航海史、または海上航行史とは、伝統的な慣習、幾何学、天文学、または特殊な機器を用いて、船の位置と航路を確立することにより、外洋で船を操縦する技術のことである。多くの民族が航海者として優れており、その中でも特にオーストロネシア人(東南アジアの島嶼人、マダガスカル人、メラネシアの島嶼人、ミクロネシア人、ポリネシア人)、ハラッパ人、フェニキア人、イラン人、古代ギリシャ人、ローマ人、アラブ人、古代インド人、北欧人、中国人、ヴェネツィア人、ジェノヴァ人、ハンザ同盟ドイツ人、ポルトガル人、スペイン人、イギリス人、フランス人、オランダ人、デンマーク人などが挙げられる。

インド太平洋における航海は、紀元前3000年から1000年の間に台湾から南下し、島嶼東南アジアと島嶼メラネシアに広がったオーストロネシア人の海洋移住から始まった。彼らの最初の長距離航海は、紀元前1500年頃のフィリピンからミクロネシアへの植民地化であった。紀元前900年頃までに、彼らの子孫は太平洋を6000キロメートル以上も横断し、トンガとサモアに到達した。この地域では、独特のポリネシア文化が発展した。その後数世紀のうちに、ポリネシア人はハワイ、ニュージーランド、イースター島、そしておそらく南アメリカにも到達した。ポリネシアの航海士は、鳥の観察、星による航法、波やうねりを利用して近くの陸地を探知するなど、さまざまな道具や方法を用いた。歌、神話、星図は、重要な航海情報を記憶するのに役立った。一方、東南アジアの島嶼部に住むオーストロネシア人は、紀元前1000年頃までに中国、南インド、中東、東アフリカ沿岸部を結ぶ最初の本格的な海上貿易ネットワークを開始した。ボルネオ島からの入植者は紀元1千年紀初頭までにマダガスカルに到達し、紀元500年までに植民地化した。 [ 1 ] [ 2 ] [注1 ]

地中海を航海する船乗りたちは、陸地を視界に捉えることや風とその傾向を理解することなど、いくつかの技術を用いて位置を特定した。クレタ島のミノア人は、天体航法を用いた初期の西洋文明の一例である。彼らの宮殿や山頂の聖域には、春分と秋分の日の出、特定の星の昇り沈みに合わせた建築的特徴が見られる。[ 3 ]ミノア人はテラ島やエジプトへ航海した。[ 4 ]これらの航海はどちらもミノア人にとっては1日以上の航海を要し、夜間に外洋を航行することになっただろう。[ 4 ]ここで船乗りたちは、特定の星、特に大熊座の星の位置を利用して、船を正しい方向に向けていた。[ 4 ]
星を使った航海、つまり天体航法の記録は、ホメロスの『オデュッセイア』にまで遡ります。カリュプソはオデュッセウスに、オギュギア島から東へ大洋を横断する航海中、大熊座(おおぐま座)を左手に見ながら、プレアデス星団、沈みが遅いうしかい座、オリオン座の位置を観察するようにと告げています。[ 5 ]紀元前3世紀のギリシャの詩人アラトスは、エウドクソスが記した星座の位置を詳細に記した『ファイノメナ』を著しました。[ 6 ]記述された位置は、アラトスやエウドクソスの時代のギリシャ本土の星の位置とは一致しませんが、青銅器時代のクレタ島の空と一致すると主張する人もいます。[ 6 ]この星の位置の変化は、地球の自転軸の揺れによるもので、主に北極星に影響を与えます。[ 7 ]紀元前 1000 年頃には、りゅう座は北極星よりも北極に近かったでしょう。[ 8 ]北極星は地平線の下に消えることがなく、夜通し見ることができるため、航海に使われていました。[ 7 ]
紀元前3世紀までに、ギリシャ人は小熊座(こぐま座)を航海に利用し始めていた。[ 9 ]紀元1世紀半ば、ルカヌスはポンペイウスが航海における星の利用について船乗りに質問したことを記している。船乗りは周極星を利用した航海について説明した。[ 10 ]緯度1度に沿って航海するには、船乗りはその緯度より上の周極星を空で見つける必要があった。[ 11 ]例えば、アポロニウスはアルフェウス川の河口から西へシラクサへ航海する際にβドラコニスを利用した。[ 11 ]
ギリシャの航海士マッサリアのピュテアスの航海は、非常に長く初期の航海の特に注目すべき例である。[ 12 ] 有能な天文学者であり地理学者でもあったピュテアスは、ギリシャからジブラルタル海峡を通って西ヨーロッパとブリテン諸島へと旅をした。[ 12 ]ピュテアスは、白夜[注2 ]、極地の氷、ゲルマン民族、そしておそらくストーンヘンジについて記述した最初の人物として知られている。ピュテアスはまた、遠く離れた「トゥーレ」という概念を地理学者の想像力に導入し、彼の記述は月が潮汐の原因であると述べている最古のものである。
ネアルコスがアレクサンドロスのインド遠征後にインドからスーサへ行った有名な航海は、アリアノスの記録『インディカ』に保存されている。ギリシャの航海士キュジコスのエウドクソスは、エジプトのヘレニズム・プトレマイオス朝の王プトレマイオス8世のためにアラビア海を探検した。ポセイドニオスによれば、後にストラボンの『地理誌』に報告されたところによると、インド洋のモンスーン風系は紀元前118年または116年にキュジコスのエウドクソスによって初めて航海された。[ 13 ]
海図や航海指示書として知られるテキストによる説明は、紀元前6世紀以来、何らかの形で使用されてきました。[ 14 ]立体投影法や正投影法を用いた海図は、紀元前2世紀にまで遡ります。[ 14 ]

フェニキア人とその後継者であるカルタゴ人は、特に航海に長けており、目的地に早く到達するために海岸からますます遠くまで航海することを学びました。彼らを助けた道具の1つが測深錘でした。この道具は鐘の形をしており、石または鉛でできており、非常に長いロープに取り付けられた獣脂が中に入っていました。海に出ると、船乗りは測深錘を下ろして水深を測定し、それによって陸地からの距離を推定することができました。また、獣脂は海底から堆積物を拾い上げ、熟練した船乗りはそれを調べて正確な位置を特定することができました。カルタゴの航海士ハンノは紀元前500年頃にジブラルタル海峡を航海し、アフリカの大西洋岸を探検したことが知られています。この探検は少なくともセネガルまで到達したというのが一般的な見解です。[ 15 ]ハノーの探検の最果てがカメルーン山かギニアの標高890メートル(2910フィート)のカクリマ山かについては意見が一致していない。[ 16 ]それにもかかわらず、ハノーの航海の限界はさらに北であった可能性があり、 15世紀初頭まで「ヨーロッパの航海の限界、あるいは通過不可能な限界」であったチャウナール岬以南の地域からの帰路には困難が伴うことがよく記録されている。[ 17 ] [ 18 ]
南シナ海とインド洋では、航海士は比較的安定したモンスーンの風を利用して方向を判断することができた。 [ 19 ]これにより、年に2回、長い片道航海が可能になった。[ 19 ] 260年に康泰が著した書物には、インド・スキタイ(月支—月氏)の商人が馬を輸送するために、ポと呼ばれる7枚の帆を持つ船を使用していたと記されている。彼はまた、大きなポで1か月と数日かかる島々(または群島)間のモンスーン貿易にも言及している。[ 20 ]紀元前1000年頃、ヌサンタラ・オーストロネシア人はタンジャ帆とジャンク帆を開発した。これらのタイプの帆の発明により、風に逆らって航行できる能力のおかげで、アフリカ西海岸を周航することが可能になった。[ 21 ]紀元前1000年頃、ヌサンタラ・オーストロネシア人はタンジャ帆とジャンク帆を開発した。 200 年、漢王朝時代に、中国で川船(ジャンク船)が開発されました。 [注 3 ]紀元 50 ~ 500 年頃、マレーとジャワの交易船団がマダガスカルに到達しました。労働者や奴隷として、マアニャン・ダヤク族も連れてこられました。[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]マダガスカル語は南東バリト語に由来し、マアニャン語はそれに最も近い言語で、マレー語とジャワ語からの借用語が多数あります。[ 26 ] [ 27 ] 8 世紀または 9 世紀までに、古代インドネシアの船は、おそらくアウトリガーのボロブドゥール船と崑崙ポまたはジョンを使用して、すでにガーナまで到達していた可能性があります。[ 28 ]


アラブ帝国は航海に大きく貢献し、西は大西洋と地中海から東はインド洋と中国海まで広がる貿易ネットワークを持っていた[ 29 ] 。ナイル川、ティグリス川、ユーフラテス川を除けば、イスラム圏では航行可能な川は珍しかったため、海上輸送が非常に重要だった。イスラムの地理学と航海科学では、磁気コンパスとカマルと呼ばれる原始的な器具が使用され、天体航法や星の高度と緯度の測定に用いられた。カマル自体は簡単に作ることができ、骨か木の長方形の板に9つの連続した結び目のある紐が取り付けられていた。アラブ人が開発したもう1つの器具は四分儀だった。これも天体航法装置で、元々は天文学のために開発され、後に航海に転用された。[ 30 ] 当時の詳細な地図と組み合わせることで、船乗りたちは海岸沿いを航行するのではなく、大洋を横断することができた。しかし、大西洋を外洋航行した記録はなく、彼らの活動は地中海、紅海、ペルシャ湾、アラビア海、そしてベンガル湾に集中していた。[ 31 ] 15 世紀以降、ポルトガル人、そして後にイベリア半島の他の人々によって長距離航海のために開発され使用されたキャラベル船の起源は、13 世紀までにアンダルシアの探検家が使用したカリブにも遡る。[ 32 ]
インドと近隣諸国を結ぶ海上航路は、何世紀にもわたって交易の主要な手段であり、インド文化が東南アジアの社会に広く影響を与える要因となった。強力な海軍を擁していたのは、マウリヤ朝、サータヴァーハナ朝、チョーラ朝、ヴィジャヤナガラ朝、カリンガ王国、マラーター王国、そしてムガル帝国などである。
バイキングは偏光とサンストーンを利用して、完全に曇った空でも太陽の位置を特定し、船の航行を可能にした。この特別な鉱物は、13世紀から14世紀にかけてのアイスランドのいくつかの文献で言及されており、炭素年代測定で11世紀初頭にノルマン人がニューファンドランド島最北端に短期間定住したランス・オ・メドウズから数世紀後のことである。[ 33 ]
中国では1040年から1117年の間に磁気コンパスが開発され、航海に応用された。[ 34 ] これにより、天候によって視界が制限された場合でも船長は航路を進み続けることができた。乾いた箱の中で回転する針を使用する真の航海用コンパスは、遅くとも1300年までにヨーロッパで発明された。[ 19 ] [ 35 ]
ポルトラノ海図と呼ばれる航海図は、13世紀末にイタリアで出現し始めた。 [ 36 ]しかし、その使用は急速には広まらなかったようで、1489年までイギリスの船舶で航海図が使用されたという報告はない。[ 36 ]




15世紀初頭のポルトガルの商業活動は、ヨーロッパ人にとって実用的な航海術の著しい進歩の時代を象徴していた。 [ 19 ]インファンテ・エンリケ(後に「航海王子エンリケ」と呼ばれる) が派遣したこれらの探検と貿易遠征は、まず1418年にポルト・サント島(マデイラ島近郊)の発見、1427年にアゾレス諸島の再発見、 1447年にカーボベルデ諸島の発見、 1462年にシエラレオネの発見につながった。 [ 19 ]
海洋航海で収集された経験的観察、風や海流の地図作成と相まって、ポルトガルの探検家たちは長距離海洋航海を主導し、[ 38 ] 16世紀初頭には、北大西洋と南アメリカから日本と東南アジアまで、大西洋、インド洋、西太平洋を網羅する海洋航路のネットワークを開拓しました。
ポルトガルによる大西洋航海は、数十年にわたって継続された、体系的な大規模科学プロジェクトの初期の事例の一つである。この研究計画には、卓越した能力を持つ複数の人材が参加し、明確な目標が設定され、その後の航海の成否を通じて実験的な検証が行われた。
カナリア諸島の南(またはブジュドゥールの南)から帆走のみで戻る際の主な問題は、風と海流の体制の変化によるものです。北大西洋環流と赤道反流[ 39 ]はアフリカ北西部の膨らみに沿って南へ押し流しますが、北東貿易風と南東貿易風が交わる場所(無風帯)[ 40 ]では風が不安定なため、帆船は海流に翻弄されます。これらの海流と風が合わさることで、北上は非常に困難、あるいは不可能になります。このような背景のもと、ポルトガル人は北大西洋と南大西洋の2つの大きな海流(文字通りには「海の向き」という意味だが、「海からの帰還」という意味もある)と貿易風を発見した(それぞれ15世紀前半と後半頃)。これらは新世界に到達してヨーロッパへ帰還する道を開き、また将来の探検航海では、逆風や海流を避けて西の海でアフリカを周航する道も開いた。 1427年のアゾレス諸島の「再発見」は、アフリカ西海岸からの帰還ルート(「ボルタ・デ・ギネ」と「ボルタ・ダ・ミナ」と順次呼ばれる)上に位置するようになったこれらの島の戦略的重要性の高まりを反映しているにすぎない。また、 1436年にアゾレス諸島の西にあるサルガッソ海(当時は「マール・ダ・バガ」とも呼ばれていた)への言及は、帰還ルートの西端を示している。[ 41 ] 帰路の困難を解決するために、沿岸と外洋の状況に関する体系的な調査が行われ、それは15世紀末まで続いた。このような体系的な基準の初期の例は、航海士、軍司令官、博識な著述家であるドゥアルテ・パチェコ・ペレイラの『エスメラルド・デ・シトゥ・オルビス』(1505~1508年)に見られる。彼はその中で、自身と他の人々によるアフリカ沿岸と南大西洋の外洋の探検について報告している。
『エスメラルド』の序文では:
「宇宙誌学と航海術に属するものについて説明したいと思います(…)岬や場所が他の岬や場所に対してどのように位置しているか。そして、この作業が秩序と基礎を得るため、海岸をより安全に航行できるようにするため、また、このために知っておくべき土地の知識や浅瀬の位置、また、いくつかの場所で行われた測深によってその水深がどれくらいか、また、海底が泥か砂か、石か小石か、鋭利な縁か、貝殻(ブルガオ=リヴォナピカ)か、あるいはそのような測深がどのような性質であるか、浅瀬から海岸線までの距離がわかっていること、また、潮汐がスペインのように北東と南西から来るのか、それとも北と南、西と東、または北西と南東から来るのか、港や河口に出入りするために絶対に必要なこと、また、極からの測定値によって何度あるかがわかっていること場所の隔たりと赤道に対する緯度、またこのエチオピア(アフリカ)の人々の性質と生活様式、そしてこの土地で得られる商業についても話します[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]
行われた観察の保管場所は、「ロテイロス」または海上ルートマップでした。知られている最も初期のロテイロは、現在のナイジェリアのニジェール川デルタまでの海岸を描いたヴァレンティム・フェルナンデスによるいくつかの写本のコレクション(1485年)の一部であり、次に上で引用した「エスメラルド...」(1505年~1508年)が続く。ジョアン・デ・リスボアによる「Livro de Marinharia e Tratado da Agulha de Marear」(船員シップと磁針の論文)に含まれるいくつかの「ロテイロ」(1514年)。アンドレ・ピレス著「Regimento de Navegacão...」(航海連隊)(1520年)に含まれるロテイロ。ペロ・ロペス・デ・ソウザ著(1530年 - 1532年)ブラジル行きのロテイロ、ディオゴ・デ・アフォンソ著『ロテイロ・ダ・カレイラ・ダ・インディア』(インド発着の旅行ルートブック)(1536年)。 D.ジョアン・デ・カストロによるロテイロ(下記参照): リスボンからゴア (1538 年)、ゴアからディウ (インド北西部) (1538 年 - 1539 年)、および紅海 (1541 年) [ 45 ]
実施された探査の範囲については、第2章の2ページ目にある「エスメラルド… 」に再び記載されている。
「…我らが主の年1498年、陛下は我々に広大な大洋を越えて西方の地域を探検するよう命じられました。そこで、赤道から北極に向かって緯度70度まで広がり、さらに赤道から南極に向かって緯度28度まで広がる非常に大きな堅固な土地が発見され、探検されました。ヨーロッパまたはアフリカのどの場所からでも、航海の規則に従って西へ直線で36度の経度を横断すると、1度あたり18リーグで計算すると648リーグの航路になります。」[ 46 ] [ 47 ]
南大西洋の海域の探検が単一の航海で行われたとは考えにくい。特に、1497 年にヴァスコ・ダ・ガマが辿った航路は、1500 年にペドロ・アルヴァレス・カブラルが辿った航路とは大きく異なり、それぞれ出発の季節に合わせて調整されていた。[ 48 ] [ 49 ] この調整は、南大西洋の風と海流の年間変動の周期を理解していたことを示している。さらに、北大西洋西部へと進む組織的な探検隊も存在した(テイヴェ、1454 年、ヴォガード、1462 年、テレス、1474 年、ウルモ、1486 年)[ 48 ]船の補給に関する文書や、1493 年~1496 年という早い時期の南大西洋の太陽赤緯表の注文に関する文書[ 50 ]はすべて、計画的で組織的な活動を示唆している。この体系化された知識の最も重要な成果は、1494年のトルデシリャス条約の締結であり、境界線を西へ270リーグ(アゾレス諸島の西100リーグから370リーグへ)移動させることで、ブラジルに対するポルトガルの領有権主張と大西洋におけるポルトガルの覇権を確固たるものにした。
16 世紀初頭には、リスボンとインドの間で定期的な航海が行われていた。大西洋の知識は蓄積によって発展し、体系的な探検はインドへと広がっていった。この活動の結果として、学者 (数学者、宇宙誌学者)ペドロ・ヌネスと探検家で「主任調査員」のジョアン・デ・カストロ(航海士、軍司令官、インド副王) を中心とした傑出した人物のグループが形成された。そのような人物には、アンドレ・ド・レゼンデ(学者)、ジョアン・デ・バロス(年代記作家、学者)、そしておそらくダミアン・デ・ゴイス(外交官、学者、エラスムスの友人) が含まれていた。[ 51 ]ペドロ・ヌネス(1502–1578)の理論的研究は、ロクソドロミック曲線の数学的決定を達成した。これは、2 次元地図上に表現された球面上の 2 点間の最短経路であり、メルカトル図法の確立への道を開いた。[ 52 ] [ 53 ]ペドロ・ヌネスは、同時代の著書『球面論』(1537年)の中で、ポルトガルの航海は冒険的な試みではなかったと述べている。
「ナム・セ・フェゼラム・インド・ア・チェルタル: マス・パーティアム・オス・ノッソス・マレアンテス・ムイ・エンシナドス・プロイドス・デ・エストロメントス・レグラス・デ・アストロロジー・ジオメトリア・ク・サム・アス・クサス・クオス・コスモグラフォス・ハム・ダダール・アペルセビダス(...) 特別な情報を得るために、私は何も知りません。」アンティゴス・ヴサアム」(これは偶然に行われたわけではありません。しかし、私たちの船員たちは十分に教えられ、宇宙飛行士が提供するであろう占星術(天文学)と幾何学の道具と規則を備えて出発しました(...)そして彼らは、もはや古代人が使用したものではなく、正確なルートを記した海図を取得しました)。[ 54 ]
ヌネスの信頼性は、1527年以降、パイロットや上級船員の指導に個人的に関わっていたことに基づいている。[ 52 ]さらに、カストロがいくつかの手紙で述べているように、ジョアン・デ・カストロの体系的な仕事のための道具や指示書を開発したのはヌネスであった。[ 55 ] [ 56 ]
ジョアン・デ・カストロの研究はインド洋の航路(1538年)に沿って行われ、特にペルシャ湾と紅海を含むアラビア海(1538~39年および1541年)で行われた。[ 45 ]彼の海岸、航海、風と海流の研究は厳密かつ正確であったが、大西洋とインド洋の地磁気に関する研究が称賛されるようになった。
ドン・ジョアン・デ・カストロは、特に磁気と船上の磁針に関連する現象を検出することに成功した一連の実験を行った。このような知識はペドロ・ヌネスに伝わり、もちろん彼の旅行中のすべての観察の直接的なインスピレーションとなったと考えられる。1538年8月5日、ドン・ジョアン・デ・カストロがモザンビークの緯度を測定しようとしたとき、彼は磁針の驚くべき不安定さの原因を発見した。彼は磁針の偏角を記録し、航海史にこの現象を最初に知ったかのように記録されているニエップのデニス・ギヨーム(1666年)よりも128年も前にそれを発見した。1538年12月22日、バサイム近郊で彼が発見した磁気現象は、特定の岩石の近さのために磁針が変化するもので、4世紀後に確認され、局所的な引力と呼ばれた。ドン・ジョアン・デ・カストロは、磁気偏角の変化は地理的な経線によって形成された。彼のコメントは、16世紀の大西洋とインド洋の磁気偏角の値に関する最も重要な記録であり、地球磁気の研究に役立つ。彼はこの世紀のヨーロッパの実験科学の人物の一人であり、この研究の重要性を航海と結びつけた。「[ 57 ]
ポルトガルのジョアン2世は、航海に関する委員会を設立し、この取り組みを継続した。[ 19 ] このグループは太陽の赤緯表を計算し、航海士のアストロラーベを改良し、クロススタッフの良い代替品になると信じた。[ 19 ]これらのリソースにより、航海士が海上で緯度を 判断する能力が向上した。[ 19 ]ヘブライ語で天文学/占星術に関する優れた論文「Ha-jibbur Ha-gadol」の著者であるカスティーリャのユダヤ人アブラハム・ザクトは、1492年にポルトガルに逃れた。彼は1496年にレイリアの印刷所で「Biur Luhoth」、またはラテン語で「Almanach Perpetuum 」という本を出版し、それはすぐにラテン語とスペイン語に翻訳された。この本には、1497年から1500年までの天文表(天体暦)が収められており、これは、以前のように木製ではなく金属製の新しいアストロラーベ(ポルトガルの探検の初期に作られ、完成された)とともに、ヴァスコ・ダ・ガマとペドロ・アルヴァレス・カブラルがインド(南アメリカも経由)へ、大西洋(南西大西洋を含む)周辺、そしてインド洋を航海する際に役立った可能性がある。しかしながら、ポルトガル人は数十年にわたり、インド洋で船を操縦するために現地の水先案内人を雇わなければならなかった。[ 58 ]
15 世紀と 16 世紀には、カスティーリャ王国、そして後に「統一」されたスペイン王国も、ヨーロッパの世界的探検と植民地拡大の先鋒を務めていました。スペイン王国は、特に1492 年以降、カスティーリャ王国のためにクリストファー・コロンブスが行った大西洋横断探検など、大洋を横断する貿易ルートを開拓しました。スペイン王カルロス 1 世の治世下、カスティーリャ王国は、1521 年に世界一周航海の最初の探検も後援しました。この事業はポルトガルの航海士フェルディナンド・マゼランが率い、1521 年にフィリピンでマゼランが亡くなった後、スペインの航海士フアン・セバスティアン・エルカーノが完成させました。7 隻の船団は1519 年にスペイン南部のサンルーカル・デ・バラメダを出港し、大西洋を横断し、いくつかの寄港を経て南米の南端を回りました。数隻の船が失われたが、残りの艦隊は太平洋を横断し続け、グアムやフィリピンなど数々の発見をした。その時点で、当初の7隻のガレオン船のうち、残っていたのはわずか2隻だった。エルカーノが率いるビクトリア号はインド洋を横断し、アフリカ沿岸を北上して、出発から3年後の1522年にようやくスペインに到着した。トリニダード号はフィリピンから東へ航海し、アメリカ大陸への航路を探そうとしたが、成功しなかった。太平洋を東へ横断する航路、別名トルナビアヘ(帰路)は、40年後にスペインの宇宙誌学者アンドレス・デ・ウルダネタがフィリピンから北へ北緯39度線まで航海し、東向きの黒潮に遭遇してガレオン船が太平洋を横断した時に発見された。彼は1565年10月8日にアカプルコに到着した。探検航海は、スペインとアメリカの間の大西洋横断貿易、およびフィリピン経由でアジア太平洋とメキシコの間の太平洋横断貿易の繁栄につながった。後に、アンドレス・デ・ウルダネタは北太平洋のボルタ・ド・マール帰還航海を発見した。
コンパス、クロススタッフまたはアストロラーベ、北極星の高度を補正する方法、そして初歩的な海図は、クリストファー・コロンブスの時代に航海士が利用できた道具のすべてだった。[ 19 ]ニュルンベルクのヨハネス・ヴェルナーは 、プトレマイオスの地理に関するメモの中で、クロススタッフは非常に古い道具だが、船で使われ始めたばかりだと1514年に書いている。[ 36 ]
1577年以前は、船首波の大きさや波しぶき、さまざまな浮遊物の通過を観察するよりも高度な船速の測定方法は言及されていませんでした。[ 59 ] 1577年には、より高度な技術であるチップログが言及されました。[ 19 ] 1578年には、船の水線下に取り付けられた車輪の回転数を数えることで船速を測定する装置の特許が登録されました。[ 19 ]
経度を決定するには、正確な時刻計測が必要です。[ 36 ] 1530 年という早い時期に、現代の技術の先駆けとなるものが研究されていました。[ 36 ] しかし、これらの初期の航海士が利用できた最も正確な時計は、水時計や砂時計(砂時計など)でした。[ 36 ]砂時計は、1839 年までイギリス海軍で時計の時刻を計測するために 使用されていました。[ 36 ]
航海データの継続的な蓄積と、探検や貿易の増加により、中世を通じて出版物の量が増加しました。[ 14 ]「Routiers」は1500年頃にフランスで作成され、イギリス人はそれを「rutters」と呼んでいました。[ 14 ] 1584年、ルーカス・ワーゲナールは「Spieghel der Zeevaerdt 」 (船乗りの鏡)を出版し、これは数世代の航海士にとってそのような出版物のモデルとなりました。[ 14 ]ほとんどの船乗りは彼らを「Waggoners」と呼んでいました。[ 14 ]
1537年、ペドロ・ヌネスは『 Tratado da Sphera(球体論) 』を出版した。この書物には、航海に関する2つの独創的な論文が収められている。この主題に数学的手法が用いられたのはこれが初めてであった。この出版物によって、「理論航海学」あるいは「科学的航海学」という新たな学問分野が誕生した。
1545年、ペドロ・デ・メディナは影響力のある『航海術』を出版した。この本はフランス語、イタリア語、オランダ語、英語に翻訳された。[ 36 ]
1569年、ゲラルドゥス・メルカトルは、等角航路が直線として描かれるような地図投影法を用いた世界地図を初めて出版した。このメルカトル図法は、 18世紀以降、航海図に広く用いられるようになった。 [ 60 ]
1594年、ジョン・デイビスは『船乗りの秘密』という80ページの小冊子を出版し、その中で大圏航海について説明している。[ 61 ]探検家のセバスチャン・カボットは1495年に北大西洋を横断する際に大圏航法を用いた と言われている。[ 61 ]デイビスはまた、バックスタッフの一種であるデイビス四分 儀を世に送り出し、これは17世紀から19世紀に六分儀が採用されるまで、主要な計器の一つとなった。
1599年、エドワード・ライトは『航海におけるいくつかの誤り』を出版した。これは、メルカトル図法の数学的基礎を説明したペドロ・ヌネスの著作を翻訳したもので、計算された数表によって実用化が可能になった。 [ 62 ]この本は、この図法でのみ一定の方位が海図上の直線に対応する理由を明確にした。また、一部の機器における視差誤差のリスクや、当時の海図における緯度と経度の誤った推定など、その他の誤差の原因についても分析した。
1599年から1600年にかけて、エドワード・ライトが1599年に作成した世界地図は、イギリス人がイギリスの航海のために描いた最初のメルカトル図法による地図でした。この地図にはエリザベス1世女王の私印が大きく描かれており、女王の私印が押印されている唯一の地図です。女王の私印が押印されている他の地図としては、1592年のモリニューの地球儀が唯一です。どちらの地図にも、フランシス・ドレーク船長が1577年から1580年の世界一周航海中に女王のために領有を宣言した北緯40度以北の地、ノヴァ・アルビオンが示されています。
1631年、ピエール・ヴェルニエは、 1分角の精度を持つ新しく発明した四分儀について説明した。 [ 61 ] 理論的には、このレベルの精度で航海士の実際の位置から1海里以内の位置線が得られるはずだった。
1635年、ヘンリー・ジェリブランドは磁気変動の年間変化に関する報告を発表した。[ 63 ]
1637年、リチャード・ノーウッドは半径5フィートの特製の天文六分儀を用いて、鎖で海里の長さを測定した。[ 64 ]彼が定義した2,040ヤードは、現代の国際単位系(SI)の定義である2,025.372ヤード にかなり近い。ノーウッドはまた、59年前の1576年に磁気傾斜を発見した人物としても知られている。[ 64 ]

1714年、海上経度発見のための英国委員会が注目を集めるようになった。[ 65 ] この委員会は1828年まで存在し、航海上の問題解決に対して助成金や報酬を提供した。[ 65 ] 1737年から1828年の間に、委員会は約10万1000ポンドを支出した。[ 65 ] 英国政府もこの時代の航海上の功績に対して多額の報酬を提供しており、例えば北西航路の発見に対して2万ポンド、北極から緯度1度以内まで航海できた航海士に対して5000ポンドなどがあった。[ 65 ] 18世紀に広く普及したマニュアルは、ジョン・バロウ著の『Navigatio Britannica』で、1750年にマーチ&ページ社から出版され、1787年にもまだ宣伝されていた。[ 66 ]
アイザック・ニュートンは1699年頃に反射四分儀を発明した。[ 67 ]彼はエドモンド・ハレー のためにその装置の詳細な説明を書き、それは1742年に出版された。この時間の経過のため、発明の功績はしばしばジョン・ハドレーとトーマス・ゴッドフリーに帰せられてきた。八分儀は最終的にそれ以前のクロススタッフとデイビス四分儀に取って代わり、[ 65 ] 緯度計算の精度を大幅に向上させる即効性のある効果をもたらした。
経度を正確に測定するための非常に重要な突破口は、航海用クロノメーターの発明によってもたらされました。1714年に海上で経度を測定する方法に懸けられた経度賞は、ヨークシャーの大工ジョン・ハリソンが獲得しました。彼は1730年にプロジェクトを提出し、1735年に、重力や船の動きに影響されない動きをするバネでつながれた一対の逆振動する重り付き梁に基づく時計を完成させました。彼の最初の2つの航海用時計H1とH2(1741年に完成)はこのシステムを使用していましたが、遠心力に根本的に敏感であることが判明し、海上では十分な精度が得られないことがわかりました。ハリソンは1761年に、はるかに小型のH4クロノメーターの設計で精度の問題を解決しました。H4は、直径5インチ(12cm )の大きな懐中時計によく似ていました。1761年、ハリソンはH4を2万ポンドの経度賞に応募しました。彼の設計では、温度補償機能付きのらせんばねで制御される高速回転するテンプが用いられた。これらの特徴は、安定した電子発振器によって非常に高精度な携帯用時計が手頃な価格で製造できるようになるまで使用され続けた。1767年、経度委員会は『ハリソン氏の時計の原理』という書物の中で、彼の研究について記述した。
1757年、ジョン・バードは最初の六分儀を発明した。これは、航海の主要な計器としてデイビス四分儀と八分儀に取って代わった。六分儀は、月距離法を提供するために八分儀から派生したものである。月距離法によって、船乗りは経度を正確に決定することができた。18世紀後半にクロノメーターの製造が確立されると、経度を正確に決定するためのクロノメーターの使用が実行可能な代替手段となった。[ 65 ] [ 68 ] 19世紀後半までに、クロノメーターは広く使用されるようになった。[ 59 ]
1891年、無線電信機の形でラジオが海上の船に登場し始めた。[ 69 ]
1899年、RFマシューズ号は海上での援助要請に無線通信を使用した最初の船となった。[ 69 ]方向決定に無線を使用することについては、「イギリスのサー・オリバー・ロッジ、フランスのアンドレ・ブロンデル、アメリカのド・フォレスト、ピカード、ストーン、イタリアのベッリーニとトージ」が調査した。 [ 70 ] ストーン無線電信会社は1906年に海軍石炭運搬船レバノン号に初期の試作型無線方向探知機を設置した。 [ 70 ]
1904年までに、航海士がクロノメーターを確認できるように、船舶に時刻信号が送信されるようになった。[ 71 ] 1907年までに、米国海軍水路局は海上船舶に航行警報を送信するようになった。[ 71 ]
その後の発展では、長い航海の後に海岸の一部に近づく船のために、曖昧な特徴を識別し、危険を強調し、安全な航路を示す海洋標識として機能させるために、海岸近くに灯台やブイを設置するようになった。1912年、ニルス・グスタフ・ダーレンは、灯台のガス蓄積器と組み合わせて使用するように設計された自動弁の発明により、ノーベル物理学賞を受賞した。[ 72 ]
1921年に最初の無線ビーコンが設置された。[ 71 ]
最初の試作艦載レーダーシステムは1937年4月にUSSリアリーに搭載された。 [ 73 ]
1940年11月18日、アルフレッド・L・ルーミス氏が電子航空航法システムの最初の提案を行い、後にマサチューセッツ工科大学の放射線研究所によってLORAN(長距離航法システム)へと発展しました[ 74 ]。そして1942年11月1日、チェサピーク岬とノバスコシアの間に4つの局を持つ最初のLORANシステムが運用開始されました[ 74 ]。

1957 年 10 月、ソビエト連邦は世界初の人工衛星スプートニクを打ち上げた。[ 75 ]ジョンズ ホプキンス大学応用物理研究所の 科学者たちは、スプートニクのドップラーシフトを一連の測定し、衛星の位置と速度を求めた。[ 75 ]このチームは、スプートニクと、次に打ち上げられたスプートニク IIとエクスプローラー Iの衛星 を監視し続けた。1958 年 3 月、既知の衛星軌道を使用して地球表面上の未知の位置を決定するという逆算的なアイデアが検討され始めた。[ 75 ]これがTRANSIT衛星航法システム につながった。[ 75 ] 最初のTRANSIT衛星は 1960 年に極軌道に投入された。[ 75 ] 7 基の衛星からなるこのシステムは 1962 年に運用開始された。[ 75 ] 3 基の衛星からの読み取り値を使用する航法士は、約 80 フィートの精度を期待できた。[ 75 ]
1974年7月14日、最初のNavstar GPS衛星のプロトタイプが軌道に投入されたが、打ち上げ直後に時計が故障した。[ 75 ]セシウム時計で再設計されたナビゲーション技術衛星2号は 、1977年6月23日に軌道投入を開始した。[ 75 ] 1985年までに、最初の11基の衛星からなるGPSブロックIコンステレーションが軌道に投入された。[ 75 ]
同様のロシアのGLONASSシステムの衛星は1982年に軌道投入が開始され、2010年までに24基の衛星からなる完全なコンステレーションが完成すると予想されている。[ 75 ] 欧州宇宙機関も、 2011~2012年までに30基の衛星からなるガリレオを完成させる予定である。 [ 75 ]
電子統合ブリッジの概念は、将来の航行システム計画を推進しています。[ 76 ]統合システムは、さまざまな船舶センサーからの入力を受け取り、位置情報を電子的に表示し、船舶を所定のコースに維持するために必要な制御信号を提供します。[ 76 ]航海士はシステム管理者となり、システムのプリセットを選択し、システム出力を解釈し、船舶の応答を監視します。[ 76 ]
私が述べたことは、一流のクロノメーターを持つこと、または注意深く観察された月の観測が絶対的に必要であり、実行可能な場合は決して省略されないことを示すのに役立つでしょう。