Navigasjonsproblemer i gammel sjøfart – Hvordan finne frem på havet ?

Ute på det åpne havet er det bare åpent hav og bølger i alle retninger, så langt man kan se.  Hvordan kunne fortidens sjøfolk finne frem ?

Fra gammelt av skjedde den tryggeste seilasen langs kysten.  Der var det mulig å se etter kjente landemerker som kunne fortelle hvor de var.  Lokale fiskere og sjøfolk kjente skjær og øyer i sitt område.  I tillegg fant de kjente, gode fiskeplasser ved å peile i forhold til kjente «me» eller holdepunkter.  Fiskerens båt utgjør siktlinjenes kryssingspunkt.  F. eks. kunne siktlinjen i en retning  gå via nordre kant av en bestemt holme mot et kirketårn  og siktlinjen i en annen retning kunne gå f.eks. via et bestemt hus mot en karakteristisk fjelltopp (eller noe annet lett kjennelig).  Når begge siktlinjene så riktige ut og de utvalgte me  ligger riktig i forhold til hverandre, visste fiskeren at han var over fiskeplassen.  Denne teknikken ga trygg fremfinning for lokalkjente folk, som gjerne kunne fungere som loser for fremmede skip.

Skippere og andre sjøfarere hadde i lange tider skrevet og samlet seilings-beskrivelser der de hadde vært, med opplysninger om kjente punkt og hvordan de så ut.  Dersom seilings-beskrivelsen fortalte at skipet fra et gitt kjent punkt kunne seile trygt på en siktlinje mot et kjent «me», var det mulig for skipperen å seile med liten risiko for å kjøre på skjær.  Seilings-beskrivelsene noterte også hvor lang tid en kjent seilingsdistanse normalt ville ta og opplysninger om spesielle farer på veien..

Et eksempel på en seilings-beskrivelse kunne f.eks. være den kjente distansen fra Amsterdam til Bergen.  Andre seilings-beskrivelser kunne være viktige statshemmeligheter, f.eks. sjøveien til Østen eller veien rundt Kapp Horn eller gjennom Magellan-stredet.  Slike beskrivelser var viktig for de stridende kolonimaktene og handelsmaktene å beskytte.

I tillegg var det på 1600-tallet tilgjengelige mange kart.  Også kart kunne opprinnelig være viktige statshemmeligheter.  Men gradvis ble både seilings-beskrivelser og kart mer kjent.  Særlig i Nederland ble det utgitt mange kart for ulike områder bl.a. i Europa.  Tegning av områdene kan på kartene for oss se ugjenkjennelig ut, men de ga likevel en støtte til de sjøfarende, i kombinasjon med seilingsbeskrivelser og tilgjengelig lokalkunnskap.

Seilingshastigheten kunne beregnes omtrentlig ved å kaste ut et trestykke fra baugen og måle tidsbruken til det passerte akterenden av skipet.  Med kunnskap om skipets lengde kunne farten da anslås.  Nær 1600 begynte de også å bruke en loggflyndre (en trekant med tyngde i bunn, slik at den sto loddrett i sjøen).  Den var festet til en loggline med knuter (knoper) som fikk løpe ut fritt ved hjelp av trekket fra loggflyndren.  Antall knuter som løp ut skulle i en omregningstabell angi antall nautiske mil pr. time når linen fikk løpe ut i en gitt tid, målt med et timeglass (vanligvis 28 sekunder, men over 8 knop med et timeglass med sand til 14 sekunder).


Illustrasjon:  Loggline med loggflyndre og timeglass.

Lodd kunne brukes til å finne skjær før båten traff dem.  Da ble en robåt sendt ut foran skipet for å måle dybden, for at skipet skulle kunne bevege seg trygt.  Lodd ble også brukt til å undersøke om dybden stemte med opplysningene i seilingsbeskrivelsen og derved kunne bidra til å bekrefte at skipet var på riktig sted.  Lodd-linen var påsatt merker som viste dybden i favner ( en favn = 1,88 meter ).  I tillegg ga bunnen av loddet plass for talg, som bunnprøver kunne feste seg til.  Opplysning om hvordan bunnforholdene var kunne også være nyttig for å bekrefte lokaliteten.

Logging skjedde normalt minst hvert andre glass (= timeglass).  I mangel av ur ble det brukt timeglass for å måle tiden.  En skipsvakt var 4 timer, og timeglassene var på en halvtime.  En vakt besto altså av 8 glass.  For å «notere» eller markere kurs, fart og eventuelt dybde gjennom vakten ble det brukt et loggbrett.  Et loggbrett («pinnekompass») hadde rekker med 8 hull i alle kompassrosens retninger.  Kursen som ble styrt ved et gitt glass (f.eks. 2. glass) ble avmerket med en plugg i det tilsvarende (andre) hullet i kompassrosens tilsvarende retning på loggbrettet.  Under kompassrosen skulle plugger markere den loggete farten og dybden, målt i favner.  Dersom markeringen ble gjennomført minst to, gjerne 8 ganger i løpet av en vakt, var det etter den fire timers vakten mulig ved hjelp av loggbrettet å beregne omtrentlig gjennomsnittlig kurs og fart under vakten.  Den kunnskapen bidro til beregningen av skipets posisjon.


Illustrasjon:  Loggbrett eller pinnekompass

Kunnskap om månefasene ga viktig kunnskap om tidevannsbevegelsene.  Kunnskap om når det var lav fjære eller høy flo var ofte viktig for å sikre skipet.

Fra 1300-tallet hadde de også skipskompass som viste retningen mot den magnetiske nordpolen vært en god hjelp.  Allerede vikingene hadde enkle hjelpemidler for dette, men de var mindre presise.

Breddegradene ligger parallelt i forhold til hverandre, retning øst-vest rundt jorden.  Breddegradene utgjør sirkler rundt jorden, med lengst omkrets ved ekvator og gradvis kortere jo nærmere polene den enkelte breddegrad ligger.  Ekvator var nullte breddegrad, valgt fordi solen, månen og planetene passerte nesten loddrett over ekvator.  Breddegradene kan finnes ved å notere seg lengden av dagen, ved å måle solhøyden eller ved  å måle de kjente ledestjernenes posisjon over horisonten.

Solhøyden kunne på 1600-tallet måles relativt nøyaktig med en jacobstav eller korsstav, oppfunnet i 1342 av Levi ben Gersen i Spania og mye i bruk til ca. 1700.  Jacobstaven var en lang, firkantet stav med tre eller fire tverrstaver som kunne beveges.  Jacobstaven var en vinkelmåler som målte linjen fra øyet til horisonten og linjen fra øyet til det aktuelle himmellegemet (f.eks. polarstjernen eller solen når den var på sitt høyeste kl. 12.00).  Det skjedde ved  at tverrstavene ble brukt som siktestaver.  De ble beveget slik at nedre ende  på den lengste bevegelige staven ble plassert jevnt med horisonten og øvre ende jevnt med solen.  Samtidig  skulle den kortere staven ha sine ender i samme siktelinjer.   Da kunne solhøyden leses av på langstaven.  Jacobstaven kunne også brukes til å måle en stjernes høyde.  Både solhøyde og stjernehøyde kunne brukes til å bestemme breddegarden, d.v.s. hvor langt nord eller syd skipet befant seg.  Et alternativ til jacobstaven var på 1600-tallet davidskvadranten.


Illustrasjon:   Jacobstav

Vinkelen på solhøyden ble kombinert med en tabell over solens vinkelavstand (når solen står i senit, d.v.s. 90 grader over ekvator) på ulike dager gjennom året.  Det var derfor også viktig å vite hvilken dag i kalenderen målingen skjedde.  Disse kunnskapene ga grunnlag for å beregne breddegraden, d.v.s. hvor langt nord eller syd skipet var.

Navigasjonsproblemer i gammel sjøfart  –  Lengdegradenes betydning

En forutsetning for sikker seilas på åpent hav er å vite hvor skipet er.  Det skjer ved å plassere skipet i forhold til lengde- og breddegrader.  Med breddegradene kunne fortidens sjøfolk fortelle hvor langt nord eller syd skipet var.  Men mangelen på kunnskap til å lokalisere lengdegradene betyr at de manglet muligheten til å avgjøre hvor langt øst eller vest skipet var kommet.  Til havs kunne de altså ikke avgjøre hvor de befant seg.  Det skapte stor risiko i sjøfarten.  Det var vanskeligere å vite hvor de kunne grunnstøte på uventede skjær, og de kunne ikke vite hvor stor avstanden til et ønsket mål var.  Dette var en viktig grunn til at fortidens sjøfart helst skjedde langs kystene, hvor lokalkunnskap kunne skape større trygghet.

Lengdegradene går fra pol til pol.  Avstandene mellom to lengdegrader vil variere etter avstanden fra polene:  Avstanden er stor ved ekvator, men går ned til null ved polene.  Lengdegradene var tilfeldig plasserte, fordi ingen naturfenomener bidrar til å plassere en null-meridian.  Derfor var det heller ikke mulig for fortidens sjøfolk å lokalisere lengdegradene.  Galileo Galilei fant en metode for å bestemme lengdegradene ved hjelp av Jupiters måner.  Metoden ble alment akseptert etter 1650.  Metoden var ikke brukelig på skip, men førte til mer presise kart over land og kontinenter.  På 1600-tallet var det altså ikke mulig å beregne et skips plassering i forhold til lengdegradene.  Det nærmeste var en omtrentlig beregning basert på tiden skipet ble anslått å ha brukt fra et kjent sted, kombinert med anslag av seilings-retningen og hastigheten.

Bortsett fra kryssing av Nordsjøen ser det ut for at Gerrit Adriansz van Geelmuyden tok konsekvensene av risikoen og begrenset sin skipsfart til kystområdene rundt Nordsjøen og kanskje rundt Østersjøen.  Derimot tok Thormøhlen stor risiko ved sin seilas på Karibien uten å kjenne lengdegradene.  Med godt sjømannskap, mye hell og fordi vind, strøm og bølger ofte hadde en hovedretning i ulike områder fant sjømennene oftest frem til målet.  Men risikoen og tapene var store.  Mange skip og mannskap gikk tapt i skipsfart på åpent hav.

Uten kjent lengdegrad var seilasen avhengig av erfaring og sjømannskap, breddegradene og målinger av skipets fart, sol og stjerner, kompass og i heldige tilfeller en beskrivelse av seilaser som tidligere hadde skjedd i området.  Seilasbeskrivelser og kartskisser ble ansett som store og verdifulle hemmeligheter i eldre tid.  Vind- og strømsystemene og mangel på beregning av lengdegradene førte til at de fleste skip måtte følge de samme rutene.  Det gjorde dem mer utsatt for risiko fra hverandre ved sjørøveri og andre kapringer.  Usikker navigasjon førte til lengre reiser med livsfarlig  skjørbuk og andre farer som resultat.  Alle ulempene ga store økonomiske konsekvenser, i tillegg til farene for liv og skip.

Måling av lengdegradene kan knyttes til tid.  For å lokalisere hvilken lengdegrad man er på må man vite klokkeslettet ombord, og jevnføre det med det samtidige klokkeslettet på et sted med kjent lengdegrad.  Tidsforskjellen kan brukes til å plassere skipet geografisk.  Jorden bruker 24 timer på en full omdreining som er 360 grader.  En time tilsvarer altså 15 graders lengde.  En lengdegrad tilsvarer 4 minutter i tid overalt i verden.  Ved ekvator tilsvarer 1 lengdegrad ca. 60 nautiske mil.  Lenger nord eller sør er avstanden mellom lengdegradene gradvis kortere, ned mot 0 ved polene.

Tiden ombord var mulig å beregne ved hjelp av himmelen når den var skyfri.  Forutsetningen for å identifisere lengdegraden er å finne tiden på to forskjellige steder samtidig, d.v.s. på skipet og på en kjent lengdegrad.  Det krever en presis klokke som kan fortelle hva tiden er på den kjente lengdegraden.  Dette var lenge ikke mulig, selv ikke med pendelur.  Skipenes gynging endret klokkens fart.  Temperatursvingninger endret oljens tykkelse og metalldelene trakk seg sammen eller utvidet seg.  Barometertrykket og jordens små variasjoner i tyngdekraft påvirket også klokken.  Jakten på hvordan måle lengdegradene var et av de viktigste uløste spørsmål i Europa.  Det ble utlovet store belønninger for den som fant en praktisk og anvendelig metode for å beregne lengdegradene.  To muligheter var hovedsporene, enten den usannsynlige enkelheten ved en presis klokke eller en meget komplisert astronomisk metode.

Løsningen ble funnet av engelskmannen John Harrison, en ulærd men teknisk kyndig snekker som brukte sitt liv til oppgaven med å oppfinne et skipsur som kunne bestemme tiden med presisjon, uavhengig av geografisk plassering.  Han fikk utprøvet et vellykket ur i 1730, men fortsatte med å forbedre oppfinnelsen som ikke var alment akseptert, og heller ikke egnet seg for masseproduksjon.  I 1759 fullførte han et videreutviklet kvalitetsur, men først omkring 1780 ble hans oppfinnelse av den nye typen ur alment tilgjengelig, men til høy pris.  Knud hadde ikke  tilgang til et slikt hjelpemiddel i sin tid.

I samme periode, fra 1731, ble det oppfunnet en forbedret utgave av en kvadrant (oktant) som gradvis frem mot 1760 gjorde det mulig også å benytte måneavstandsmetoden i kombinasjon med stjerneobservasjon og vinkler i forhold til hverandre til å bestemme både bredde- og lengdegraden.  Arbeidet krevde ca. 4 timers arbeid, matematisk kompetanse og hadde mange feilkilder.  Denne kvadranten ble etterhvert forbedret til en sekstant.  I tillegg ble etterhvert gode stjernekart og tabeller over vinkler mellom månen og utvalgte stjerner tilgjengelige.  Tabellene reduserte tidsbruken til den astronomiske lengdegradsbestemmelsen til mellom ½ og 1 time.  Fordi denne kompliserte metoden også var relativt billig ble den lenge den vanligste metoden til å bestemme lengdegraden for et skip.  Men på lang sikt overtok skipsuret eller kronometeret som redskap for å bestemme lengdegraden.