ประวัติศาสตร์การเดินเรือหรือประวัติศาสตร์การล่าเรือคือศิลปะในการนำทางเรือในทะเลเปิดโดยการกำหนดตำแหน่งและเส้นทางของเรือด้วยวิธีการปฏิบัติแบบดั้งเดิม เรขาคณิต ดาราศาสตร์ หรือเครื่องมือพิเศษ ชนชาติต่างๆ มากมายมีความเชี่ยวชาญในการเดินเรือ โดยชนชาติที่โดดเด่น ได้แก่ ชาวออสโตรเนเซียน ( ชาวเกาะเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ชาวมาดากัสการ์ชาวเกาะเมลา นีเซียน ชาวไมโครนีเซียนและชาวโพลินีเซียน ) ชาวฮารัปปันชาว ฟีนิ เชีย ชาวอิหร่านชาวกรีกโบราณชาวโรมัน ชาว อาหรับชาวอินเดียโบราณชาวนอร์สชาวจีนชาวเวนิสชาวเจนัว ชาวเยอรมันฮันเซอติกชาวโปรตุเกสชาวสเปนชาวอังกฤษชาวฝรั่งเศสชาวดัตช์และชาว เดนมาร์ก

การเดินเรือในแถบอินโด-แปซิฟิกเริ่มต้นจากการอพยพทางทะเลของชาวออสโตรเนเซียนจากไต้หวันซึ่งแพร่กระจายลงใต้ไปยังเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ที่เป็นหมู่เกาะและเมลานีเซียที่เป็นหมู่เกาะในช่วงระหว่าง 3000 ถึง 1000 ปีก่อนคริสตกาล การเดินทางระยะไกลครั้งแรกของพวกเขาคือการตั้งอาณานิคมในไมโครนีเซียจากฟิลิปปินส์ราว 1500 ปีก่อนคริสตกาล ประมาณ 900 ปีก่อนคริสตกาล ลูกหลานของพวกเขาได้แพร่กระจายไปมากกว่า 6,000 กิโลเมตรข้ามมหาสมุทรแปซิฟิก ไปถึงตองกาและซามัวในภูมิภาคนี้วัฒนธรรมโพลินีเซียนที่ โดดเด่น ได้พัฒนาขึ้น ในอีกไม่กี่ศตวรรษต่อมา ชาวโพลินีเซียนได้ไปถึงฮาวายนิวซีแลนด์เกาะอีสเตอร์และอาจถึงอเมริกาใต้นักเดินเรือชาวโพลินีเซียนใช้เครื่องมือและวิธีการต่างๆ รวมถึงการสังเกตนกการนำทางด้วย ดวงดาว และการใช้คลื่นและกระแสน้ำเพื่อตรวจจับแผ่นดินใกล้เคียง เพลง เรื่องราวในตำนาน และแผนที่ดาวถูกใช้เพื่อช่วยให้ผู้คนจดจำข้อมูลการเดินเรือที่สำคัญ ในขณะเดียวกัน ชาวออสโตรเนเซียนในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ที่เป็นเกาะได้เริ่มสร้างเครือข่ายการค้าทางทะเลที่แท้จริงเป็นครั้งแรกเมื่อราว 1000 ปีก่อนคริสตกาล โดยเชื่อมโยงจีนอินเดียตอนใต้ตะวันออกกลางและชายฝั่งแอฟริกาตะวันออกผู้ตั้งถิ่นฐานจากบอร์เนียวเดินทางมาถึงมาดากัสการ์ในช่วงต้นสหัสวรรษที่ 1 หลังคริสตกาล และตั้งอาณานิคมที่นั่นเมื่อคริสตกาล 500 ^{[ 1 ] [ 2 ] [หมายเหตุ 1 ]}

นักเดินเรือที่แล่นเรือในทะเลเมดิเตอร์เรเนียนใช้เทคนิคหลายอย่างในการกำหนดตำแหน่งของตน รวมถึงการมองเห็นแผ่นดินและความเข้าใจเกี่ยวกับลมและแนวโน้มของลมชาวมิโนอันแห่งเกาะครีตเป็นตัวอย่างของอารยธรรมตะวันตกยุคแรกที่ใช้การนำทางโดยอาศัยดวงดาว พระราชวังและวิหารบนยอดเขาของพวกเขามีลักษณะทางสถาปัตยกรรมที่สอดคล้องกับดวงอาทิตย์ขึ้นในวันวิษุวัตรวมถึงการขึ้นและตกของดาวฤกษ์บางดวง^{[ 3 ]}ชาวมิโนอันเดินทางทางทะเลไปยังเกาะเธราและอียิปต์^{[ 4 ]}การเดินทางทั้งสองครั้งนี้ต้องใช้เวลาแล่นเรือมากกว่าหนึ่งวันสำหรับชาวมิโนอัน และทำให้พวกเขาต้องเดินทางในเวลากลางคืนข้ามผืนน้ำเปิด^{[ 4 ]}ในที่นี้ นักเดินเรือจะใช้ตำแหน่งของดาวฤกษ์บางดวง โดยเฉพาะอย่างยิ่งดาวฤกษ์ในกลุ่มดาวหมีใหญ่เพื่อกำหนดทิศทางของเรือให้ถูกต้อง^{[ 4 ]}

บันทึกที่เป็นลายลักษณ์อักษรเกี่ยวกับการนำทางโดยใช้ดวงดาว หรือการนำทาง โดยใช้ดวงดาว ย้อนกลับไปถึงมหากาพย์โอดิสซีของโฮเม อร์ ซึ่งคาลิปโซบอกโอดิสซีอุสให้รักษากลุ่มดาวหมีใหญ่ (Ursa Major) ไว้ทางด้านซ้ายมือ และในขณะเดียวกันก็สังเกตตำแหน่งของกลุ่มดาวลูกไก่ กลุ่มดาวบูเทส ที่ลับขอบฟ้าและกลุ่มดาวโอไรออนขณะที่เขาแล่นเรือไปทางทิศตะวันออกจากเกาะโอกิเกีย ของเธอ ข้ามมหาสมุทร^{[ 5 ]}กวีชาวกรีกอารา ตัส เขียนตำแหน่งโดยละเอียดของกลุ่มดาวต่างๆ ใน หนังสือ Phainomenaของเขา ในศตวรรษที่ 3 ก่อน คริสต์ศักราช ตามที่ ยูโดซอสเขียนไว้^{[ 6 ]}ตำแหน่งที่อธิบายไว้ไม่ตรงกับตำแหน่งของดวงดาวในช่วงเวลาของอาราตัสหรือยูโดซอสสำหรับแผ่นดินใหญ่ของกรีก แต่บางคนโต้แย้งว่ามันตรงกับท้องฟ้าจากเกาะครีตในช่วงยุคสำริด^{[ 6 ]}การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของดวงดาวนี้เกิดจากการสั่นของโลกบนแกนหมุน ซึ่งส่งผลกระทบต่อดาวเหนือเป็น หลัก ^{[ 7 ]}ประมาณ 1000 ปีก่อนคริสตกาล กลุ่มดาวมังกรน่าจะอยู่ใกล้ขั้วโลกเหนือมากกว่าดาวเหนือ^{[ 8 ]}ดาวเหนือถูกใช้ในการนำทางเพราะไม่ลับขอบฟ้าและสามารถมองเห็นได้ตลอดทั้งคืน^{[ 7 ]}

ในศตวรรษที่ 3 ก่อนคริสต์ศักราช ชาวกรีกเริ่มใช้กลุ่มดาวหมีเล็ก ( Ursa Minor ) ในการนำทาง^{[ 9 ]}ในช่วงกลางศตวรรษที่ 1 หลังคริสต์ศักราชลูคานเขียนถึงปอมเปย์ที่ถามกะลาสีเรือเกี่ยวกับการใช้ดาวในการนำทาง กะลาสีเรือตอบด้วยคำอธิบายเกี่ยวกับการใช้ดาวรอบขั้วโลกในการนำทาง^{[ 10 ]}ในการนำทางไปตามองศาละติจูด กะลาสีเรือจะต้องหาดาวรอบขั้วโลกที่อยู่เหนือองศานั้นบนท้องฟ้า^{[ 11 ]}ตัวอย่างเช่นอพอลโลนิอุสจะใช้β Draconisในการนำทางขณะเดินทางไปทางตะวันตกจากปากแม่น้ำอัลเฟียสไปยังซีราคิวส์^{[ 11 ]}

การเดินทางของนักเดินเรือ ชาว กรีกชื่อไพเธียสแห่งมาสซาเลียเป็นตัวอย่างที่โดดเด่นเป็นพิเศษของการเดินทางระยะไกลในยุคแรกๆ^{[ 12 ]} ไพเธียส เป็นนักดาราศาสตร์และนักภูมิศาสตร์ที่มีความสามารถ^{[ 12 ]}เขาเดินทางจากกรีซผ่านช่องแคบยิบรอลตาร์ไปยังยุโรปตะวันตกและหมู่เกาะอังกฤษ^{[ 12 ]}ไพเธียสเป็นบุคคลแรกที่ทราบกันว่าได้บรรยายถึงพระอาทิตย์เที่ยงคืน [ ^{หมายเหตุ 2 ]}น้ำแข็งขั้วโลกชนเผ่าเยอรมันและอาจรวมถึงสโตนเฮนจ์ด้วย ไพเธียสยังได้แนะนำแนวคิดเรื่อง " ธูเล " ที่อยู่ห่างไกลให้กับจินตนาการทางภูมิศาสตร์ และบันทึกของเขาเป็นบันทึกที่เก่าแก่ที่สุดที่ระบุว่าดวงจันทร์เป็นสาเหตุของน้ำขึ้นน้ำลง

การเดินทางอันโด่งดังของเนียร์คอส จาก อินเดียไปยังซูซาหลังจากการเดินทางสำรวจอินเดียของอเล็กซานเดอร์ ได้รับการบันทึกไว้ใน บันทึกของอาร์เรียน เรื่องอินดิ กานักเดินเรือชาวกรีกยูโดซัสแห่งไซซิคัสสำรวจทะเลอาหรับให้กับปโตเลมีที่ 8กษัตริย์แห่งราชวงศ์ปโตเลมี เฮลเล นิสติก ในอียิปต์ตามที่โพไซโดนิอุสกล่าวไว้ ซึ่งต่อมามีรายงานในภูมิศาสตร์ของสตรโบระบบลมมรสุมของมหาสมุทรอินเดียได้รับการสำรวจครั้งแรกโดยยูโดซัสแห่งไซซิคัสในปี 118 หรือ 116 ก่อนคริสต์ศักราช^{[ 13 ]}

แผนที่เดินเรือและคำอธิบายข้อความที่เรียกว่าคำแนะนำการเดินเรือมีการใช้งานในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 6 ก่อนคริสตกาล^{[ 14 ]}แผนที่เดินเรือที่ใช้การฉายภาพแบบสเตอริโอกราฟิกและออร์โธกราฟิกมีมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 2 ก่อนคริสตกาล^{[ 14 ]}

ชาวฟีนิเชียและผู้สืบทอดของพวกเขาคือ ชาว คาร์เธจเป็นนักเดินเรือที่เชี่ยวชาญเป็นพิเศษ และเรียนรู้ที่จะเดินทางไกลออกไปจากชายฝั่งมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อให้ไปถึงจุดหมายปลายทางได้เร็วขึ้น เครื่องมืออย่างหนึ่งที่ช่วยพวกเขาคือตุ้มถ่วงวัดความลึกเครื่องมือนี้มีรูปร่างคล้ายระฆัง ทำจากหินหรือตะกั่ว มีไขมันสัตว์อยู่ภายในและผูกติดกับเชือกยาวมาก เมื่อออกทะเลแล้ว นักเดินเรือสามารถหย่อนตุ้มถ่วงวัดความลึกลงไปเพื่อกำหนดความลึกของน้ำ และประมาณระยะทางจากฝั่งได้ นอกจากนี้ ไขมันสัตว์ยังช่วยเก็บตะกอนจากก้นทะเล ซึ่งนักเดินเรือผู้เชี่ยวชาญสามารถตรวจสอบเพื่อระบุตำแหน่งที่แน่นอนของพวกเขาได้ฮันโน นักเดินเรือ ชาวคาร์เธจ เป็นที่รู้จักกันดีว่าแล่นเรือผ่านช่องแคบยิบรอลตาร์ราว 500 ปีก่อนคริสตกาล และสำรวจชายฝั่งมหาสมุทรแอตแลนติกของแอฟริกา มีความเห็นพ้องกันโดยทั่วไปว่าการเดินทางครั้ง นี้ไป ไกลอย่างน้อยที่สุดถึงเซเนกัล^{[ 15 ]}ยังไม่มีข้อตกลงว่าขอบเขตที่ไกลที่สุดของการสำรวจของฮันโนคือภูเขาแคเมรูนหรือภูเขาคากูลีมาของกินีซึ่งสูง 890 เมตร (2910 ฟุต) ^{[ 16 ]}อย่างไรก็ตาม ขอบเขตการเดินทางทางทะเลของฮันโนอาจอยู่ทางเหนือขึ้นไปอีก เนื่องจากมีเอกสารมากมายที่บันทึกถึงความยากลำบากในการเดินทางกลับจากภูมิภาคทางใต้ของแหลมเชานาร์ซึ่งจนถึงต้นศตวรรษที่ 15 "ถือเป็นขอบเขตที่ผ่านไม่ได้หรือไม่สามารถข้ามได้ของการเดินเรือของชาวยุโรป" ^{[ 17 ] [ 18 ]}

ในทะเลจีนใต้และมหาสมุทรอินเดีย นักเดินเรือสามารถใช้ประโยชน์จากลมมรสุมที่ค่อนข้างคงที่เพื่อประเมินทิศทางได้^{[ 19 ]}ทำให้การเดินทางเที่ยวเดียวระยะไกลเป็นไปได้ปีละสองครั้ง^{[ 19 ]}หนังสือของคังไท่ (康泰) ในปี ค.ศ. 260 บรรยายถึงเรือที่มีใบเรือเจ็ดใบเรียกว่าpo ซึ่งพ่อค้า ชาวอินโด-สคิเธียน (月支— Yuezhi ) ใช้ในการขนส่งม้า เขายังกล่าวถึงการค้าขายในช่วงฤดูมรสุมระหว่างเกาะต่างๆ (หรือหมู่เกาะ) ซึ่งใช้เวลาหนึ่งเดือนกับอีกไม่กี่วันในเรือ po ขนาดใหญ่^{[ 20 ]}ประมาณ 1000 ปีก่อนคริสตกาล ชาว ออสโตรเนเซียนนูซัน ตารันได้พัฒนาใบเรือ tanjaและใบเรือ junkการประดิษฐ์ใบเรือประเภทนี้ทำให้การเดินเรือรอบชายฝั่งตะวันตกของแอฟริกาเป็นไปได้ เนื่องจากความสามารถในการแล่นเรือต้านลม^{[ 21 ]}ประมาณ ในคริสต์ศตวรรษที่ 200 ในสมัยราชวงศ์ฮั่นเรือชวน ( เรือสำเภา ) ได้รับการพัฒนาในประเทศจีน^{[หมายเหตุ 3 ]}ในช่วงประมาณคริสต์ศตวรรษที่ 50-500 กองเรือค้าขาย ของชาวมาเลย์และ ชาว ชวาเดินทางมาถึงมาดากัสการ์ พวกเขายังนำ ชาว มาอันยันดายัก มาด้วย ในฐานะแรงงานและทาส^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]}ภาษามาลากาซีมีต้นกำเนิดมาจากภาษาบาริโต ตะวันออกเฉียงใต้ และภาษามาอันยันเป็นภาษาที่ใกล้เคียงที่สุด โดยมีคำยืมจากภาษามาเลย์และภาษาชวาจำนวนมาก^{[ 26 ] [ 27 ]}ในช่วงศตวรรษที่ 8 หรือ 9 เรือโบราณของอินโดนีเซียอาจเดินทางไปไกลถึงกานา แล้ว โดยน่าจะใช้เรือโบโรบูดูร์ แบบมีขาค้ำยัน และเรือคุนลุนโปหรือจง^{[ 28 ]}

จักรวรรดิอาหรับมีส่วนสำคัญในการเดินเรือและมีเครือข่ายการค้าที่ขยายจากมหาสมุทรแอตแลนติกและทะเลเมดิเตอร์เรเนียนทางตะวันตกไปจนถึงมหาสมุทรอินเดียและทะเลจีนทางตะวันออก^{[ 29 ]}นอกจากแม่น้ำไนล์ไทกริสและยูเฟรติสแล้ว แม่น้ำที่สามารถเดินเรือได้ในภูมิภาคอิสลามนั้นหายาก ดังนั้นการขนส่งทางทะเลจึงมีความสำคัญมากภูมิศาสตร์และวิทยาศาสตร์การเดินเรือของอิสลามใช้เข็มทิศ แม่เหล็ก และเครื่องมือพื้นฐานที่เรียกว่ากามัลซึ่งใช้สำหรับการเดินเรือทางดาราศาสตร์และสำหรับการวัดระดับความสูงและละติจูดของดวงดาวกามัลนั้นสร้างได้ง่าย มันเป็นชิ้นส่วนสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่ทำจากกระดูกหรือไม้ซึ่งมีเชือกที่มีปม 9 ปมเรียงกันติดอยู่ เครื่องมืออีกชิ้นหนึ่งที่มีอยู่ซึ่งพัฒนาโดยชาวอาหรับเช่นกันคือ ควอดแรนต์ ซึ่งเป็นอุปกรณ์นำทางทางดาราศาสตร์เช่นกัน เดิมทีพัฒนาขึ้นสำหรับดาราศาสตร์และต่อมาเปลี่ยนมาใช้ในการเดินเรือ^{[ 30 ]} เมื่อรวมกับแผนที่โดยละเอียดของยุคนั้น นักเดินเรือจึงสามารถแล่นเรือข้ามมหาสมุทรได้แทนที่จะแล่นเลียบชายฝั่ง อย่างไรก็ตาม ไม่มีบันทึกเกี่ยวกับการเดินเรือในมหาสมุทรแอตแลนติก และกิจกรรมของพวกเขามุ่งเน้นไปที่ทะเลเมดิเตอร์เรเนียน ทะเลแดง อ่าวเปอร์เซีย ทะเลอาหรับ และข้ามไปยังอ่าวเบงกอล^{[ 31 ]}ต้นกำเนิดของ เรือ คาราเวลซึ่งได้รับการพัฒนาและใช้สำหรับการเดินทางระยะไกลโดยชาวโปรตุเกส และต่อมาโดยชาวไอบีเรียคนอื่นๆ ตั้งแต่ศตวรรษที่ 15 ก็มีที่มาจากเรือคาริบ ที่นักสำรวจ ชาวอันดาลูเซียใช้ในศตวรรษที่ 13 เช่นกัน ^{[ 32 ]}

เส้นทางเดินเรือระหว่างอินเดียและดินแดนเพื่อนบ้านเป็นรูปแบบการค้าปกติมาหลายศตวรรษ และเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้วัฒนธรรมอินเดีย แพร่หลาย ไปยังสังคมในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ กองทัพเรือที่ทรงอำนาจในยุคนั้น ได้แก่ กองทัพเรือของอาณาจักรเมารยะสาตวาหนะ โชลาวิชัยนครกาลิงคะมาราฐาและโมกุล

ชาวไวกิ้งใช้การโพลาไรเซชันและหินสุริยะเพื่อนำทางเรือของพวกเขาโดยการระบุตำแหน่งของดวงอาทิตย์แม้ในท้องฟ้าที่มืดครึ้มแร่ธาตุ พิเศษนี้ ถูกกล่าวถึงในแหล่งข้อมูลที่เป็นลายลักษณ์อักษรหลายแหล่งในศตวรรษที่ 13-14 ในไอซ์แลนด์ หลายศตวรรษหลังจากที่การตั้งถิ่นฐานของชาวน อร์ สใน L'Anse aux Meadowsทางตอนเหนือสุดของนิวฟาวนด์แลนด์ ซึ่งมีอายุตามคาร์บอนในช่วงต้นศตวรรษที่ 11 ได้ก่อตั้งขึ้นอย่างสั้นๆ^{[ 33 ]}

ในประเทศจีนระหว่างปี 1040 ถึง 1117 เข็มทิศแม่เหล็กได้รับการพัฒนาและนำไปใช้ในการเดินเรือ^{[ 34 ]} ซึ่งทำให้กัปตันเรือสามารถแล่นเรือต่อไปได้แม้ว่าสภาพอากาศจะจำกัดการมองเห็นท้องฟ้า เข็มทิศเดินเรือที่แท้จริงซึ่งใช้เข็มหมุนในกล่องแห้งถูกประดิษฐ์ขึ้นในยุโรปไม่เกินปี 1300 ^{[ 19 ] [ 35 ]}

แผนที่เดินเรือที่เรียกว่าแผนที่พอร์โตลันเริ่มปรากฏในอิตาลีในช่วงปลายศตวรรษที่ 13 ^{[ 36 ]}อย่างไรก็ตาม การใช้งานดูเหมือนจะไม่แพร่หลายอย่างรวดเร็ว: ไม่มีรายงานการใช้แผนที่เดินเรือบนเรืออังกฤษจนกระทั่งปี 1489 ^{[ 36 ]}

กิจกรรมทางการค้าของโปรตุเกสในช่วงต้นศตวรรษที่ 15 ถือเป็นยุคแห่งความก้าวหน้าอย่างชัดเจนในการเดินเรือเชิงปฏิบัติสำหรับชาวยุโรป^{[ 19 ]} การสำรวจและการเดินทางค้าขายที่ส่งโดยเจ้าชายเฮนริเก (ต่อมาเรียกว่า "เฮนรีนักเดินเรือ")นำไปสู่การค้นพบเกาะปอร์โตซานโต (ใกล้มาเดรา) ในปี 1418 การค้นพบหมู่ เกาะอะโซ เรส อีกครั้ง ในปี 1427 การค้นพบ หมู่เกาะ เคปเวอร์เดในปี 1447 และเซียร์ราลีโอนในปี 1462 ^{[ 19 ]}

เมื่อรวมกับการสังเกตเชิงประจักษ์ที่รวบรวมได้จากการเดินเรือในมหาสมุทร การทำแผนที่ลมและกระแสน้ำ นักสำรวจชาวโปรตุเกสจึงเป็นผู้นำในการเดินเรือในมหาสมุทรระยะไกล^{[ 38 ]}ต่อมาในช่วงต้นศตวรรษที่ 16 ได้มีการเปิดเครือข่ายเส้นทางเดินเรือในมหาสมุทรที่ครอบคลุมมหาสมุทรแอตแลนติก มหาสมุทรอินเดีย และมหาสมุทรแปซิฟิกตะวันตก จากมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือและอเมริกาใต้ไปจนถึงญี่ปุ่นและเอเชียตะวันออกเฉียงใต้

โครงการศึกษาการเดินเรือในมหาสมุทรแอตแลนติกของโปรตุเกสเป็นหนึ่งในตัวอย่างแรกๆ ของโครงการวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ที่เป็นระบบและดำเนินต่อเนื่องมาหลายทศวรรษ โครงการศึกษานี้ได้คัดเลือกบุคลากรที่มีความสามารถพิเศษหลายคน มีเป้าหมายที่ชัดเจน และเปิดรับการยืนยันเชิงทดลองผ่านความสำเร็จหรือความล้มเหลวของการเดินเรือในครั้งต่อๆ ไป

ปัญหาหลักในการเดินเรือโดยใช้ใบเรือเพียงอย่างเดียวกลับจากทางใต้ของหมู่เกาะคานารี (หรือทางใต้ของบูจดูร์ ) เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของระบบลมและกระแสน้ำ: กระแสน้ำวนแอตแลนติกเหนือและกระแสน้ำวนเส้นศูนย์สูตร^{[ 39 ]}จะผลักดันไปทางใต้ตามแนวส่วนนูนทางตะวันตกเฉียงเหนือของแอฟริกา ในขณะที่ลมที่ไม่แน่นอนในบริเวณที่ลมค้าตะวันออกเฉียงเหนือมาบรรจบกับลมค้าตะวันออกเฉียงใต้ (บริเวณลมสงบ) ^{[ 40 ]}ทำให้เรือใบต้องพึ่งพากระแสน้ำ โดยรวมแล้ว กระแสน้ำและลมที่พัดแรงทำให้การเดินทางไปทางเหนือเป็นไปได้ยากมากหรือเป็นไปไม่ได้เลย ในบริบทนี้ ชาวโปรตุเกสได้ค้นพบกระแสน้ำและลมค้า ขนาดใหญ่สองสายที่เรียก ว่า volta do mar (ซึ่งมีความหมายตรงตัวว่าการหันเหของทะเลแต่ยัง หมายถึง การกลับจากทะเล ด้วย) ใน มหาสมุทรแอตแลนติก เหนือและใต้ (ประมาณช่วงครึ่งแรกและปลายศตวรรษที่ 15 ตามลำดับ) ซึ่งปูทางไปสู่โลกใหม่และกลับสู่ยุโรป รวมถึงการเดินเรือรอบทวีปแอฟริกาในทะเลเปิดทางตะวันตก ในการเดินทางสำรวจในอนาคต โดยหลีกเลี่ยงลมและกระแสน้ำที่สวนทาง การ 'ค้นพบใหม่' ของหมู่เกาะอะโซเรสในปี 1427 เป็นเพียงการสะท้อนให้เห็นถึงความสำคัญทางยุทธศาสตร์ที่เพิ่มขึ้นของหมู่เกาะเหล่านี้ ซึ่งตั้งอยู่บนเส้นทางกลับจากชายฝั่งตะวันตกของแอฟริกา (เรียกตามลำดับว่า 'volta de Guiné' และ 'volta da Mina') และการอ้างอิงถึงทะเลซาร์แกสโซ (ซึ่งในขณะนั้นเรียกว่า 'Mar da Baga') ทางตะวันตกของอะโซเรสในปี 1436 เผยให้เห็นขอบเขตทางตะวันตกของเส้นทางกลับ^{[ 41 ]} เพื่อแก้ไขปัญหาความยากลำบากในการเดินทางกลับ จึงได้มีการสำรวจชายฝั่งและสภาพทะเลเปิดอย่างเป็นระบบ ซึ่งดำเนินไปจนถึงช่วงปลายศตวรรษที่ 15 ตัวอย่างแรกของเกณฑ์ที่เป็นระบบดังกล่าวพบได้ในDuarte Pacheco Pereiraนักเดินเรือ ผู้บัญชาการทหาร และนักเขียนผู้ทรงความรู้จากหนังสือ ' Esmeraldo de Situ Orbis ' (1505–1508) ซึ่งเขารายงานการสำรวจชายฝั่งแอฟริกาและทะเลเปิดของมหาสมุทรแอตแลนติกใต้ของตนเองและผู้อื่น:

ในบทนำของ ' เอสเมอรัลโด ':

" สิ่งที่เกี่ยวข้องกับภูมิศาสตร์และการเดินเรือนั้น ข้าพเจ้าหวังว่าจะอธิบายให้ชัดเจน (...) ...ว่าแหลมหรือสถานที่หนึ่งตั้งอยู่สัมพันธ์กับอีกที่หนึ่งอย่างไร และเพื่อให้งานนี้เป็นระเบียบและมีพื้นฐานที่มั่นคง และเพื่อให้การเดินเรือตามชายฝั่งปลอดภัยยิ่งขึ้น และเช่นเดียวกัน ความรู้เกี่ยวกับแผ่นดินและบริเวณน้ำตื้นซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องรู้ นอกจากนี้ยังต้องทราบความลึกของการวัดด้วยเครื่องวัดความลึกในบางสถานที่ และลักษณะของพื้นทะเลว่าเป็นโคลน ทราย หิน กรวด ขอบแหลม หรือเปลือกหอย (burgao = Livona pica) หรือคุณภาพของการวัดความลึกนั้นเป็นอย่างไร และเมื่อทราบแล้วก็ต้องทราบระยะทางจากบริเวณน้ำตื้นไปยังชายฝั่ง และเช่นเดียวกัน กระแสน้ำขึ้นลง ว่ามาจากทิศตะวันออกเฉียงเหนือและตะวันตกเฉียงใต้เหมือนกับในสเปนของเรา หรือมาจากทิศเหนือและใต้ หรือทิศตะวันตกและตะวันออก หรือทิศตะวันตกเฉียงเหนือและตะวันออกเฉียงใต้ ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการเข้าและออกจากท่าเรือและปากแม่น้ำ และยังต้องทราบการวัดจากขั้วโลกซึ่งสามารถทราบได้ว่ามีกี่องศา สถานที่ต่างๆ แยกจากกันและละติจูดสัมพันธ์กับเส้นศูนย์สูตร และลักษณะของผู้คนในเอธิโอเปีย (แอฟริกา) และวิถีชีวิตของพวกเขา และฉันจะพูดถึงการค้าขายที่อาจเกิดขึ้นในดินแดนนี้ด้วย^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}

ที่เก็บสำหรับการสังเกตการณ์คือ ' Roteiros ' หรือแผนที่เส้นทางเดินเรือ Roteiro ที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จักเป็นส่วนหนึ่งของคอลเลกชันต้นฉบับหลายฉบับโดย Valentim Fernandes (1485) ซึ่งมีชายฝั่งขึ้นไปถึงสามเหลี่ยมปากแม่น้ำไนเจอร์ในไนจีเรียในปัจจุบัน ตามด้วย ' Esmeraldo... ' (1505–08) ที่อ้างถึงข้างต้น; 'roteiros' หลายฉบับรวมอยู่ใน 'Livro de Marinharia e Tratado da Agulha de Marear' (บทความเกี่ยวกับการเดินเรือและเข็มแม่เหล็ก) โดย João de Lisboa (1514); roteiros รวมอยู่ใน 'Regimento de Navegacão...' (กองทหารเดินเรือ) โดย André Pires (1520); roteiros สำหรับบราซิล โดย Pero Lopes de Sousa (1530–32), Roteiro da Carreira da Índia' (หนังสือเส้นทางการเดินทางไป/กลับจากอินเดีย) โดย Diogo de Afonso (1536); และ roteiros โดย D. João de Castro (ดูด้านล่าง): ลิสบอนถึงกัว (ค.ศ. 1538), กัวถึงดีอู (อินเดียตะวันตกเฉียงเหนือ) (ค.ศ. 1538–39 และทะเลแดง (ค.ศ. 1541) ^{[ 45 ]}

ขอบเขตของการสำรวจที่ดำเนินการนั้นได้ถูกรายงานอีกครั้งในหนังสือ ' เอสเมอรัลโด... ' ในหน้า 2 ของบทที่ 2:

“ …ในปี ค.ศ. 1498 ซึ่งฝ่าบาททรงบัญชาให้เราสำรวจพื้นที่ทางตะวันตก ผ่านมหาสมุทรอันกว้างใหญ่ไพศาล ซึ่งพบและสำรวจพื้นที่ผืนดินขนาดใหญ่ที่มีเกาะมากมายและขนาดใหญ่อยู่ติดกัน ซึ่งทอดยาวจากละติจูด 70 องศาจากเส้นศูนย์สูตรไปทางขั้วโลกเหนือ (…) และเลยไปอีก 28 องศาจากเส้นศูนย์สูตรไปทางขั้วโลกใต้ (…) จากที่ใดก็ได้ในยุโรปหรือแอฟริกา และข้ามมหาสมุทรทั้งหมดเป็นเส้นตรงไปทางตะวันตกตามกฎการเดินเรือที่ 36 องศาของลองจิจูด ซึ่งเป็นเส้นทางยาว 648 ลีก นับที่ 18 ลีกต่อองศา ” ^{[ 46 ] [ 47 ]}

ไม่น่าเป็นไปได้ที่การสำรวจทะเลเปิดของมหาสมุทรแอตแลนติกใต้จะเกิดขึ้นในการเดินทางเพียงครั้งเดียว โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเส้นทางที่วาสโก ดา กามา ใช้ในปี 1497 นั้นแตกต่างอย่างมากจากเส้นทาง ที่เปโดร อัลวาเรส คาบราลใช้ในปี 1500 ซึ่งแต่ละเส้นทางได้รับการปรับให้เข้ากับฤดูกาลของการออกเดินทาง^{[ 48 ] [ 49 ]} การปรับตัวนี้แสดงให้เห็นถึงความเข้าใจในวัฏจักรของการเปลี่ยนแปลงรายปีของลมและกระแสน้ำในมหาสมุทรแอตแลนติกใต้ ยิ่งไปกว่านั้น ยังมีการสำรวจอย่างเป็นระบบที่มุ่งหน้าเข้าไปในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือฝั่งตะวันตก (Teive, 1454; Vogado, 1462; Teles, 1474; Ulmo, 1486) ^{[ 48 ]}เอกสารที่เกี่ยวข้องกับการจัดหาเรือ และการสั่งซื้อตารางการเอียงของดวงอาทิตย์สำหรับมหาสมุทรแอตแลนติกใต้ตั้งแต่ปี 1493–1496 ^{[ 50 ]}ล้วนบ่งชี้ถึงกิจกรรมที่มีการวางแผนและเป็นระบบอย่างดี ผลลัพธ์ที่สำคัญที่สุดของการจัดระบบความรู้ดังกล่าวคือการเจรจาสนธิสัญญาตอร์เดซิยาสในปี ค.ศ. 1494 ซึ่งเลื่อนเส้นแบ่งเขตแดนไปทางตะวันตก 270 ลีก (จาก 100 ลีกไปทางตะวันตกของหมู่เกาะอะโซเรสเป็น 370 ลีก) ส่งผลให้โปรตุเกสยืนยันสิทธิในการอ้างสิทธิ์เหนือบราซิลและอำนาจเหนือมหาสมุทรแอตแลนติก

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 16 มีการเดินทางระหว่างลิสบอนและอินเดียเป็นประจำ ความรู้เกี่ยวกับมหาสมุทรแอตแลนติกพัฒนาขึ้นจากการสะสม โดยมีการสำรวจอย่างเป็นระบบในอินเดีย ผลพวงจากกิจกรรมนี้เกี่ยวข้องกับกลุ่มบุคคลที่โดดเด่นซึ่งก่อตั้งขึ้นโดยมีPedro Nunes นักวิชาการ (นักคณิตศาสตร์ นักจักรวาลวิทยา) และ João de Castroนักสำรวจและ 'หัวหน้าผู้ตรวจสอบ' (นักเดินเรือ ผู้บัญชาการทหาร และอุปราชแห่งอินเดีย) เป็นศูนย์กลาง บุคคลเหล่านี้รวมถึงAndre de Resende (นักวิชาการ) João de Barros (นักบันทึกเหตุการณ์และนักวิชาการ) และอาจรวมถึงDamião de Gois (นักการทูต นักวิชาการ และเพื่อนของErasmus ) ^{[ 51 ]}ผลงานเชิงทฤษฎีของPedro Nunes (1502–1578) ประสบความสำเร็จในการกำหนดเส้นโค้ง loxodromic ทางคณิตศาสตร์ ซึ่งเป็นเส้นทางที่สั้นที่สุดระหว่างสองจุดบนพื้นผิวของทรงกลมที่แสดงบนแผนที่สองมิติ ปูทางไปสู่การสร้างแผนที่แบบ Mercator ^{[ 52 ] [ 53 ]} Pedro Nunesกล่าวไว้ใน "Treatise of the Sphere" (1537) ในยุคเดียวกันว่าการเดินเรือของชาวโปรตุเกสไม่ได้เป็นการผจญภัย:

"nam se fezeram อินโด acertar: mas partiam os nossos mareantes muy ensinados e prouidos de estromentos e regras de astrologia e geometria que sam as cousas que os cosmographos ham dadar apercebidas (...) e leuaua cartas muy specificmente rumadas e na ja as de que os antigos vsauam" (ไม่ได้ทำโดยบังเอิญ แต่นักเดินเรือของเราจากไปโดยได้รับการสอนมาอย่างดี และจัดหาเครื่องมือและกฎเกณฑ์ทางโหราศาสตร์ (ดาราศาสตร์) และเรขาคณิต ซึ่งเป็นเรื่องสำคัญที่นักจักรวาลวิทยาจะให้ (...) และพวกเขาก็ได้จัดทำแผนภูมิที่มีเส้นทางที่แน่นอน และไม่มีเส้นทางที่คนโบราณใช้อีกต่อไป) ^{[ 54 ]}

ความน่าเชื่อถือของนูเนสขึ้นอยู่กับการมีส่วนร่วมโดยตรงในการสอนนักบินและลูกเรืออาวุโสตั้งแต่ปี 1527 เป็นต้นไป^{[ 52 ]}ยิ่งไปกว่านั้น นูเนสยังเป็นผู้พัฒนาเครื่องมือและคำแนะนำสำหรับการทำงานอย่างเป็นระบบของฌูเอา เดอ กาสโตร ดังที่กาสโตรได้กล่าวไว้ในจดหมายหลายฉบับของเขา^{[ 55 ] [ 56 ]}

งานของ João de Castroเกิดขึ้นตามเส้นทางของมหาสมุทรอินเดีย (1538) โดยเฉพาะทะเลอาหรับอ่าวเปอร์เซียและทะเลแดง (1538–39 และ 1541) ^{[ 45 ]}แม้ว่าการศึกษาเกี่ยวกับชายฝั่ง การเดินเรือ ลม และกระแสน้ำของเขาจะเข้มงวดและแม่นยำ แต่การวิจัยเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กโลกในมหาสมุทรแอตแลนติกและมหาสมุทรอินเดียของเขากลับได้รับการยกย่อง:

" ดอน ฌูเอา เดอ กาสโตร ได้ทำการทดลองหลายชุดซึ่งประสบความสำเร็จในการตรวจจับปรากฏการณ์ต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับแม่เหล็กและเข็มแม่เหล็กบนเรือ ความรู้ดังกล่าวอาจมาจากเปโดร นูเนส ซึ่งเป็นแรงบันดาลใจโดยตรงจากการสังเกตการณ์ต่างๆ ที่เขาได้ทำระหว่างการเดินทาง เมื่อวันที่ 5 สิงหาคม ค.ศ. 1538 ดอน ฌูเอา เดอ กาสโตร ตัดสินใจที่จะกำหนดละติจูดของโมซัมบิก เขาพบสาเหตุที่ทำให้เข็มแม่เหล็กเบี่ยงเบนอย่างน่าประหลาดใจ เขาบันทึกการเบี่ยงเบนของเข็มแม่เหล็ก และค้นพบสิ่งนี้ 128 ปีก่อนเดนนิส กิโยม (ค.ศ. 1666) แห่งนีเอปป์ ซึ่งบันทึกไว้ในประวัติศาสตร์การเดินเรือราวกับว่าเขาเป็นคนแรกที่รู้เกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้ จุดที่เขาพบใกล้กับบาซาอิม เมื่อวันที่ 22 ธันวาคม ค.ศ. 1538 ปรากฏการณ์แม่เหล็กซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงของเข็มแม่เหล็กเนื่องจากความใกล้เคียงของหินบางก้อน ได้รับการยืนยันในอีกสี่ศตวรรษต่อมา และเรียกว่าแรงดึงดูดเฉพาะที่ ดอน ฌูเอา เดอ กาสโตร หักล้างทฤษฎีที่ว่าการเปลี่ยนแปลงของค่าเบี่ยงเบนแม่เหล็กไม่ได้เกิดจาก... เส้นเมริเดียนทางภูมิศาสตร์ ความคิดเห็นของเขาถือเป็นบันทึกที่สำคัญที่สุดของค่าความเบี่ยงเบนแม่เหล็กในมหาสมุทรแอตแลนติกและมหาสมุทรอินเดียในศตวรรษที่สิบหก และมีประโยชน์สำหรับการศึกษาแม่เหล็กโลก เขาเป็นหนึ่งในบุคคลสำคัญของวิทยาศาสตร์การทดลองของยุโรปในศตวรรษนี้ ซึ่งเชื่อมโยงความสำคัญของการศึกษานี้กับการเดินเรือ “ ^{[ 57 ]}

พระเจ้าจอห์นที่ 2 แห่งโปรตุเกสทรงสานต่อความพยายามนี้ โดยทรงตั้งคณะกรรมการเกี่ยวกับการเดินเรือ^{[ 19 ]} กลุ่มนี้คำนวณตารางการเอียงของดวงอาทิตย์และปรับปรุงแอสโทรลาบของนักเดินเรือโดยเชื่อว่าเป็นสิ่งทดแทนที่ดีสำหรับไม้กางเขน[ ^{19 ] ทรัพยากร} เหล่านี้ช่วยเพิ่มความสามารถของนักเดินเรือในทะเลในการตัดสินละติจูด ของ ตน^{[ 19 ]}อับราฮัม ซาคัตชาวยิวชาวคาสติเลียผู้เขียนตำราดาราศาสตร์/โหราศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมในภาษาฮีบรู ชื่อHa-jibbur Ha-gadolได้ลี้ภัยไปยังโปรตุเกสในปี 1492 เขาได้ตีพิมพ์หนังสือBiur LuhothหรือในภาษาละตินAlmanach Perpetuum ในโรงพิมพ์ของ เลเรีย ในปี 1496 ซึ่งต่อมาได้รับการแปลเป็นภาษาละตินและสเปน ในหนังสือเล่มนี้มีตารางดาราศาสตร์ (ปฏิทินดาราศาสตร์) สำหรับปี ค.ศ. 1497 ถึง 1500 ซึ่งอาจเป็นเครื่องมือสำคัญ ร่วมกับแอสโทรลาบแบบใหม่ที่ทำจากโลหะ ไม่ใช่ไม้เหมือนแต่ก่อน (สร้างและพัฒนาให้สมบูรณ์ในช่วงเริ่มต้นของการสำรวจของโปรตุเกส) สำหรับวาสโก ดา กามาและเปโดร อัลวาเรส คาบราลในการเดินทางไปยังอินเดีย (รวมถึงผ่านอเมริกาใต้) รอบมหาสมุทรแอตแลนติก (รวมถึงมหาสมุทรแอตแลนติกตะวันตกเฉียงใต้) และในมหาสมุทรอินเดียอย่างไรก็ตาม ชาวโปรตุเกสต้องจ้างนักเดินเรือท้องถิ่นในมหาสมุทรอินเดียเป็นเวลาหลายทศวรรษเพื่อนำทางเรือของพวกเขา^{[ 58 ]}

ในศตวรรษที่ 15 และ 16 ราชบัลลังก์แห่งกัสติยาและต่อมาคือราชบัลลังก์สเปน ที่ "รวมเป็นหนึ่งเดียว" ก็เป็นผู้นำในการสำรวจโลกและการขยายอาณานิคมของยุโรป ราชบัลลังก์สเปนเปิดเส้นทางการค้าข้ามมหาสมุทร โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเดินทางข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกของคริสโตเฟอร์ โคลัมบัสในนามของกัสติยา ตั้งแต่ปี 1492 ราชบัลลังก์แห่งกัสติยา ภายใต้การปกครองของพระเจ้าชาร์ลส์ที่ 1 แห่งสเปนยังให้การสนับสนุนการเดินทางรอบโลก ครั้งแรก ในปี 1521 การเดินทางครั้งนี้มีนักเดินเรือชาวโปรตุเกสเฟอร์ดินานด์ แมเจลลัน เป็นผู้นำ และดำเนินการต่อโดยนักเดินเรือชาวสเปนฮวน เซบาสเตียน เอลกาโนหลังจากที่แมเจลลันเสียชีวิตในฟิลิปปินส์ในปี 1521 กองเรือเจ็ดลำแล่นออกจากซานลูการ์ เด บาร์ราเมดาทางตอนใต้ของสเปนในปี 1519 ข้ามมหาสมุทรแอตแลนติก และหลังจากแวะพักหลายครั้ง ก็แล่นอ้อมปลายสุดทางใต้ของทวีปอเมริกาใต้เรือบางลำสูญหายไป แต่กองเรือที่เหลือก็เดินทางต่อไปข้ามมหาสมุทรแปซิฟิกและค้นพบสถานที่ต่างๆ มากมาย รวมถึงเกาะกวมและฟิลิปปินส์ ในเวลานั้น เหลือเรือรบเพียงสองลำจากทั้งหมดเจ็ดลำเรือวิกตอเรียที่นำโดยเอลกาโนแล่นข้ามมหาสมุทรอินเดียและขึ้นเหนือไปตามชายฝั่งแอฟริกา จนในที่สุดก็มาถึงสเปนในปี 1522 สามปีหลังจากออกเดินทาง เรือตรินิแดดแล่นไปทางตะวันออกจากฟิลิปปินส์ พยายามหาเส้นทางเดินเรือกลับไปยังทวีปอเมริกาแต่ไม่ประสบความสำเร็จ เส้นทางตะวันออกข้ามมหาสมุทรแปซิฟิก หรือที่รู้จักกันในชื่อทอร์นาเวียเฆ (การเดินทางกลับ) เพิ่งถูกค้นพบในอีกสี่สิบปีต่อมา เมื่ออันเดรส เด อูร์ดาเนตา นักภูมิศาสตร์ชาวสเปน แล่นเรือจากฟิลิปปินส์ขึ้นเหนือไปยังเส้นละติจูด 39° และพบกับกระแสน้ำคุโรชิโอ ที่ไหลไปทางตะวันออก ซึ่งพัดพาเรือรบของเขาข้ามมหาสมุทรแปซิฟิก เขามาถึงอะคาปุลโกในวันที่ 8 ตุลาคม 1565 การเดินทางสำรวจเหล่านี้ทำให้การค้าขายเฟื่องฟูข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกระหว่างสเปนและอเมริกา และข้ามมหาสมุทรแปซิฟิกระหว่างเอเชียแปซิฟิกและเม็กซิโกผ่านทางฟิลิปปินส์ต่อมาAndrés de Urdaneta ค้นพบ การเดินทางกลับ volta do marทางตอนเหนือของมหาสมุทรแปซิฟิก

เข็มทิศ ไม้กางเขนหรือแอสโทรลาบ วิธีการแก้ไขความสูงของดาวเหนือและแผนที่เดินเรือแบบพื้นฐาน ล้วนเป็นเครื่องมือที่มีให้สำหรับนักเดินเรือในสมัยของคริสโตเฟอร์ โคลัมบัส^{[ 19 ]} ในบันทึกเกี่ยวกับภูมิศาสตร์ของปโตเลมี โยฮันเนส แวร์เนอร์แห่งนูเรมเบิร์กเขียนไว้ในปี 1514 ว่าไม้กางเขนเป็นเครื่องมือโบราณมาก แต่เพิ่งเริ่มนำมาใช้บนเรือ^{[ 36 ]}

ก่อนปี 1577 ไม่มีการกล่าวถึงวิธีการวัดความเร็วของเรือที่ก้าวหน้ากว่าการสังเกตขนาดของคลื่นหัว เรือ หรือการเคลื่อนที่ของฟองทะเลหรือวัตถุลอยน้ำต่างๆ^{[ 59 ]} ในปี 1577 มีการกล่าวถึงเทคนิคที่ก้าวหน้ากว่า นั่นคือ เครื่องวัด ความเร็ว แบบชิปล็อก^{[ 19 ]} ในปี 1578 มีการจดสิทธิบัตรอุปกรณ์ที่ใช้วัดความเร็วของเรือโดยการนับจำนวนรอบการหมุนของล้อที่ติดตั้งอยู่ใต้ระดับน้ำของเรือ^{[ 19 ]}

การกำหนดเวลาที่แม่นยำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการกำหนดลองจิจูด^{[ 36 ]} ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1530 มีการสำรวจเทคนิคเบื้องต้นสำหรับเทคนิคสมัยใหม่^{[ 36 ]} อย่างไรก็ตาม นาฬิกาที่แม่นยำที่สุดที่มีให้แก่นักเดินเรือในยุคแรก ๆ เหล่านั้นคือนาฬิกาน้ำและ นาฬิกาทราย เช่นนาฬิกาทราย^{[ 36 ]} นาฬิกาทรายยังคงถูกใช้โดยกองทัพเรืออังกฤษจนถึงปี ค.ศ. 1839 สำหรับการกำหนดเวลาของเวรยาม^{[ 36 ]}

การสะสมข้อมูลการเดินเรืออย่างต่อเนื่อง ควบคู่ไปกับการสำรวจและการค้าที่เพิ่มมากขึ้น ส่งผลให้มีการผลิตหนังสือเพิ่มขึ้นตลอดช่วงยุคกลาง^{[ 14 ]}หนังสือ "Routiers" ถูกผลิตขึ้นในฝรั่งเศสราวปี 1500 ชาวอังกฤษเรียกหนังสือเหล่านี้ว่า "rutters" ^{[ 14 ]}ในปี 1584 Lucas Waghenaer ได้ตีพิมพ์Spieghel der Zeevaerdt ( กระจกของชาวเรือ ) ซึ่งกลายเป็นต้นแบบของสิ่งพิมพ์ประเภทนี้สำหรับนักเดินเรือหลายรุ่น^{[ 14 ]}ลูกเรือส่วนใหญ่รู้จักหนังสือเหล่านี้ในชื่อ "Waggoners" ^{[ 14 ]}

ในปี ค.ศ. 1537 เปโดร นูเนสได้ตีพิมพ์หนังสือTratado da Spheraซึ่งประกอบด้วยบทความวิชาการสองเรื่องเกี่ยวกับการเดินเรือ เป็นครั้งแรกที่มีการนำเครื่องมือทางคณิตศาสตร์มาใช้ในการศึกษาเรื่องนี้ หนังสือเล่มนี้ก่อให้เกิดสาขาวิทยาศาสตร์ใหม่ขึ้นมา คือ "การเดินเรือเชิงทฤษฎีหรือเชิงวิทยาศาสตร์"

ในปี ค.ศ. 1545 Pedro de Medinaได้ตีพิมพ์หนังสือArte de navegar ซึ่งมีอิทธิพลอย่างมาก หนังสือเล่มนี้ได้รับการแปลเป็นภาษาฝรั่งเศส อิตาลี ดัตช์ และอังกฤษ^{[ 36 ]}

ในปี ค.ศ. 1569 เจอราร์ดัส เมอร์เคเตอร์ ได้ตีพิมพ์ แผนที่โลกเป็นครั้งแรกโดย ใช้ การฉายภาพ แบบคาร์โทกราฟิก ที่เส้นทางเดินเรือคงที่ ถูกพล็อตเป็นเส้นตรง การฉายภาพแบบเมอร์เคเตอร์นี้จะถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับแผนที่เดินเรือตั้งแต่ศตวรรษที่ 18 เป็นต้นไป^{[ 60 ]}

ในปี ค.ศ. 1594 จอห์น เดวิสได้ตีพิมพ์จุลสาร 80 หน้าชื่อThe Seaman's Secretsซึ่งบรรยายถึง การ เดินเรือเป็นวงกลมใหญ่^{[ 61 ]} กล่าวกันว่านักสำรวจเซบาสเตียน คาบอตได้ใช้วิธีการเดินเรือเป็นวงกลมใหญ่ในการข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือในปี ค.ศ. 1495 ^{[ 61 ]} เดวิสยังได้มอบเครื่องมือ วัดมุมแบบเดวิสควอดแรน ต์ให้แก่โลก ซึ่งกลายเป็นเครื่องมือหลักอย่างหนึ่งตั้งแต่ศตวรรษที่ 17 จนกระทั่งมีการนำเครื่องมือ เซ็กซ์แทนต์มาใช้ในศตวรรษที่ 19

ในปี ค.ศ. 1599 เอ็ดเวิร์ด ไรท์ได้ตีพิมพ์Certaine Errors in Navigationซึ่งแปลงานของเปโดร นูเนส^ที่อธิบายพื้นฐานทางคณิตศาสตร์ของการฉายภาพแบบเมอร์เคเตอร์ [ ^{62 ]}พร้อมด้วยตารางคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ทำให้สามารถนำไปใช้ในทางปฏิบัติได้ หนังสือเล่มนี้อธิบายอย่างชัดเจนว่าเหตุใดการฉายภาพแบบนี้เท่านั้นที่จะทำให้ทิศทางคงที่สอดคล้องกับเส้นตรงบนแผนที่ นอกจากนี้ยังวิเคราะห์แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดอื่นๆ รวมถึงความเสี่ยงของข้อผิดพลาดจากพาราแลกซ์กับเครื่องมือบางชนิด และการประมาณค่าละติจูดและลองจิจูดที่ผิดพลาดบนแผนที่ในยุคนั้น

ในช่วงปี ค.ศ. 1599–1600 แผนที่โลกของเอ็ดเวิร์ด ไรท์ (Edward Wright) ในปี ค.ศ. 1599 เป็นแผนที่แรกที่วาดโดยชาวอังกฤษภายใต้ระบบพิกัดเมอร์เคเตอร์ (Mercator projection) เพื่อใช้ในการเดินเรือของอังกฤษ แผนที่นี้แสดงตราประทับส่วนพระองค์ของสมเด็จพระราชินีนาถเอลิซาเบธที่ 1 อย่างเด่นชัด ซึ่งเป็นแผนที่เดียวในราชอาณาจักรของพระองค์ที่มีตราประทับส่วนพระองค์ ลูกโลกของโมลีนิวซ์ (Molyneux) ในปี ค.ศ. 1592 เป็นแผนที่อีกชิ้นเดียวที่มีตราประทับส่วนพระองค์ของพระองค์ ทั้งสองแผนที่ระบุตำแหน่งของโนวา อัลเบียน (Nova Albion ) ดินแดนที่กัปตันฟรานซิส เดรก (Francis Drake) อ้างสิทธิ์ให้แก่พระราชินีของเขาในระหว่างการเดินทางรอบโลกในปี ค.ศ. 1577–1580เหนือเส้นละติจูดที่ 40

ในปี พ.ศ. 2374 ปิแอร์ แวร์นิเยร์ ได้อธิบายถึง ควอดแรนต์ที่เขาคิดค้นขึ้นใหม่ซึ่งมีความแม่นยำถึงหนึ่งนาทีของส่วนโค้ง^{[ 61 ]} ในทางทฤษฎี ความแม่นยำระดับนี้สามารถให้เส้นตำแหน่งภายในหนึ่งไมล์ทะเลจากตำแหน่งจริงของผู้เดินเรือได้

ในปี พ.ศ. 2378 เฮนรี เกลลิแบรนด์ได้ตีพิมพ์รายงานเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงรายปีของ ความแปรผันของ สนามแม่เหล็ก^{[ 63 ]}

ในปี ค.ศ. 1637 ริชาร์ด นอร์วูด ได้ใช้เซ็กซ์แทนท์ทางดาราศาสตร์ ที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษ ซึ่งมีรัศมี 5 ฟุต วัดความยาวของไมล์ทะเลด้วยโซ่^{[ 64 ]} นิยามของเขาที่ 2,040 หลา ค่อนข้างใกล้เคียงกับ นิยาม ของระบบหน่วยสากล (SI) ในปัจจุบันที่ 2,025.372 หลา นอร์วูดยังได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้ค้นพบการเอียงของสนามแม่เหล็ก โลก เมื่อ 59 ปีก่อนหน้านั้น ในปี ค.ศ. 1576 ^{[ 64 ]}

ในปี ค.ศ. 1714 คณะกรรมาธิการอังกฤษเพื่อการค้นพบเส้นลองจิจูดในทะเลได้เริ่มมีบทบาทสำคัญ^{[ 65 ]} กลุ่มนี้ซึ่งมีอยู่จนถึงปี ค.ศ. 1828 ได้มอบเงินช่วยเหลือและรางวัลสำหรับการแก้ปัญหาการเดินเรือ^{[ 65 ]} ระหว่างปี ค.ศ. 1737 ถึง ค.ศ. 1828 คณะกรรมาธิการได้จ่ายเงินไปประมาณ 101,000 ปอนด์^{[ 65 ]} รัฐบาลสหราชอาณาจักรยังได้มอบรางวัลจำนวนมากสำหรับความสำเร็จด้านการเดินเรือในยุคนี้ เช่น 20,000 ปอนด์สำหรับการค้นพบเส้นทางตะวันตกเฉียงเหนือและ 5,000 ปอนด์สำหรับนักเดินเรือที่สามารถแล่นเรือได้ภายในละติจูดหนึ่งองศาจากขั้วโลกเหนือ^{[ 65 ]}คู่มือที่แพร่หลายในศตวรรษที่ 18 คือNavigatio BritannicaโดยJohn Barrowซึ่งตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1750 โดยMarch & Pageและยังคงมีการโฆษณาอยู่จนถึงปี ค.ศ. 1787 ^{[ 66 ]}

ไอแซค นิวตันประดิษฐ์ควอดแรนต์สะท้อนแสงขึ้นราวปี ค.ศ. 1699 ^{[ 67 ]} เขาเขียนคำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับเครื่องมือนี้ให้กับเอ็ดมอนด์ ฮัลลีย์ซึ่งตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1742 เนื่องจากระยะเวลาที่ผ่านไปนานเช่นนี้ เครดิตสำหรับการประดิษฐ์จึงมักถูกยกให้แก่จอห์น แฮดลีย์และโทมัส ก็อดฟรีย์แทน ในที่สุด อ็อกแทนต์ก็เข้ามาแทนที่ไม้กางเขนและ ควอดแร ^นต์ของเดวิส ในยุคก่อนหน้า [ ^{65 ]} และมีผลในทันทีที่ทำให้การคำนวณละติจูดมีความแม่นยำมากขึ้น

ความก้าวหน้าครั้งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการกำหนดลองจิจูดอย่างแม่นยำเกิดขึ้นจากการประดิษฐ์นาฬิกาโครโนมิเตอร์สำหรับเรือเดินทะเลรางวัลการกำหนดลองจิจูดในทะเล ประจำ ปี 1714 ตกเป็นของ จอห์น แฮร์ริสันช่างไม้จากยอร์กเชอร์ เขาได้ส่งโครงการในปี 1730 และในปี 1735 ได้สร้างนาฬิกาโดยใช้คานถ่วงน้ำหนักสองอันที่แกว่งสวนทางกันซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยสปริง โดยการเคลื่อนที่ของคานเหล่านี้ไม่ได้รับอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงหรือการเคลื่อนที่ของเรือ นาฬิกาเดินทะเลสองเรือนแรกของเขาคือ H1 และ H2 (สร้างเสร็จในปี 1741) ใช้ระบบนี้ แต่เขาตระหนักว่านาฬิกาเหล่านี้มีความไวต่อแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางอย่างมาก ซึ่งหมายความว่านาฬิกาเหล่านี้จะไม่สามารถมีความแม่นยำเพียงพอในทะเลได้ แฮร์ริสันแก้ปัญหาเรื่องความแม่นยำด้วยการออกแบบนาฬิกาโครโนมิเตอร์ H4 ที่มีขนาดเล็กกว่ามากในปี 1761 H4 มีลักษณะคล้ายนาฬิกาพกขนาดใหญ่เส้นผ่านศูนย์กลาง 5 นิ้ว (12 ซม.) ในปี 1761 แฮร์ริสันได้ส่ง H4 เข้าชิงรางวัลการกำหนดลองจิจูดมูลค่า 20,000 ปอนด์ การออกแบบของเขาใช้ล้อสมดุลที่สั่นเร็วซึ่งควบคุมโดยสปริงเกลียวที่ชดเชยอุณหภูมิ คุณสมบัติเหล่านี้ยังคงใช้ต่อไปจนกระทั่งออสซิลเลเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ ที่เสถียร ทำให้สามารถผลิตนาฬิกาพกพาที่มีความแม่นยำสูงในราคาที่จับต้องได้ ในปี 1767 คณะกรรมการลองจิจูดได้ตีพิมพ์คำอธิบายเกี่ยวกับงานของเขาในหนังสือชื่อ "หลักการของนาฬิกาของนายแฮร์ริสัน "

ในปี ค.ศ. 1757 จอห์น เบิร์ดได้ประดิษฐ์เซ็กซ์แทนต์ ขึ้นเป็นครั้งแรก ซึ่งเข้ามาแทนที่ควอดแรนต์ของเดวิสและอ็อกแทนต์ในฐานะเครื่องมือหลักสำหรับการเดินเรือเซ็กซ์แทนต์ได้รับการพัฒนามาจากอ็อกแทนต์เพื่อให้สามารถใช้วิธีการวัดระยะทางตามดวงจันทร์ได้ ด้วยวิธีการวัดระยะทางตามดวงจันทร์นี้ นักเดินเรือสามารถกำหนดลองจิจูดได้อย่างแม่นยำ เมื่อมีการผลิตโครโนมิเตอร์ขึ้นในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 การใช้โครโนมิเตอร์ในการกำหนดลองจิจูดอย่างแม่นยำจึงเป็นทางเลือกที่ใช้ได้^{[ 65 ] [ 68 ]}โครโนมิเตอร์ได้เข้ามาแทนที่การใช้ระยะทางตามดวงจันทร์อย่างแพร่หลายในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ^{[ 59 ]}

ในปี พ.ศ. 2434 วิทยุในรูปแบบของโทรเลขไร้สายเริ่มปรากฏบนเรือในทะเล^{[ 69 ]}

ในปี พ.ศ. 2442 เรือRF Matthewsเป็นเรือลำแรกที่ใช้การสื่อสารไร้สายเพื่อขอความช่วยเหลือในทะเล^{[ 69 ]}การใช้คลื่นวิทยุเพื่อกำหนดทิศทางได้รับการศึกษาโดย "เซอร์โอลิเวอร์ ลอดจ์แห่งอังกฤษ; อองเดร บลองเดล แห่งฝรั่งเศส; เดอ ฟอเรสต์ , พิคการ์ด; และสโตนแห่งสหรัฐอเมริกา; และเบลลินีและโทซี แห่งอิตาลี" ^{[ 70 ]} บริษัท Stone Radio & Telegraph ได้ติดตั้ง เครื่องหาทิศทางคลื่นวิทยุ ต้นแบบรุ่นแรกบนเรือบรรทุกถ่านหินเลบานอน ของกองทัพเรือ ในปี พ.ศ. 2449 ^{[ 70 ]}

ในปี พ.ศ. 2447 มีการส่งสัญญาณเวลาไปยังเรือเพื่อให้ผู้เดินเรือสามารถตรวจสอบนาฬิกาจับเวลาได้^{[ 71 ]} สำนักงานอุทกศาสตร์ของกองทัพเรือสหรัฐฯ ได้ส่งคำเตือนการเดินเรือไปยังเรือในทะเลในปี พ.ศ. 2450 ^{[ 71 ]}

การพัฒนาในภายหลังรวมถึงการวางประภาคารและทุ่นไว้ใกล้ชายฝั่งเพื่อทำหน้าที่เป็นป้ายบอกทางทะเลที่ระบุลักษณะที่ไม่ชัดเจน เน้นอันตราย และชี้ไปยังช่องทางที่ปลอดภัยสำหรับเรือที่เข้าใกล้ชายฝั่งบางส่วนหลังจากเดินทางทางทะเลเป็นเวลานาน ในปี พ.ศ. 2455 นิลส์ กุสตาฟ ดาเลนได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์จากการประดิษฐ์วาล์วอัตโนมัติที่ออกแบบมาเพื่อใช้ร่วมกับถังเก็บก๊าซในประภาคาร^{[ 72 ]}

ในปี พ.ศ. 2464 ได้มีการติดตั้งเครื่องส่งสัญญาณวิทยุเครื่องแรก^{[ 71 ]}

ระบบเรดาร์ต้นแบบบนเรือลำแรกได้รับการติดตั้งบนเรือ USS Learyในเดือนเมษายน พ.ศ. 2480 ^{[ 73 ]}

เมื่อวันที่ 18 พฤศจิกายน พ.ศ. 2483 นายอัลเฟรด แอล. ลูมิส ได้เสนอแนวคิดเบื้องต้นเกี่ยวกับระบบนำทางอากาศอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งต่อมาได้รับการพัฒนาเป็นLORAN (ระบบนำทางระยะไกล) โดยห้องปฏิบัติการรังสีของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์^[ 74 ^{] และ}เมื่อวันที่ 1 พฤศจิกายน พ.ศ. 2485 ระบบ LORAN ระบบแรกได้เริ่มใช้งานโดยมีสถานี 4 แห่งระหว่างแหลมเชซาพีคและโนวาสโกเชีย^{[ 74 ]}

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2490 สหภาพโซเวียตได้ปล่อยดาวเทียมเทียมดวงแรกของโลก คือสปุตนิก^{[ 75 ]} นักวิทยาศาสตร์ที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ประยุกต์ของมหาวิทยาลัยจอห์นส์ ฮอปกินส์ได้ทำการวัดค่าการเลื่อนดอปเปลอร์ของสปุตนิก หลายครั้ง ซึ่งทำให้ทราบตำแหน่งและความเร็วของดาวเทียม^{[ 75 ]} ทีมนี้ยังคงติดตามสปุตนิกและดาวเทียมดวงถัดไปที่ส่งขึ้นสู่อวกาศ ได้แก่สปุตนิก 2และเอ็กซ์พลอเรอร์ 1ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2491 แนวคิดในการทำงานย้อนกลับ โดยใช้วงโคจรของดาวเทียมที่ทราบแล้วเพื่อกำหนดตำแหน่งที่ไม่ทราบบนพื้นผิวโลก เริ่มได้รับการสำรวจ^{[ 75 ]} ซึ่งนำไปสู่ระบบนำทางด้วยดาวเทียมTRANSIT ^{[ 75 ]} ดาวเทียม TRANSIT ดวงแรกถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรขั้วโลกในปี พ.ศ. 2503 ^{[ 75 ]} ระบบนี้ประกอบด้วยดาวเทียม 7 ดวง และเริ่มใช้งานได้ในปี พ.ศ. 2505 ^{[ 75 ]} นักเดินเรือที่ใช้ข้อมูลจากดาวเทียม 3 ดวง สามารถคาดหวังความแม่นยำได้ประมาณ 80 ฟุต^{[ 75 ]}

เมื่อวันที่ 14 กรกฎาคม พ.ศ. 2517 ดาวเทียมต้นแบบ Navstar GPS ดวงแรกถูกส่งขึ้นสู่วงโคจร แต่ระบบนาฬิกาของดาวเทียมทำงานผิดพลาดหลังจากปล่อยขึ้นสู่วงโคจรได้ไม่นาน^{[ 75 ]} ดาวเทียมNavigational Technology Satellite 2ซึ่งได้รับการออกแบบใหม่โดยใช้นาฬิกาซีเซียม เริ่มโคจรขึ้นสู่วงโคจรเมื่อวันที่ 23 มิถุนายน พ.ศ. 2520 ^{[ 75 ]} ภายในปี พ.ศ. 2528 กลุ่มดาวเทียม GPS Block I ชุดแรกจำนวน 11 ดวงก็โคจรอยู่ในวงโคจร^{[ 75 ]}

ดาวเทียมของ ระบบ GLONASS ของรัสเซียที่คล้ายคลึงกัน เริ่มถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรในปี 1982 และคาดว่าระบบจะมีดาวเทียมครบ 24 ดวงภายในปี 2010 ^{[ 75 ]} องค์การอวกาศยุโรปคาดว่าจะมีระบบGalileoพร้อมดาวเทียม 30 ดวงภายในปี 2011–12 เช่นกัน^{[ 75 ]}

แนวคิดสะพานเดินเรือแบบบูรณาการอิเล็กทรอนิกส์กำลังขับเคลื่อนการวางแผนระบบนำทางในอนาคต^{[ 76 ]}ระบบแบบบูรณาการรับข้อมูลจากเซ็นเซอร์ต่างๆ ของเรือ แสดงข้อมูลตำแหน่งทางอิเล็กทรอนิกส์ และให้สัญญาณควบคุมที่จำเป็นในการรักษาเส้นทางการเดินเรือตามที่กำหนดไว้ล่วงหน้า^{[ 76 ]}ผู้เดินเรือกลายเป็นผู้จัดการระบบ เลือกการตั้งค่าระบบ ตีความผลลัพธ์ของระบบ และตรวจสอบการตอบสนองของเรือ^{[ 76 ]}

• การเดินอากาศ
• การนำทางของชาวออสโตรเนเซียน
• การนำทางด้วยดวงดาว
• ระบบกำหนดตำแหน่งกาลิเลโอ
• ระบบทางธรณีวิทยา
• ระยะทางตามเส้นโค้งวงกลมใหญ่อธิบายวิธีการหาปริมาณนั้น หากเรารู้ค่าละติจูดและลองจิจูดทั้งสองค่า
• ประวัติศาสตร์ของวิชาธรณีวิทยา
• ประวัติของละติจูด
• ประวัติของเส้นลองจิจูด
• หม่าจุน
• เสินกัว
• รายชื่อนักสำรวจ
• ประวัติศาสตร์ทางทะเลของสหรัฐอเมริกา
• แผนภูมิแท่งหมู่เกาะมาร์แชลล์
• การนำทาง
• การเดินเรือของชาวโพลินีเซีย
• วิทยาศาสตร์การเดินเรือของโปรตุเกส
• รถม้าที่ชี้ไปทางทิศใต้
• ฟรานซ์ ซาเวียร์ บารอน ฟอน แซคบรรณาธิการด้านวิทยาศาสตร์และนักดาราศาสตร์ เป็นบุคคลแรกๆ ที่ระบุตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ของสถานที่หลายแห่งได้
• ตารางเส้นรุมบ์ไลน์
• นิโคลา เทสลา

• เกอร์ชอม แบรดฟอร์ด (1918), เหตุผลและที่มาของการเดินเรือ , นิวยอร์ก: บริษัท ดี. แวน นอสแตรนด์
• Hiawatha Bray (2014). คุณอยู่ที่นี่: จากเข็มทิศถึง GPS ประวัติศาสตร์และอนาคตของวิธีที่เราค้นหาตัวตนของเรา . สำนักพิมพ์ Basic Books. ISBN 978-0465032853.
• Juan Francisco Maura, Españoles y portugueses en Canadá en tiempos de Cristóbal Colón, Universidad de Valencia, 2021 https://parnaseo.uv.es/Lemir/textos/Juan_Maura_Canada.pdf