Senza la navigazione, saremmo letteralmente persi in mare. La navigazione ha permesso alle prime civiltà di esplorare nuove terre, di stabilire rotte commerciali e, infine, di entrare in contatto con persone dall’altra parte del mondo. La navigazione ha permesso ai pescatori di ritrovare la strada di casa e alle navi commerciali di navigare in sicurezza verso porti stranieri. Oggi la navigazione consente un’economia globale guidando navi, aerei e camion in tutto il mondo grazie a una tecnologia di navigazione accurata e affidabile.
La navigazione marina ha fatto molta strada, passando dalla navigazione con le stelle al rilevamento della posizione delle navi con i satelliti. Immergiamoci nell’intrigante storia della navigazione, esaminiamo la linea del tempo ed esploriamo gli strumenti di navigazione marina che ci hanno portato dove siamo oggi.
L’inizio della navigazione
Agli albori della navigazione in mare, i marinai viaggiavano lungo le coste e rimanevano sempre in vista della terraferma. I marinai confrontavano la distanza tra i punti di riferimento sulla costa per misurare i loro progressi in mare e stimare la loro posizione geografica. Grazie a punti di riferimento riconoscibili, i pescatori potevano ritrovare la strada verso buone zone di pesca e i commercianti potevano dirigersi verso porti lontani.
Tuttavia, l’utilizzo di questa tecnica di navigazione visiva limitava gli spostamenti in mare alle coste e poteva essere impegnativo nelle giornate di nebbia o quando la visibilità era scarsa. I marinai potevano avventurarsi in acque aperte solo quando potevano seguire un’ampia piattaforma continentale o fare affidamento su correnti oceaniche e venti prevedibili.
Col tempo, i marinai svilupparono nuovi metodi di navigazione per attraversare le acque aperte. In molte regioni diverse del mondo, i primi navigatori crearono tecniche di navigazione sorprendentemente accurate basate sul sole, sulle stelle e su altri elementi del loro ambiente.
Guardare il sole
Uno dei metodi più semplici per determinare la direzione di una nave era osservare il movimento del sole nel cielo. I marinai usavano la posizione del sole mentre si muoveva da est a ovest per guidare la loro rotta. A mezzogiorno, potevano determinare il nord e il sud in base alle ombre che il sole proiettava.
Navigare con le stelle
Quando il sole tramontava di notte, i marinai usavano le stelle per orientarsi. Le stelle si muovono nel cielo da est a ovest e alcune di esse, dette stelle del sorgere e del tramontare, iniziano e terminano il loro percorso notturno sotto l’orizzonte. I marinai determinavano la loro rotta osservando il movimento delle stelle nello stesso modo in cui osservavano il movimento del sole. I marinai misuravano l’altezza delle stelle nel cielo per seguire i loro progressi.
I marinai usavano la loro conoscenza delle costellazioni anche per navigare. Poiché le costellazioni cambiano stagionalmente, i marinai dovevano sapere quali costellazioni erano visibili nel cielo nei diversi periodi dell’anno in ciascun emisfero. In base alla posizione di alcune costellazioni nel cielo, i marinai potevano determinare la direzione in cui erano diretti. Anche la stella polare era un indicatore prezioso per i primi navigatori.
Seguendo gli uccelli marini
I primi marinai navigavano osservando il volo degli uccelli. Un uccello marino con un pesce in bocca stava probabilmente volando verso la terra per mangiare la sua preda, mentre un uccello con il becco vuoto stava probabilmente volando verso il mare per pescare. I marinai in mare aperto seguivano gli uccelli marini fino alla riva. Questo metodo di navigazione era particolarmente utile alle latitudini molto settentrionali, dove le stelle non si vedono per molti mesi in estate.
Cavalcare il vento e le onde
In alcune regioni, i primi navigatori determinavano la loro direzione in base ai venti e alle correnti d’acqua. Nel Mediterraneo, i marinai distinguevano tra il vento caldo del sud e quello freddo del nord per orientarsi. Alla fine vennero nominati gli otto venti principali e le direzioni di questi venti divennero i punti della rosa dei venti che veniva segnata sulle prime carte oceaniche.
Alcuni primi marinai, come gli abili navigatori polinesiani, osservavano la direzione e il tipo di onde per ricavare informazioni sulla loro posizione in mare. I marinai polinesiani seguivano anche attentamente i modelli meteorologici regionali e stagionali per navigare efficacemente nell’oceano aperto tra le isole del Pacifico. Intorno al 400 d.C., i marinai polinesiani furono in grado di viaggiare per 2.300 miglia attraverso l’oceano, dalle Isole Marchesi alle Hawaii.
Il giudizio dei morti
Un altro metodo di navigazione efficace utilizzato dai primi marinai era il calcolo morto. Questo metodo stima la posizione della nave nel mare utilizzando:
La velocità della nave
La direzione di marcia
Quanto tempo è passato
I navigatori tenevano registri meticolosi durante il viaggio per orientare la nave nella giusta direzione. In base alla posizione passata della nave, i marinai potevano determinare la loro posizione attuale con una precisione sufficiente a completare brevi viaggi oceanici.
Tuttavia, poiché il dead reckoning si basa molto sulla posizione passata della nave, i marinai potevano andare molto fuori rotta se si commetteva un piccolo errore nei loro calcoli. Inoltre, i calcoli non tengono conto delle correnti oceaniche e del vento, quindi le navi che li utilizzavano potevano andare fuori rotta anche se i loro calcoli erano corretti. Poiché i primi marinai non disponevano di una tecnologia di navigazione sofisticata, anche riconoscere gli errori di navigazione era estremamente difficile quando si usava il calcolo morto.
I primi strumenti di navigazione
Fin dall’antichità, i marinai utilizzavano strumenti di navigazione marittima per determinare la velocità, la posizione e la direzione del viaggio. Se all’inizio questi strumenti erano primitivi, i successivi progressi della matematica e della scienza portarono allo sviluppo di strumenti di navigazione più sofisticati che ampliarono notevolmente le possibilità di viaggiare per mare.
I primi strumenti che misuravano l’angolo delle stelle e del sole permettevano ai marinai di determinare la latitudine in base alla distanza di questi corpi celesti dall’orizzonte. I marinai potevano determinare facilmente la latitudine con la navigazione celeste, ma la longitudine non poteva essere misurata con precisione fino a molti secoli dopo, con l’invenzione del cronometro. Questa tecnologia rivoluzionaria, abbinata agli strumenti esistenti per la navigazione celeste e a una crescente raccolta di carte oceaniche accurate, permise agli esploratori di viaggiare in tutto il mondo con precisione e accuratezza.
Dai primi navigatori alla nascita del commercio e dell’esplorazione, questi sono alcuni degli strumenti che hanno segnato la storia della navigazione.
Strumenti per la misurazione della profondità e della velocità
Uno dei più antichi strumenti di navigazione, le leadline venivano utilizzate per determinare la profondità dell’acqua sotto la nave. Una cima è una lunga corda con un peso di piombo attaccato all’estremità. I marinai lasciavano cadere la cima e registravano la quantità di corda necessaria per raggiungere il fondo dell’oceano. I marinai vichinghi misuravano la lenza in base all’ampiezza delle loro braccia mentre la riportavano sulla nave. Questi rilevamenti erano chiamati scandagli e aiutavano i marinai a navigare attraverso le insenature e lungo la costa.
Nel XVI secolo, l’invenzione del registro di bordo permise ai marinai di calcolare con maggiore precisione la loro velocità approssimativa. Il ceppo è un filo annodato a intervalli regolari e appesantito all’estremità, in modo da trascinarsi nell’acqua. Per misurare la velocità della loro nave, i marinai facevano cadere la cima sopra la poppa e contavano il numero di nodi che finivano in mare in un certo periodo di tempo.
Il chip log rappresentava un miglioramento rispetto ai metodi precedenti per misurare la velocità durante la navigazione, ad esempio lasciando cadere un oggetto dalla prua della nave e contando quanto tempo impiegava a passare la poppa della nave.
La bussola dei marinai
La bussola è stata uno dei primi strumenti di navigazione e continua a svolgere un ruolo cruciale nella navigazione marittima. Sebbene non si sappia quando la bussola sia stata inventata per la prima volta, si narra che gli eserciti cinesi utilizzassero il ferro magnetizzato per dirigere le proprie truppe già nel terzo millennio a.C. In Occidente, la prima menzione di una bussola utilizzata per la navigazione in mare risale al XII secolo, ad opera dell’inglese Alexander Neckham.
Sebbene i primi navigatori facessero ancora molto affidamento sulla navigazione celeste, le bussole consentivano ai marinai di navigare nei giorni di cielo coperto, quando non potevano vedere il sole o le stelle. Le prime bussole per marinai erano realizzate ponendo un ago magnetizzato attaccato a un pezzo di legno in una ciotola d’acqua. In seguito l’ago fu attaccato a un cartoncino con la rosa dei venti che ancora oggi è presente sulle bussole.
Carte di navigazione
I primi marinai si affidavano a indicazioni scritte, o libri di pilotaggio, per navigare tra i porti. Questi libri includevano descrizioni dettagliate delle rotte utilizzando punti di riferimento, correnti oceaniche, direzioni del vento e altre osservazioni. Solo nel XIII secolo vennero create delle carte nautiche compilando i dati registrati dai marinai durante i loro viaggi. Queste carte mappavano le coste e indicavano la direzione di viaggio tra i porti principali con una rosa dei venti. Sebbene queste prime carte nautiche fossero considerate molto preziose, non erano molto precise e mancavano di indicazioni di latitudine e longitudine.
Strumenti per la navigazione celeste
Nel corso della storia, i marinai di tutto il mondo hanno sperimentato diversi modi per misurare l’altezza del sole e delle stelle nel cielo. Dai modelli primitivi che richiedevano all’utente di guardare direttamente il sole si è evoluto il moderno sestante, che si trova ancora oggi a bordo di molte navi. Ecco alcuni dei primi strumenti di navigazione marittima utilizzati per orientarsi nel cielo:
Gnomone: Questa prima versione di meridiana veniva utilizzata per determinare la latitudine in base alla lunghezza dell’ombra del sole.
Kamal: Il kamal era uno strumento di navigazione arabo per determinare la latitudine dalla stella polare. I marinai tenevano un piatto rettangolare davanti al viso in modo che il bordo superiore fosse allineato con la Stella Polare e quello inferiore con l’orizzonte. Misurando la distanza tra il piatto e la punta del naso con uno spago legato al centro del piatto, potevano determinare la latitudine della nave.
Astrolabio marino: nel Medioevo i marinai usavano gli astrolabi per misurare l’altezza del sole o delle stelle nel cielo. L’astrolabio marino era un disco di metallo con una scala e un righello. Tenendo il disco all’altezza degli occhi da un anello in alto e regolando il righello, i marinai potevano determinare l’altitudine dei corpi celesti. Gli astrolabi marini potevano essere utilizzati in acque agitate, cosa per cui gli astrolabi tradizionali non erano stati progettati.
Quadrante: Sviluppati a partire dagli astrolabi, i quadranti erano in grado di misurare i corpi celesti in modo simile. I quadranti si differenziavano dagli astrolabi perché potevano misurare solo 90 gradi, anziché tutti i 360 gradi.
Bastone incrociato: Un altro strumento di navigazione sviluppato nel Medioevo, la traversa era un lungo bastone con una traversa scorrevole. Il marinaio teneva la base del bastone davanti all’occhio e faceva scorrere la traversa finché la parte inferiore non si allineava con l’orizzonte e quella superiore con una stella o con il sole.
Asta posteriore: Quando si utilizzava una stecca a croce per misurare l’altezza del sole, l’utente doveva guardare direttamente il sole, con conseguente cecità. Per risolvere questo problema fu inventata la bacchetta posteriore. La stecca a dorso svolgeva la stessa funzione della stecca a croce, ma veniva utilizzata con la schiena del marinaio rivolta verso il sole.
Sestante: nel XVIII secolo il sestante fu inventato indipendentemente da Thomas Godfrey in America e John Hadley in Inghilterra. Questo strumento avanzato per la navigazione celeste permetteva ai marinai di calcolare la latitudine con estrema precisione. I sestanti potevano essere tenuti in verticale per misurare l’altezza delle stelle o in orizzontale per misurare la distanza tra due punti di riferimento.
Questi strumenti di navigazione marina permisero alle navi di determinare la loro posizione sul mare con sempre maggiore precisione, ma solo con l’invenzione del cronometro i marinai poterono attraversare le acque aperte con sicurezza e accuratezza.
Come navigano le navi: Con il cronometro
Prima dell’invenzione del cronometro, i marinai potevano determinare solo la latitudine, ma non la longitudine. La longitudine era estremamente difficile da calcolare perché si basava sulla differenza di tempo tra la posizione attuale di una nave e il luogo in cui era iniziato il viaggio. Poiché gli orologi non erano abbastanza affidabili da tenere il tempo con precisione, la longitudine poteva essere solo stimata.
A metà degli anni 1770, l’orologiaio britannico John Harrison inventò il cronometro, in grado di tenere il tempo con precisione indipendentemente dalle variazioni di umidità e temperatura. Il cronometro marino permise ai marinai di calcolare la propria longitudine in modo così preciso che il capitano James Cook fu in grado di utilizzarlo per circumnavigare il globo nel 1779. Le carte dettagliate di Cook fecero progredire notevolmente la navigazione marittima in tutto il mondo.
Sistemi di navigazione moderni
All’inizio del XX secolo, la navigazione in mare era diventata precisa e sistematica. I marinai potevano percorrere con precisione grandi distanze per il commercio, la pesca e l’esplorazione. Ma i metodi di navigazione continuarono a evolversi, producendo rapidi progressi nella tecnologia di navigazione fino alla creazione del moderno sistema di posizionamento globale (GPS) alla fine degli anni Settanta.
Ecco alcuni dei principali progressi che hanno definito la navigazione moderna:
Bussola giroscopica: Inventata nel 1907, la bussola giroscopica poteva mantenere l’allineamento con il nord vero indipendentemente dal campo magnetico della nave o della Terra. Questo migliorava le bussole magnetiche che a volte potevano produrre letture imprecise.
Navigazione radio: Sintonizzandosi su una stazione radio, lo strumento aiutava i marinai a determinare la propria posizione in base alla direzione dell’antenna radiofonica di trasmissione e al tempo necessario per ricevere i segnali radio.
Radar: Un tipo di navigazione radio, il radar utilizza le onde elettromagnetiche per determinare la posizione di altri oggetti. Un sistema radar proietta onde elettromagnetiche e poi misura il tempo che le onde impiegano a rimbalzare verso il ricevitore. Il radar è particolarmente utile per la navigazione in mare quando la visibilità è scarsa. Le navi possono comunque rilevare gli oggetti e le navi in acqua per evitare collisioni.
Navigazione a lungo raggio: Conosciuta anche come LORAN, la navigazione a lungo raggio è stata sviluppata durante la seconda guerra mondiale per migliorare la precisione del posizionamento a grandi distanze. Il LORAN determina la posizione di una nave in base al tempo che intercorre tra gli impulsi di segnale rimbalzati tra trasmettitori radio posti a grande distanza.
Sistema di posizionamento globale: Il GPS impiega la stessa tecnica del LORAN, ma utilizza segnali provenienti da satelliti anziché da trasmettitori radio. Grazie alla sua maggiore precisione, il GPS ha sostituito in larga misura il LORAN alla fine del XX secolo.
Le tecnologie di oggi hanno fatto un grande passo avanti in tutti i settori possibili della nostra vita. Basta guardare cosa può fare un telefono cellulare per noi, gente comune! I moderni GPS consentono a navi, aerei, automobili e altri veicoli di navigare con sicurezza in qualsiasi parte del mondo. La precisione delle moderne tecniche di navigazione consente alle navi da carico di attraversare corsi d’acqua trafficati senza collisioni e di attraversare ampi tratti di oceano aperto senza perdere la rotta. Sebbene alcuni marinai siano ancora in grado di trovare la strada dalle stelle, la navigazione moderna ha permesso alle navi di viaggiare con una precisione e un’accuratezza mai viste prima.
