Решающая роль навигации в формировании истории

Стремление исследовать неизвестные горизонты двигало человечество на протяжении тысячелетий. От самых ранних австронезийских моряков, колонизировавших Тихий океан, до смелых капитанов европейской эпохи открытий способность определять свое положение и наметить безопасный курс через обширные, бесхарактерные воды была единственным решающим фактором, отделяющим успешные экспедиции от катастрофы. Навигация была не просто техническим навыком; это был интеллектуальный двигатель, который сделал глобальные исследования, торговлю на большие расстояния и обмен культурами и идеями физически возможными.

Эффективная навигация обеспечивала безопасный проход через коварные проливы и непредсказуемую погоду, позволяла судам возвращаться домой с грузами и знаниями и позволяла создавать надежные торговые пути, связывающие далекие цивилизации.Без постоянного накопления навигационных знаний, передаваемых из поколения в поколение и уточненных методом проб и ошибок, великие исторические путешествия, от полинезийского поселения Гавайи до кругосветного плавания Магеллана, никогда не могли быть предприняты.

Ранние навигационные техники: чтение неба и моря

До изобретения магнитных компасов или хронометров древние мореплаватели опирались на сложный инструментарий естественных наблюдений, эти техники, отточенные на протяжении веков, позволяли им с удивительной точностью перемещаться по открытым океанам.

Небесная навигация

Используя Солнце, Луну, звезды и планеты для определения направления и широты, был самым надежным методом. В Северном полушарии Северная звезда (Поларис) служила фиксированной точкой, которая указывала истинный север. Измеряя угол Полярной звезды над горизонтом с помощью простого устройства, такого как поперечный штаб или астролябия, навигатор мог рассчитать их широту. Полинезийские путеводители использовали «звездный компас», который разделял горизонт на сегменты на основе точек восхода и захода ключевых звезд и созвездий. Они также ориентировались по Солнцу в течение дня, используя его полдень высоту для измерения положения север-юг.

Прибрежная навигация и береговая навигация

Близко к берегу моряки опирались на визуальные ссылки: наголовья, горные вершины, церковные башни и отличительные особенности береговой линии. В Средиземноморье, где береговые линии часто видны друг от друга, «каботаж» (пробег от ориентира к ориентиру) был основным методом на протяжении веков. Даже сегодня избыточность в прибрежной навигации остается основным принципом хорошего мореплавания. Полинезийские мореплаватели, однако, пошли дальше, используя набухшие узоры , отраженные от отдаленных островов, чтобы обнаружить землю за горизонтом, техника, которая все еще поражает современных ученых.

Мертвый расчет

Когда видимость была плохой или корабль был далеко от земли, мертвый расчет стал существенным. Навигатор оценил текущее положение корабля, используя ранее определенное положение (исправление), а затем добавил расстояние и направление, пройденное с момента этого исправления. Расстояние оценивалось путем поднятия бревенчатой линии - веревки с узлами через регулярные промежутки времени - за борт и подсчета того, сколько узлов прошло за фиксированное время (метод, который дал термин «узел» для морской скорости). Направление пришло из компаса. В то время как склонное к кумулятивным ошибкам, мертвый расчет был основой практической навигации на протяжении веков и оставался критическим в 20-м веке.

Развитие навигационных инструментов

Инновации в приборах неуклонно повышали точность, снижая риск полетов и расширяя спектр разведки.

Магнитный компас

Компас, впервые использовавшийся в Китае при династии Хань для гадания, а позднее для наземного плавания, достиг Средиземного моря к 12 веку. Он позволял морякам определять направление, когда облака заслоняли звезды. Ранние компасы были просто намагниченными иглами, плавающими в воде; позже они были установлены на сухом стержне внутри коробки с картой компаса, отмеченной 32 точками ветра. К 16 веку компас был стандартным на всех европейских кораблях. Ключевым новшеством был сухой компас с подвесной горкой, чтобы держать его на уровне в бурных морях.

Астролябия и кросс-штаб

Астролябия, древнегреческий инструмент, усовершенствованный исламскими астрономами, измерял высоту небесных тел над горизонтом. Моряки использовали астролябию моряка — более простую, тяжелую версию, предназначенную для движения корабля, — чтобы взять высоту полуденного солнца и определить широту. Кросс-штаб (или персонал Якова) был более дешевым, более надежным инструментом, где пользователь видел вдоль скользящего крестовина. Оба были точны только в спокойных условиях, но они были жизненно важны для прорыва без прибрежной навигации. Хороший ресурс на астролябии можно найти на входе в Британику на астролябии .

Секстант

Октант (изобретенный в 1730 году) и позднее секстант (1757) произвели революцию в небесной навигации. Используя парные зеркала, секстант позволил навигатору измерять угол между двумя объектами (например, солнцем и горизонтом) с гораздо большей точностью, чем астролябия, даже на катящейся палубе. В сочетании с точными морскими альманахами секстант стал золотым стандартом для определения положения до появления GPS.

Хронометр и проблема долготы

В то время как широта может быть найдена с относительной легкостью с использованием солнца или звезд, определение долготы оставалось самой большой навигационной задачей. Долгота требует знания точного времени на эталонном меридиане (как Гринвич) в то же время зная местное время. Морской хронометр , лихо усовершенствованный Джоном Харрисоном в 18 веке после десятилетий работы, решил эту проблему. Его хронометр H4 сохранил точное время на борту корабля, несмотря на движение, влажность и температурные изменения. История соперничества Харрисона с Советом долготы является классической историей научной настойчивости, подробно описанной в Королевские музеи Гринвич ресурс .

Профили влиятельных исследователей

История исследований полна людей, чье мастерство навигации или его отсутствие сформировали их путешествия и изменили мир.

Фердинанд Магеллан

Экспедиция Фердинанда Магеллана 1519-1522 годов была первой, которая совершила кругосветное путешествие, подвиг, который доказал, что Земля круглая и намного больше, чем думал Колумб. Сам Магеллан был отличным мореплавателем, который изучал португальские карты и направления плавания. Он обнаружил пролив, который носит его имя на южной оконечности Южной Америки, пронизывая свои корабли через лабиринт каналов, используя терпение и тщательное пилотирование. Хотя он умер на Филиппинах, его навигационные навыки получили флот через Тихий океан, который был намного шире, чем кто-либо ожидал. Его путешествие было тематическим исследованием как в силе, так и в пределах современной навигации.

Христофор Колумб

Колумб — исследование, противоречащее друг другу: одаренный моряк, который, тем не менее, сделал фундаментальную навигационную ошибку. Он недооценил окружность Земли примерно на 25%, что привело его к убеждению, что Азия была достижима, проплывая на запад через Атлантику. Его использование небесной навигации было рудиментарным, и он в первую очередь полагался на мертвый расчёт и его интуитивное чувство ветров и течений. Его путешествия непреднамеренно открыли Америку для европейской колонизации, но его навигационные просчеты означали, что он умер, полагая, что достиг окраин Азии.

Джеймс Кук

Капитана Джеймса Кука часто называют величайшим мореплавателем Эпохи Паруса. В его трех Тихоокеанских рейсах (1768-1779) он методично нанес на карту Новую Зеландию, восточное побережье Австралии, многочисленные тихоокеанские острова и северо-западное побережье Северной Америки. Кук был одним из первых капитанов, которые регулярно использовали морской хронометр для долготы, что резко улучшило точность его диаграмм. Он также впервые использовал профилактические меры против цинги (такие как квашеная капуста и цитрусовые), сохраняя его экипажи более здоровыми и его корабли в море дольше. Его наследие включает в себя некоторые из самых точных диаграмм, произведенных до 19-го века. Узнайте больше о навигационных достижениях Кука в функции Музея естественной истории на октанте Кука .

Другие известные навигаторы

Чжэн Хэ (1371-1433) командовал огромными китайскими флотилиями сокровищ, которые плавали через Индийский океан в Африку за семьдесят лет до того, как португальцы обогнули мыс. Его штурманы использовали компасы, звездные карты и подробные «рутеры» (направления набега) в флоте, который затмил современные европейские суда. Между тем, путешествие Васко да Гамы 1498 года по Африке в Индию использовало сезонные муссонные ветры, управляемые пилотом Гуджарати, который научил его системе парусного спорта в Индийском океане.

Навигация, торговля и колонизация

Способность к навигации надежно открыла двери для глобальных торговых сетей и колониальных империй. Португальцы создали ряд укрепленных торговых постов из Западной Африки в Малакку, контролируя торговлю специями благодаря освоению навигации по Атлантике и Индийскому океану. Испанцы связали Манилу и Акапулько через ежегодные манильские галлеоны, используя течение Куросио и торговые ветры. Голландские и британские Ост-Индские компании разработали очень подробные инструкции по парусному спорту и методы составления графиков, чтобы конкурировать за азиатские рынки. Эти маршруты были не просто экономическими спасательными линиями - они стали артериями ранней глобализации, перемещая серебро, специи, шелк, людей и болезни через океаны.

Навигация также позволила колонизацию. Европейские державы могли проецировать военную силу через Атлантику, посылать поселенцев и поддерживать связь с отдаленными колониями. Треугольная торговля между Европой, Африкой и Америками опиралась на точное знание ветров и течений для перемещения рабов, сырья и промышленных товаров. Без навигационных инструментов и методов для совершения надежных дальних путешествий европейские колониальные империи 16-19 веков были бы невозможны.

Опасности и проблемы, с которыми сталкиваются ранние навигаторы

Несмотря на появление новых технологий, ранние рейсы были чрезвычайно опасны.

  • Ураганы, тайфуны, штормы и неожиданные затишья могли разрушить корабли или задержать плавание на несколько недель. Навигаторы не могли предсказать погоду за пределами наблюдения за облаками и показаниями барометра (барометр был изобретен в 1643 году, но медленно вошел в морское использование).
  • Неточные карты:] Многие карты содержали огромные пустые пространства, скопированные ошибки или причудливые острова.«остров Бразилии» появлялся на картах Атлантики на протяжении веков, несмотря на то, что его не существовало. Навигаторам приходилось постоянно проверять диаграммы с помощью собственных звуков и наблюдений.
  • Печёвка и болезни:] Плохое питание ослабило экипажи, а цинга часто убивала больше моряков, чем штормы. Только во время путешествий Кука связь с витамином С была практически доказана.
  • Мятеж и навигационная ошибка:] Если навигатор просчитался, у корабля может закончиться еда или вода, или он может ударить по невидимому рифу.Напряжение между капитаном, штурманом и экипажем из-за неопределенных позиций часто приводило к конфликту.
  • Уход и токи: Корабль не всегда следует по направлению, направляемому; ветер и токи толкают его в сторону (уход).Учет этих сил требовал опыта и тщательной регистрации, часто с логбуками, которые регистрировали скорость, курс, погоду и токи.

Эволюция навигационной науки

С 16 по 19 век навигация превратилась из корабля, переданного в результате ученичества, в строгую прикладную науку.

Картография и прогнозы

Необходимость в точных морских картах привела к разработке проекции Меркатора (1569), которая сохранила углы и позволила навигаторам строить прямые линии ромба в качестве постоянных курсов компаса — критически важных для мертвого расчета.Франция учредила Депо де ла Марин для стандартизации карт, а Британское Адмиралтейство опубликовало первую официальную серию.Проекция Герарда Меркатора подробно объясняется на записи Британика для проекции Меркатора.

Долгота и хронометраж

Решение проблемы долготы было единственным величайшим научным достижением в навигации. После того, как хронометр Харрисона, доступные и надежные морские хронометры стали стандартом на морских и торговых судах к 1840-м годам. Изобретение электрического телеграфа позволило распределить стандартное время, а к концу 19-го века сигналы времени от обсерваторий позволили кораблям ежедневно проверять свои хронометры.

Научные методы

Навигаторы начали использовать методы триангуляции и геодезии, заимствованные у землемеров. Изобретение октанта (John Hadley, 1730) и позднее сектанта сделало измерение широты гораздо более точным.логовая линия и хип-лога уступила место патентному журналу.Звуковые зацепки измеряли глубину и отбирали морское дно. К 19 веку хорошо оборудованная судоходная навигационная станция включала секстант, хронометр, компас, барометр, диаграммы, параллельные линейки, делители и морской альманах.

Наследие и современная навигация

Основополагающие методы ранних навигаторов остаются встроенными в современную практику, хотя технология изменила поле. Спутники Глобальной системы позиционирования (GPS) теперь дают любому пользователю точное положение в пределах метров. Инерциальные навигационные системы на борту судов полагаются на акселерометры и гироскопы. Электронные системы картографирования и автоматической идентификации (AIS) заменили бумажные диаграммы и визуальное построение графиков во многих контекстах.

Тем не менее, каждый современный навигатор все еще изучает основы: как взять подшипник, как нарисовать мертвую расчетную позицию, как учесть свободу и ток и как зафиксировать положение с использованием небесных тел. Принципы навигации - установление известной отправной точки, измерение направления и расстояния и регулярное подтверждение положения - именно те, которые используются Магелланом и Куком. Кроме того, исторические корни навигации сохраняются в Международных правилах предотвращения столкновений на море (COLREGS), концепции морских карт и универсального использования морской мили и узла, которые получены из старой половозрелой системы и линии журнала.

Наконец, наследие ранней поисковой навигации видно в названиях мест, течений и ветров, обнаруженных и записанных этими ранними капитанами. Ревущие сороковые и Торговые ветры являются обычными ветровыми поясами, названными моряками. Гольфстрим был нанесён на карту Бенджамином Франклином, самим мореплавателем и издателем одной из первых карт океанского течения. Каждое современное путешествие, которое пересекает океан, основывается на накопленных знаниях тех, кто плавал раньше.

Заключение

Навигация была невидимым кораблем, который сделал возможным эпоху исследований. Она превратила мир из коллекции изолированных массивов суши в связанную глобальную систему. От звездных троп полинезийских путеводителей до точных хронометров Джеймса Кука эволюция навигационных методов отражает неустанное стремление человечества понять и освоить природную среду. В следующий раз, когда вы взглянете на карту или проверите GPS-координацию, вспомните века изобретательности, мужества и чистой настойчивости, которые ушли в изучение того, как найти наш путь через моря.