Historia nawigacji morskiej.

Etapy rozwoju metod i technicznych środków nawigacji morskiej.

Radosław Smacki

I TM Cb

Szczecin 1999

Nawigacja niegdyś uznawana za sztukę, obecnie uznawana za całkiem oddzielną gałąź nauki, od czasu gdy odległość żeglowania nie pozwalała na korzystanie z obiektów lądowych stosuje różnorakiego rodzaju urządzenia do znajdowania pozycji. Od początku głównym źródłem informacji o pozycji stało się niebo. Niegdyś wpatrywano się w dzień w Słońce w nocy w inne ciała niebieskie za pomocą różnych urządzeń np.: laski Jakuba, kwadrantu, astrolabium, sekstantu, dzisiaj za pomocą elektronicznych oczu wpatrujemy się w sztuczne satelity. Historia instrumentów nawigacyjnych pokazuje, że zasada działania tych urządzeń miała zawsze podobną idee tzn. pomiar wysokości ciał niebieskich nad widnokręgiem i z nich odczytanie pozycji.

Ustalenie, który z instrumentów nawigacyjnych był pierwszy jest trudne. Dzisiejszy historycy twierdzą, że pierwszym przyrządem była „laska Jakuba”. O jej istnieniu i pochodzeniu wspomina już Biblia. Jak wszystkie urządzenia, które będę opisywał w tej pracy i laska Jakuba określa kąt wysokości ciał niebieskich. Konstrukcja laski była bardzo prosta. Były to dwa drewniane ramiona. Posługiwanie się nią również nie było skomplikowane. Jedno ramię zgrywało się z linią widnokręgu, a drugie ustawiało się na określone ciało niebieskie. Po dokonaniu pomiaru można było obliczyć wysokość gwiazdy z tangensa kąta. Korzystanie z funkcji trygonometrycznych w tamtych czasach dowodzi, iż już przed sławną szkołą Pitagorasa znano te prawa. Laska Jakuba była bardzo popularnych instrumentem. Prawdopodobnie to właśnie z niego korzystali Kretyńczycy, wielcy żeglarza Morza Śródziemnego, którzy już przed czasami greckimi pływali ze swojej małej wyspy do Hiszpanii. Laska Jakuba była również wykorzystywana w późniejszych czasach we Francji, Hiszpanii, Portugalii, Włoszech, Holandii, Anglii i Niemczech, czyli we wszystkich późniejszych potęgach morskich świata. O wielkości tego instrumentu może świadczyć fakt, że jego udoskonalenia prowadzono jeszcze w XIVw. Dokonał ich potomek prawdopodobnych wynalazców tego przyrządu, czyli Żydów, Levi ben Garson z Montpellier, który dodał skalę diagonalną. Laska Jakuba nie mierzyła wyłącznie kątów pionowych, można nią było mierzyć kąty poziome, co miało znaczny wpływ na późniejsze współdziałanie laski z kolejnymi instrumentami.

Kolejnym etapem w rozwoju instrumentów nawigacyjnych był „kwadrant”. Jego wynalezienie przypisuje się Hipparchowi, żyjącemu w II w. przed Chrystusem. Podobnie jak inne instrumenty pokładowe na początku urządzenia służyły na lądzie, a dopiero później zmniejszano je i przystosowywano do pracy na morzu. Budowa oraz posługiwanie się kwadrantem, podobnie jak laską Jakuba nie była skomplikowane . Jedno z ramion kwadrantu, które wyposażone było w przeziernik kierowano na ciało niebieskie, a nić z ciężarkiem wskazywała liczbę stopni na łuku. Różnicą pomiędzy laską Jakuba i kwadrantem jest to, że pomiar kąta w drugim instrumencie wiąże się z linią pionu, a nie jak w lasce z linią widnokręgu. Wadą kwadrantu było również to, że nie mierzył on kątów poziomych, przez to przez wiele wieków, obok tego przyrządu na statkach używano również laski Jakuba. Jednak kwadrant posiadał także zalety, główną z nich była duża powierzchni na której można było opisywać, rysować np. mapy nieba, na co nie było miejsca na lasce.

Następnym instrumentem nawigacyjnym mierzącym wysokość ciał niebieskich było „Astrolabium” (astro- gwiazda, lambanein, labein - brać). Urządzenie to całkowicie wyparło laskę Jakuba i kwadrantu ze statków. Konstrukcja jest już bardziej skomplikowana od poprzednich urządzeń. Astrolabium składa się z tarczy w środku, której obraca się ramie zwane alidadą. Alidada posiada dwa otwory, które nakierowywuje się na ciało niebieskie i ze skali odczytuje się kąt. Wspólnie z astrolabium stosowano tablice deklinacyjne. Najstarsze tablice deklinacyjne „Tablice Toledańskie” pochodzą z 1080r. Dzięki astrolabium i tablicą można było odczytać szerokość z kulminacji słońca. To, że można było odczytać pozycję zarówno ze słońca jaki i z gwiazd, oraz to, że wykorzystywano do pomiaru linię widnokręgu było głównymi zaletami astrolabium. Do Europy instrument ten dotarł na przełomie XIII i XIVw. Pierwszy egzemplarz astrolabium skonstruowany na naszym kontynencie nazwano „matematyczny klejnot”. Wyżej wymienione zostały zalety astrolabium, jednak to co do dzisiaj nas szokuje jest zadziwiająca dokładność jak na owe czasy, która dochodziła do ¹/₄ stopnia. Gdy do tej wartości dodamy błąd deklinacji to pozycję można było określić z dokładnością 20 minut. Większość wielkich żeglarzy używało astrolabium. Do nich należeli m. in. Bartomeo Diaz, Vasco da Gama, Krzysztof Kolumb, Amerigo Vespucci, Ferdynand Magellan. Na podstawie tego instrumentu opracowano pierwszy na świecie system żeglugi oceanicznej, który pozwolił pokonać „morze mroków” czyli nieznane tereny globu ziemskiego.

Astrolabium rządziło na statkach bardzo długo. Dopiero w XVII wieku wynalezienie „sekstantu” wyparło je. Pierwszym znanym kapitanem, który odrzucił astrolabium zaczął używać sekstantu był angielski wielki żeglarz James Cook. Im późniejszy wynalazek tym bardziej skomplikowana, tak samo jest z sekstantem. Początkowo sekstant tzw. „kątomierz lusterkowy” wymyślony przez londyńskiego fizyka i matematyka Roberta Hooka w 1666 roku posiadał jedno lusterko. Działanie opierało się na zasadzie równości kątów padania i odbicia. Dzięki temu przesuwając lusterko, jego rączka wskazywała nam kąt, kąt który był dwa razy mniejszy od wysokości gwiazdy. Główną wadą pierwotnej wersji „kątomierza lusterkowego” jest możliwość mierzenia wysokości ciał niebieskich znajdujących się za plecami obserwatora oraz znajdującymi się stosunkowo wysoko, ponieważ nisko położone ciała były zasłonięte przez głowę obserwatora. Niedogodność tą usunął Izaak Newton w 1699 roku. Wynalazł on sekstant „prawdziwy” to znaczy z dwoma lusterkami, które umożliwiają pomiar wysokość ciał niebieskich znajdujących się przed obserwatorem. Sekstant z dwoma lusterkami został zarejestrowany dopiero w 35 lat później w 1733 roku. Popularność sekstantu w XVIII w. była tak duża, że warsztaty produkcyjne nie nadążały z produkcją. Budowa sekstantu jak już wspomniałem jest bardziej skomplikowana a mianowicie składa się z lunety obserwacyjnej skierowanej na nieruchome lusterko dolne. Rama jest rodzajem trójkąta z dwoma prostymi ramionami i trzecim bokiem- łukiem ”limbusem” z podziałką stopniową. U szczytu znajduje się ruchome ramie ślizgające się po limbusie.

Sekstant mimo, że został wymyślony w czasach rewolucji technicznej, gdzie wynalazki starzały się z dnia na dzień, przetrwał do dnia dzisiejszego, jest nadal w użyciu i stał się filarem astronawigacji naszych i zapewne przyszłych czasów.

Bibliografia:

1. Józef Gawłowicz: ”Opowieści nawigacyjne” ; Wydawnictwo „Glob”; Szczecin 1987

c

1

3

---