寻找北极星的方法，趣味几何

如果有一个人在海上遇到了海难，被抛弃到了人烟荒芜的小岛上，那么他首先要做的事是什么呢？

首先是要知道自己所在的小岛的经度和纬度。这在新老鲁滨孙的故事里很少提到。这些内容在《鲁滨孙漂流记》全文本中，只被很少地提及，还被放在括号里作为注解：

我所在的小岛的纬度上（据我计算，是北纬9°22′处）……

这些资料少得可怜，让我无法为我的理想搜集必要的资料。就在我准备放弃时，忽然在儒勒·凡尔纳的著作《神秘岛》中找到了我需要的答案。

我并不是非要把你们都训练成鲁滨孙，但我觉得学习一些确定地理纬度的简便方法还是有必要的。这个本领不光在荒岛上可以用到。在我们国家，还有很多在地图上没有标出的地区（而且你有可能没有随身携带详细的地图），所以就有可能遇到需要计算出地理纬度的问题。现在还有很多地方在地图上并没有标示，所以说，你想做一次鲁滨孙，想像他那样计算出自己所处的地理纬度，并不是非得到海上去探一次险。

这件事做起来是很简单的。夜晚时，你观察星光灿烂的夜空，就会发现天上的星星在缓慢地沿着倾斜的圆弧移动，看上去整个夜空都围绕着一个虚无的固定斜轴在不停地旋转。其实事实并非如此，而是你自己也在跟着地球旋转，朝相反的方向围绕着地轴画着圆弧。在北半球的夜空中，只有想象中的地轴延长线支撑点是不动的。这个“天宇北极”的位置就在离北极星不远的地方，身处北半球时，只要在天空中找到北极星，就意味着你找到了天宇北极的位置。大熊星座的位置非常明显，就是北斗七星的位置，如果先找到它，就很容易找到北极星了：如图7-1所示，经大熊星座边缘的两颗星星画一条直线，让它延伸到长度约为整个大熊星座的长度时为止，这时你就找到北极星了。

图7-1 寻找北极星的方法(www.xing528.com)

夜空中有很多点可以确定地理纬度，这颗星只是其中一个点。第二个点就是“天顶”，就是你望向天空时，你正头顶上的一点。也就是说，天顶是天空中地球半径的虚拟延长线的支撑点，这时你所处的位置恰好在这条地球半径上。你的天顶和北极星之间的天空弧线的角距也是你所处的位置与地球北极间的角距。如果你的天顶和北极星的角距为30°，则你和地球的北极的角距也是30°。也可以这样说，你在距离赤道60°的地方时，你的位置就是北纬60°的地方。

只要测量出北极星与天顶间的角度，就能找到你想要找的地点的纬度。再用90°减去刚才测算出的数值，这就是它的纬度。其实还有别的方法。由于天顶和地平线之间的弧度为90°，用这个弧度减去北极星与天顶间的角度差，这是北极星在地平线上的“高度”。可以这样说，一个地点的地理纬度是北极星在这个位置地平线上的高度。

想要确定纬度要做什么准备工作，你现在应该都知道了。在一个晴朗的夜空中找到北极星并把它在地平线上的角度值测量出来，那么你所处位置的纬度就得出来了。这时如果注意到北极星距天宇北极1，而没有完全重合，那么你就可以依据这些条件得到更精确的结果了。北极星也不是静止的，天宇北极则是静止的，北极星在天宇北极周围转圈，一会儿高，一会儿低，一会儿往左，一会儿往右，相互之间始终保持着同样的距离。把北极星在最高和最低的位置的高度测量出来后（在天文学中，这样的高度被称为北极星的上“中天”和下“中天”的时刻），把这些高度取成均数，得出的结果就是天宇北极的真实高度了，也是你所在位置的纬度。

所以说任意一颗星都可以用来定位，不是非要用北极星不可。把这颗星在地平线上高低两位置的高度测量出来后取出平均值。就得到了天宇北极在地平线上的高度，即所处位置的纬度。但这时还要能找到所选定的星处于最高位和最低位的时刻分别为哪个时刻，这样一来，问题就变得复杂了。而且在同一个夜晚是不可能同时观察的。正因为如此，我们才会用北极星定位，从而获取测量近似值，同时，完全可以把北极星与天宇北极之间的距离忽略不计。

做这些测量定位时，我们假设的都是身处北半球的情况，那么如果身处南半球要怎么办呢？其实和在北半球时只有非常微小的差别，在南半球测量时，要测定的是天宇南极的高度，而不是天宇北极。但天宇南极的附近并没有类似北极星那样明亮的星星。光亮耀眼的南十字星座虽然很适合作测量之用，但它离南极又太远了。其实这时只要获取测量星座中的星体处在最高和最低位置时的高度值的平均值，仍然能够确定某处的纬度。

儒勒·凡尔纳小说中的主人公就是根据南半球天空中这个美丽的星座来确定“神秘岛”的纬度的。

其实把小说中那些描写确定纬度的步骤仔细研究一遍是有很大好处的，这使我们明白了探险家们是怎样在没有量角工具或仪器的情况，轻松简便地解决这个问题的。