David maule

Chapter  3  N avigation

Imagine  that  you  are  going to  sail  a  boat  across  the  ocean, and 

you  can  take with you  either a watch  or a  compass. W hich  one 

do you choose? The answer, of course, is a watch. You can use it 

to  find south, as  any  outdoor person  knows. But it will  tell you 

something  else,  something  equally  important.  This  knowledge 

has saved many sailors’ lives.

The sun and the stars

If you  can  tell  how  high  the  sun  is  in  the  sky  at  noon,  or  the 

height  of the  N orth  Star,  Polaris,  you  know  how  far  north  or 

south  you  are.  This  fact  was  known  to  the  earliest  sailors.  To 

measure this, Arabs used a piece of wood tied to the end of some 

string.  By  the  sixteenth  century,  European  sailors  were  using  a 

similar  tool,  but  made  of two  pieces  of wood,  with  numbers 

marked along the longer one.

A  thousand  years  before  this, John  Philoponos  of Alexandria 

had  described  a  new  instrument  which  could  take  better 

measurements. It was in the form of a circle and had a map of the 

stars  on  it. This  was also  an Arab  invention. You  could  use  it  to 

find the time of day, the time the sun came up or went down, and 

the  direction  of  different  places.  Because  it  could  tell  the 

direction of Mecca, it was popular in the Middle East.

Although  this  instrument  worked  very  well,  it  was  quite 

expensive, and in time a simpler form appeared. This was shaped 

like  a  quarter-circle. It had a piece  of string hanging down. You 

pointed  the  top  edge  of the  instrument  at  a  star, then  held  the 

string in place and read the measurement. But even this was too 

expensive  for most  European  sailors, and  they  continued  to  use 

the simple tool made of pieces of wood.

An  important  improvement  on  this  was  invented  in  about

11

---

1594  by  the  English  captain John  Davis. He  sailed  a  number of 

times  to  the  Arctic  and  gave  his  name  to  the  area  of  water 

between  Greenland and Canada. Because it was very  difficult to 

look  straight  into  the  strong  Arctic  sun,  he  decided  that  the 

navigator should use the shadow of the sun instead.

The  navigator looked  at  the  line  between the  ocean  and  the 

sky  through  the  holes A  and B.  He  then  moved  holes A  and  C 

until  the  sun  shone  through  hole  B.  Then  he  added  up  the 

measurements  on  the  two  curved  pieces  of wood.  This  new 

instrument  became  very  popular.  It  gave  better  measurements 

and it meant that navigators didn’t have  to look straight into the 

sun  every day and maybe go blind in one eye.

An instrument of navigation using the shadow of the sun

12

---

The compass and maps

Although all of these instruments worked more or less well, there 

isn’t  much  difference  in  the  Mediterranean  between  the  height 

of the  sun  at  noon  in,  for  example,  Genova  in  the  north  and 

Alexandria in the south. So early Mediterranean sailors also kept 

careful  records  of  the  movements  of  the  ship.  For  this,  they 

needed a  map, a way  of knowing their direction  of travel, and a 

m ethod for measuring the speed of the ship.

By  the  third  century,  Chinese  scientists  knew  that  a  type  of 

iron-rich stone had special qualities. They learned to cut a piece 

of  this  stone  into  the  shape  of a  spoon  with  a  very  smooth 

bottom. This  was  placed  on a  smooth  square  metal  plate. When 

the  spoon  turned  and  stopped, its  handle  pointed  to  the  south. 

This was the first compass.

By the eleventh century, people realized that a very thin piece of 

metal could be placed on this stone, and in time it “learned” to do 

the same thing. If the piece of metal was then placed on water in a 

bowl, it also pointed north and south. Chinese ships commonly used 

compasses like these to tell which direction they were sailing in.

Some  time  later,  the  compass  was  known  in  Europe  too.  It 

seems  that  it  was  discovered  independently  on  both  continents, 

because  the  idea  doesn’t  appear  in  Indian  or Arab  writings. By 

1190, Italian sailors were using needles on bowls of water.

To tell a ship’s speed, early sailors tied a piece of wood to some 

string  with  some  knots  in  it,  each  one  separated  by  the  same 

distance. They then threw the wood over the side of the ship and 

counted  the  number  of knots  as  the  knots  ran  through  their 

fingers.  The  number  in  a  certain  length  of time  told  them  the 

speed  of the  ship. This  was  done  regularly, and  the  results  were 

written in a book. Today, although instruments to measure speed 

have  improved  greatly,  we  still  describe  the  speed  of a  ship  in 

knots. A knot is equal to  1.85 kilometers an hour.

13

---

From a very early date, people knew that the world was round. 

In the third century 

B .C ., 

the  Greek scientist Eratosthenes decided 

that the distance around it was about 46,000 kilometers. This isn’t 

very different from the correct figure of 40,000. Early map-makers, 

like Ptolemy in the first century, had to use their knowledge of the 

stars  and  travelers’  reports  of  distance  and  direction  to  decide 

where  places  should  appear.  Naturally,  they  knew  most  about 

places  which  were  closer  to  home.  Europe,  the  Mediterranean 

area,  and  the  Middle  East  were  mapped  quite  well,  but  they 

thought the distance to the Far East was greater than it actually is.

All  of this  early  knowledge  was  lost  to  the West  when  the 

Library of Alexandria was destroyed in a Roman war in the third 

century. For the  next thousand years, western  map-makers  took 

many of their ideas from the Bible, filling their maps with places 

from  it.  In  the Arab  world,  more  scientific  methods  continued, 

and  these  were  used  for  western  map-making  from  the  twelfth 

century, when Europeans began to read Arab writing.

Between  1271  and  1295, the Venetian Marco Polo  traveled to 

the Pacific coast of China. He was able to give many details about 

distant countries, and these were added to the maps of the time.

The  best  maps  were, of course, very  expensive, and  ordinary 

sailors  used  much  simpler  ones. These  contained  a lot  of useful 

information  about  winds,  the  movement  of the  ocean,  and  the 

shape  of  the  land  when  coasts  were  seen  from  a  ship.  It  is 

interesting that the Chinese had similar guides at the time.

By the fifteenth century, quite good maps of large areas of the 

world were being produced, but there were  still some problems. 

Christopher  Columbus  (Colon),  a  navigator  from  Genova, 

looked at the maps  of the time  and decided that he  could reach 

Asia by traveling west. He was correct, but the position of the Far 

East  was  still  uncertain.  The  maps  told  Columbus  that  it  was

10,000  kilometers  closer  than  it  was.  This  is  why,  when  he 

reached America, he thought that he had arrived in  India.

14

---

Maps  are, of course, flat, but  the  world is  round. The  Greeks 

and  Romans  had  tried  to  solve  this  problem,  but  their  maps 

weren’t very good for navigation. In  1569, a Flemish map-maker 

called Gerard Mercator invented a new and very simple method, 

and his  name  can still be found on many maps of the world. He 

imagined  putting  a  sheet  of paper  around  the  world,  and  then 

shining  a  light  from  the  center  of  the  earth  through  it.  The 

different parts of the world could then be drawn on the paper.

A map like this has its faults. Countries  nearer the N orth and 

South  Poles*  appear  bigger  than  they  really  are.  But  a  straight 

line  on  the  map  is  also  a  straight  line  for  traveling,  which  is  a 

great advantage. So sailors could simply draw a line and then read 

the direction  they wanted to  go  in. As well as for navigation, the 

Mercator  map  is  still  the  most  popular  in  the  home  and  in 

school. It is how most of us see the world today.