Die erste westliche Zivilisation, von der man wusste, dass sie die Kunst der Seefahrt entwickelt hat, waren die Phönizier vor ca. 4000 Jahren (ca. 2000 v. Chr.). Phönizische Seefahrer erreichten die Navigation durch die Verwendung primitiver Karten und Beobachtungen der Sonne und der Sterne, um Richtungen zu bestimmen.
Trotz dieser frühen Anfänge würde es viele Jahrhunderte dauern, bis die globale Schifffahrt auf See möglich wurde. Bis zum fünfzehnten Jahrhundert waren Seeleute hauptsächlich Küstennavigatoren. Das Segeln auf offener See beschränkte sich auf Regionen mit vorhersehbaren Winden und Strömungen, oder wo ein breiter Kontinentalschelf folgen sollte. Weitere Unternehmungen wurden durch die Entwicklung von wissenschaftlich und mathematisch basierten Methoden und Werkzeugen ermöglicht.
Frühe Navigationswerkzeuge
Die Bestimmung der geografischen Breite kann mit Hilfe der Himmelsnavigation relativ einfach durchgeführt werden. In der nördlichen Hemisphäre konnten Seeleute den Breitengrad bestimmen, indem sie die Höhe des Nordsterns über dem Horizont messen. Der Winkel in Grad war die Breite des Schiffes.
Marinerkompass.
Eines der ersten von Menschenhand geschaffenen Navigationsinstrumente, die Seeleuten helfen sollten, war der Kompass des Seefahrers, der eine frühe Form des magnetischen Kompasses war. Frühe Seeleute dachten, der Kompass des Seefahrers sei oft ungenau und widersprüchlich, weil sie das Konzept der magnetischen Variation nicht verstanden hätten, was der Winkel zwischen dem wahren Norden (geographisch) und dem magnetischen Norden sei. Es wurde hauptsächlich verwendet, wenn die Sonne nicht sichtbar war, um die Richtung zu erkennen, aus der der Wind wehte.
Seekarten.
Während der Mitte des dreizehnten Jahrhunderts begannen Seeleute zu erkennen, dass Karten hilfreich sein könnten und begannen, detaillierte Aufzeichnungen über ihre Reisen zu führen. So entstanden die ersten Seekarten. Diese ersten Karten waren nicht sehr genau, wurden aber als wertvoll angesehen und oft von anderen Seefahrern geheim gehalten. In den Diagrammen gab es keine Längen- und Breitengrade, aber zwischen den großen Häfen gab es eine Kompassrose, die die Fahrtrichtung anzeigt. (Der Begriff „Kompassrose“ kommt von den Himmelsrichtungen der Figur, die Rosenblättern ähneln.)
Astrolabium, Sextant und Chip Log.
Einige der frühen Instrumente, die Seeleuten bei der Bestimmung der geografischen Breite behilflich waren, waren Kreuzstab, Astrolabium und Quadrant. Das Astrolabium stammt aus dem alten Griechenland, als es von Astronomen verwendet wurde, um Zeit zu erzählen, und wurde zuerst von Seefahrern in letzter Zeit verwendet.
Es wurde verwendet, um die Höhe der Sonne und Sterne zu messen, um den Breitengrad zu bestimmen.
Um 1730 erfanden der englische Mathematiker John Hadley (1682-1744) und der amerikanische Erfinder Thomas Godfrey (1704-1749) den Sextanten. Der Sextant lieferte Seefahrern ein genaueres Mittel zur Bestimmung des Winkels zwischen dem Horizont und der Sonne, dem Mond oder den Sternen, um den Breitengrad zu berechnen.
Während des sechzehnten Jahrhunderts wurde der Chip-Log erfunden und als ein roher Tachometer verwendet. Eine Linie, die Knoten in regelmäßigen Abständen enthielt und beschwert war, um im Wasser zu ziehen, wurde über das Heck herausgelassen, als das Schiff unterwegs war. Ein Seemann würde die Anzahl der Knoten zählen, die über einen bestimmten Zeitraum hinweg ausgingen, und die Schiffsgeschwindigkeit könnte dann berechnet werden.
Längengrad und der Chronometer.
Im Laufe der Geschichte der Navigation konnte der Breitengrad relativ genau mit Hilfe der Himmelsnavigation gefunden werden. Längengrad konnte jedoch bestenfalls geschätzt werden. Dies geschah, weil die Längenmessung durchgeführt wurde, indem die Tageszeitdifferenz zwischen dem Startort des Seefahrers und dem neuen Standort verglichen wurde. Sogar einige der besten Uhren des frühen achtzehnten Jahrhunderts konnten bis zu 10 Minuten pro Tag verlieren, was zu einem Rechenfehler von 242 Kilometern (150 Meilen) oder mehr führte.
Der britische Uhrmacher John Harrison (1693-1776) erfand 1764 den seegehenden Chronometer. Diese Erfindung war der wichtigste Fortschritt für die Seeschifffahrt in den drei Jahrtausenden, in denen die Seeleute des offenen Ozeans zur See fuhren.
Im Jahr 1779 nutzte der britische Marineoffizier und Entdecker Captain James Cook (1728-1779) Harrisons Chronometer, um den Globus zu umsegeln. Als er zurückkehrte, erwiesen sich seine auf dem Chronometer basierenden Längengradberechnungen als korrekt bis auf 13 Kilometer (8 Meilen). Aus Informationen, die er auf seiner Reise sammelte, erstellte Cook viele detaillierte Karten der Welt, die die Art der Navigation völlig veränderten.
Im Jahr 1884 wurde durch internationale Vereinbarung der Nullmeridian (bei 0 ° Länge) als Meridian durch Greenwich, England festgelegt.
Moderne Navigation
Das 20. Jahrhundert brachte wichtige Fortschritte in der Seeschifffahrt mit Funkbaken, Radar, gyroskopischem Kompass und dem Global Positioning System (GPS). Die meisten Hochseeschiffe halten nur im Notfall einen Sextanten an Bord.
Kreiselkompass
Der Kreiselkompass (oder Kreiselkompass) wurde 1907 eingeführt. Der Hauptvorteil des Kreiselkompasses gegenüber einem Magnetkompass besteht darin, dass der Kreisel vom Magnetfeld der Erde oder des Schiffs nicht beeinflusst wird und immer nach Norden zeigt.
Radar
Das erste praktische Radarsystem (kurz für „Radio Detection and Ranging“) wurde 1935 hergestellt. Es wurde verwendet, um Objekte außerhalb des Sichtbereichs zu lokalisieren, indem Radiowellen gegen sie projiziert wurden. Dies war und ist auf Schiffen sehr nützlich, um andere Schiffe und Land zu lokalisieren, wenn die Sichtweite verringert wird.
Loran
Das als Long Range Navigation (Loran) bekannte US-Navigationssystem wurde zwischen 1940 und 1943 entwickelt und verwendet gepulste Funkübertragungen von sogenannten „Master“ – und „Slave“ -Stationen, um die Position eines Schiffes zu bestimmen. Die Genauigkeit von Loran wird in Hunderten von Metern gemessen, hat aber nur eine begrenzte Reichweite.
GPS
Im späten zwanzigsten Jahrhundert ersetzte das Global Positioning System (GPS) den Loran weitgehend. GPS verwendet das gleiche Prinzip der Zeitdifferenz von separaten Signalen wie Loran, aber die Signale kommen von Satelliten. Im Jahr 2002 bestand das System aus 24 Satelliten und gab dem Seemann eine Position mit einer Genauigkeit von 9 Metern (30 Fuß) oder weniger.
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