尋寶之旅

初景

沒(méi)用的船長(zhǎng)

靜謐的夜晚，群星閃爍，海風(fēng)帶著大海的潮濕氣息迎面撲來(lái)，遠(yuǎn)眺周?chē)?，觸目所及皆是粼粼微光，一望無(wú)際。

“出發(fā)！讓我們?nèi)ふ覀髡f(shuō)中的寶藏！”站在船頭的何小凡心潮澎湃。此刻，他穿著大航海時(shí)代的船長(zhǎng)衣服，趾高氣揚(yáng)，肩膀上還站著一只鸚鵡，大嘁“船長(zhǎng)英明、船長(zhǎng)英明”。

“請(qǐng)問(wèn)船長(zhǎng)，我們?cè)撏膫€(gè)方向行駛呢？”船員打扮的馬飛飛忍著笑發(fā)問(wèn)。

“讓我看看……”何小凡趕緊拿出藏寶圖，圖上標(biāo)示著寶藏的位置是在一個(gè)小島上，但是大海茫茫，何船長(zhǎng)并不知道此刻自己身處何方，也不知道離寶藏還有多遠(yuǎn)，更不知道應(yīng)該朝哪個(gè)方向行駛。半晌，他尷尬地小聲說(shuō)道：“我不知道……”

馬飛飛“撲哧”笑了，一旁拿著望遠(yuǎn)鏡觀察遠(yuǎn)方的宋大力也哈哈大笑起來(lái)，“船長(zhǎng)連前進(jìn)的方向都不知道，怎么帶領(lǐng)我們？”

“就順著風(fēng)的方向前進(jìn)吧，順風(fēng)也能走得快些……”何小凡猶豫地說(shuō)。

“那我們順著風(fēng)會(huì)往哪個(gè)方向走呢？”馬飛飛問(wèn)。

何小凡答不上來(lái)，只能搖搖頭。

“你爭(zhēng)著當(dāng)船長(zhǎng)，可怎么什么都不知道呀？”馬飛飛嘆了口氣，何小凡臊得滿臉通紅。

原來(lái)，受默默藍(lán)博士的邀約，同學(xué)們前來(lái)博士研發(fā)的全新虛擬系統(tǒng)里幫忙，系統(tǒng)以大航海時(shí)代為主要背景，參與者需要在時(shí)代條件限制下，利用當(dāng)時(shí)的工具完成海上航行，找到博士事先藏好的寶藏。既然是航海，當(dāng)然要有船長(zhǎng)，何小凡自告奮勇當(dāng)上船長(zhǎng)，但光顧著擺架子，忽略了船長(zhǎng)最重要的職責(zé)之一：指引航向。

何小凡求助地看向身旁正仰望星空的郝布，“郝老師，快幫幫我！”

郝布收回目光，轉(zhuǎn)向同學(xué)們，說(shuō)：“其實(shí)要辨別方向也不難，看天上，我們有現(xiàn)成的向?qū)А！?/p>

但見(jiàn)夜空幽靜，大大小小的星星點(diǎn)綴其上，美不勝收。

郝布說(shuō)：“先找到北斗七星，它的形狀像一把勺子，然后將勺頭的甲、乙兩星連一直線往勺口的方向延長(zhǎng)，在約為甲、乙兩星間隔的五倍距離處，有一顆略暗的星，那就是北極星?！?/p>

同學(xué)們按照郝布說(shuō)的，在夜空中仔細(xì)搜尋，不一會(huì)兒，紛紛驚喜叫出聲，“我找到了！”“我也找到了！”

“北極星位于正北天空，找到它，我們就能知道哪個(gè)方向是北了。”郝布說(shuō)，“此外，金星也是人們常用來(lái)判斷方向的依據(jù)。它是夜空中僅次于月球的第二亮的天體。凌晨，金星出現(xiàn)在東方天空，被稱為啟明星；黃昏，金星出現(xiàn)在西方天空，被稱為長(zhǎng)庚星?！?/p>

“太好了，這樣我們就能判斷方向了。”宋大力很是興奮。

神奇的牽星術(shù)

何小凡望望四周，又低頭看看手里的藏寶圖，忽然有了新疑惑，“我們只知道了前進(jìn)的方向，并不知道現(xiàn)在身處何方??？”

“這正是我們接下來(lái)要解決的問(wèn)題。”郝布走進(jìn)船艙，搬出一個(gè)大箱子，箱子里堆著一些看起來(lái)怪模怪樣的工具。他拿出疊合在一起的十來(lái)塊大小不一的木板，木板中心由一根細(xì)繩串起，“這是牽星板。15世紀(jì)時(shí)，鄭和下西洋就是用它來(lái)定位的?！?/p>

“這幾塊木板就能定位？這么神奇？”何小凡把牽星板拿在手里翻來(lái)翻去，想不明白應(yīng)該怎么使用。

郝布左手拿起一塊牽星板，伸直手臂，右手扯住板子中心的繩子拉緊成直線，讓細(xì)繩末端靠近眼睛，強(qiáng)調(diào)道：“使用牽星板的時(shí)候，先找到要測(cè)量的目標(biāo)，比如北極星。讓牽星板與海平面保持垂直，并且眼睛要看到板的上沿緊貼目標(biāo)星辰所在的位置，下沿與水平線重合。如果星辰的位置沒(méi)有緊貼板的上沿，就要更換其他尺寸的牽星板。”

“這個(gè)動(dòng)作確實(shí)像是在牽引星辰，難怪叫這個(gè)名字?！笨粗虏嫉膭?dòng)作，宋大力若有所思。

郝布接著說(shuō)：“通過(guò)牽星板上的刻度，便可測(cè)出星辰的出水高度是多少‘指，再對(duì)照航海圖標(biāo)注的目標(biāo)星辰高度，便能確定船目前所在的位置。比如我拿的這塊板是‘六指的，正好上沿與北極星平齊，從而得知北極星現(xiàn)在的高度是‘六指?！?/p>

“明白了！”馬飛飛很是欣喜。

郝布補(bǔ)充道：“古人一般會(huì)測(cè)量多組星辰綜合輔助定位。比如鄭和船隊(duì)常會(huì)測(cè)量織女星、牛郎星、南斗星和布司星等。通過(guò)不同星辰的高度，綜合對(duì)照航海圖，就能得出更精確的位置了?！?/p>

“好復(fù)雜……感覺(jué)完全記不住啊……”何小凡假裝踉蹌幾步，趴到了欄桿邊上，順勢(shì)展開(kāi)航海圖又看了看，忽然一愣，“你們看，系統(tǒng)提供的是歐洲的航海圖，但是我們剛才用的牽星板是中國(guó)古代的導(dǎo)航方法，兩者的數(shù)據(jù)不互通，用起來(lái)會(huì)不會(huì)出錯(cuò)呀？”

“那我們得趕緊記下來(lái)，任務(wù)結(jié)束后向默默藍(lán)博士反映！”負(fù)責(zé)任的班長(zhǎng)宋大力記錄下了測(cè)試問(wèn)題。

“我們可以提議細(xì)化背景設(shè)定，比如東方還是西方，甚至到具體的人物?！瘪R飛飛提議道。

“飛飛的建議很好。大家都覺(jué)得是歐洲人開(kāi)啟了遠(yuǎn)洋航行的新篇章，其實(shí)，中國(guó)古代很早就將天文定位技術(shù)應(yīng)用在航海中。起先也是用肉眼觀測(cè)星象；到了宋、元時(shí)期，天文定位技術(shù)有了很大發(fā)展，開(kāi)始使用量天尺；到了明代，人們用觀測(cè)恒星高度來(lái)確定地理緯度，這種方法稱為牽星術(shù)，所用的測(cè)量工具就是這個(gè)牽星板?！焙虏祭^續(xù)說(shuō)道，“而歐洲的航海家也是使用和牽星術(shù)同樣原理的方法來(lái)判斷緯度，利用四分儀、六分儀……”

郝布的話還沒(méi)說(shuō)完，馬飛飛便迅速抓住了重點(diǎn)，“牽星術(shù)確定的是地理緯度？那經(jīng)度呢？”

郝布頓了頓，何小凡和宋大力則都驚訝地望著馬飛飛，何小凡感慨道：“真不愧是大學(xué)霸啊……”

航海鐘與本初子午線

“飛飛發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵?！焙虏假澰S地點(diǎn)點(diǎn)頭，拋出了一個(gè)問(wèn)題，“大家知道怎么確定自己在地圖上的位置嗎？”

“通過(guò)經(jīng)度和緯度，兩者交叉，就能得出準(zhǔn)確的坐標(biāo)?！彼未罅屩卮?。

“沒(méi)錯(cuò)。在陸地上我們可以根據(jù)山川、河流、建筑、樹(shù)木等參照物來(lái)確定自己的位置，而到了遠(yuǎn)海，缺乏參照物，我們只能參照天上的日月星辰來(lái)確定自己的位置。但是，通過(guò)觀測(cè)天體的高度只能確定緯度，無(wú)法確定經(jīng)度。”郝布說(shuō)，“直到16世紀(jì)，荷蘭探險(xiǎn)家弗利修斯提出了根據(jù)所在地的時(shí)間來(lái)推斷經(jīng)度，并根據(jù)天文觀測(cè)用的環(huán)形球儀設(shè)計(jì)了便攜式環(huán)式日晷，航海家們才得以通過(guò)測(cè)量航速來(lái)估算出自己的相對(duì)位置o"

“航速和時(shí)間能確定經(jīng)度位置？”何小凡又抱住了腦袋。

馬飛飛說(shuō)：“這簡(jiǎn)單，地球每24小時(shí)自轉(zhuǎn)一圈，也就是轉(zhuǎn)了360度。那么，1小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)15度。只要知道兩地的時(shí)間差異，就可以知道兩地之間的經(jīng)度差了?！?/p>

“飛飛說(shuō)得對(duì)。因此，為了知道精確的經(jīng)度，我們就需要特別準(zhǔn)確的鐘表，連續(xù)幾個(gè)月的誤差不能超過(guò)1分鐘的那種。環(huán)式日晷雖然便攜，卻不夠精準(zhǔn)，畢竟，當(dāng)時(shí)的鐘就不是特別精準(zhǔn)，能在海上使用的精準(zhǔn)鐘表就更難制造了?！笨粗瑢W(xué)們愁眉不展，郝布話鋒一轉(zhuǎn)，“當(dāng)然，也不是沒(méi)有辦法?！?/p>

郝布從大箱子里輕輕取出一臺(tái)看起來(lái)很是精巧的儀器，宋大力上下打量，好奇地問(wèn)：“這是什么？”

“我知道！是可以幫我們找到寶藏的儀器！”何小凡火速搶答，然后在郝布的目光中啞火了，“呃，至于它具體是什么呢，就有請(qǐng)郝布老師為我們解答——”

郝布老師不再賣(mài)關(guān)子，說(shuō)：“這是航海鐘，又叫航海天文鐘，能用來(lái)指示時(shí)刻、測(cè)量時(shí)間間隔、航海定位和野外天文觀測(cè)?！?/p>

“聽(tīng)起來(lái)好厲害。”何小凡贊嘆。

“由于不能準(zhǔn)確判斷所在的經(jīng)度，船只出海經(jīng)常發(fā)生因錯(cuò)估位置而觸礁的慘案。到了18世紀(jì)，英國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)了《經(jīng)度法案》，規(guī)定任何人只要能找出在海上測(cè)量經(jīng)度的方法，便可以拿到兩萬(wàn)英鎊的獎(jiǎng)金。英國(guó)的鐘表匠們制作出精確的航海鐘解決了這個(gè)難題?！?/p>

郝布的講述讓眾人悠然神往，他繼續(xù)說(shuō)道：“由于英國(guó)在這方面的杰出貢獻(xiàn)，1884年，國(guó)際天文學(xué)界召開(kāi)會(huì)議，正式把經(jīng)過(guò)英國(guó)格林尼治皇家天文臺(tái)的一條經(jīng)線定為本初子午線，也就是零度經(jīng)線?！?/p>

中國(guó)的偉大發(fā)明之一——指南針

知道了如何判斷航向和精確位置，何小凡再度信心滿滿，走上船頭一揮手——“現(xiàn)在，讓我們出發(fā)吧！”

然而，在他打算仔細(xì)觀察星星確定前進(jìn)方向時(shí)，大霧飛快彌漫開(kāi)來(lái)，夜空中的星星全都失去了蹤跡。何小凡大驚失色，趕緊再度向郝布求助，“郝老師，怎么辦？”

“小凡，你忘記我們老祖宗的偉大發(fā)明啦？”宋大力笑嘻嘻地拍了拍何小凡的肩膀。

“什么？”何小凡有點(diǎn)兒摸不著頭腦。

“古人最早用來(lái)分辨方向的工具，中國(guó)的四大發(fā)明之一啊?！瘪R飛飛拖長(zhǎng)了音調(diào)，“你不會(huì)不知道吧？”

“我當(dāng)然知道，指南針！又叫司南！”何小凡靈光一閃，迅速回答。

“看，”馬飛飛從箱子里翻出了一個(gè)木“盒子”，“古人把指南針?lè)旁诜轿槐P(pán)上，便成了羅盤(pán)，可以用在海上指明方向?！?/p>

郝布接過(guò)看了看，“這種就是鄭和船隊(duì)使用的水羅盤(pán)，羅盤(pán)上刻有天干地支共24個(gè)方位表示方向，中間的指針是磁針，可以自由旋轉(zhuǎn)，使用的時(shí)候注入水，待指針靜止便能指明方向?！?/p>

“有了它，我們就能去尋找寶藏了！”何小凡摩拳擦掌，恨不得馬上飛到寶藏所在地。

大家用手頭的工具確定了目前所在的經(jīng)緯度坐標(biāo)，又確定了寶藏所在的方向后，便分工合作，揚(yáng)帆前進(jìn)。

實(shí)際上，寶藏所在的小島并不算遠(yuǎn)。在順風(fēng)順?biāo)那闆r下，大家搭乘的船沒(méi)多久就接近了目的地，小島的輪廓逐漸清晰起來(lái)。此時(shí)，迷霧也散開(kāi)了，金色的朝陽(yáng)從海天相接處升起，伴隨著日出，同學(xué)們飛奔上小島，按圖索驥，在島上發(fā)現(xiàn)了寶箱！

大家歡呼著圍了上去，何小凡迫不及待，伸手打開(kāi)了寶箱——

一片白光閃過(guò)，大家下意識(shí)閉上眼睛，再睜開(kāi)眼時(shí)，所有人已經(jīng)回到了實(shí)驗(yàn)室里，面前是笑容滿面的默默藍(lán)博士。

“歡迎回來(lái)！恭喜大家順利完成了測(cè)試?！蹦{(lán)博士送上熱烈的掌聲，“你們辛苦了，看來(lái)，新的系統(tǒng)可以投入使用了?！?/p>

“唉，回來(lái)得也太快了吧！我還沒(méi)看到寶藏什么樣呢！”何小凡嘆了口氣，悵然若失，“就像看戲到了高潮部分，戛然而止，這感覺(jué)可真難受。”

默默藍(lán)博士點(diǎn)點(diǎn)頭，“好，小凡的意見(jiàn)我記下了。回頭我們就為所有的尋寶者增加這個(gè)細(xì)節(jié)：打開(kāi)寶箱以后，能看到自己最想要的東西，比如美食佳肴……”

“還有地圖和工具不配套的問(wèn)題！”

“需要細(xì)化背景……”

GPS與北斗衛(wèi)星導(dǎo)亢系統(tǒng)

告別默默藍(lán)博士，大家走出實(shí)驗(yàn)室，一路意猶未盡地討論著。

郝布又拋出了問(wèn)題：“如果現(xiàn)在大家在野外迷路了，又不能借助任何工具，應(yīng)該怎么辨別方向呢？”

宋大力踴躍回答：“晚上的時(shí)候．我們可以參考星辰的位置，如果是白天，則可以借助太陽(yáng)和影子來(lái)判斷方位。由于太陽(yáng)的光照方向與影子朝向相反，因而可用太陽(yáng)和物體的陰影概略地測(cè)定方向。例如，清早太陽(yáng)從東方升起，陰影指向西方；到中午12時(shí)，太陽(yáng)位于正南，影子便指向北方。”

何小凡補(bǔ)充道：“我們還可以利用樹(shù)木辨別方向：植物枝葉茂密的一面受太陽(yáng)照射多，是南方，長(zhǎng)得稀疏的一面是北方?！?/p>

郝布老師肯定了他們的回答，又問(wèn)：“如果你們要到一個(gè)陌生的地方，怎樣最便捷地確定要去的方向呢？”

“這還不簡(jiǎn)單？用X地圖系統(tǒng)啊！只要我們打開(kāi)App，X地圖就會(huì)連接定位系統(tǒng)，很快給出最佳路徑?！焙涡》驳靡獾卣f(shuō)，“可惜方才在虛擬系統(tǒng)里沒(méi)辦法使用X地圖系統(tǒng)，不然我們?cè)缇湍苷业綄毑亓?！?/p>

“那你知道這個(gè)定位系統(tǒng)叫什么嗎？它為什么能給我們精準(zhǔn)導(dǎo)航呢？”

“叫GPS吧？好像是因?yàn)樗芙邮招l(wèi)星信號(hào)，從空中進(jìn)行定位？”何小凡不是很肯定。

“你說(shuō)的GPS又叫全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，它包括太空中的GPS人造衛(wèi)星、地面上的主控站、數(shù)據(jù)注入站和監(jiān)測(cè)站及作為用戶端的GPS接收機(jī)。只需其中數(shù)顆衛(wèi)星，GPS就能迅速確定用戶端在地球上所處的位置及海拔高度?！焙虏冀庹f(shuō)了衛(wèi)星定位系統(tǒng)的工作原理，但他否定了何小凡的答案，“不過(guò)，X地圖系統(tǒng)并沒(méi)有使用GPS，而是BDS。”

這回，宋大力一臉迷惑，好奇地問(wèn)：“BDS是什么？”

馬飛飛拿出自己的手機(jī)，給大家展示接入了BDS的X地圖，“BDS，全名北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是中國(guó)自行研制的第一款全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以北斗七星命名，是因?yàn)闅v史上，人們利用北斗七星來(lái)找到北極星以確定方向，就像我們之前在虛擬系統(tǒng)里那樣。”

郝布則進(jìn)一步補(bǔ)充：“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)計(jì)劃由35顆衛(wèi)星組成，可以在全球范圍內(nèi)為用戶提供全時(shí)段、全天候、高精度、高可靠性的導(dǎo)航測(cè)速等服務(wù)。此外，常見(jiàn)的導(dǎo)航系統(tǒng)還有俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GIONASS）、歐盟的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GALILEO）?！?/p>

回憶起今天的經(jīng)歷，宋大力感慨地說(shuō)：“古人出行很難，但現(xiàn)在出門(mén)可不用擔(dān)心迷路了。”

馬飛飛則說(shuō)：“放心吧，有導(dǎo)航系統(tǒng)在，你想迷路也難！”

大家都哈哈大笑起來(lái)。