、財力的活動必然受到影響。

利用過去1200年間的氣溫數據,研究人員對每年的溫度進行滑動平均,采取局部回歸的穩健形式,做出了全球異常氣溫變化情況圖。可以看出,在1400年前後有個明顯的溫度降低的變化。“說明在鄭和下西洋的時間段裏,氣候條件確實較差,航行條件十分艱苦。”董昌明解釋,同時鄭和選擇沿岸航行而非穿越大洋,除受政治文化等因素影響外,也可能和海溫較低有關。

【華發網根據科技日報整合採編】

 


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