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其中一卷的简牍已有些散乱,但开篇几行字让陈墨瞬间屏住了呼吸:“欲知地之远近,当观北辰之高低。
极北之地,北辰近在头顶;南行千里,北辰渐低三度。
此天之尺也。”
北辰,就是北斗七星。
这段话的意思再明白不过——观察北斗星在天空中的高度,可以推算出所处位置的南北距离!
陈墨猛地站起身,竹简在手里微微发颤:“这是谁人所着?可有署名?”
郑学徒翻到卷末,借着灯光辨认模糊的字迹:“好像是前汉一位姓落下的大史令?名字这部分虫蛀了,看不清。”
落下闳。
陈墨知道这个人,汉武帝时参与制定《太初历》的天文大家。
没想到这位两百多年前的先贤,早已洞察了通过星辰高度测定地理位置的基本原理!
“可这‘度’该如何量?”
陈墨喃喃自语,重新坐回案前。
竹简上接下来的内容更关键:“制板为尺,穿孔窥星,以绳测角。
板距目一尺,绳长若干,可得其角”
接下来的简牍残缺严重,但核心思路已经清晰:制作一块有刻度的平板,在板上开一个小孔,透过小孔观测星辰,再用带刻度的绳子测量视线与平板平面的夹角,就能得到星辰的“高度角”
!
“板距目一尺绳长”
陈墨抓起炭笔,在草纸上飞速演算。
如果平板距离眼睛一尺远,用绳子量出视线与平板的夹角,那么根据勾股定理,就能算出星辰的仰角。
这原理和陆上用的“勾股测日影”
其实一脉相承,只是把测量太阳影子换成了直接测量星辰视线!
“郑儿,取矩尺和算筹来!”
此刻,陈墨面前的漆木板,就是基于这个原理试制的第三版“测星板”
。
板子用上好的梓木制成,浸泡桐油后阴干月余,确保不会因海上湿气变形。
正面从下到上刻着从零到九十度的精细刻度,每度又分十小格。
板子正中央是一个用青铜镶嵌的小孔,孔径只有粟米大小,必须打磨得极其光滑,才能保证观测时视线不被扭曲。
板子顶部有个可转动的横轴,轴上悬挂着一根用蚕丝与马尾混编的细绳,绳上每隔一寸系一个小结,结上涂着不同颜色的漆——这是为了在昏暗光线下也能辨认刻度。
理论上,使用时将板子竖直举在眼前一尺处,闭上一只眼,用另一只眼透过小孔瞄准要测的星辰。
然后调整板子角度,使星辰、小孔、眼睛三点成一线。
此时板子与水平面的夹角,就可以通过垂绳在刻度板上的位置读出来。
“道理是通的,”
陈墨对郑学徒解释,“可难就难在‘一尺’这个距离。
海上颠簸,人举着板子,手一晃,距离就变了。
距离一变,算出来的角度全错。”
前两版失败就在这里。
第一版他做了个木架,想把板子固定在眼前一尺处,结果发现人必须保持绝对静止——这在摇晃的船上根本不可能。
第二版他尝试用伸缩杆调节距离,可杆子自身的微小弯曲就会导致巨大误差。
“大人,或许咱们想错了方向?”
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