История мореплавания , или история мореплавания , — это искусство управления судами в открытом море посредством определения их положения и курса с помощью традиционной практики, геометрии, астрономии или специальных инструментов. Многие народы преуспели в качестве мореплавателей, в том числе австронезийцы ( островники Юго-Восточной Азии , малагасийцы , островитяне -меланезийцы , микронезийцы и полинезийцы ), хараппцы , финикийцы , иранцы , древние греки , римляне , арабы , древние индийцы. , норвежцы , китайцы , венецианцы , генуэзцы , ганзейские немцы , португальцы , испанцы , англичане , французы , голландцы и датчане .
Навигация в Индо-Тихоокеанском регионе началась с морских миграций австронезийцев из Тайваня , которые распространились на юг, на острова Юго-Восточной Азии и острова Меланезия, в период между 3000 и 1000 годами до нашей эры. Их первым дальним путешествием стала колонизация Микронезии с Филиппин примерно в 1500 году до нашей эры. Примерно к 900 году до нашей эры их потомки распространились более чем на 6000 километров по Тихому океану, достигнув Тонги и Самоа . В этом регионе развивалась самобытная полинезийская культура . В течение следующих нескольких столетий полинезийцы достигли Гавайских островов , Новой Зеландии , острова Пасхи и, возможно, Южной Америки . Полинезийские мореплаватели использовали ряд инструментов и методов, включая наблюдение за птицами, звездную навигацию и использование волн и зыби для обнаружения близлежащей суши. Песни, мифологические истории и звездные карты использовались, чтобы помочь людям запомнить важную навигационную информацию. Тем временем австронезийцы на островах Юго-Восточной Азии примерно к 1000 г. до н. э. создали первые настоящие морские торговые сети, связывающие Китай , южную Индию , Ближний Восток и прибрежные восточные районы Африки . Поселенцы с Борнео достигли Мадагаскара к началу 1-го тысячелетия нашей эры и колонизировали его к 500 году нашей эры. [1] [2] [Примечание 1]
Моряки, путешествующие по Средиземному морю, использовали несколько методов для определения своего местоположения, в том числе наблюдение за сушей и понимание ветров и их тенденций. Минойцы Крита являются примером ранней западной цивилизации, которая использовала небесную навигацию . Их дворцы и святилища на вершинах гор демонстрируют архитектурные особенности, соответствующие восходу солнца в дни равноденствия , а также восходу и заходу определенных звезд. [3] Минойцы совершали морские путешествия на остров Фера и в Египет . [4] Оба этих путешествия заняли бы у минойцев более дневного плавания, и им пришлось бы путешествовать ночью по открытой воде. [4] Здесь моряки использовали расположение определенных звезд, особенно звезд созвездия Большой Медведицы , чтобы сориентировать корабль в правильном направлении. [4]
Письменные записи о навигации по звездам, или небесной навигации , восходят к «Одиссее » Гомера , где Калипсо велит Одиссею держать Медведицу (Большую Медведицу) на левой стороне и в то же время наблюдать за положением Плеяд , последних - установка Волопаса и Ориона , когда он плыл на восток от ее острова Огигия, пересекая океан. [5] Греческий поэт Арат написал в своих «Файноменах» в третьем веке до нашей эры подробное расположение созвездий, как написано Евдоксом . [6] Описанные положения не соответствуют положениям звезд во времена Арата или Евдокса на материковой Греции, но некоторые утверждают, что они соответствуют небу с Крита в бронзовый век . [6] Это изменение положения звезд происходит из-за колебания Земли вокруг своей оси, которое затрагивает в первую очередь полярные звезды . [7] Около 1000 г. до н. э. созвездие Дракона находилось ближе к Северному полюсу , чем Полярная звезда . [8] Полярные звезды использовались для навигации, поскольку они не исчезали за горизонтом и их можно было постоянно видеть в течение всей ночи. [7]
К третьему веку до нашей эры греки начали использовать Малую Медведицу, Малую Медведицу , для навигации. [9] В середине I века нашей эры Лукан пишет о Помпее , который расспрашивает моряка об использовании звезд в навигации. Моряк отвечает своим описанием использования околополярных звезд для навигации. [10] Чтобы ориентироваться на определенный градус широты, моряку необходимо было найти на небе околополярную звезду, расположенную выше этого градуса. [11] Например, Аполлоний использовал бы β Дракона для навигации, когда он путешествовал на запад от устья реки Алфей до Сиракуз . [11]
Путешествие греческого мореплавателя Пифея Массалийского является особенно ярким примером очень длительного и раннего путешествия. [12] Компетентный астроном и географ, [12] Пифей отправился из Греции через Гибралтарский пролив в Западную Европу и на Британские острова. [12] Пифей — первый известный человек, описавший Полуночное Солнце , [Примечание 2] полярные льды , германские племена и, возможно, Стоунхендж . Пифей также представил географическому воображению идею далекого « Туле », и его отчет является первым, в котором утверждается, что Луна является причиной приливов и отливов.
Знаменитое путешествие Неарха из Индии в Сузы после экспедиции Александра в Индию сохранилось в отчете Арриана « Индика » . Греческий мореплаватель Евдокс из Кизика исследовал Аравийское море для Птолемея VIII , царя эллинистической династии Птолемеев в Египте . Согласно Посейдонию , позднее опубликованному в « Географии » Страбона , система муссонных ветров Индийского океана впервые была пройдена Евдоксом из Кизика в 118 или 116 году до нашей эры. [13]
Морские карты и текстовые описания, известные как направления плавания, в той или иной форме использовались с шестого века до нашей эры. [14] Морские карты с использованием стереографических и орфографических проекций датируются вторым веком до нашей эры. [14]
В 1900 году антикитерский механизм был обнаружен на месте крушения Антикиферы . Этот механизм был построен примерно в I веке до нашей эры.
Финикийцы и их преемники, карфагеняне , были особенно искусными мореплавателями и научились плавать все дальше и дальше от побережья , чтобы быстрее добраться до пункта назначения. Одним из инструментов, который им помог, был звучащий вес . Этот инструмент имел форму колокола, сделанный из камня или свинца, с жиром внутри, прикрепленным к очень длинной веревке. Находясь в море, моряки могли снизить измерительный груз, чтобы определить глубину воды и, следовательно, оценить, насколько далеко они находятся от суши. Кроме того, жир собирал со дна осадки, которые опытные моряки могли исследовать, чтобы точно определить, где они находятся. Известно, что карфагенянин Ганнон Мореплаватель проплыл через Гибралтарский пролив ок. 500 г. до н. э. и исследовал атлантическое побережье Африки. Существует общее мнение, что экспедиция достигла, по крайней мере, Сенегала . [15] Нет единого мнения о том, была ли дальней границей исследований Ханно гора Камерун или 890-метровая (2910 футов) гора Какулима в Гвинее. [16] Тем не менее, предел морских путешествий Ханно, возможно, находился дальше на север, поскольку существуют хорошо задокументированные трудности с обратным путешествием из регионов к югу от мыса Чаунар , который до начала 15 века «до сих пор был не плюс ультра или непроходимый предел европейского мореплавания» [17] [18]
В Южно-Китайском море и Индийском океане штурман мог использовать довольно постоянные муссонные ветры для определения направления. [19] Это сделало возможными длительные путешествия в одну сторону дважды в год. [19] В книге Кан Тая (康泰), написанной в 260 году н. э., описываются корабли с семью парусами, называемые по , которые использовались индо-скифскими (月支 — юэчжи ) торговцами для перевозки лошадей. Он также упомянул о муссонной торговле между островами (или архипелагами), которая в большом ПО занимала месяц и несколько дней. [20] Около 1000 г. до н.э. нусантаранские австронезийцы разработали парус танджа и парус-джонк . Изобретение этих типов парусов сделало возможным плавание вокруг западного побережья Африки благодаря их способности идти против ветра. [21] Ок. 200 г. н. э., при династии Хань , в Китае развиваются Чуань ( корабли-джонки ). [Примечание 3] Примерно в 50-500 гг. н. э. малайский и яванский торговый флот достиг Мадагаскара. С ними также были привезены мааньянские даяки в качестве чернорабочих и рабов. [23] [24] [25] Малагасийский язык произошел от юго-восточного языка барито , а язык мааньян является его ближайшим родственником с многочисленными малайскими и яванскими заимствованиями. [26] [27] К 8-му или 9-му веку нашей эры древние индонезийские корабли, возможно, уже достигли Ганы , вероятно, используя аутригерный корабль «Боробудур» и «Кунь-лун по или джонг» . [28]
Арабская империя внесла значительный вклад в мореплавание и имела торговые сети , простирающиеся от Атлантического океана и Средиземного моря на западе до Индийского океана и Китайского моря на востоке. [29] Помимо Нила , Тигра и Евфрата , судоходные реки в Исламские регионы были редкостью, поэтому морской транспорт был очень важен. Исламская география и навигационные науки использовали магнитный компас и элементарный инструмент, известный как камаль , используемый для навигации по небесам и для измерения высоты и широты звезд . Сам камаль построить было несложно. Это был прямоугольный кусок кости или дерева, к которому была прикреплена веревка с 9 последовательными узлами. Еще одним доступным инструментом, также разработанным арабами, был квадрант. Это также устройство для навигации по небесам, первоначально оно было разработано для астрономии, а затем перешло на навигацию. [30] В сочетании с подробными картами того периода моряки могли плавать через океаны, а не огибать побережье. Однако нет никаких записей о плавании в открытом океане Атлантического океана, и их деятельность была сосредоточена в Средиземноморье, Красном море, Персидском заливе, Аравийском море и вплоть до Бенгальского залива. [31] Истоки каравелл , разработанных и использовавшихся для дальних путешествий португальцами, а затем и остальными иберийцами, начиная с 15 века, также восходят к карибу, использовавшемуся андалузскими исследователями в 13 веке. [32]
Морские пути между Индией и соседними странами были обычной формой торговли на протяжении многих веков и ответственны за широкое влияние индийской культуры на общества Юго-Восточной Азии. Мощные флоты включали флоты Маурья , Сатавахана , Чола , Виджаянагара , Калинга , Маратхи и Империи Великих Моголов .
Викинги использовали поляризацию и Солнечный камень , чтобы обеспечить навигацию своих кораблей, обнаруживая Солнце даже в полностью пасмурном небе. Об этом особом минерале говорилось в нескольких письменных источниках 13-14 веков в Исландии , спустя несколько столетий после того, как в начале 11 века на самом севере Ньюфаундленда было ненадолго основано скандинавское поселение Л'Анс-о-Медоуз, датированное радиоуглеродным методом . [33]
В Китае между 1040 и 1117 годами разрабатывался магнитный компас , который применялся для навигации. [34] Это позволило капитанам продолжить плавание, когда погода ограничивала видимость неба. Настоящий морской компас с вращающейся иглой в сухом ящике был изобретен в Европе не позднее 1300 года. [19] [35]
Морские карты, называемые картами-портоланами, начали появляться в Италии в конце 13 века. [36] Однако их использование, похоже, не распространилось быстро: нет сообщений об использовании морских карт на английском судне до 1489 года. [36]
Коммерческая деятельность Португалии в начале 15 века ознаменовала для европейцев эпоху заметного прогресса в практическом мореплавании. [19] Эти исследовательские и торговые экспедиции, отправленные Инфанте Энрике (позже названным «Генрихом Мореплавателем»), привели сначала к открытию острова Порту-Санту (недалеко от Мадейры) в 1418 году, повторному открытию Азорских островов в 1427 году, открытию мыса Острова Верде в 1447 году и Сьерра-Леоне в 1462 году. [19]
В сочетании с эмпирическими наблюдениями, собранными в ходе океанического мореплавания, составлением карт ветров и течений, португальские исследователи взяли на себя ведущую роль в дальнем океанском плавании, [38] открыв позднее, в начале XVI века, сеть океанских маршрутов, охватывающую Атлантику, Индийский и западная часть Тихого океана, от Северной Атлантики и Южной Америки до Японии и Юго-Восточной Азии .
Португальская кампания по атлантическому плаванию является одним из самых ранних примеров систематического крупного научного проекта, продолжавшегося на протяжении многих десятилетий. Эта программа исследования привлекла несколько людей с исключительными способностями, имела четко определенный набор целей и была открыта для экспериментального подтверждения посредством успеха или неудачи последующих мореплаваний.
Основная проблема при плавании под парусом обратно с юга Канарских островов (или южнее Буждура ) связана с изменением режима ветров и течений: североатлантического круговорота и экваториального противотечения [39] будет толкать на юг вдоль северо-западной выпуклости Африки, в то время как неустойчивые ветры там, где северо-восточные пассаты встречаются с юго-восточными пассатами (упадок) [40] оставляют парусник на произвол судьбы. В совокупности преобладающее течение и ветер делают продвижение на север очень трудным или невозможным. В этом контексте португальцы обнаружили два больших volta do mar (что буквально означает поворот моря , но также и возвращение с моря ) течения и пассаты Северной и Южной Атлантического океана (примерно в первой половине и в конце 15 века). соответственно), что проложило путь к достижению Нового Света и возвращению в Европу, а также к плаванию вокруг Африки в западном открытом море в будущих путешествиях открытий, избегая встречных ветров и течений. «Повторное открытие» Азорских островов в 1427 году является всего лишь отражением возросшего стратегического значения островов, которые сейчас находятся на обратном пути с западного побережья Африки (последовательно называемых «Вольта де Гвине» и «Вольта да Мина»). ; а упоминание о Саргассовом море (также называемом в то время «Мар да Бага») к западу от Азорских островов в 1436 году раскрывает западную протяженность обратного пути. [41] Чтобы решить трудности, связанные с обратным путешествием, было предпринято систематическое исследование побережий и условий открытого моря, продолжавшееся до последних лет 15 века. Ранний пример таких систематических критериев можно найти у Дуарте Пачеко Перейры , мореплавателя, военачальника и ученого автора « Эсмеральдо де Ситу Орбис » (1505-1508), где он сообщает об исследовании им и другими африканского побережья и открытых морей. Южной Атлантики:
Во введении к « Эсмеральдо »:
« Что относится к космографии и мореплаванию, я надеюсь объяснить (…) ... как расположен мыс или место по отношению к другому; и это для того, чтобы эта работа приобрела порядок и обоснование; и по берегу можно было бы более безопасно ориентироваться; а также знание земель и местонахождения мелководий, для чего очень необходимо знать также о проведенных в некоторых местах эхолотах, какова их глубина, а также различие дна, ило ли оно, или песок, или; камень, или галька, или острые края, или ракушки (burgao = Livona pica), или какого качества такое звучание и известно, каково расстояние от мелководья до береговой линии, а также приливы, если они с северо-востока и юго-запада; как те, что из нашей Испании, или они с севера и юга, или с запада и востока, или с северо-запада и юго-востока, что абсолютно необходимо для входа и выхода из портов и устьев рек, а также измерения от полюсов от; откуда можно узнать, на сколько градусов отстоят друг от друга места и широта относительно экватора; а также характер людей этой Эфиопии (Африки) и их образ жизни, и я также расскажу о торговле, которую можно вести на этой земле [42] [43] [44]
Хранилищами сделанных наблюдений были « Roteiros » или карты морских маршрутов. Самый ранний из известных Ротейро является частью коллекции из нескольких рукописей Валентима Фернандеса (1485 г.) с побережьем до дельты реки Нигер на территории современной Нигерии, за которым следует цитируемый « Эсмеральдо... » (1505–08 гг.). выше; несколько «ротейрос», включенных в «Livro de Marinharia e Tratado da Agulha de Marear» (Трактат о мореплавании и магнитной игле) Жуана де Лиссабона (1514 г.); ротейросы включены в «Regimento de Navegacão...» (Навигационный полк) Андре Пиреса (1520 г.); roteiros для Бразилии Перо Лопеса де Соузы (1530–1532 гг.), Roteiro da Carreira da Índia '(Маршрутная книга путешествия в Индию и обратно) Диого де Афонсу (1536 г.); и ротейрос Д. Жуана де Кастро (см. ниже): от Лиссабона до Гоа (1538 г.), от Гоа до Диу (северо-запад Индии) (1538–39 гг.) И от Красного моря (1541 г.) [45]
О масштабах предпринятых исследований снова сообщается в « Эсмеральдо... » на 2-й странице 2-й главы:
« … Год нашего Господа 1498, когда Ваше Высочество повелело нам исследовать западную область, выходящую за пределы величия океана-моря; где найдена и исследована очень большая твердая земля со многими и большими прилегающими островами, которая простирается от семидесяти градусов широты от линии экватора к арктическому полюсу (…) и идет дальше на двадцать восемь градусов широты от линии экватора к антарктическому полюсу (…) из любого места Европы или Африки и пересекая весь океан по прямой линии до на запад по правилам морского дела на протяжении тридцати шести градусов долготы, что составляет шестьсот сорок восемь лье пути, считая по восемнадцать лье на градус » [46] [47]
Маловероятно, чтобы исследование открытых морей южной Атлантики осуществлялось за одно плавание, особенно если учесть, что маршрут, пройденный Васко да Гамой в 1497 году, существенно отличался от маршрута, пройденного Педро Альварешем Кабралем в 1500 году, причем каждый из них был адаптирован для сезон отъезда. [48] [49] Эта адаптация демонстрирует понимание цикла годовых изменений ветров и течений в южной Атлантике. Кроме того, проводились систематические экспедиции в западную часть Северной Атлантики (Тейве, 1454 г.; Вогадо, 1462 г.; Телес, 1474 г.; Ульмо, 1486 г. ) . южной Атлантике еще в 1493–1496 гг. [50] все предполагают хорошо спланированную и систематическую деятельность. Самым значительным следствием этих систематизированных знаний было заключение Тордесильясского договора в 1494 году, по которому демаркационная линия была перенесена на 270 лиг к западу (со 100 до 370 лиг к западу от Азорских островов), что привело к подтверждению претензий Португалии на Бразилию. и его доминирование в Атлантике.
К началу 16 века между Лиссабоном и Индией совершались регулярные рейсы. Знания об Атлантике развивались путем приращения, систематические исследования продвигались в Индию. Следствием этой деятельности стала группа выдающихся людей, сформировавшаяся вокруг академика (математика, космографа) Педро Нуньеса , а также исследователя и «ведущего исследователя» Жоао де Кастро (мореплавателя, военачальника и вице-короля Индии); среди таких людей были Андре де Резенде (ученый), Жоао де Баррос (летописец и ученый) и, возможно, Дамиан де Гойс (дипломат, ученый и друг Эразма ). [51] Теоретические работы Педро Нуньеса (1502-1578) достигли математического определения локсодромной кривой : кратчайшего пути между двумя точками на поверхности сферы, представленной на двухмерной карте, расчищая путь для установления проекция Меркатора. [52] [53] Педро Нуньес в своем современном «Трактате о сфере» (1537 г.) утверждает, что португальское мореплавание не было авантюрным предприятием:
«nam se fezeram indo acertar: mas partiam os nossos mareantes muy ensinados e prouidos de stromentos e regras de astrologia e geometria que sam as cousas que os космографы ham dadar apercebidas (...) e leuaua cartas muy privémente rumadas e na ja as de que os antigos vsauam» (были сделаны не случайно: но наши мореплаватели отправились хорошо обученными и снабженными инструментами и правилами астрологии (астрономии) и геометрии, которые должны были предоставить космографы (...) и они взяли карты с точными маршруты, а не те, которыми пользовались древние). [54]
Авторитет Нуньес основан на том, что он лично участвовал в обучении лоцманов и старших моряков, начиная с 1527 года. [52] Более того, именно Нуньес разработала инструменты и инструкции для систематической работы Жуана де Кастро, о чем Кастро заявил в нескольких своих письмах. [55] [56]
Работа Жуана де Кастро проходила по маршруту Индийского океана (1538 г.), особенно Аравийского моря с Персидским заливом и Красным морем (1538–39 и 1541 гг.). [45] Хотя его исследования побережья, навигации, ветров и течений являются строгими и точными, именно его исследования земного магнетизма в Атлантическом и Индийском океанах стали знаменитыми:
Д. Жоао де Кастро провел ряд экспериментов, в которых удалось обнаружить явления, в частности, связанные с магнетизмом и магнитной стрелкой на борту. Следует предположить, что такие знания для Педро Нуньеса, конечно же, были прямым источником вдохновения для всех наблюдений. он сделал это в своих путешествиях. Когда 5 августа 1538 года Д. Жуан де Кастро решил определить широту Мозамбика, нашел причину, диктующую поразительное беспокойство иглы, отметил отклонение иглы, обнаружив его за 128 лет до этого; Деннис Гийом (1666 г.) из Ньеппа, который записан в «Истории мореплавания», как будто он был первым, кто узнал об этом явлении. Его точка возле Базайма 22 декабря 1538 г. - магнитное явление, для которого существовали вариации иглы. из-за близости определенных пород, подтвержденной четыре века спустя, названной местным притяжением, Д. Жоау де Кастро опроверг теорию о том, что изменение магнитного склонения не формируется географическими меридианами. Его комментарии представляют собой важнейшую запись значений магнитного поля. склонение в Атлантическом и Индийском океанах в шестнадцатом веке и полезно для изучения земного магнетизма. Это был один из деятелей европейской экспериментальной науки этого столетия, связывавший важность этого исследования с мореплаванием. « [57]
Король Португалии Жуан II продолжил эти усилия, сформировав комитет по мореплаванию. [19] Эта группа рассчитала таблицы склонения Солнца и усовершенствовала морскую астролябию , считая ее хорошей заменой поперечному посоху . [19] Эти ресурсы улучшили способность мореплавателя определять свою широту . [19] Кастильский еврей Авраам Закут , автор исключительного трактата по астрономии/астрологии на иврите под названием « Ха-джиббур Ха-гадол» , бежал в Португалию в 1492 году. В 1496 году он опубликовал в типографии Лейрии книгу Biur Luhoth , или по-латыни Almanach Perpetuum , который вскоре был переведен на латынь и испанский язык. В этой книге были астрономические таблицы (эфемериды) за 1497–1500 годы, которые, возможно, имели инструментальное значение, вместе с новой астролябией , сделанной из металла, а не из дерева, как раньше [ нужна цитата ] (созданная и усовершенствованная в начале XIX в. ). португальские открытия), Васко да Гама и Педру Альварешу Кабралу в их путешествиях в Индию (также проходивших через Южную Америку) вокруг открытого Атлантического океана (включая Юго-Западную Атлантику) и в Индийском океане . Тем не менее португальцам пришлось на несколько десятилетий нанять местных лоцманов в Индийском океане для управления своими кораблями. [58]
В 15 и 16 веках Корона Кастилии , а затем «объединенная» Корона Испании также была в авангарде европейских глобальных исследований и колониальной экспансии. Испанская корона открыла торговые пути через океаны, особенно трансатлантические экспедиции Христофора Колумба от имени Кастилии с 1492 года. Корона Кастилии под руководством Карла I Испанского также спонсировала первую кругосветную экспедицию в 1521 году. Предприятие было под руководством португальского мореплавателя Фердинанда Магеллана и завершен испанским баском Хуаном Себастьяном Элькано . Исследовательские поездки привели к процветанию торговли через Атлантический океан между Испанией и Америкой и через Тихий океан между Азиатско-Тихоокеанским регионом и Мексикой через Филиппины . Позже Андрес де Урданета на обратном пути обнаружил volta do mar в северной части Тихого океана .
Компас, крестовина или астролябия, метод коррекции высоты Полярной звезды и элементарные морские карты — все это были инструменты, доступные мореплавателю во времена Христофора Колумба . [19] В своих заметках по географии Птолемея Иоганнес Вернер Нюрнбергский писал в 1514 году, что перекрестный посох был очень древним инструментом, но только начинал использоваться на кораблях. [36]
До 1577 года не упоминалось ни одного более продвинутого метода определения скорости корабля, чем наблюдение за размером носовой волны судна или прохождением морской пены или различных плавучих объектов. [59] В 1577 году был упомянут более продвинутый метод: чип-бревно . [19] В 1578 году был зарегистрирован патент на устройство, которое будет определять скорость корабля путем подсчета оборотов колеса, установленного ниже ватерлинии корабля. [19]
Для определения долготы необходимо точное ведение времени. [36] Еще в 1530 году изучались предшественники современных методов. [36] Однако наиболее точными часами, доступными этим ранним мореплавателям, были водяные и песочные часы, такие как песочные часы . [36] Песочные часы все еще использовались Королевским флотом Великобритании до 1839 года для измерения времени на часах . [36]
Постоянное накопление навигационных данных, наряду с расширением разведки и торговли, привело к увеличению объемов производства в средние века. [14] «Рутье» было произведено во Франции около 1500 штук; англичане называли их «руттерами». [14] В 1584 году Лукас Вагенер опубликовал « Spieghel der Zeevaerdt» ( «Зеркало моряка» ), который стал образцом для таких публикаций для нескольких поколений мореплавателей. [14] Большинство моряков называли их «возниками». [14]
В 1537 году Педро Нуньес опубликовал свой «Тратадо да Сфера» . В эту книгу он включил два оригинальных трактата по вопросам мореплавания. Впервые к этой теме подошли с использованием математических инструментов. Это издание положило начало новой научной дисциплине: «теоретическая или научная навигация».
В 1545 году Педро де Медина опубликовал влиятельное произведение Arte de navegar . Книга была переведена на французский, итальянский, голландский и английский языки. [36]
В 1569 году Герард Меркатор впервые опубликовал карту мира в такой картографической проекции , что траектории постоянного вращения изображались прямыми линиями. Эта проекция Меркатора будет широко использоваться в морских картах, начиная с 18 века. [60]
В 1594 году Джон Дэвис опубликовал 80-страничную брошюру под названием «Секреты моряка» , в которой, среди прочего, описывается плавание по большому кругу . [61] Говорят, что исследователь Себастьян Кэбот использовал методы большого круга при пересечении Северной Атлантики в 1495 году. [61] Дэвис также дал миру версию заднего посоха , квадранта Дэвиса , который стал одним из доминирующих инструментов. с 17 века до принятия секстанта в 19 веке.
В 1599 году Эдвард Райт опубликовал «Определенные ошибки в навигации» , в котором перевел работу Педро Нуньеса, объясняющую математическую основу проекции Меркатора , [62] с расчетными математическими таблицами, которые позволили использовать ее на практике. В книге стало ясно, почему только при такой проекции постоянный пеленг будет соответствовать прямой линии на карте. Он также проанализировал другие источники ошибок, включая риск ошибок параллакса некоторых инструментов; и ошибочные оценки широты и долготы на современных картах.
В 1599–1600 годах карта мира Эдварда Райта 1599 года была первой картой в проекции Меркатора, составленной англичанином для английской навигации. На карте заметно изображена Тайная печать королевы Елизаветы I; единственная в своем королевстве, носящая ее личную печать. Глобус Молинье 1592 года — единственная картография с ее Тайной печатью. Оба идентифицируют Новый Альбион , землю, которую капитан Фрэнсис Дрейк претендовал на свою королеву во время своего кругосветного плавания в 1577-1580 годах , выше 40-й параллели.
В 1631 году Пьер Вернье описал свой недавно изобретенный квадрант с точностью до одной угловой минуты. [61] Теоретически, этот уровень точности может дать линию положения в пределах морской мили от фактического положения штурмана.
В 1635 году Генри Геллибранд опубликовал отчет о ежегодном изменении магнитного отклонения . [63]
В 1637 году Ричард Норвуд с помощью специально построенного астрономического секстанта радиусом 5 футов измерил с помощью цепей длину морской мили. [64] Его определение 2040 ярдов довольно близко к определению современной Международной системы единиц (СИ) 2025,372 ярда. Норвуду также приписывают открытие магнитного провала 59 годами ранее, в 1576 году. [64]
В 1714 году известность получили британские уполномоченные по открытию долготы на море . [65] Эта группа, существовавшая до 1828 года, предлагала гранты и награды за решение навигационных задач. [65] Между 1737 и 1828 годами комиссары выплатили около 101 000 фунтов стерлингов. [65] Правительство Соединенного Королевства также предложило значительные награды за навигационные достижения в ту эпоху, например, 20 000 фунтов стерлингов за открытие Северо -Западного прохода и 5 000 фунтов стерлингов за мореплавателя, который мог плавать в пределах градуса широты от Северного полюса . [65] Широко распространенным руководством в 18 веке было «Британская навигация» Джона Барроу , опубликованное в 1750 году издательством «Марч и Пейдж» и до сих пор рекламируемое в 1787 году. [66]
Исаак Ньютон изобрел отражающий квадрант примерно в 1699 году. [67] Он написал подробное описание инструмента для Эдмонда Галлея , которое было опубликовано в 1742 году. Из-за этого промежутка времени заслуга изобретения часто отдавалась Джону Хэдли и Томасу. Годфри . Октант в конечном итоге заменил более ранние перекрестные нотоносцы и квадранты Дэвиса [ 65] и сразу же сделал вычисления широты намного более точными.
Важнейший прорыв в точном определении долготы произошел с изобретением морского хронометра . В 1714 году приз за метод определения долготы на море выиграл Джон Харрисон , плотник из Йоркшира. Он представил проект в 1730 году, а в 1735 году завершил часы на основе пары противоколебательных балок с грузом, соединенных пружинами, на движение которых не влияла сила тяжести или движение корабля. Его первые два морских часа H1 и H2 (завершенные в 1741 году) использовали эту систему, но он понял, что они обладают фундаментальной чувствительностью к центробежной силе , а это означает, что они никогда не смогут быть достаточно точными в море. Харрисон решил проблемы точности с помощью своего гораздо меньшего по размеру хронометра H4 в 1761 году. H4 очень напоминал большие карманные часы диаметром пять дюймов (12 см). В 1761 году Харрисон представил H4 на приз в размере 20 000 фунтов стерлингов. В его конструкции использовалось быстроходное балансовое колесо, управляемое спиральной пружиной с температурной компенсацией. Эти функции использовались до тех пор, пока стабильные электронные генераторы не позволили производить очень точные портативные часы по доступной цене. В 1767 году Совет долготы опубликовал описание его работы в «Принципах хронометриста мистера Харрисона» .
В 1757 году Джон Берд изобрел первый секстант . Это заменило квадрант Дэвиса и октант в качестве основного инструмента навигации. Секстант был получен из октанта , чтобы обеспечить метод лунного расстояния . С помощью метода лунного расстояния моряки могли точно определять свою долготу. Когда в конце 18 века было налажено производство хронометров, использование хронометра для точного определения долготы стало жизнеспособной альтернативой. [65] [68] К концу 19 века хронометры заменили лунные, широко используемые. [59]
В 1891 году на кораблях в море начали появляться радиоприемники в виде беспроводных телеграфов. [69]
В 1899 году « Р.Ф. Мэтьюз» стал первым кораблем, использовавшим беспроводную связь для запроса помощи на море. [69] Использование радио для определения направления исследовали «сэр Оливер Лодж из Англии; Андре Блондель из Франции; Де Форест , Пикард; и Стоун из Соединенных Штатов; а также Беллини и Този из Италии». [70] Компания Stone Radio & Telegraph установила ранний прототип радиопеленгатора на военно-морском угольщике Ливан в 1906 году. [70]
К 1904 году на корабли стали посылать сигналы времени, позволяющие мореплавателям проверить свои хронометры. [71] К 1907 году Гидрографическое управление ВМС США отправляло навигационные предупреждения судам, находящимся в море. [71]
Более поздние разработки включали размещение маяков и буев рядом с берегом, которые служили морскими указателями, указывающими неоднозначные особенности, подчеркивающими опасности и указывающими безопасные каналы для кораблей, приближающихся к некоторой части побережья после длительного морского путешествия. В 1912 году Нильс Густав Дален был удостоен Нобелевской премии по физике за изобретение автоматических клапанов, предназначенных для использования в сочетании с газовыми аккумуляторами в маяках. [72]
В 1921 году был установлен первый радиомаяк. [71]
Первый прототип корабельной радиолокационной системы был установлен на авианосце «Лири» в апреле 1937 года. [73]
18 ноября 1940 года г-н Альфред Л. Лумис сделал первоначальное предложение по созданию электронной аэронавигационной системы, которая позже была развита в LORAN (система дальней навигации) Радиационной лабораторией Массачусетского технологического института [ 74] и на 1 ноября 1942 года была введена в эксплуатацию первая система ЛОРАН с четырьмя станциями между мысами Чесапик и Новой Шотландией . [74]
В октябре 1957 года Советский Союз запустил первый в мире искусственный спутник Земли «Спутник». [75] Ученые из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса провели серию измерений доплеровского сдвига спутника, определяющего положение и скорость спутника. [75] Эта группа продолжала следить за Спутником и следующими спутниками в космос, «Спутник-2» и «Эксплорер-1» . В марте 1958 года начала изучаться идея работать в обратном направлении, используя известные спутниковые орбиты для определения неизвестного положения на поверхности Земли. [75] Это привело к созданию спутниковой навигационной системы TRANSIT . [75] Первый спутник «ТРАНЗИТ» был выведен на полярную орбиту в 1960 году. [75] Система, состоящая из 7 спутников, была введена в эксплуатацию в 1962 году. [75] Навигатор, использующий показания трех спутников, мог рассчитывать на точность около 80 футов. [75]
14 июля 1974 года первый прототип GPS-спутника «Навстар» был выведен на орбиту, но вскоре после запуска его часы отказали. [75] Спутник навигационных технологий 2 , модернизированный с использованием цезиевых часов, начал выходить на орбиту 23 июня 1977 года. [75] К 1985 году на орбите находилась первая группировка из 11 спутников GPS Block I. [75]
Спутники аналогичной российской системы ГЛОНАСС начали выводить на орбиту в 1982 году, и ожидается, что к 2010 году система будет иметь полную группировку из 24 спутников. [75] Европейское космическое агентство рассчитывает разместить на орбите свой Галилео с 30 спутниками. место и к 2011–2012 гг. [75] [ нужно обновить ]
Концепции электронного интегрированного мостика определяют будущее планирование навигационных систем. [76] Интегрированные системы принимают входные данные от различных судовых датчиков, отображают в электронном виде информацию о местоположении и подают управляющие сигналы, необходимые для удержания судна на заданном курсе. [76] Навигатор становится системным менеджером, выбирая предварительные настройки системы, интерпретируя выходные данные системы и контролируя реакцию судна. [76]
... то, что я сказал, послужит доказательством абсолютной необходимости иметь первоклассные хронометры или тщательно следить за лунными наблюдениями; и никогда не упускал из виду, когда это практически возможно.