Eksploracja morska - Historia nawigacji

Historia nawigacji

Historia żeglugi lub historia żeglugi morskiej to sztuka kierowania statkami na otwartym morzu poprzez ustalenie ich pozycji i kursu za pomocą tradycyjnej praktyki, geometrii, astronomii lub specjalnych instrumentów.

Mapa świata sporządzona w 1689 roku przez Gerarda van Schagena
(Kliknij aby powiększyć)

Wiele narodów wyróżniło się jako marynarze, wśród nich wybitni austronezyjczycy ( wyspiarze z Azji Południowo-Wschodniej , Malgasza , wyspiarze Melanezyjczycy , Mikronezyjczycy i Polinezyjczycy ), Harappańczycy , Fenicjanie , Irańczycy , starożytni Grecy ,Rzymianie , Arabowie , starożytni Hindusi , Nordowie , Chińczycy , Wenecjanie , Genueńczycy, Niemcy hanzeatyccy, Portugalczycy, Hiszpanie, Anglicy, Francuzi, Holendrzy i Duńczycy

Starożytność

Indo-Pacyfik

Główne artykuły: ekspansja austronezyjska i nawigacja polinezyjska

Mapa przedstawiająca migrację morską i ekspansję austronezyjczyków począwszy od około 3000 roku p.n.e

Nawigacja na Indo-Pacyfiku rozpoczęła się wraz z migracjami morskimi austronezyjczyków z Tajwanu , którzy rozprzestrzenili się na południe, na wyspę Azji Południowo-Wschodniej i wyspę Melanezję w okresie od 3000 do 1000 roku p.n.e. Ich pierwszą podróżą na duże odległości była kolonizacja Mikronezji z Filipin około 1500 roku p.n.e. Około 900 roku p.n.e. ich potomkowie rozprzestrzenili się na ponad 6000 kilometrów przez Pacyfik, docierając do Tonga i Samoa . W tym regionie rozwinęła się charakterystyczna kultura polinezyjska . W ciągu następnych kilku stuleci Polinezyjczycy dotarli na Hawaje ,Nowa Zelandia , Wyspa Wielkanocna i prawdopodobnie Ameryka Południowa . Polinezyjscy nawigatorzy korzystali z szeregu narzędzi i metod, w tym obserwacji ptaków, nawigacji gwiazd oraz wykorzystania fal i fal do wykrywania pobliskiego lądu. Aby pomóc ludziom zapamiętać ważne informacje nawigacyjne, wykorzystywano pieśni, opowieści mitologiczne i mapy gwiazd. W międzyczasie austronezyjczycy na wyspach Azji Południowo-Wschodniej założyli pierwsze prawdziwe sieci handlu morskiego około 1000 roku p.n.e., łącząc Chiny , południowe Indie , Bliski Wschód i przybrzeżną wschodnią Afrykę . Osadnicy z Borneo dotarli na Madagaskarna początku pierwszego tysiąclecia naszej ery i skolonizował je do roku 500 n.e.

Nawigacja śródziemnomorska

Żeglarze żeglujący po Morzu Śródziemnym korzystali z kilku technik w celu określenia swojego położenia, w tym utrzymywania kontaktu z lądem oraz zrozumienia wiatrów i ich tendencji. Minojczycy z Krety są przykładem wczesnej cywilizacji zachodniej, która korzystała z nawigacji niebieskiej. Ich pałace i sanktuaria na szczytach gór wykazują cechy architektoniczne, które odpowiadają wschodom słońca w czasie równonocy , a także wschodom i zachodom poszczególnych gwiazd. ^[3] Minojczycy odbywali podróże morskie na wyspę Thera i do Egiptu . ^[4]Obie te wyprawy zajęłyby Minojczykom więcej niż jeden dzień rejsu i wymagałyby nocnej podróży po otwartych wodach. ^[4] W tym przypadku marynarze wykorzystali położenie poszczególnych gwiazd, zwłaszcza gwiazdozbioru Wielkiej Niedźwiedzicy , aby skierować statek we właściwym kierunku.

Pisemne zapisy nawigacji przy użyciu gwiazd lub nawigacji na niebie sięgają Odysei Homera, gdzie Kalipso mówi Odyseuszowi , aby trzymał Niedźwiedzicę (Ursa Major) po swojej lewej stronie i jednocześnie obserwował położenie Plejad , śp. -ustawienie Boötesa i Oriona , gdy płynął na wschód od jej wyspy Ogygia , przemierzając Ocean. ^[5] Grecki poeta Aratus napisał w swojej Phainomenie w III wieku p.n.e. szczegółowe pozycje konstelacji zapisane przez udoksosa.

Opisane pozycje nie odpowiadają rozmieszczeniu gwiazd w czasach Aratusa lub Eudoksosa na kontynencie greckim, ale niektórzy twierdzą, że odpowiadają one położeniu gwiazd na Krecie w epoce brązu . ^[6] Ta zmiana położenia gwiazd wynika z wahań Ziemi wokół własnej osi, które wpływają przede wszystkim na gwiazdy polarne . ^[7] Około 1000 roku p.n.e. konstelacja Draco znajdowała się bliżej Bieguna Północnego niż Polaris . ^[8] Do nawigacji używano gwiazd biegunowych, ponieważ nie znikały za horyzontem i były widoczne przez całą noc.^[7]

W III wieku p.n.e. Grecy zaczęli używać do nawigacji Małej Niedźwiedzicy, Ursa Minor . ^[9] W połowie I wieku naszej ery Lucan pisze o Pompejuszu , który wypytuje marynarza o wykorzystanie gwiazd w nawigacji. Marynarz odpowiada, przedstawiając opis wykorzystania gwiazd okołobiegunowych do nawigacji. ^[10] Aby nawigować na danym stopniu szerokości geograficznej, marynarz musiałby znaleźć na niebie gwiazdę okołobiegunową powyżej tego stopnia. ^[11] Na przykład Apoloniusz używałby ? Draconis do nawigacji, podróżując na zachód od ujścia rzeki Alfeusz do Syrakuz

Wyprawa greckiego nawigatora Pyteasa z Massalii jest szczególnie godnym uwagi przykładem bardzo długiej i wczesnej podróży. ^[12] Kompetentny astronom i geograf, ^[12] Pyteasz wyruszył z Grecji przez Cieśninę Gibraltarską do Europy Zachodniej i na Wyspy Brytyjskie. ^[12] Pytheas jest pierwszą znaną osobą, która opisała Słońce Północy , ^{[Notatka
2]} lód polarny , plemiona germańskie i prawdopodobnie Stonehenge . Pytheas wprowadził także do wyobraźni geograficznej ideę odległego " Thule " i jego relacja jako pierwsza stwierdza, że ??przyczyną przypływów i przypływów jest Księżyc.

Słynna podróż Nearchosa z Indii do Suzy po wyprawie Aleksandra do Indii została zachowana w relacji Arriana , Indica . Grecki nawigator Eudoksos z Kyzikos zbadał Morze Arabskie dla Ptolemeusza VIII , króla hellenistycznej dynastii Ptolemeuszy w Egipcie . Według Posejdoniusza , opisanego później w Strabon 's Geography , system wiatrów monsunowych na Oceanie Indyjskim po raz pierwszy przepłynął Eudoksos z Kyzikos w 118 lub 116 rpne.

Mapy morskie i opisy tekstowe zwane kierunkami żeglugi były używane w takiej czy innej formie od VI wieku p.n.e.
Mapy morskie wykorzystujące rzuty stereograficzne i ortograficzne pochodzą z II wieku p.n.e.

W 1900 roku z wraku Antykithiry wydobyto mechanizm z Antykithiry
Mechanizm ten został zbudowany około I wieku p.n.e.

Fenicja i Kartagina

Fenicjanie i ich następcy, Kartagińczycy , byli szczególnie doświadczonymi żeglarzami i nauczyli się pływać coraz dalej od wybrzeża, aby szybciej dotrzeć do celu
Jednym z narzędzi, które im pomogło, był ciężarek brzmiący . Narzędzie to miało kształt dzwonu, było wykonane z kamienia lub ołowiu i zawierało łój w środku przymocowany do bardzo długiej liny. Wypływając na morze, żeglarze mogli obniżyć ciężar sondujący, aby określić głębokość wód, a tym samym oszacować odległość od lądu.
Ponadto łój zbierał osady z dna, które doświadczeni żeglarze mogli zbadać, aby dokładnie określić, gdzie się znajdują.

Wiadomo, że Kartagińczyk Hanno Żeglarz przepłynął tędy Cieśnina Gibraltarska ok. 500 p.n.e. i zbadał atlantyckie wybrzeże Afryki.
Panuje powszechna zgoda co do tego, że wyprawa dotarła przynajmniej do Senegalu. Nie ma zgody co do tego, czy najdalszym punktem eksploracji Hanno była góra Kamerun, czy 890-metrowa góra Kakulima w Gwinei. Niemniej jednak granica podróży morskich Hanno mogła przebiegać dalej na północ, ponieważ istnieją dobrze udokumentowane trudności z podróżą powrotną z regionów na południe od Przylądka Chaunar, które do początku XV wieku "były dotychczas non plus ultra czyli nieprzekraczalna granica żeglugi europejskiej"

Azja

Na Morzu Południowochińskim i Oceanie Indyjskim nawigator mógłby wykorzystać dość stałe wiatry monsunowe do oceny kierunku. ^[19] Umożliwiło to długie podróże w jedną stronę dwa razy w roku. ^[19] Książka K'ang Tai (??) z roku 260 n.e. opisuje statki z siedmioma żaglami zwane po , które były używane przez indoscytyjskich kupców (?? - Yuezhi ) do transportu koni. Nawiązał także do handlu monsunowego pomiędzy wyspami (lub archipelagiem), który w dużej pozie zajmował miesiąc i kilka dni. ^[20] Około 1000 roku p.n.e. austronezyjczycy z Nusantary opracowali żagiel typu tanja i żagiel typu Dżonki (Junk)
Wynalezienie tego typu żagli umożliwiło żeglowanie po zachodnim wybrzeżu Afryki ze względu na ich zdolność do żeglowania pod wiatr. Ok. 200 rne za dynastii Han, w Chinach powstają Chuan (Statki Junk (pol. Dżonka).

Za ok. 50-500 ne Malajskie i jawajskie floty handlowe dotarły na Madagaskar.
Przywieziono ze sobą także lud dajaków Ma'anyan jako robotników i niewolników.
Język malgaski wywodzi się z południowo-wschodniego języka Barito i języka Ma'anyan jest jego najbliższym krewnym, z licznymi zapożyczeniami malajskimi i jawajskimi.

Do VIII lub IX wieku naszej ery starożytne indonezyjskie statki mogły już docierać aż do Ghany, prawdopodobnie wykorzystując Statek Borobudur z wysięgnikiem i K'un-lun po lub Statek Jong

Średniowieczna epoka żeglugi

Astrolabium perskie z XVIII wieku, przechowywane w Muzeum Historii Nauki Whipple'a w Cambridge w Anglii.

Islandzkie drzewc (kamień słoneczny), prawdopodobnie islandzki średniowieczny kamień słoneczny używany do lokalizowania słońca na niebie, gdy jest zasłonięty.

Dalsze informacje: średniowiecze średniowieczne statki oraz geografia i kartografia w średniowiecznym islamie

Imperium Arabskie znacząco przyczyniło się do żeglugi i posiadało sieci handlowe rozciągające się od Oceanu Atlantyckiego i Morza Śródziemnego na zachodzie po Ocean Indyjski i Morze Chińskie na wschodzie ^[29] Oprócz Nilu , Tygrysu i Eufratu , żeglowne rzeki na Regiony islamskie były rzadkością, dlatego transport morski był bardzo ważny. Islamska geografia i nauki nawigacyjne korzystały z kompasu magnetycznego i podstawowego instrumentu zwanego kamalem , używanego do nawigacji na niebie i pomiaru wysokościi szerokości geograficzne gwiazd . Sam kamal był prosty w konstrukcji. Był to prostokątny kawałek kości lub drewna, do którego przymocowano sznurek z 9 kolejnymi węzłami. Innym dostępnym instrumentem, opracowanym również przez Arabów, był kwadrant. Jest to również urządzenie nawigacyjne na niebie, pierwotnie opracowane do celów astronomicznych, a później zaczęto je stosować w nawigacji. ^[30] W połączeniu ze szczegółowymi mapami z tamtego okresu żeglarze mogli żeglować po oceanach, zamiast krążyć wzdłuż wybrzeża. Nie ma jednak żadnych wzmianek o żegludze po Atlantyku na otwartym oceanie, a ich działalność skupiała się na Morzu Śródziemnym, Morzu Czerwonym, Zatoce Perskiej, Morzu Arabskim i aż do Zatoki Bengalskiej.
Muzułmańscy marynarze byli także odpowiedzialni za wykorzystanie i rozwój późnych żagli i dużych trójmasztowych statków handlowych pływających po Morzu Śródziemnym.

Początki statku karawelowego, opracowanego i wykorzystywanego do podróży na duże odległości przez Portugalczyków, a później przez resztę Iberyjczyków, od XV wieku, również sięgają qaribu używanego przez andaluzyjskich odkrywców w XIII wieku.

Szlaki morskie łączące Indie z sąsiednimi krainami były przez wiele stuleci zwyczajową formą handlu i są odpowiedzialne za powszechny wpływ kultury indyjskiej na społeczeństwa Azji Południowo-Wschodniej. Do potężnych flot należały imperium Maurya , Satavahana , Chola , Vijayanagara , Kalinga , Maratha i Mogołów

Wikingowie używali polaryzacji i Kamienia Słonecznego, aby umożliwić nawigację swoim statkom poprzez lokalizację Słońca nawet na całkowicie zachmurzonym niebie. O tym szczególnym minerale wspominano w kilku źródłach pisanych z XIII-XIV wieku na Islandii , kilka wieków po krótkotrwałym założeniu datowanej metodą węglową nordyckiej osady L'Anse aux Meadows z początku XI wieku w najbardziej wysuniętej na północ Nowej Fundlandii

W Chinach między 1040 a 1117 rokiem opracowywano kompas magnetyczny i stosowano go w nawigacji.
Pozwoliło to kapitanom kontynuować żeglowanie po kursie, gdy pogoda ograniczała widoczność nieba.
Prawdziwy kompas marynarski wykorzystujący obrotową igłę w suchym pudełku został wynaleziony w Europie nie później niż w 1300 roku.

Mapy morskie zwane mapami portolańskimi zaczęły pojawiać się we Włoszech pod koniec XIII wieku.
Jednakże nie wydaje się, aby ich użycie rozprzestrzeniło się szybko: nie ma żadnych doniesień o używaniu mapy morskiej na statku angielskim aż do 1489 roku.

Wiek eksploracji

Dalsze informacje: Wiek odkryć

Mapa Fra Mauro, "uważana za największy pomnik średniowiecznej kartografii" według Roberto Almagia ^[37], to mapa wykonana w latach 1457-1459 przez weneckiego mnicha Fra Mauro
Jest to okrągła planisfera narysowana na pergaminie i osadzona w drewnianej ramie, o średnicy około dwóch metrów.

Laska krzyżowa (Jacob's_staff) była starożytnym prekursorem współczesnego sekstansu morskiego.

"Światło nawigacji", holenderski podręcznik żeglarski, 1608, przedstawiający kompas, klepsydrę, astrolabium morskie, globusy ziemskie i niebieskie, rozdzielacz, laskę Jakuba i astrolabium.

Dość dokładne mapy Ameryk rysowano na początku XVII wieku.
(Kliknij aby powiększyć)

Działalność handlowa Imperium Portugalii na początku XV wieku wyznaczyła dla Europejczyków epokę wyraźnego postępu w praktycznej nawigacji. ^[19] Te wyprawy poszukiwawczo-handlowe wysłane przez Infante Henrique (później zwanego "Henrykiem Żeglarzem") doprowadziły najpierw do odkrycia wyspy Porto Santo (w pobliżu Madery) w 1418 r., ponownego odkrycia Azorów w 1427 r., odkrycia Przylądka (Cape) Wyspy Verde w 1447 r. i Sierra Leone w 1462 r.

^{W
połączeniu z obserwacjami empirycznymi zebranymi
podczas żeglugi oceanicznej, sporządzaniem map wiatrów} i prądów, portugalscy odkrywcy objęli wiodącą rolę w dalekosiężnej nawigacji oceanicznej38, otwierając później, na początku XVI wieku, sieć szlaków oceanicznych obejmujących Atlantyk, na Oceanie Indyjskim i zachodnim Pacyfiku, od Północnego Atlantyku i Ameryki Południowej , po Japonię i Azję Południowo-Wschodnią .

Portugalska kampania na rzecz nawigacji atlantyckiej jest jednym z najwcześniejszych przykładów systematycznego dużego projektu naukowego, prowadzonego przez wiele dziesięcioleci. Do tego programu studiów rekrutowano kilku ludzi o wyjątkowych zdolnościach, miał on dobrze zdefiniowany zestaw celów i był otwarty na eksperymentalne potwierdzenie poprzez sukces lub brak kolejnych nawigacji.

Okres początkowy - portugalska eksploracja Atlantyku: Duarte Pacheco Pereira

Główny problem w żegludze samym żaglem z powrotem z południa Wysp Kanaryjskich (lub na południe od Boujdour ) wynika ze zmiany reżimu wiatrów i prądów: wir północnoatlantycki i przeciwprąd równikowy ^[39] popchnie na południe wzdłuż północno-zachodniego wybrzuszenia Afryki, podczas gdy niepewne wiatry w miejscach, gdzie handel północno-wschodni spotyka się z południowo-wschodnim (zastój) ^[40] pozostawiają żaglowiec na łasce prądów. Wspólnie przeważający prąd i wiatr sprawiają, że postęp na północ jest bardzo utrudniony lub niemożliwy. W tym kontekście Portugalczycy odkryli dwie duże volta do mar (co oznacza dosłownie zwrot morza , ale także powrót z morza) prądy i pasaty północnego i południowego Atlantyku (odpowiednio mniej więcej w pierwszej połowie i pod koniec XV w.), które umożliwiły dotarcie do Nowego Świata i powrót do Europy, a także opłynięcie Afryki na zachodnich terenach otwartych morzu, w przyszłych podróżach odkrywczych, unikając przeciwnych wiatrów i prądów. "Ponowne odkrycie" Azorów w 1427 r. jest jedynie odzwierciedleniem zwiększonego strategicznego znaczenia wysp, znajdujących się obecnie na trasie powrotnej z zachodniego wybrzeża Afryki (zwanych kolejno "volta de Guiné" i "volta da Mina"). ; oraz odniesienia do Morza Sargassowego (zwanego wówczas także "Mar da Baga"), na zachód od Azoróww 1436 roku odsłania zachodni przebieg trasy powrotnej. ^[41] Aby zaradzić trudnościom związanym z podróżą powrotną, podjęto systematyczne badania wybrzeży i warunków na otwartym morzu, które trwały aż do ostatnich lat XV wieku. Wczesny przykład takich systematycznych kryteriów można znaleźć u Duarte Pacheco Pereiry , nawigatora, dowódcy wojskowego i uczonego pisarza " Esmeraldo de Situ Orbis " (1505-1508), w którym opisuje on swoje i innych eksploracje afrykańskiego wybrzeża i otwartych mórz południowego Atlantyku:

We wstępie do " Esmeraldo

"mam nadzieję wyjaśnić, co należy do kosmografii i żeglarstwa (.) ...jak wypada cypel lub miejsce w stosunku do innego; i to po to, aby ta praca nabrała porządku i ugruntowania; a żegluga po wybrzeżu będzie bezpieczniejsza; podobnie jak wiedza o krainach i miejscach, w których leżą płycizny, których znajomość jest w tym celu bardzo konieczna; także o sondach wykonanych w niektórych miejscach, jaka jest ich głębokość, a także czym różni się dno, czy jest to błoto, piasek, czy kamień, czy kamyki, czy ostre krawędzie, czy muszle (burgao = Livona pica) lub jaka jest jakość sondaż; oraz świadomość, jaka jest odległość od płycizny do linii brzegowej; i podobnie przypływy, czy pochodzą z północnego wschodu i południowego zachodu, jak te z naszej Hiszpanii, czy też z północy i południa, zachodu i wschodu, północnego zachodu i południowego wschodu, które w celu wejścia i wyjścia z portów i ujść rzek są absolutnie niezbędne; a także pomiary biegunów, z których można poznać, ile stopni dzieli poszczególne miejsca i szerokość geograficzną względem równika; a także naturę mieszkańców tej Etiopii (Afryki) i ich sposób życia, a także opowiem o handlu, jaki można prowadzić na tej ziemi

Źródłem poczynionych obserwacji były " Roteiros ", czyli mapy tras morskich. Najwcześniejsze znane Roteiro stanowi część zbioru kilku rękopisów Valentima Fernandesa (1485) i obejmuje wybrzeże aż do delty rzeki Niger w dzisiejszej Nigerii, po którym następuje cytowany "Esmeraldo..." (1505-08 ) . powyżej; kilka "roteiros" zawartych w "Livro de Marinharia e Tratado da Agulha de Marear" (Traktat o żeglarstwie i igle magnetycznej) autorstwa Joao de Lisboa (1514); roteiros zawarte w "Regimento de Navegacao." (Pułk Nawigacji) André Piresa (1520); roteiros dla Brazylii Pero Lopes de Sousa (1530-32), Roteiro da Carreira da Índia" (Dziennik tras podróży do/z Indii) Diogo de Afonso (1536); i roteiros D.(patrz poniżej): z Lizbony do Goa (1538), Goa do Diu (północno-zachodnie Indie) (1538-39 i Morze Czerwone (1541)

Zakres podjętych poszukiwań jest ponownie opisany w " Esmeraldo. ", na drugiej stronie drugiego rozdziału:

". Rok naszego Pana 1498, w którym Wasza Wysokość nakazał nam zbadać zachodni obszar, przekraczając wielkość oceanu, gdzie znajduje się i bada bardzo duży, stabilny ląd z wieloma dużymi przyległymi wyspami, który rozciąga się od siedemdziesięciu stopni szerokości geograficznej od linii równika w stronę bieguna podbiegunowego (.) i biegnie dalej o dwadzieścia osiem stopni szerokości geograficznej od linii równika w kierunku bieguna antarktycznego (.) z dowolnego miejsca w Europie lub Afryce i przechodząc przez cały ocean w linii prostej do na zachód według zasad żeglarstwa dla trzydziestu sześciu stopni długości geograficznej, co stanowi sześćset czterdzieści osiem mil trasy, licząc osiemnaście mil na stopień.

Jest mało prawdopodobne, aby eksploracja otwartych mórz południowego Atlantyku odbyła się podczas jednego rejsu, zwłaszcza że trasa, którą wybrał Vasco da Gama w 1497 r., znacznie różniła się od tej, którą wybrał Pedro Álvares Cabral w 1500 r., a każda z nich była dostosowana do sezon wyjazdu. ^[48]^??[49] Ta adaptacja pokazuje zrozumienie cyklu rocznych zmian wiatrów i prądów na południowym Atlantyku. Ponadto miały miejsce systematyczne wyprawy na zachodni Północny Atlantyk (Teive, 1454; Vogado, 1462; Teles, 1474; Ulmo, 1486) [48] ^Dokumenty dotyczące zaopatrzenia statków i porządkowania tablic deklinacji słońca dla południowy Atlantyk już w latach 1493-1496,^[50] wszystkie sugerują dobrze zaplanowaną i systematyczną działalność. Najbardziej znaczącą konsekwencją tej usystematyzowanej wiedzy były negocjacje w sprawie traktatu z Tordesillas w 1494 r., przesuwającego linię demarkacyjną o 270 mil na zachód (ze 100 do 370 mil na zachód od Azorów), co w konsekwencji potwierdziło roszczenia Portugalii do Brazylii i jego dominacja na Atlantyku.

Okres dojrzały - portugalskie eksploracje języka indyjskiego: Joao de Castro

Na początku XVI wieku między Lizboną a Indiami odbywały się regularne podróże. Znajomość Atlantyku rozwinęła się poprzez akrecję, wraz z systematyczną eksploracją przenoszącą się do Indii. Konsekwencją tej działalności była grupa niezwykłych ludzi skupiona wokół akademickiego (matematyka, kosmografa) Pedro Nunesa oraz odkrywcy i "głównego badacza" Joao de Castro (nawigatora, dowódcy wojskowego i wicekróla Indii); takimi ludźmi byli Andre de Resende (uczony), Joao de Barros (chronista i uczony) i prawdopodobnie Damiao de Gois (dyplomata, uczony i przyjaciel Erazma ). ^[51] Prace teoretyczne Pedro Nunesa(1502-1578) dokonali matematycznego określenia krzywej loksodromicznej : najkrótszego przebiegu pomiędzy dwoma punktami na powierzchni kuli przedstawionej na dwuwymiarowej mapie, torując drogę do ustalenia odwzorowania Mercatora. ^[52]^[53] To Pedro Nunes stwierdza w swoim współczesnym "Traktacie o kuli" (1537), że portugalskie nawigacje nie były przedsięwzięciem pełnym przygód:

"nam se fezeram indo acertar: mas partiam os nossos mareantes muy ensinados e prouidos de estromentos e regras de astrologia e geometria que sam as cousas que os cosmographos szynka dadar apercebidas (...) e leuaua Cartas muyszczególmente rumadas e na ja as de que os antigos vsauam" (nie zostały zrobione przez przypadek: ale nasi marynarze odpłynęli dobrze wyszkoleni i wyposażeni w instrumenty oraz zasady astrologii (astronomii) i geometrii, które były sprawami, które zapewniali kosmografowie (...) i zabrali mapy z dokładnymi szlaki, a nie te, którymi posługiwali się starożytni).

Wiarygodność Nunes opiera się na osobistym zaangażowaniu w szkolenie pilotów i starszych marynarzy począwszy od 1527 roku. ^[52] Co więcej, to Nunes opracował instrumenty i instrukcje do systematycznej pracy Joao de Castro, jak stwierdził Castro w kilku swoich listach.

Dzieło Joao de Castro miało miejsce na szlaku Oceanu Indyjskiego (1538), zwłaszcza Morza Arabskiego z Zatoką Perską i Morza Czerwonego (1538-9 i 1541). ^[45] Chociaż jego badania wybrzeża, nawigacji, wiatrów i prądów są rygorystyczne i dokładne, to jego badania nad magnetyzmem ziemskim w oceanach Atlantyku i Indyjskim stały się sławne:

"D. Joao de Castro przeprowadził na pokładzie szereg eksperymentów, w wyniku których udało się wykryć zjawiska, w szczególności związane z magnetyzmem i igłą magnetyczną. Należy przypuszczać, że taka wiedza Pedro Nunesa była oczywiście bezpośrednią inspiracją wszystkich obserwacji, których dokonywał podczas swoich podróży. Kiedy 5 sierpnia 1538 roku D. Joao de Castro postanowił określić szerokość geograficzną Mozambiku, znalazł przyczynę, która dyktowała zdumiewający niepokój igieł; zauważył odchylenie igły, odkrywając je 128 lat przed Dennisem Guillaume (1666) z Nieppe, co zostało zapisane w Historii Żeglarstwa tak, jakby on pierwszy dowiedział się o tym zjawisku. Jego punkt w pobliżu Baçaim, 22 grudnia 1538 r., zjawisko magnetyczne, dla którego istniały zmiany w igle ze względu na bliskość pewnych skał, zostało potwierdzone cztery wieki później, nazywano lokalną atrakcją. D. Joao de Castro obalił teorię, że zmiennośćdeklinacja magnetyczna nie jest tworzona przez południki geograficzne. Jego uwagi stanowią najważniejszy zapis wartości deklinacji magnetycznej Atlantyku i Oceanu Indyjskiego w XVI wieku, przydatny do badań magnetyzmu ziemskiego. Była to jedna z osobistości europejskiej nauki eksperymentalnej tego stulecia, łącząca znaczenie tych badań z żeglarstwem."

Król Portugalii Jan II kontynuował te wysiłki, tworząc komitet ds. nawigacji. ^[19] Grupa ta obliczyła tablice deklinacji słońca i ulepszyła astrolabium marynarskie , wierząc, że jest to dobry zamiennik poprzeczki . ^[19] Zasoby te poprawiły zdolność nawigatora na morzu do oceny jego szerokości geograficznej . ^[19] Kastylijski Żyd Abraham Zacut , autor wyjątkowego traktatu o astronomii/astrologii w języku hebrajskim, zatytułowanego Ha-jibbur Ha-gadol , uciekł do Portugalii w 1492. Opublikował w drukarni Leirii w 1496 książkęBiur Luhoth , czyli po łacinie Almanach Perpetuum , który wkrótce został przetłumaczony na łacinę i hiszpański. W księdze tej znajdowały się tablice astronomiczne (efemerydy) dla lat 1497-1500, które mogły odegrać rolę instrumentalną, wraz z nowym astrolabium , wykonanym z metalu, a nie jak wcześniej z drewna ^[^{potrzebne
źródło}^] (stworzonego i udoskonalonego na początku odkrycia portugalskie), Vasco da Gamie i Pedro Álvaresowi Cabralowi w ich podróżach do Indii (również przez Amerykę Południową) wokół otwartego Oceanu Atlantyckiego (w tym Atlantyku Południowo-Zachodniego) i po Oceanie Indyjskim. Niemniej jednak Portugalczycy musieli na kilka dziesięcioleci zatrudniać lokalnych pilotów na Oceanie Indyjskim, aby prowadzili swoje statki.

W XV i XVI wieku Korona Kastylii , a następnie "zjednoczona" Korona Hiszpanii również znajdowała się w awangardzie europejskiej globalnej eksploracji i ekspansji kolonialnej. Korona hiszpańska otworzyła szlaki handlowe przez oceany, zwłaszcza transatlantyckie wyprawy Krzysztofa Kolumba w imieniu Kastylii od 1492 r. Korona Kastylii pod rządami Hiszpanii Karola I sponsorowała także pierwszą wyprawę opłynięcia świata w 1521 r. Przedsięwzięcie zostało prowadzony przez portugalskiego nawigatora Ferdynanda Magellana i ukończony przez hiszpańskiego Baska Juana Sebastiána Elcano. Wyprawy badawcze doprowadziły do ??rozkwitu handlu przez Ocean Atlantycki między Hiszpanią a Ameryką oraz przez Ocean Spokojny między Azją i Pacyfikiem a Meksykiem przez Filipiny . Później Andrés de Urdaneta odkrył rejs powrotny volta do mar na północnym Pacyfiku

Kompas, laska lub astrolabium, metoda korygowania wysokości gwiazdy polarnej i podstawowe mapy morskie - to wszystko były narzędziami dostępnymi nawigatorowi w czasach Krzysztofa Kolumba . ^[19] W swoich notatkach na temat geografii Ptolemeusza Johannes Werner z Norymbergi napisał w 1514 r., że laska krzyżowa była instrumentem bardzo starożytnym, ale dopiero zaczęto go używać na statkach.

Przed rokiem 1577 nie było wzmianki o żadnej bardziej zaawansowanej metodzie oceny prędkości statku niż obserwacja wielkości fali dziobowej statku lub przepływu piany morskiej lub różnych obiektów pływających. ^[59] W 1577 r. wspomniano o bardziej zaawansowanej technice: dzienniku chipowym . ^[19] W 1578 roku zarejestrowano patent na urządzenie oceniające prędkość statku na podstawie obrotów koła zamontowanego poniżej linii wodnej statku.

Do określenia długości geograficznej niezbędny jest dokładny pomiar czasu. ^[36] Już w roku 1530 badano prekursory nowoczesnych technik. ^Jednakże najdokładniejszymi zegarami dostępnymi dla tych wczesnych nawigatorów były zegary wodne i zegary piaskowe, takie jak klepsydra . ^[36] Klepsydry były nadal używane w Królewskiej Marynarce Wojennej Wielkiej Brytanii aż do 1839 roku do pomiaru czasu zegarków

Ciągłe gromadzenie danych nawigacyjnych, wraz ze wzrostem eksploracji i handlu, doprowadziło do zwiększonej produkcji w średniowieczu. ^[14] "Routiers" wyprodukowano we Francji około 1500 roku; Anglicy nazywali je "rutters". ^[14] W 1584 roku Lucas Waghenaer opublikował Spieghel der Zeevaerdt ( Zwierciadło Marynarza ), które stało się wzorem dla tego typu publikacji dla kilku pokoleń nawigatorów. ^[14] Większość marynarzy nazywała ich "wagonerami".

W 1537 roku Pedro Nunes opublikował Tratado da Sphera . W tej książce zamieścił dwa oryginalne traktaty dotyczące zagadnień nawigacji. Po raz pierwszy podjęto temat za pomocą narzędzi matematycznych. Publikacja ta dała początek nowej dyscyplinie naukowej: "nawigacji teoretycznej lub naukowej".

W 1545 roku Pedro de Medina opublikował wpływową Arte de navegar . Książka została przetłumaczona na język francuski, włoski, holenderski i angielski.

W 1569 roku Gerardus Mercator opublikował po raz pierwszy mapę świata w takim odwzorowaniu kartograficznym , w którym trajektorie o stałym rumbonie wykreślono w postaci linii prostych. Ta projekcja Mercatora byłaby szeroko stosowana na mapach morskich od XVIII wieku i później.

W 1594 roku John Davis opublikował 80-stronicową broszurę zatytułowaną Sekrety marynarza , która między innymi opisuje żeglowanie po wielkim kole . ^[61] Mówi się, że odkrywca Sebastian Cabot zastosował metodę koła wielkiego podczas przeprawy przez północny Atlantyk w 1495 r. ^[61] Davis dał także światu wersję laski , kwadrantu Davisa , który stał się jednym z dominujących instrumentów od XVII w. aż do przyjęcia sekstansu w XIX w.

W 1599 roku Edward Wright opublikował "Pewne błędy w nawigacji" , w którym przetłumaczył dzieło Pedro Nunesa wyjaśniające matematyczne podstawy projekcji Mercatora , ^[62] z obliczonymi tablicami matematycznymi, które umożliwiły zastosowanie w praktyce. W książce wyjaśniono, dlaczego tylko przy takim odwzorowaniu stały kurs odpowiada linii prostej na mapie. Przeanalizowano także inne źródła błędów, w tym ryzyko błędów paralaksy w przypadku niektórych instrumentów; oraz błędne szacunki szerokości i długości geograficznej na współczesnych mapach.

W latach 1599-1600 Mapa Świata Edwarda Wrighta z 1599 r. Była pierwszą mapą wykonaną w projekcji Mercatora, sporządzoną przez Anglika do nawigacji angielskiej. Na mapie w widocznym miejscu widać Tajną Pieczęć Królowej Elżbiety I; jako jedyna w jej królestwie nosi swoją prywatną pieczęć. Globus Molyneux 1592 to jedyna inna kartografia z jej Tajną Pieczęcią. Obydwa identyfikują Nova Albion , krainę, którą kapitan Francis Drake rościł sobie dla swojej królowej podczas swego opłynięcia w latach 1577-1580 , powyżej 40 równoleżnika.

W 1631 roku Pierre Vernier opisał swój nowo wynaleziony kwadrant z dokładnością do jednej minuty łuku. ^[61] Teoretycznie taki poziom dokładności mógłby określić linię pozycji w odległości mili morskiej od rzeczywistej pozycji nawigatora.

W 1635 roku Henry Gellibrand opublikował opis rocznych zmian wariacji magnetycznej

W 1637 roku Richard Norwood, używając specjalnie zbudowanego sekstansu astronomicznego o promieniu 5 stóp, zmierzył za pomocą łańcuchów długość mili morskiej. ^[64] Jego definicja 2040 jardów jest dość zbliżona do współczesnej definicji Międzynarodowego Układu Jednostek (SI), która wynosi 2025,372 jardów. Norwoodowi przypisuje się również odkrycie zapadu magnetycznego 59 lat wcześniej, w 1576 r.

Czasy nowożytne

Mapa Edmonda Halleya z 1701 r. przedstawiająca odchylenie magnetyczne od prawdziwej północy

W 1714 roku na znaczeniu zyskali brytyjscy komisarze ds. odkrycia długości geograficznej na morzu . ^[65] Grupa ta, istniejąca do 1828 r., oferowała nadania i nagrody za rozwiązywanie problemów nawigacyjnych. ^[65] W latach 1737-1828 komisarze wydali około 101 000 funtów. ^[65] Rząd Wielkiej Brytanii zaoferował również znaczące nagrody za osiągnięcia nawigacyjne w tej epoce, takie jak 20 000 funtów za odkrycie Przejścia Północno-Zachodniego i 5000 funtów dla nawigatora, który potrafiłby żeglować w obrębie pewnego stopnia szerokości geograficznej bieguna północnego . ^[65] Powszechnym podręcznikiem w XVIII wieku był Navigatio Britannica autorstwaJohna Barrowa , opublikowana w 1750 r. przez March & Page i nadal reklamowana w 1787 r.

Izaak Newton wynalazł odbijający kwadrant około 1699 r. ^[67] Napisał szczegółowy opis instrumentu dla Edmonda Halleya , który został opublikowany w 1742 r. Ze względu na ten upływ czasu wynalazek często przypisywano Johnowi Hadleyowi i Thomasowi Godfryd . Oktant ostatecznie zastąpił wcześniejsze laski i ćwiartki Davisa ^[65] i miał natychmiastowy wpływ na zwiększenie dokładności obliczeń szerokości geograficznej

Bardzo ważnym przełomem w dokładnym określaniu długości geograficznej było wynalezienie chronometru morskiego . Nagrodę za długość geograficzną z 1714 r. za metodę określania długości geograficznej na morzu wygrał John Harrison , stolarz z Yorkshire. Projekt złożył w 1730 r., a w 1735 r. ukończył zegar oparty na parze przeciwbieżnych, obciążonych belek, połączonych sprężynami, na których ruch nie wpływa grawitacja ani ruch statku. Jego pierwsze dwa zegarki morskie, H1 i H2 (ukończone w 1741 r.), korzystały z tego systemu, ale zdał sobie sprawę, że mają one fundamentalną wrażliwość na siłę odśrodkową, co oznaczało, że na morzu nigdy nie byłyby wystarczająco dokładne. Harrison rozwiązał problemy z precyzją za pomocą swojego znacznie mniejszego projektu chronometru H4 w 1761 roku. H4 wyglądał podobnie do dużego zegarka kieszonkowego o średnicy pięciu cali (12 cm). W 1761 roku Harrison zgłosił H4 do nagrody za długość geograficzną wynoszącą 20 000 funtów. W jego projekcie zastosowano szybko bijące koło balansowe sterowane sprężyną spiralną z kompensacją temperatury. Funkcje te pozostawały w użyciu, dopóki stabilne oscylatory elektroniczne nie pozwoliły na produkcję bardzo dokładnych przenośnych zegarków po przystępnej cenie. W 1767 roku Board of Longitude opublikowała opis jego pracy w The Principles of Timekeeper pana Harrisona

W 1757 roku John Bird wynalazł pierwszy sekstans . Zastąpiło to kwadrant Davisa i oktant jako główny instrument nawigacji. Sekstans wyprowadzono z oktantu , aby zapewnić metodę odległości księżycowej . Dzięki metodzie odległości księżycowej marynarze mogli dokładnie określić swoją długość geograficzną. Kiedy pod koniec XVIII wieku zaczęto produkować chronometry, realną alternatywą stało się wykorzystanie chronometru do dokładnego określania długości geograficznej. ^[65]^[68] Pod koniec XIX wieku chronometry zastąpiły powszechnie używane księżyce.

W 1891 roku na statkach morskich zaczęto pojawiać się radia w postaci telegrafów bezprzewodowych.

W 1899 roku RF Matthews był pierwszym statkiem, który wykorzystał komunikację bezprzewodową do wezwania pomocy na morzu. ^[69] Wykorzystanie radia do określania kierunku zostało zbadane przez "Sir Olivera Lodge'a z Anglii; Andre Blondela z Francji; De Foresta - Pickarda i Stone'a ze Stanów Zjednoczonych; oraz Belliniego i Tosi z Włoch". ^[70] Firma Stone Radio & Telegraph Company zainstalowała wczesny prototyp radionamiernika na statku marynarki wojennej Lebanon w 1906 roku.

Od 1904 roku na statki wysyłano sygnały czasu, aby umożliwić nawigatorom sprawdzenie chronometrów. ^[71] Biuro Hydrograficzne Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych wysyłało ostrzeżenia nawigacyjne do statków na morzu do 1907 r.

Późniejsze zmiany obejmowały umieszczenie latarni morskich i boi blisko brzegu, które pełniły rolę drogowskazów morskich identyfikujących niejednoznaczne cechy, podkreślając zagrożenia i wskazując bezpieczne kanały dla statków zbliżających się do jakiejś części wybrzeża po długiej podróży morskiej. W 1912 roku Nils Gustaf Dalén otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za wynalezienie automatycznych zaworów przeznaczonych do stosowania w połączeniu z akumulatorami gazowymi w latarniach morskich

W 1921 roku zainstalowano pierwszą radiolatarnię.

Pierwszy prototyp pokładowego systemu radarowego zainstalowano na USS Leary w kwietniu 1937 r.

18 listopada 1940 roku pan Alfred L. Loomis przedstawił wstępną sugestię dotyczącą elektronicznego systemu nawigacji powietrznej, który później został przekształcony w LORAN (system nawigacji dalekiego zasięgu) przez Laboratorium Promieniowania Massachusetts Institute of Technology ^[74] , a następnie 1 listopada 1942 roku pierwszy system LORAN został oddany do użytku z czterema stacjami pomiędzy Przylądkami Chesapeake a Nową Szkocją

Mapa wojskowa Stanów Zjednoczonych z 1943 r. przedstawiająca światowe prądy oceaniczne i paky lodowe , jak je wówczas nazywano.

W październiku 1957 roku Związek Radziecki wystrzelił pierwszego na świecie sztucznego satelitę, Sputnika. ^[75] Naukowcy z Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa przeprowadzili serię pomiarów przesunięcia dopplerowskiego Sputnika , uzyskując położenie i prędkość satelity. ^[75] Zespół ten kontynuował monitorowanie Sputnika i kolejnych satelitów wysłanych w przestrzeń kosmiczną, Sputnika II i Explorera I. W marcu 1958 roku zaczęto badać pomysł działania wstecz i wykorzystania znanych orbit satelitów do określenia nieznanej pozycji na powierzchni Ziemi. ^[75] Doprowadziło to do TRANZYTU system nawigacji satelitarnej . ^[75] Pierwszy satelita TRANSIT został umieszczony na orbicie polarnej w 1960 r. ^[75] System składający się z 7 satelitów został uruchomiony w 1962 r. ^[75] Nawigator korzystający z odczytów z trzech satelitów mógł oczekiwać dokładności około 80 stóp.

14 lipca 1974 roku na orbitę wyniesiono pierwszego prototypowego satelitę Navstar GPS, ale wkrótce po wystrzeleniu jego zegary przestały działać.
Satelita technologii nawigacji 2 , przeprojektowany z wykorzystaniem zegarów cezowych, zaczął wchodzić na orbitę 23 czerwca 1977 r.
Do 1985 r. na orbicie znajdowała się pierwsza konstelacja 11 satelitów GPS Block I.

Satelity podobnego rosyjskiego systemu GLONASS zaczęto umieszczać na orbicie w 1982 r. i oczekuje się, że do 2010 r. system będzie miał kompletną konstelację składającą się z 24 satelitów. [75] Europejska Agencja Kosmiczna spodziewa się, że ^Galileo z 30 satelitami będzie na pokładzie miejsce również w latach 2011-2012.

Zintegrowane systemy mostowe

Koncepcje zintegrowanego mostu elektronicznego stanowią podstawę planowania przyszłych systemów nawigacji.
Zintegrowane systemy pobierają dane wejściowe z różnych czujników statku, elektronicznie wyświetlają informacje o położeniu i dostarczają sygnały sterujące wymagane do utrzymania statku na zadanym kursie.
Nawigator staje się menedżerem systemu, wybierając ustawienia wstępne systemu, interpretując dane wyjściowe systemu i monitorując reakcję statku.