早期航海

早期航海者的勇敢世人皆知，他们不断的通过伟大的创新来弥补旧时代落后的航海技术。其中早期的北欧海盗在航行时，船长十分熟悉海面和海中自然物，如鸟类、鱼类、水流、浮木、海草、水色、冰原反光、云层、风势等。9世纪时，北欧著名航海家弗勒基，总是在船上装了一笼乌鸦，当觉得船即将靠近陆地的时候，他就会放飞笼中的鸟儿。如果鸟儿在船的周围漫无目的的飞翔，说明离陆地还远；如果乌鸦朝某个特定的方向飞去，他就会开船追随鸟飞去的方向，而这往往是驶向陆地的方向。当然，这种方法仅仅在距陆地比较近的情况才起作用。

那时航海者在海上总是保持与岸边比较近的距离航行，通过他们能够看到陆地特征来判断航向是否正确。通常他们白天进行航行，晚上就停泊在港内或抛锚在海面上。像中世纪盛期欧洲各城市的商船大多采用沿岸航行，他们宁愿沿着西班牙、法国和意大利的地中海海岸作迂回航行。也不肯在通过直布罗陀海峡后，向东直航。总之，没有一个船主敢冒险出海到望不见陆地的洋面上去，因为他们认为，那碰到暗礁和浅滩的船难的危险程度，总不如沉没在大海里可怕。而他们不敢穿洋直航，有三个原因：一是怕迷失方向；二是害怕远洋中的风暴；三是害怕遭到海盗袭击。但归根到底还是第一个原因！后来导航技术有了进步，虽然仍有第二、三个原因的存在，但船只却敢作穿洋航行了。因此，在远洋航行中，确定船只的方位是第一位的。最初航海者通过白天观察太阳的高度，夜间观察北极星的方位来判断所处的纬度，依靠天体定位，航海家使用一种很简单的仪器来测量天体角度，称之为“雅各竿”。观测者有两根竿子在顶端连接起来，底下一根与地平线平行，上面一根对准天体（星星或太阳），就能量出偏角。然后利用偏角差来计算纬度和航程。这种技术被称做“纬度航行”，在测量纬度比较成功，但确定经度却非常困难。尽管如此，“纬度航行”的方法仍在西欧被很普遍地采用，把自己置于与目的地相同的纬度线上，然后保持在这条线上航行，就能直到目的地。不过这并不是完全科学的，即使在今天，利用天文定位误差仍会在1-2海里左右，那时几乎没有像样的航海工具，误差之大可以想象。最著名的是哥伦布西航，他自认为先南下与印度相同的纬度后，再直线往西航行就可到达，可实际上发现的只是加勒比海巴哈马群岛的一个小岛，尽管他临死时都坚持自己到达的是印度。

人类最早被发明的航海工具是罗盘，也就是指南针的雏形。最初的时候，人们仅在天气情况恶劣，无法看到太阳和北极星，也不知道船首驶向何方才使用罗盘。航海者会在一块磁石摩擦一个铁针，使其产生磁性，并将其固定在一根稻草上，并悬浮于一碗水中，这样有了磁性的铁针就会自动指向北方。指南针约在12世纪由中国传入欧洲，后来又被欧洲的航海家改造成“指北”方向。到1250年左右，航海磁罗盘已发展到能连续测量出所有的水平方向，精确度在3°以内。但磁罗盘并不是很快地为欧洲人普遍接受。由于人们还无法科学地解释指针为什么能“找到”北方，而且人们很快发现，这些针所指的北方经常不准确。因为他们不知道铁针所指的是磁北极，而并非真正的北方（期间的角度被称为磁偏角）。在那时人们无法解释这些现象，因而在一个未知的地方航行就并不是很相信罗盘的指针。所以最初罗盘很具有神秘色彩，一般的航海水手都不敢使用，只有那些大胆而又谨慎的船长才暗暗地使用，把它装入一个小盒内，不让别人看到。而指南针在欧洲得以广泛使用，则是13世纪后期的事情。

发展历史

现代高等航海

人类在新石器时代晚期就已有航海活动。当时中国大陆制造的一些物品在台湾岛、大洋洲，以至厄瓜多尔等地均有发现。公元前4世纪希腊航海家皮忒阿斯就驾驶舟船从今马赛出发，由海上到达易北河口，成为西方最早的海上远航。公元前490年，在波斯与希腊的海战中，希腊就曾以上百英尺长的战舰参战。中国汉代已远航至印度，把当时罗马帝国与中国联系起来。唐代为扩大海外贸易，开辟了海上丝绸之路，船舶远航到亚丁湾附近。在当时的科学技术条件下，航海是靠山形水势及地物为导航标志，属地文航海；而以星辰日月为引航标志的，则属天文航海技术之一种。指南针是中国历史上的一大发明，宋代将其应用到航海上，解决了海上航行的定向，也开创了仪器导航的先例。现代船上使用的磁罗经，是12世纪船用磁罗经传入欧洲后，由英国人开尔文改进了的海军型磁罗经。助航设施灯塔很早就已使用。公元前280年在埃及亚历山大港建造了高60多米的灯塔。1732年英国在泰晤士河口设置了灯塔。1767年在美洲特拉华设立了浮标。

公元15世纪是东西方航海事业大发展时期。1405～1433年，中国航海家郑和率船队七下西洋，历经30多个国家和地区，远航至非洲东岸的现索马里和肯尼亚一带，成为中国航海史上的创举。1420年葡萄牙创办了航海学校；船长迪亚士在1487年航海到非洲最南端，命名该地为好望角；1497年达·伽马率船队从里斯本出发绕好望角到印度。此后葡萄牙人又到达中国、日本。1492年10月意大利航海家哥伦布发现了美洲大陆。1499～1500年，意大利航海家亚美利哥2次登上美洲大陆考察，证实这片陆地是一片新发现的陆地，而不是哥伦布当年认为的印度岛屿，故命名新大陆为亚美利加洲，简称美洲。16世纪始，航海技术迅速发展。1569年地理学家墨卡托发明的投影成为现代海图绘制的基础。进入20世纪后，现代航海技术取得重大成就，60年代出现奥米加导航系统，随后又出现和应用了卫星导航系统、自动标绘雷达等。

航海要求船舶迅速而安全地行驶，在现代条件下，需采用现代导航设备，了解国际水运法规，世界各国海上交通管理制度。为保证人身、船舶、货物和海洋环境的安全，船舶上还需设置救生、防火、防污染设备和航海仪表及通信设备等。

技术发展

航海历史的发展离不开航海科学技术的进步。航海是由技艺逐步发展为科学技术的。英国《航海史》一书认为：“航海是引导船舶安全地从地球水面一地到另一地的技艺。”英国《大不列颠百科全书》认为：“航海曾经被认为是一种技艺，现在已经成为一门科学和技术。”日本《世界大百科事典》认为，航海是“在海上确定船位，将船由一地安全迅速地引导到另一地的技术的总称。”《美国百科全书》认为：“航海通常包含了科学仪器和方法的发展，并且还包含了计算在内，航海仪器的熟练应用及对各种有用资料的解释，则可以被认是一种技艺。”中国《航海技术辩证法》一书认为：“航海是一门综合性的工程应用科学和技术，古代航海只是一种技艺，至15世纪初才逐渐发展为技术，……而到了19世纪中叶，它的科学形态才逐渐取得完善。这一过程与19世纪中叶自然科学的整体发展是一致的。”航海科学技术的狭义解释是从航海人员驾驶船舶在海上航行的知识、方法和手段出发的，主要指地文航海技术、天文航海技术、无线电航海技术、船舶操纵与避碰技术。广义的航海科学技术还应包括造船科学技术、船舶通信导航科学技术、船舶安全和防污染技术等。无论狭义的还是广义的航海科学技术都依赖于相关门类科学技术，并且是相关门类科学技术在航海上的综合、集成与应用。

中国古代航海史的辉煌依赖于中国古代航海科学技术的进步。航海离不开水上运载工具——船舶。恩格斯说：“火和石斧通常已经使人能够制造独木舟。”1973—1977年，在浙江余姚河姆渡发现了一处新石器时期遗址，遗存物中有六支用整块木板制成的木桨和一具夹炭黑陶质的独木舟模型，经测定是7000年前的遗物，这证明中国沿海先民当时已经掌握原始的造船技术。据《汉书·尧文志》介绍，西汉时的导航占星书籍已有《海中星占验》等136卷，表明天文导航术已有发展。据三国万震在《南州异物表》中介绍：“外域人名船曰舶，大者二十余丈，高去水三二丈，望之如阁道，载六七百人，物出万斛”，表明造船技术水平提高。唐代《海岛算经》中已有测量海中地形、地物的高度与距离的方法，对后来航海图的测绘有深远影响。世界上利用指南针进行海上导航的最早文字记载，见于北宋宣和元年（1119年）《萍州可谈》。该书中说：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。”，这比1180年英国《论物质本性》中提到航海者利用水浮磁针指北，要早61年。明代《海道经》中保存了一卷据元人底稿而绘成的《海道指南图》，这是迄今所能见到的中国当代航海图中最早的一幅。到了明初，郑和七下西洋是中国古代先进航海科学技术之集大成。郑和航海术，主要记录在《郑和航海图》中。该图原名《自宝船厂开船从龙江关出水直抵外国诸番图》，是我国流传至今的一部最早的远洋航用航图。其中图文记载反映了当时处于世界先进水平的中国地文航海和天文航海科学技术。据航海史学者研究表明，郑和船队中的大型海船叫“宝船”，其“大者长四十四丈四尺（约151.8米），阔一十八丈（约61.6米）”；有九桅，张十二帆；其“篷、帆、锚、舵、非二三百人莫能举动”。而哥伦布船队中最大的帆船长仅五丈七尺，仅及宝船的八分之一，足见中国明代造船业的强盛。

在人类社会发展的进程中，欧洲国家率先从封建主义时代进入资本主义时代，各门类科学技术取得突飞猛进的发展。新的材料、机械、电气、电子、控制、信息技术逐步应用于航海，形成了近代和现代航海科学技术。就造船材料而言，18世纪炼铁业的发展导致1787年制造出第一艘铁木船，1841年建造出第一艘铁质船；1858年出现了钢，1866年开始用钢造船，1890年钢质船完全取代铁质船。就船舶动力而言，1769年研制成双向蒸汽机，1783年则制成蒸汽动力明轮船；1876年研制成功内燃机和1892年发明柴油机，1903年则制成内燃机船。就天文航海学来说，18世纪机械制造业发展与天文学结合，致使1730年发明航用六分仪，1767年天文钟在船上使用。就船舶通讯导航来说，1888年发现电磁波，1895年发明无线电报，尔后船舶采用无线电通信；1935年发明雷达，随即于1937年开始用于船舶探测目标、定位、导航与避碰；1957年发射第一颗人造地球卫星，1964年就研制出卫星导航系统，三年后向民用船舶开放使用。如此等等，都是例证。

《航海技术辩证法》一书指出：“①物质资料生产的需要是航海和航海科技产生的根本原因和直接动力；②经济、生产发展的需要是航海科技发展的根本动力；③军事、战争的需要是航海科技发展的重要动力；④基础科学、技术科学和其他相关科技的发展是航海科技发展的一个重要推动力量。”这一结论符合实际。航海科学技术的进步，使航海从技艺逐步发展成为科学技术，从帆船时代进入机动船时代，从地文航海和天文航海时代进入电子航海时代。

值得指出的是，在近代和现代史中，中国航海科学技术落后于西方发达国家。新中国成立后，特别是改革开放以来，航海事业有了很大的发展，具有重大的国际影响。然而，在航海科学技术方面，则主要是学习、借鉴、引进、消化、吸收西方发达国家的航海科学技术成果，为我所用。我国原创性的航海科技成果较少，先进的船舶动力装置和系统大多凭借外国专利制造，先进的航海仪器设备基本上依赖进口，新型特种专用船舶还需在国外船厂订造，在制订和修改国际航海法规和技术标准时中国还未掌握主动权和引导能力。这一状况与我国海洋运输业和船舶制造业在规模上下名列世界前列的状况还不相适应。邓小平同志指出“科学技术是第一生产力”。江泽民同志指出“创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力”，如果自主创新能力上不去，一味靠技术引进，就永远难以摆脱技术落后的局面。因此，我们要深刻认识到，拥有自主发展的先进航海科学技术，中国才能真正成为世界航海强国。

当代航海技术

20世纪下半叶，伴随整个科学技术的迅猛发展，航海科学技术的进步日新月异，其重要标志如下：

船舶大型化

在20世纪60年代，1万载重吨的船就可称为“万吨巨轮”，2000年末世界上拥有10万载重吨的超大型油轮（VLCC）数百艘，其中包括3艘50万载重吨的特大型（ULCC）油轮。目前最大的散货船为36万载重吨。集装箱船近年来也越来越大，5000TEU、6000TEU、7000TEU和8000TEU的集装箱船相继投入使用，9000TEU和10000TEU的集装箱船正在建造和开发中。90年代后半期，欧美船东不断建造大型豪华邮轮，1998年至2002年，年均建造13艘，其中多数是14万总吨级。