北宋著名科学家沈括(《梦溪笔谈》著者)，在制作和应用指南针的科学实践中发现了磁偏角的存在。他精辟地指出，这是因为地球上的磁极不正好在南北两极的缘故。指南针及磁偏角理论在远洋航行中发挥了巨大的作用，使人们获得了全天候航行的能力，人类第一次得到了在茫茫大海中航行的自由。从此开辟了许多新的航线，缩短了航程，加速了航运的发展，促进了各国人民之间的文化交流与贸易往来。指南针对航海事业的重要意义怎么说也不为过。李约瑟说： “你们的祖先在航海方面远比我们的祖先来得先进。中国远在欧洲之前懂得用前后帆的系统御风而行，或许就是这个原因，在中国航海史上从未用过多桨奴隶船。”

　　所谓牵星术，就是利用天上星宿的位置及其与海平面的角高度来确定航海中船舶所走位置及航行方向的方法，因此又称为天文航海术。早在秦汉时代，人们已经知道在海上乘船看北斗星就可以辨识方向。到印度取经学习的东晋僧人法显乘船回国时说：「大海弥漫，无边无际，不知东西，只有观看太阳、月亮和星辰而进」。直到北宋发明指南针之后，人们仍以观看星体位置及其高度，作为导航的辅助手段。大约到了元明时期，我国天文航海技术有了很大的发展，已能观测星的高度来定地理纬度。

　　牵星术的工具叫牵星板， 用优质的乌木制成。一共十二块正方形木板，最大的一块每边长约二十四厘米，以下每块递减二厘米，最小的一块每边长约二厘米。另有用象牙制成一小方块，四角缺刻，缺刻四边的长度分别是上面所举最小一块边长的四分之一、二分之一、四分之三和八分之一。比如用牵星板观测北极星，左手拿木板一端的中心，手臂伸直，眼看天空，木板的上边缘是北极星，下边缘是水平线，这样就可以测出所在地的北极星距水平的高度。高度高低不同可以用十二块木板和象牙块四缺刻替换调整使用。求得北极星高度后，就可以计算出所在地的地理纬度。

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