寻宝之旅

初景

没用的船长

静谧的夜晚，群星闪烁，海风带着大海的潮湿气息迎面扑来，远眺周围，触目所及皆是粼粼微光，一望无际。

“出发！让我们去寻找传说中的宝藏！”站在船头的何小凡心潮澎湃。此刻，他穿着大航海时代的船长衣服，趾高气扬，肩膀上还站着一只鹦鹉，大嘁“船长英明、船长英明”。

“请问船长，我们该往哪个方向行驶呢？”船员打扮的马飞飞忍着笑发问。

“让我看看……”何小凡赶紧拿出藏宝图，图上标示着宝藏的位置是在一个小岛上，但是大海茫茫，何船长并不知道此刻自己身处何方，也不知道离宝藏还有多远，更不知道应该朝哪个方向行驶。半晌，他尴尬地小声说道：“我不知道……”

马飞飞“扑哧”笑了，一旁拿着望远镜观察远方的宋大力也哈哈大笑起来，“船长连前进的方向都不知道，怎么帶领我们？”

“就顺着风的方向前进吧，顺风也能走得快些……”何小凡犹豫地说。

“那我们顺着风会往哪个方向走呢？”马飞飞问。

何小凡答不上来，只能摇摇头。

“你争着当船长，可怎么什么都不知道呀？”马飞飞叹了口气，何小凡臊得满脸通红。

原来，受默默蓝博士的邀约，同学们前来博士研发的全新虚拟系统里帮忙，系统以大航海时代为主要背景，参与者需要在时代条件限制下，利用当时的工具完成海上航行，找到博士事先藏好的宝藏。既然是航海，当然要有船长，何小凡自告奋勇当上船长，但光顾着摆架子，忽略了船长最重要的职责之一：指引航向。

何小凡求助地看向身旁正仰望星空的郝布，“郝老师，快帮帮我！”

郝布收回目光，转向同学们，说：“其实要辨别方向也不难，看天上，我们有现成的向导。”

但见夜空幽静，大大小小的星星点缀其上，美不胜收。

郝布说：“先找到北斗七星，它的形状像一把勺子，然后将勺头的甲、乙两星连一直线往勺口的方向延长，在约为甲、乙两星间隔的五倍距离处，有一颗略暗的星，那就是北极星。”

同学们按照郝布说的，在夜空中仔细搜寻，不一会儿，纷纷惊喜叫出声，“我找到了！”“我也找到了！”

“北极星位于正北天空，找到它，我们就能知道哪个方向是北了。”郝布说，“此外，金星也是人们常用来判断方向的依据。它是夜空中仅次于月球的第二亮的天体。凌晨，金星出现在东方天空，被称为启明星；黄昏，金星出现在西方天空，被称为长庚星。”

“太好了，这样我们就能判断方向了。”宋大力很是兴奋。

神奇的牵星术

何小凡望望四周，又低头看看手里的藏宝图，忽然有了新疑惑，“我们只知道了前进的方向，并不知道现在身处何方啊？”

“这正是我们接下来要解决的问题。”郝布走进船舱，搬出一个大箱子，箱子里堆着一些看起来怪模怪样的工具。他拿出叠合在一起的十来块大小不一的木板，木板中心由一根细绳串起，“这是牵星板。15世纪时，郑和下西洋就是用它来定位的。”

“这几块木板就能定位？这么神奇？”何小凡把牵星板拿在手里翻来翻去，想不明白应该怎么使用。

郝布左手拿起一块牵星板，伸直手臂，右手扯住板子中心的绳子拉紧成直线，让细绳末端靠近眼睛，强调道：“使用牵星板的时候，先找到要测量的目标，比如北极星。让牵星板与海平面保持垂直，并且眼睛要看到板的上沿紧贴目标星辰所在的位置，下沿与水平线重合。如果星辰的位置没有紧贴板的上沿，就要更换其他尺寸的牵星板。”

“这个动作确实像是在牵引星辰，难怪叫这个名字。”看着郝布的动作，宋大力若有所思。

郝布接着说：“通过牵星板上的刻度，便可测出星辰的出水高度是多少‘指，再对照航海图标注的目标星辰高度，便能确定船目前所在的位置。比如我拿的这块板是‘六指的，正好上沿与北极星平齐，从而得知北极星现在的高度是‘六指。”

“明白了！”马飞飞很是欣喜。

郝布补充道：“古人一般会测量多组星辰综合辅助定位。比如郑和船队常会测量织女星、牛郎星、南斗星和布司星等。通过不同星辰的高度，综合对照航海图，就能得出更精确的位置了。”

“好复杂……感觉完全记不住啊……”何小凡假装踉跄几步，趴到了栏杆边上，顺势展开航海图又看了看，忽然一愣，“你们看，系统提供的是欧洲的航海图，但是我们刚才用的牵星板是中国古代的导航方法，两者的数据不互通，用起来会不会出错呀？”

“那我们得赶紧记下来，任务结束后向默默蓝博士反映！”负责任的班长宋大力记录下了测试问题。

“我们可以提议细化背景设定，比如东方还是西方，甚至到具体的人物。”马飞飞提议道。

“飞飞的建议很好。大家都觉得是欧洲人开启了远洋航行的新篇章，其实，中国古代很早就将天文定位技术应用在航海中。起先也是用肉眼观测星象；到了宋、元时期，天文定位技术有了很大发展，开始使用量天尺；到了明代，人们用观测恒星高度来确定地理纬度，这种方法称为牵星术，所用的测量工具就是这个牵星板。”郝布继续说道，“而欧洲的航海家也是使用和牵星术同样原理的方法来判断纬度，利用四分仪、六分仪……”

郝布的话还没说完，马飞飞便迅速抓住了重点，“牵星术确定的是地理纬度？那经度呢？”

郝布顿了顿，何小凡和宋大力则都惊讶地望着马飞飞，何小凡感慨道：“真不愧是大学霸啊……”

航海钟与本初子午线

“飞飞发现了关键。”郝布赞许地点点头，抛出了一个问题，“大家知道怎么确定自己在地图上的位置吗？”

“通过经度和纬度，两者交叉，就能得出准确的坐标。”宋大力抢着回答。

“没错。在陆地上我们可以根据山川、河流、建筑、树木等参照物来确定自己的位置，而到了远海，缺乏参照物，我们只能参照天上的日月星辰来确定自己的位置。但是，通过观测天体的高度只能确定纬度，无法确定经度。”郝布说，“直到16世纪，荷兰探险家弗利修斯提出了根据所在地的时间来推断经度，并根据天文观测用的环形球仪设计了便携式环式日晷，航海家们才得以通过测量航速来估算出自己的相对位置o"

“航速和时间能确定经度位置？”何小凡又抱住了脑袋。

马飞飞说：“这简单，地球每24小时自转一圈，也就是转了360度。那么，1小时转动15度。只要知道两地的时间差异，就可以知道两地之间的经度差了。”

“飞飞说得对。因此，为了知道精确的经度，我们就需要特别准确的钟表，连续几个月的误差不能超过1分钟的那种。环式日晷虽然便携，却不够精准，毕竟，当时的钟就不是特别精准，能在海上使用的精准钟表就更难制造了。”看着同学们愁眉不展，郝布话锋一转，“当然，也不是没有办法。”

郝布从大箱子里轻轻取出一台看起来很是精巧的仪器，宋大力上下打量，好奇地问：“这是什么？”

“我知道！是可以帮我们找到宝藏的仪器！”何小凡火速抢答，然后在郝布的目光中哑火了，“呃，至于它具体是什么呢，就有请郝布老师为我们解答——”

郝布老师不再卖关子，说：“这是航海钟，又叫航海天文钟，能用来指示时刻、测量时间间隔、航海定位和野外天文观测。”

“听起来好厉害。”何小凡赞叹。

“由于不能准确判断所在的经度，船只出海经常发生因错估位置而触礁的惨案。到了18世纪，英国国会通过了《经度法案》，规定任何人只要能找出在海上测量经度的方法，便可以拿到两万英镑的奖金。英国的钟表匠们制作出精确的航海钟解决了这个难题。”

郝布的讲述让众人悠然神往，他继续说道：“由于英国在这方面的杰出贡献，1884年，国际天文学界召开会议，正式把经过英国格林尼治皇家天文台的一条经线定为本初子午线，也就是零度经线。”

中国的伟大发明之一——指南针

知道了如何判断航向和精确位置，何小凡再度信心满满，走上船头一挥手——“现在，让我们出发吧！”

然而，在他打算仔细观察星星确定前进方向时，大雾飞快弥漫开来，夜空中的星星全都失去了踪迹。何小凡大惊失色，赶紧再度向郝布求助，“郝老师，怎么办？”

“小凡，你忘記我们老祖宗的伟大发明啦？”宋大力笑嘻嘻地拍了拍何小凡的肩膀。

“什么？”何小凡有点儿摸不着头脑。

“古人最早用来分辨方向的工具，中国的四大发明之一啊。”马飞飞拖长了音调，“你不会不知道吧？”

“我当然知道，指南针！又叫司南！”何小凡灵光一闪，迅速回答。

“看，”马飞飞从箱子里翻出了一个木“盒子”，“古人把指南针放在方位盘上，便成了罗盘，可以用在海上指明方向。”

郝布接过看了看，“这种就是郑和船队使用的水罗盘，罗盘上刻有天干地支共24个方位表示方向，中间的指针是磁针，可以自由旋转，使用的时候注入水，待指针静止便能指明方向。”

“有了它，我们就能去寻找宝藏了！”何小凡摩拳擦掌，恨不得马上飞到宝藏所在地。

大家用手头的工具确定了目前所在的经纬度坐标，又确定了宝藏所在的方向后，便分工合作，扬帆前进。

实际上，宝藏所在的小岛并不算远。在顺风顺水的情况下，大家搭乘的船没多久就接近了目的地，小岛的轮廓逐渐清晰起来。此时，迷雾也散开了，金色的朝阳从海天相接处升起，伴随着日出，同学们飞奔上小岛，按图索骥，在岛上发现了宝箱！

大家欢呼着围了上去，何小凡迫不及待，伸手打开了宝箱——

一片白光闪过，大家下意识闭上眼睛，再睁开眼时，所有人已经回到了实验室里，面前是笑容满面的默默蓝博士。

“欢迎回来！恭喜大家顺利完成了测试。”默默蓝博士送上热烈的掌声，“你们辛苦了，看来，新的系统可以投入使用了。”

“唉，回来得也太快了吧！我还没看到宝藏什么样呢！”何小凡叹了口气，怅然若失，“就像看戏到了高潮部分，戛然而止，这感觉可真难受。”

默默蓝博士点点头，“好，小凡的意见我记下了。回头我们就为所有的寻宝者增加这个细节：打开宝箱以后，能看到自己最想要的东西，比如美食佳肴……”

“还有地图和工具不配套的问题！”

“需要细化背景……”

GPS与北斗卫星导亢系统

告别默默蓝博士，大家走出实验室，一路意犹未尽地讨论着。

郝布又抛出了问题：“如果现在大家在野外迷路了，又不能借助任何工具，应该怎么辨别方向呢？”

宋大力踊跃回答：“晚上的时候．我们可以参考星辰的位置，如果是白天，则可以借助太阳和影子来判断方位。由于太阳的光照方向与影子朝向相反，因而可用太阳和物体的阴影概略地测定方向。例如，清早太阳从东方升起，阴影指向西方；到中午12时，太阳位于正南，影子便指向北方。”

何小凡补充道：“我们还可以利用树木辨别方向：植物枝叶茂密的一面受太阳照射多，是南方，长得稀疏的一面是北方。”

郝布老师肯定了他们的回答，又问：“如果你们要到一个陌生的地方，怎样最便捷地确定要去的方向呢？”

“这还不简单？用X地图系统啊！只要我们打开App，X地图就会连接定位系统，很快给出最佳路径。”何小凡得意地说，“可惜方才在虚拟系统里没办法使用X地图系统，不然我们早就能找到宝藏了！”

“那你知道这个定位系统叫什么吗？它为什么能给我们精准导航呢？”

“叫GPS吧？好像是因为它能接收卫星信号，从空中进行定位？”何小凡不是很肯定。

“你说的GPS又叫全球卫星定位系统，它包括太空中的GPS人造卫星、地面上的主控站、数据注入站和监测站及作为用户端的GPS接收机。只需其中数颗卫星，GPS就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度。”郝布解说了卫星定位系统的工作原理，但他否定了何小凡的答案，“不过，X地图系统并没有使用GPS，而是BDS。”

这回，宋大力一脸迷惑，好奇地问：“BDS是什么？”

马飞飞拿出自己的手机，给大家展示接入了BDS的X地图，“BDS，全名北斗卫星导航系统，是中国自行研制的第一款全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统以北斗七星命名，是因为历史上，人们利用北斗七星来找到北极星以确定方向，就像我们之前在虚拟系统里那样。”

郝布则进一步补充：“北斗卫星导航系统计划由35颗卫星组成，可以在全球范围内为用户提供全时段、全天候、高精度、高可靠性的导航测速等服务。此外，常见的导航系统还有俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统（GIONASS）、欧盟的伽利略卫星导航系统（GALILEO）。”

回忆起今天的经历，宋大力感慨地说：“古人出行很难，但现在出门可不用担心迷路了。”

马飞飞则说：“放心吧，有导航系统在，你想迷路也难！”

大家都哈哈大笑起来。