600年前，鄭和船隊如何「神機妙算」地揚帆遠航？
從中國上海出發多久才能抵達肯亞的蒙巴薩港？小編來告訴你，坐船隻要20天……
是不是被嚇了一跳！
當然了，這有賴於先進的技術和裝備，以及細緻的地圖和天氣預報。
鄭和（小編膜拜中……）
但你有沒有想過，600多年前，鄭和統帥著當時世界上最恢宏的船隊，歷經28年，多達7次遠航，出訪36個亞非國家，完成史無前例的鄭和下西洋航海活動。（歡呼吶喊ing……）
而在這段光輝歷史下，你會不會有這樣的疑問：
鄭和船隊是如何劈風破浪的探索海洋?
又是如何巧妙的規避海洋風險，精確掌握航線？
船隊依靠什麼動力完成數萬公里的航行？
…………
足跡遍布東南亞、印度洋、阿拉伯半島及非洲西海岸
就在近日，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。團隊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年前那次壯舉中的一個個迷團。
木船布帆遠洋航行？ 先看技術到底如何？
眾所周知，在鄭和遠洋百餘年之後，歐洲航海家們才開始他們的大海探索之旅。但當時他們仍是一群不要命的「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。
鑿木為船，扯布為帆，這裝備真能完成數萬公里的遠洋航行嗎？來看看當時世界排名NO·1的高科技海船，鄭和寶船！（燈光、音響在哪裡？）
據《明史·鄭和傳》記載，鄭和航海寶船最大的長148米，寬60米，是當時世界上最大的木帆船。船有四層，船上九桅可掛十二張帆，錨重有幾千斤，要動用二三百人才能啟航。
唐代，中國就發明了「水密隔艙」船舶結構，提高了船舶的抗沉性和遠航的安全性，至今仍是船舶設計中重要結構形式。到了明代，已經產生沙船、廣船、福船三種船型。鄭和下西洋時所使用的寶船正是採用了福船船型。
科學家推斷，鄭和寶船採用的是福船船型，尖底、吃水深、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航速，還不懼在狹窄港灣擁擠的水域航行。
硬體設施跟上了，就能進行遠洋航行嗎？還差的遠，別天真了……
其他配套設施及技術也要跟上才行。探明水情、確定航路、繪製海圖、招募水手……還有一系列問題需要鄭和去解決。
根據史料記載，在下西洋之前幾年，鄭和就作了探清航路、召募航海人才、研討地文和天文導航技術等大量準備工作。
這還沒完，他還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……
說到這隻想給鄭船長一萬個贊！
《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、礁石分布、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，計程儀、測深儀等航海儀器，海圖、針路簿等航海地圖都是當時先進航海技術的表現。可見這支艦隊在硬體、軟體、各方面細節都是十分到位的。
巧用季風和洋流，為老祖宗們點贊！
（季風全球季節分布圖 a冬季 b春季 c夏季 d秋季）
沒有現代機械化動力裝備，六百多年前，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。」
這裡科普一小下，季風的英文「monsoon」最早來源於西亞擅長航海的阿拉伯民族。我國古代沿海地區也有類似的稱呼，這意味著在夏季風盛行的期間，其他地區的船隻憑藉著偏南的季風到達了中國。同時又因為季風的風向在夏季和冬季是完全相反的，因此到冬季風盛行的時候，偏北的季風又能推動船隻返程。所以善用季風，也就為遠航提供了巨大的自然動力。
為了驗證鄭和團隊對海況風貌的準確把握，團隊選取了歷史資料較為充實、航線較為綿長的第六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，逐一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一般為一年半，而他航行所利用的四種季風之間的轉換也剛好是一年半。「所以鄭和船隊早就對季風的規律瞭然於心，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，風速能達4～5m/s。」董昌明說。
然而我們不禁會有一個疑問？稍微近一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，當時鄭和團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。如在第六次航行時，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。
「小冰期」突然襲來 天朝遠航戛然而止
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的海洋狀況。
經過多次的討論與嘗試，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。
這裡還有講一下，所謂「小冰期」，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·五行志》與《清史稿·災異志》等文獻中都提及，當是上海、江蘇、福建、廣東等地暴雪，甚至出現長江結冰的情況。
寒冷驟然加劇，糧食產量驟降。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力。當然我們的遠洋航行也必然受到其影響。
南京信息工程大學海洋科學學院董昌明教授
研究人員利用過去1200年間的氣溫數據，對每一年的溫度進行滑動平均，採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年前後有一個明顯的溫度降低的變化。「說明在鄭和下西洋的時間段里，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，除受政治文化因素等因素影響外，推測也可能和海溫較低有關。
先人們的不斷努力，才鑄造了這段波瀾壯闊的歷史，再次向他們致敬！
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作者：林雯 余洋 張曄
編輯：小陽
審核：管晶晶
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