2.造船术及航海学

在地理大发现时代，欧洲对遥远大陆的殖民活动和传教活动，是新航道和新贸易路线被开辟之后才得以推进的。船舶技术的持续改进，使得远洋航行更安全、更快速。

欧洲是海岸线十分曲折的一个大陆，沿海分布着许多半岛、岛屿和港湾。古希腊文明所在的爱琴海区域更是明显，爱琴海中分布着许多大大小小的岛屿。在这样的地理环境中，航船具有十分重要的作用。通过古代的文字和绘图记录，人们可以大致了解当时船只的特点。公元前7世纪，地中海已经出现带有撞角的战船了。公元前6世纪，由于用于不同的目的，古希腊商船和战船已经存在着明显的区别。此时的船舶形态已经较为成熟了，船身可达40米长，能容纳几十名水手同时划桨，甲板上有桅杆并绑有风帆。船的这种基本形式直到19世纪全帆装铁甲船出现之前，并没有太大的变化。

1世纪，古罗马帝国时期的造船技术已经十分发达，能够建造137米长、58米宽、15米高的大船。^[1]战船分为重型战船和轻型战船，灵活的轻型战船有时可以出奇制胜。船舶强大的运载能力对古代文明来说意义重大，罗马帝国不仅有海运船，也有航行在狭窄航道和浅水航道的内陆驳船，这些船运交通对罗马帝国具有重要的经济价值。

中世纪后期，火炮被装配到战船上，典型的地中海战船是带桨的大帆船，船首是作战平台，架有火炮，船头带有冲撞角。船首的单根轻型桅杆上挂有大三角帆，战斗时收拢以保持火炮精确射击。典型的商用船主要是在威尼斯建造的大型桨帆船，主要靠三根桅杆上的三面大三角帆提供动力。由于难以用桨划动，过于依赖风力、风向，这种桨帆船并不适合远航，因此在16世纪下半叶逐渐被圆船所取代。

15世纪，全帆装船飞速发展起来。全帆装船悬挂至少5面受风帆，船体较大，能够运送更多货物并且更容易防备海盗，也能够运载支持长途航行的充足物资。帆可以灵活地增减，分离的帆面设计使得这种船适合探索性的远航。16世纪，600吨的帆船已经十分普及，大型的全帆装船使得到达美洲、亚洲以及全球各地的探索性航行更加安全快速。但是15世纪末，哥伦布到达美洲大陆以及1518年麦哲伦的环球航行，他们并没有使用完美的新型船只，而仅仅使用了轻型帆船。

17世纪，对数学及自然科学的热衷使得人们尝试更多改进船舶及帆的设计和建造方法。战船为装载更多火炮而被建造得坚固巨大，商船总体上比战船小，大部分商船的排水量仍是200吨至400吨。普通的长途航海采用的是没有装备重炮的桨帆快船以追求快速航行。

要让船舶安全、快速、经济地抵达目的地，需要人们具备必要的航海学知识。航海学主要包括航线选择与设计、船位的测定和各种条件下的航行方法。在古代，天文、地理、洋流、气候这些经验性的知识对航海活动至关重要。15世纪之前的航海者主要依赖太阳和北极星的方位确定航向。至少从12世纪起，欧洲航海者开始使用磁针或磁石辅助确定航向。航线的确定则需要依赖海图，海图是描述海洋及毗邻陆地的地图，至少在1275年时，欧洲已经拥有十分细致的地中海和黑海的海图。14世纪时，磁罗经已经开始被使用，逐渐成为指示航向的必备仪器。航海定位是决定航行成败的关键，定位航船位置的方法就是确定船舶所在的经纬度。推断船的纬度的方法是观测太阳中天高度或北极星出水高度，通过象限仪完成测量。但是经度位置很难测量，16世纪初依然只能依靠基本的航迹推算，即根据航行方向、时间及航速，通过几何作图和数学运算，推算出船舶的位置。时间测量则由沙漏和日晷完成，航速则经由古老的漂物测速法大致推断。^[2]

总之，在蒸汽时代之前，航海活动极大地依赖于人们的经验。与航海相关的技术或技术制品的改进，比如船体和船帆的改进、新式的定时定位仪器等，只是更方便地使人们将经验成功地用于航行，航海活动并没有发生根本性的改观。

注释

[1]查尔斯·辛格，等.技术史：第Ⅱ卷.潜伟，译.上海：上海科技教育出版社，2004：409.

[2]磁罗经即带有方位刻度盘的指南针。象限仪是带有刻度的简易投影装置，使阳光投影到刻度上，得到日高和纬度数据，避免测量者直视太阳。漂物测速法是先测量船舶长度，再将木片从船头投入海中，测量木片移动到船尾位置时所需时间，即可求得航速。