古埃及人似乎去過最遠的希臘克裏特島，他們的到訪更像是被風吹離航道後的壹次偶遇，而不是壹次精心策劃的航海冒險。腓尼基人和希臘人做過壹些驚天動地的大事，甚至航行到剛果河和李思群島(李思群島，面積21.5平方公裏，位於英國西南部康沃爾半島以西58公裏處，由50多個小島組成)。然而，這些水手寧願終生航行在教堂附近。甚至在去剛果河和傻島的路上，他們遇到了盧·比登。為了防止他們的船被吹到看不見陸地的海中央，他們必須在晚上把船拖到岸邊。
雖然中世紀的商人走遍了地中海、北海和波羅的海，但他們從未讓岸邊的山脈從他們的視線中消失超過幾天。如果這些商人在海裏迷路了，他們會請鴿子幫助他們找到最近的陸地。他們總是和鴿子壹起航行，鴿子能飛出最短的路線著陸。當他們分不清方向時，就放壹只鴿子，順著鴿子的方向走，直到看到陸地上的山峰。他們把船停泊在最近的港口，然後詢問他們到達了哪裏。
在中世紀，即使是壹個普通人也比現代人更了解天上的星星分布。當時現代人還不能提供印刷的歷法和日歷，所以必須掌握這方面的知識。當時，稍有知識的船長可以通過觀察星星來確定自己的位置，也可以根據北極星和其他星座的位置來制定航向。但是在北方，天氣經常是多雲的，看星星的方式有時行不通。如果到13世紀下半葉，外國的發明還沒有傳入歐洲，歐洲的航海將繼續其代價高昂而痛苦的旅程，完全依靠運氣和投機(後者占壹半以上)。
指南針的起源和發展仍然是個謎。這裏說的只是猜測(中國古代四大發明之壹。受西方對東方傳統偏見的影響，作者產生了錯誤的認識。13世紀上半葉，歐亞大陸出現了壹個疆域空前的龐大帝國(東起黃海，西至波羅的海，統治俄羅斯至1480)。成吉思汗，壹個身材矮小，眼睛斜視的蒙古人，是這個帝國的統治者。當他穿越中亞廣袤的沙漠，去歐洲尋歡作樂的時候，手裏壹定有指南針之類的東西。地中海水手第壹次看到指南針是什麽時候？我們今天很難說清楚，但可以肯定的是，在這個被教會稱為“魔鬼撒旦褻瀆上帝的發明”的指引下，地中海艦隊很快就會造訪天涯海角。
總的來說，這個具有世界意義的偉大發明的起源有點模糊。當時去過巴基斯坦雅法或法馬古斯塔的人，可能把指南針帶回了歐洲。他從壹個波斯商人那裏買的，這個商人從壹個剛從印度回來的人那裏買的。在港口的啤酒屋裏，消息很快傳開了，人們都想看看這支神奇的小針，它被撤了魔。據說無論妳走到哪裏，這根小針總能告訴妳哪裏是朝北的。當然，人們不能相信這是真的。
不過不管怎樣，很多人還是會讓朋友下次去東方的時候給自己帶個指南針回來，而且還會提前支付固定的費用。於是，半年後，這些人自己有了指南針。撒旦的魔法真的很管用！從那時起，每個人都想要壹個指南針，他們渴望來自大馬士革和士麥那的商人從東方購買更多的指南針。
所以威尼斯和熱那亞的儀器制造商也在考慮做這個東西。幾年後，這個帶玻璃蓋的金屬小盒子開始流行起來，它變成了壹個普通的東西，但沒有人認為它的存在真的值得大書特書。關於指南針的起源就說到這裏吧，讓它回到它神秘的世界吧！
自從第壹批威尼斯人在這根靈敏的小針的指引下從他們的淺海峽航行到尼羅河三角洲，人們對指南針的認識提高了很多。比如發現它並不總是指向正北，有時候有點偏東，有時候有點偏西——用專業術語來說，這種差異叫做“磁差”。由於南北極與地球南北極不在壹點上，相距數百裏，導致了磁差。南磁極在南緯73°和東經156°的交點。北磁極位於加拿大北部的布西亞島(1831詹姆斯。羅斯爵士第壹次登島)(詹姆斯。羅斯，英國海軍軍官，1800-1862，在北極和南極做過磁力測量。
因為磁差的存在，壹個船長光有指南針是不夠的，還要有航海圖才能了解世界各地不同的磁差。這就涉及到航海，航海是壹門很復雜很高深的學問，不是三言兩語能解釋清楚的。這部作品不是航海手冊，我只是希望妳能知道指南針是在13世紀和14世紀傳入歐洲的，航海也因為它的推廣而成為壹門循證科學，不再依靠僥幸的猜測和痛苦復雜的計算。而這僅僅是開始。
現代人可以清楚地知道他們的路線，或北，或東北，或東北-北...或者羅盤上指示的32個方向中的任何壹個。在中世紀，船長只有兩個工具來幫助他在茫茫大海中找到自己的方向。壹個是測深繩。測深繩幾乎和船壹起出現。它可以測量海洋中任何壹點的深度。如果船長有他們當前航程的海圖，標明了這個海洋的不同深度，測深繩就會告訴他這個水域的情況，然後確定船的方向。
沙漏的另壹部分是速度計。最原始的速度計是壹塊木頭。從船頭扔進水裏，然後仔細觀察船尾穿過這塊木頭需要多長時間。因為船的長度是已知的，當我們得到船通過壹個固定點的長度時，我們就可以計算出船的速度。後來繩子代替了木屑。這種繩子很長，又細又結實。它是按照固定的長度預先打結，壹端綁壹塊三角形的木頭。當妳把繩子放進水裏，打開沙漏。沙子從瓶子裏漏出來後(當然沙漏的長度是事先知道的，壹般是兩三分鐘)，把繩子拉出水面，數壹數沙子從壹個瓶子漏到另壹個瓶子的這段時間裏，水裏有多少個結。壹個結代表壹海裏，這樣我們就可以知道船在這段時間裏航行了多少海裏，進而計算出船速。
但是，船長只知道速度和航向是不夠的，因為他最精確的計算隨時可能被洋流、潮汐和風力所幹擾。因此，即使在指南針問世後很久，任何普通的海上航行可能仍然是最冒險的經歷。所以，那些想從理論上解決這個問題的人意識到，要改變這種狀況，我們必須為海上航行的船只找到壹個新的物體來代替教堂裏的尖頂。這絕對不是開玩笑。
教堂的尖頂、沙灘上沙丘的皇冠、大壩上的風車、海岸邊的狗叫聲，都在航海史上起過重要作用，因為它們是固定物體，可以作為參照物。不管在海上發生什麽，他們總是在那裏。有了這些參照物，水手們就能計算出他們的位置。因為他記得上次路過這裏，然後他告訴自己，“我必須繼續向東航行。”當時的數學家(壹群天才，雖然他們掌握的信息不足，使用的儀器也不精確，但卻能在數學領域取得和前輩壹樣傑出的成就)清楚地知道，這個問題的關鍵是找到壹個本質的“參照物”來代替那些人為的“參照物”。
這項工作在哥倫布橫渡大西洋前200年就開始了，但至今仍未完成。無線報時系統、水下通信系統、機械操舵裝置在今天的航海中得到了應用，老舵手幾乎被這些工業時代的傑作掃進了歷史的垃圾堆。如果妳在壹個高高的塔下，這個塔建在壹個巨大的球體表面，塔頂飄揚著壹面旗幟，只要妳站在那裏壹動不動，就會發現旗幟就在妳的頭頂正上方。如果妳從塔上走開，旗幟會在妳的視野中形成不同的角度，這是由妳和塔的距離決定的。壹旦找到這個“定點”作為參考，問題壹下子就簡化了很多。這只是壹個計算角度的問題。早在古希臘，人們就熟悉這種技術。
古希臘人掌握了三角形各角之間的關系，為三角學的發展奠定了堅實的基礎。角度把我們帶到了這壹章最難的部分，確切地說，是這部作品最深奧的部分——經度和緯度的確定。緯度的確定比經度早了幾百年。表面上看，確定經度似乎比確定緯度容易，但古人沒有計時儀器，所以確定經度真的很難。緯度可以通過仔細觀察和仔細計算來確定。所以人類解決這個問題比較早，以上只是基本概述。
如果妳想成為壹名水手，妳必須去專業學校，花幾年時間學習如何進行這些必要的計算，然後，經過20年或30年的訓練，當妳熟悉所有的工具、表格和圖表時，妳可能會被船東聘為船長。當然，如果妳沒有這樣的野心，妳也不需要學習這些復雜繁瑣的算術，所以請不要介意本章的簡潔，我只是講了壹些壹般情況。因為導航幾乎完全是壹門計算科學，直到歐洲人重新發現了三角學，導航理論才有了巨大的突破。
雖然古希臘人為這門科學奠定了堅實的基礎，但在托勒密死後，三角學被視為壹門精密、復雜、奢侈的科學，這門艱深的科學被拋在壹邊，逐漸被人遺忘。
然而，印度人以及後來北非和西班牙的阿拉伯人卻沒有這樣的顧慮。這種不想要的古希臘遺產被他們保存下來，繼續發揚光大。“zenith”和“nadir”這兩個阿拉伯術語充分說明，當歐洲學校再次將三角學納入學生的課程時(約13世紀)，它已經不再是基督教的遺產，而是成為了伊斯蘭教的瑰寶。
但在接下來的300年裏，歐洲人趕上了，趕上了，後來居上。雖然他們又壹次明白了如何計算角度和解決三角形問題，但他們發現自己面臨著另壹個問題——如何找到壹個遠離地球的固定點，可以代替教堂的尖頂作為參照物。
這個崇高的榮譽被戴在北極星的頭上，成為最可靠的航海參考。因為北極星離人類那麽遠，看起來好像靜止了；另外，它很容易識別，壹旦丟失，即使是最笨的捕蝦人也能找出北極星的位置。只要沿著北鬥七星最右邊兩顆星的直線看，北極星就會進入人們的視野。當然，太陽也是壹個不變的參照物，但是科學還沒有計算出太陽的運行軌跡，所以只有最有知識的水手才有能力向太陽求助。
在那個人們被迫接受地球是平的理論的時代，所有的算術無可奈何地偏離客觀真理是必然的。
(早期的地球儀是把狹長的三角塊打印出來，然後剪下來貼在木球上。德國最著名的地球儀制作者是紐倫堡學者瓊·漢恩·肖納。他在16世紀早期制作的兩個地球儀壹直保存至今。下面顯示的三角形塊是從1540年喬治·哈特曼制作的地球儀上復制的樣品。)
到16世紀初，這種尷尬的局面終於結束，球面理論取代了圓盤理論。地理學家終於能夠堅持真理，讓地理學露出本來面目。首先，地理學家用壹個平面(垂直於連接南北極的中軸線)把地球分成兩部分，分割線叫做赤道，赤道到南北極的距離是壹樣的。
然後，他們把赤道和兩極分成90等份。這樣，90條平行線(每條平行線是壹個圓，因為地球是圓的)均勻分布在赤道和兩極之間，每條線之間的距離是極點到赤道距離的九十分之壹，即69英裏長。然後，這些圓圈被地理學家編號，從赤道到極點，赤道為0，極點為90。這是緯度(如圖)。因此，緯度的確立是地理學巨大進步的標誌。
但即便如此，航海仍然非常危險。在所有的船長都知道如何計算緯度之前，壹代又壹代的數學家和航海家致力於收集與太陽運動有關的數據，記錄太陽每個月、每年在每個地方的確切位置。最後，只要任何壹個聰明的水手會讀書寫字，他就能在很短的時間內判斷出自己的位置在北緯幾度(赤道以北的緯度稱為北緯，南緯稱為南緯)或南緯幾度，簡而言之，他離極點和赤道有多遠。在過去，船只要穿越赤道航行到南半球並不容易，因為北極星在南半球是看不見的，所以船只失去了導航參照物。這個問題終於科學地解決了。
到16年底，航海家再也不用為緯度而困惑了。但是經度問題還是沒有解決(要知道經度線是垂直於緯度線的)。人類花了兩個多世紀才成功解開這個謎團。確定緯度時，科學家以南極和北極為基準。他們說:“它們是永遠固定的，這就是人類的‘教堂尖頂’。”
但是，地球沒有東、西兩極，地軸也不在那個方向。當然，人們可以畫出無數的經線，也就是穿過兩極，沿南北方向環繞整個地球的圓。但是，究竟應該把哪條子午線定為“本初子午線”作為東西半球的分界線呢？因為這條線，水手可以說，“我現在在本初子午線以東(或以西)100英裏。”
因為在很多人的傳統思想中，耶路撒冷作為世界中心的地位根深蒂固，他們要求把經過耶路撒冷的子午線作為劃分東西半球的本初子午線，也就是縱向的“赤道”。但是這個計劃因為民族自尊心而破產了，因為各國都想把本初子午線據為己有，讓世界從自己的首都開始。即使現在，人們認為自己的心胸已經開闊了很多，但本初子午線設置在柏林、巴黎和華盛頓，仍然分別出現在德國、法國和美國的壹些地圖上。
至於最後的結果，選擇了經過格林威治的子午線作為本初子午線，作為東西半球的分界線。這是因為英格蘭在17世紀(即確定經度的那壹年)為航海事業的發展做出了傑出的貢獻，也是因為當時的航海業是由1675年在倫敦附近的格林威治建立的皇家天文臺監管的。
這樣，航海家們在經度上有了壹個“教堂尖頂”，但他們仍然面臨壹個問題:在茫茫大海中，他們將如何確定自己與格林威治子午線的距離？為了最終解決這個問題，1713年，英國政府成立了“海上經度測定委員會”。為了獎勵那些使人類能夠在茫茫大海中確定經度的最佳發明，這個特別委員會設立了巨額獎金。654.38+萬美元在兩個多世紀前確實是壹筆巨款，很多人為之付出努力。19世紀上半葉委員會解散時，已經給那些可以稱之為“發明”的發明頒發了50多萬美元的獎金。
現在，歷史已經忘記了這些人的大部分努力，時間也逐漸淘汰了他們的發明。但時至今日，大獎下誕生的兩項發明依然有其實用價值。這兩項發明是六分儀和天文鐘。六分儀是壹種復雜的儀器(這是壹種小型的海洋觀測儀器，可以夾在腋下隨身攜帶)，它可以用來測量各種角度的距離。
16世紀的原始中世紀觀察器、直角儀器和象限儀(四分儀)是這項發明的直接來源。就像全世界同時探索同壹個問題時常有的情況壹樣，三個人都自稱是六分儀的第壹發明者，並為這壹榮譽而努力奮鬥。航海界對六分儀的出現表現出興奮，但與他們對天文鐘的興趣相比，這種興奮是非常溫和的。
約翰·哈裏森的子午天文鐘是壹種精確可靠的計時裝置；它誕生於1735，比六分儀晚了四年。天文鐘的發明者約翰。哈裏森是制作鐘表的天才(他在成為鐘表匠之前是壹名木匠)。這個天文鐘計時準確，能以任何形式準確報時世界任何地方的格林威治標準時間，天氣變化不會對其產生幹擾。這是因為在天文鐘裏，哈裏森增加了壹種叫做“補償弧”的裝置，可以調節遊絲的長度，以適應溫差引起的熱脹冷縮。因此，溫度和濕度的變化對天文鐘沒有影響。
經過漫長而可恥的討價還價，哈裏森終於在去世前三年拿到了65438+百萬美元的獎金(1773)。今天，只要壹艘海船隨身攜帶壹個天文鐘，無論航行到哪裏，它都能準確地知道格林威治標準時間。因為太陽每24小時繞地球公轉壹周(其公轉方向正好與地球自轉方向相反，但從方便的角度來看，我用的是同壹個表達式)，而且每小時都經過15的子午線，所以只要知道船的當地時間和格林威治時間，就可以通過兩個時間的差值計算出船與本初子午線的距離。
例如，如果船的當地時間是12點，格林威治時間是下午2點，太陽每小時經過15子午線，那麽船到格林威治的距離就是2× 15 = 30。然後，可以在航海日誌上記錄:某年某月某日中午，船到達西經30。1735年天文鐘的發明震驚了世界，但至今天文鐘已經逐漸失去了它原來的重要地位。
現在，格林威治天文臺每天中午向全世界報時，所以天文鐘很快就會成為壹種奢侈品。事實上，如果我們不懷疑導航員的能力，所有復雜的表格和費力的計算都可以通過無線通訊毫不客氣地拋入大海。這樣，人類將翻過航海史上最輝煌的時期，暫時告別壹切關於勇氣、耐心和智慧的航海傳說。
沒有被調查過的廣闊海域已經不存在了。即使是最好的水手在驚濤駭浪面前也不知所措，瞬間迷失方向的日子壹去不復返了。拿著六分儀的帥哥不會坐在駕駛室而是坐在機艙裏，戴著耳機問:“妳好，楠塔基特島(或者，“妳好，瑟堡島”)，我現在在哪裏？”陸地上的導航員會報告他現在的位置。