Table of Contents

Эпоха открытий: навигация по Мировому океану

Эпоха открытий, охватывающая 15-17 века, ознаменовала поворотный момент в истории человечества, когда европейские исследователи намеревались составить карту земного шара. Погружение в неизведанные воды требовало больше, чем смелости - это требовало глубокого понимания естественного мира. Среди самых мощных инструментов, доступных этим мореплавателям, были торговые ветры и океанские течения. Эти природные явления были не просто пассивными чертами окружающей среды; они были динамическими системами, которые можно было читать, предсказывать и использовать для сокращения рейсов, сохранения запасов и снижения риска катастрофы. Без господства этих сил великие экспедиции Колумба, да Гамы, Магеллана и бесчисленных других были бы гораздо более опасными, если не невозможными. Эта статья исследует науку, историю и прочное наследие этих навигационных средств, раскрывая, как ветер и вода формировали ход исследования.

Наука о торговых ветрах

Что такое торговые ветры?

Торговые ветры - это постоянные, устойчивые ветры, которые дуют с востока на запад в тропических регионах Земли, обычно между широтами 30 ° N и 30 ° S. Они названы не для торговли, а из фразы «торговля ударом» - это означает, что они постоянно дуют в фиксированном направлении. Для моряков эпохи Открытия эти ветры были надежным источником движения, на который можно было рассчитывать месяц за месяцем. В отличие от переменных Вестерли средних широт, торговые ветры поддерживали последовательное направление и скорость, что делало их идеальной дорогой для парусных судов.

Как формируются торговые ветры

Формирование торговых ветров коренится в атмосферной циркуляции Земли. На экваторе интенсивное солнечное нагревание вызывает подъем воздуха, создавая зону низкого давления. Этот восходящий воздух движется в сторону полюса на большой высоте, охлаждаясь при движении. Около 30° широты он опускается, создавая зоны высокого давления. Поверхностный воздух затем течет обратно к экватору, чтобы заменить восходящий воздух. Из-за эффекта Кориолиса — отклонения движущегося воздуха, вызванного вращением Земли — этот поток изгибается на запад. В Северном полушарии результатом является северо-восточный ветер; в Южном полушарии это юго-восточный ветер. Вместе они образуют пояса торгового ветра. Консистенция этой циркуляции дала исследователям предсказуемую силу для использования.

Исторические открытия и картирование

Европейские мореплаватели впервые начали систематически документировать модели торгового ветра во время ранних португальских путешествий по побережью Африки в 1400-х годах. Школа принца Генри Навигатора в Сагресе собирала данные возвращающихся капитанов, строя хранилище наблюдений ветра. К тому времени, когда Колумб отплыл в 1492 году, среди иберийских моряков было хорошо известно, что на западе пересечение с Канарских островов будет осуществляться торговцами. В течение следующих десятилетий картографы начали включать ветровые розы и текущие стрелы на портольских картах, превращая эмпирические знания в навигационные инструменты. Испанские и португальские экспедиции, спонсируемые короной, еще больше усовершенствовали это понимание, создав первые настоящие ветровые и текущие атласы Атлантики.

Основные торговые ветровые маршруты

Атлантическая система

Атлантический океан показал наиболее сильно путешествующие торговые ветровые маршруты. Северо-восточные торговые удары от побережья Северной Африки к Карибскому морю и Южной Америке. Этот коридор стал стандартным маршрутом для испанских галеонов, направляющихся в Новый Свет. Колумб пошел по этому пути в своем первом путешествии, отойдя от Канарских островов и совершая сделки непосредственно на Багамских островах. Для обратного путешествия его корабли не могли плыть прямо против торгов. Вместо этого они плыли на север в западный ветровой пояс, который относил их обратно в Европу. Эта петля по часовой стрелке - на юго-западе на сделках, на северо-востоке на Вестерлис - стала известна как Вольта-ду-Мар , или «поворот моря». Это был основополагающий образец Атлантического судоходства.

Система Индийского океана

Индийский океан представлял собой другую проблему. Здесь муссонный ветер доминирует, а не устойчивые торговли. Однако южный Индийский океан имеет надежный юго-восточный торговый пояс ветра, который дует в сторону африканского побережья. Португальский исследователь Васко да Гама использовал это в 1498 году, когда он обогнул мыс Доброй Надежды и использовал сделки, чтобы продвигаться на север вдоль африканского побережья, прежде чем перейти в Индию. Разворот муссонов также обеспечивал сезонный ритм: корабли могли плыть на восток в Индию во время юго-западного муссона (лето) и возвращаться на запад во время северо-восточного муссона (зима). Освоение этих сезонных сдвигов ветра было необходимо для торговли специями.

Тихоокеанская система

Тихий океан охватывает огромное расстояние, и его торговые ветровые пояса менее однородны, чем Атлантический. Северо-восточные торговли дуют через восточную часть Тихого океана, в то время как юго-восточные торговли доминируют в центральных и западных регионах. Флот Фердинанда Магеллана пересек Тихий океан в 1520-21 годах, полагаясь на северо-восточные сделки после прохождения через пролив, который теперь носит его имя. Однако тихоокеанские сделки часто слабее и более изменчивы, чем их атлантические коллеги, что делает переход изнурительным испытанием. Позже испанские галеоны, плавающие от Манилы до Акапулько, использовали другую стратегию: они плыли на север к Вестерли, затем на восток через Тихий океан, избегая торгов вообще для обратной ноги. Этот маршрут, известный как маршрут Урданета , стал основой торговли Манилы Галлеон.

Океанские течения: Пояс океана

Типы океанских течений

Океанские течения — это крупномасштабные потоки морской воды, приводимые в движение ветром, вращением Земли, разницей температур и солености. Для мореплавателей эти течения были скрытой силой, которая могла ускорить проход корабля или опасно столкнуть его с курса. Есть две широкие категории: поверхностные течения, приводимые в движение прежде всего ветром, и глубоководные течения, приводимые в движение разницей в плотности. В эпоху Открытия моряки были озабочены почти исключительно поверхностными течениями, которые могли добавлять или вычитать несколько узлов из скорости корабля. Знание этих течений часто передавалось устно и позже записывалось в судовых бревнах и ручьях (направлениях сплава).

Гольфстрим

Гольфстрим, пожалуй, самое известное океанское течение в истории мореплавания. Он берет свое начало в Мексиканском заливе, протекает через Флоридский пролив и проходит на север вдоль восточного побережья Северной Америки, прежде чем повернуть на восток в сторону Европы. Испанские флоты сокровищ, покидающие Карибский бассейн, научились ездить по Гольфстриму на север, получив решающее преимущество в скорости. Бенджамин Франклин позже нанес на карту Гольфстрим в 18 веке, но его существование было хорошо известно более ранним морякам. Теплые воды течения также смягчили климат северо-западной Европы, факт, который повлиял на модели поселений и сельскохозяйственные практики.

Канарское течение

Протекающее на юг вдоль северо-западного побережья Африки Канарское течение — прохладное, богатое питательными веществами течение, образующее восточную границу Североатлантического круговорота. Для португальских и испанских исследователей, плывущих на юг к Канарским островам и Кабо-Верде, это течение обеспечивало устойчивый толчок. Однако оно представляло собой вызов для северных кораблей, которым приходилось плыть против него. Канарское течение также играло роль в формировании прибрежного тумана пустыни Сахара, который иногда создавал опасные условия для кораблей, приближающихся к африканскому побережью.

Бенгейское течение

В Южной Атлантике Бенгельский поток течет на север вдоль западного побережья южной Африки. Это было критическим течением для португальских судов, обогнув мыс Доброй Надежды. Пройдя мыс, корабли могли бы проехать Бенгельский поток на север к экватору, где они столкнулись бы с юго-восточными торговыми ветрами. Это сочетание течения и ветра сделало маршрут в Индию более эффективным. Бенгельский поток также является одной из самых продуктивных морских экосистем в мире, поддерживая обширные рыбные промыслы, которые позже стали важными для колониальной экономики.

Куросиоское течение

Куросио-Токвёр, тихоокеанский эквивалент Гольфстрима, течёт на север вдоль побережья Японии. Для европейских исследователей, достигших восточноазиатских вод, это течение было жизненно важным навигационным ориентиром. Португальские торговцы и миссионеры-иезуиты научились использовать Куросио для путешествий между Макао, Нагасаки и Манилой. Теплые воды течения также повлияли на климат Японии и способствовали образованию тайфунов в западной части Тихого океана.

Навигационные методы

Мертвые расчеты и текущие оценки

Навигаторы в дальних плаваниях использовали технику под названием «мертвый расчёт» для оценки своего положения. Это включало отслеживание скорости корабля и его движения во времени и корректировку известных течений. Скорость измерялась с помощью бревна чипа — деревянной доски, брошенной за борт с прикрепленной линией. Линия имела узлы, связанные через регулярные промежутки времени, а количество узлов, которые заканчивались в фиксированное время, давало скорость корабля в узлах. Сравнивая их мертвое положение с более поздними небесными наблюдениями, моряки могли сделать вывод о силе и направлении токов, с которыми они столкнулись.

Вольта-ду-Мар

FLT:0]Volta do Mar была одной из самых важных навигационных стратегий эпохи открытий. Она включала в себя отплытие от предполагаемого места назначения, чтобы поймать благоприятные ветры и течения. Например, корабль, возвращающийся из Бразилии в Португалию, не плыл прямо на восток против торговых ветров. Вместо этого он плыл на север в Вестерлис, а затем поворачивал на восток в сторону Европы. Volta do Mar требовал глубоких знаний о ветрах и текущих моделях и был тщательно охраняемым секретом среди португальских пилотов. Эта техника также позволяла исследователям открывать новые земли; Азорские острова и Мадейра, вероятно, были найдены моряками, выполняющими Volta do Mar, который уводил их дальше на запад, чем предполагалось.

Великий Круговой Путь

В то время как торговые ветры управляли тропическими маршрутами, некоторые путешествия требовали дальнего кругового плавания — кратчайший путь между двумя точками на сфере. Это было особенно актуально для высокоширотных переходов, таких как маршрут из Европы в Северную Америку. В то время как большой круговой маршрут теоретически короче, он часто размещал корабли в регионах с неблагоприятными ветрами и течениями. Навигаторам приходилось балансировать геометрическое преимущество более короткого расстояния с практическим преимуществом верховой езды на торговых ветрах. На практике большинство трансатлантических переходов следовали за торговым ветровым поясом, даже если это означало более длительное путешествие.

Ключевые исследователи и их маршруты

Христофор Колумб

Первое путешествие Колумба в 1492 году является учебником, в котором он использовал торговые ветры и течения. Он покинул Палос-де-ла-Фронтера, остановился на Канарских островах, а затем отплыл на запад по северо-восточным рейдам. Переправа заняла всего 36 дней — чрезвычайно быстрый транзит по меркам того времени. На обратном пути Колумб отплыл на север к широте Азорских островов, прежде чем повернуть на восток, отправившись на Вестерлис обратно в Европу. Этот маршрут стал стандартным для всех последующих испанских путешествий в Карибский бассейн.

Васко да Гама

Путешествие Да Гамы в Индию в 1497—1499 годах было мастер-классом в современной навигации. Обогнув мыс Доброй Надежды, он плыл на север вдоль африканского побережья, используя течение Агулхаса, а затем юго-восточные рейды. На экваторе он столкнулся с депрессивным состоянием — областью легких и переменных ветров — и изо всех сил пытался добиться прогресса. Однако, как только он подхватил муссонный ветер Индийского океана, он совершил быстрый переход в Каликут. Его обратный путь был еще более замечательным: он плыл на север к Вестерлис, пересек Индийский океан и обошел мыс на более высокой широте, избегая коварного течения Агулхаса, оставаясь дальше на море.

Фердинанд Магеллан

Флот Магеллана отправился в 1519 году на поиски западного маршрута к островам Специи. После обхода Южной Америки через пролив, который теперь носит его имя, флот вошел в Тихий океан и повернул на север, чтобы поймать северо-восточные рейды. Однако тихоокеанские рейды были слабыми в том году, и флот дрейфовал в течение нескольких месяцев в почти спокойных условиях. Многие члены экипажа погибли от цинги и голода. Сам Магеллан был убит на Филиппинах, но его оставшиеся корабли в конечном итоге достигли островов Специи и вернулись в Испанию через Индийский океан и мыс Доброй Надежды. Путешествие доказало, что Земля круглая и что торговые ветры и течения Тихого океана были гораздо менее надежными, чем те, что были в Атлантике.

Джон Кэбот

Джон Кэбот, плывущий из Англии в 1497 году, использовал высокоширотный маршрут через Северную Атлантику. Он проследовал на юг вдоль побережья Ирландии, а затем выехал прямо на запад, катаясь на Вестерлис, а не на торговых ветрах. Этот маршрут доставил его в Ньюфаундленд гораздо быстрее, чем мог бы быть маршрут торгового ветра, но для этого требовалось плавание в холодных, туманных условиях. Путешествие Кэбота продемонстрировало, что существует множество действенных стратегий пересечения Атлантики, каждая из которых имеет свои собственные компромиссы между скоростью, безопасностью и комфортом.

Инструменты и инструменты навигации

Компас

Магнитный компас был самым важным навигационным инструментом эпохи открытий. Он позволял морякам сохранять направление даже тогда, когда облака заслоняли солнце или звезды. Однако на компасы влияло магнитное склонение — разница между магнитным севером и истинным севером — которое менялось с местоположением. Навигаторы должны были исправить это, используя таблицы склонения. Знание магнитного изменения также помогло некоторым исследователям, таким как Колумб, обнаружить, что они вошли в новый регион, когда компас начал вести себя по-другому.

Астролябия и квадрант

Для определения широты европейские мореплаватели использовали астролябию и квадрант. Астролябия измеряла высоту солнца или звезды над горизонтом. Сравнивая это со таблицами солнечного склонения, моряк мог рассчитать широту. Квадрант был проще, но менее точен, с помощью взвешенной струны измеряли углы. Оба прибора было трудно использовать на движущемся корабле, поэтому измерения широты обычно проводились во время остановок или в спокойных условиях. Развитие задней части аппарата в конце 16 века улучшило точность, позволив наблюдателю измерять высоту солнца, когда он смотрел в сторону от него.

Чип Лог

Измерение скорости было критическим для мертвого расчета. Дневник чипа, упомянутый ранее, состоял из деревянного квадранта на линии с узлами, связанными с интервалами 47 футов 3 дюйма (1/120 морской мили). Член экипажа перекинул бревно через корму и подсчитал, сколько узлов было выплачено за 30 секунд (измерено песчаником). Результат дал скорость корабля в узлах. Этот метод был грубым, но удивительно эффективным и оставался в использовании до 19-го века.

Карты и карты Портолана

Портольские карты представляли собой подробные карты береговых линий, включавшие компасные розы, линии ромба и заметки о течениях и ветрах. Эти карты основывались на прямом наблюдении, а не на математической проекции и были весьма точны для своего времени. Портольские карты Средиземного моря могли использоваться для навигации с замечательной точностью. По мере того, как исследователи отваживались в Атлантический, Индийский и Тихий океаны, масштаб этих карт расширялся, включая новые данные из каждого рейса. Casa de Contratación в Севилье поддерживала мастер-карту всех испанских открытий, постоянно обновляя ее по мере поступления новой информации.

Наследие и современная актуальность

Современный парусный и погодный маршрут

Принципы, которые управляли навигацией в эпоху Открытия, по-прежнему информируют современное парусное движение. Сегодняшние моряки используют электронные системы маршрутизации погоды, которые загружают глобальные данные о ветре и токе и вычисляют оптимальный маршрут. Однако основная логика такая же, как у Volta do Mar: выберите путь, который максимизирует благоприятные ветры и минимизирует неблагоприятные токи. Конкурентные океанские гонщики и дальние крейсера изучают торговые ветры и течения с той же тщательностью, что и Колумбус или да Гама. Серия Пилотная диаграмма , опубликованная ВМС США и сегодняшние цифровые модели являются прямыми потомками атласов ветра и тока, впервые составленных в 16 веке.

Климатология наука

Торговые ветры и океанские течения являются не только историческими курьезами — они играют центральную роль в понимании климата Земли. Торговые ветры управляют поверхностными течениями океана, которые переносят тепло из тропиков на полюса. Изменения в силе торгового ветра могут влиять на Эль-Ниньо-Южное колебание, с глубоким воздействием на глобальные погодные условия. Ученые сегодня отслеживают торговые ветры и течения с помощью спутников, дрейфующих буев и океанографических исследовательских судов. Собранные данные используются для уточнения климатических моделей и прогнозирования таких явлений, как ураганы, муссоны и засухи. Те же ветры, которые перенесли Колумба в Новый Свет, теперь несут информацию, которая помогает нам понять нашу изменяющуюся планету.

Возобновляемая энергетика и судоходство

Торговые ветры также являются ресурсом для возобновляемой энергии. Ветровые фермы в тропиках и субтропиках могут вырабатывать электроэнергию от тех же устойчивых ветров, которые когда-то приводили в движение парусные суда. Кроме того, современные судоходные компании по-прежнему учитывают океанские течения в своем планировании маршрута. Гольфстрим, например, может экономить топливо на трансатлантических переходах на восток, если суда движутся по его потоку. И наоборот, суда, направляющиеся на запад, должны избегать Гольфстрима, чтобы минимизировать сопротивление. Эта оптимизация, известная как маршрутизация топлива, экономит миллионы тонн топлива каждый год и снижает выбросы парниковых газов. Знание течений, которые впервые использовали да Гама и Колумб, стало инструментом для устойчивости.

Образовательное и культурное наследие

Наследие торговых ветров и океанских течений сохраняется в музеях, архивах и образовательных программах по всему миру. Морские музеи Лиссабона, Севильи и Гринвича хранят обширные коллекции портольских карт, руттеров и навигационных приборов. Эти артефакты рассказывают историю о том, как люди научились читать естественный мир. Они также служат напоминанием о том, что исследования были возможны не только благодаря технологиям, но и благодаря внимательному наблюдению и уважению к окружающей среде. Навыки пилотов и штурманов эпохи открытий были формой науки, разработанной методом проб и ошибок и переданной в неразрывной цепи до наших дней.

Заключение

Торговые ветры и океанские течения были невидимой инфраструктурой эпохи открытий. Они обеспечивали естественную навигационную систему, которая позволяла исследователям уверенно и точно пересекать огромные океаны. Устойчивые ветры тропиков и мощные течения Атлантического, Тихого и Индийского океанов изучались, картировались и эксплуатировались с возрастающей изощренностью в течение 15-17 веков. Такие методы, как Volta do Mar, мертвый расчет и навигация по большому кругу, были построены на основе эмпирического наблюдения - и они остаются актуальными сегодня в парусном спорте, климатологии и судоходной логистике.

Великие исследователи эпохи открытий не покоряли океаны; они научились работать с ними. Они поняли, что ветер и вода были союзниками, а не препятствиями. Их наследие — это совокупность знаний, которая продолжает информировать о том, как мы ориентируемся, как мы изучаем планету и как мы используем природные силы для человеческих целей. Торговые ветры все еще дуют, течения все еще текут, а уроки эпохи открытий остаются такими же ценными, как и всегда.