Морска навигация Морската навигация (от лат. navigato) е наука и практическа дейност за управление на кораба, която решава следните задачи: определяне на мястото на кораба относно околната обстановка и избор на движението (посоката, скоростта, маршрута) към желано крайно място.
Навигацията трябва да осигури безопасен маршрут, достатъчна бързина на плаването, а понякога и други предпочитани показатели.
Лицето, което я осъществява на кораба, се нарича навигатор или щурман.
Видове морска навигация: според метода на работа – лоцманска и щурманска (инструментална, научна) според използваните средства – визуална, радарна, радионавигация, инерциална, спътникова и астронавигация.[1, 4, 5]
История на развитието В древността, след появата на първите плавателни средства, възникват понятията корабоплаване и управление на кораба, които по-късно на латински са означени с една дума – navigato. Развитието на корабоплаването предизвиква постепенно диференциране на термините. „Навигация“ се отделя като изкуство за управление на кораба. Този термин и основните принципи, изработени в морската навигация, са възприети и в по-новите транспортни средства – въздушни, сухопътни, космически.
Първоначално корабите са малки и с ограничени възможности, а моряците не знаят как да се ориентират. Това ги принуждава да плават само денем и в близост до брега. Морякът, който управлява кораба, разчита само на собствените си знания, умения и наблюдателност. По-късно този метод на управление е наречен лоцмански. По такъв начин древните моряци от Близкия изток проучват цялото Средиземно море, плават около африканските брегове (2750 г. пр.н.е.), викингите опознават Западна Европа, Гренландия и дори достигат Америка (1002.). Лоцманската навигация днес се прилага ограничено, напр. при влизане в пристанището, или на малки плавателни средства, но предимно като допълнение към щурманската навигация, която се осъществява със специални средства, които съдържат или обработват информацията, необходима за управлението на кораба.
Първите опити за създаване на морски карти принадлежат на хората от тихоокеанските острови. Запазена е такава карта от Маршаловите острови (около 2000 г. пр.н.е.), в която няколко раковини, изобразяващи острови, са заплетени в мрежа от пръчки.
Предпоставките за създаване на точни карти са във възникването на географията. Древногръцките учени (Ератостен, Хипарх, II в. пр. н.е) разкриват сферичната форма на Земята, въвеждат понятията за координати (географска ширина и дължина) и съставят първите карти на света – естествено този, който са познавали, т.е. Средиземно море и прилежащите му части от Европа, Азия и Африка. (фиг.2). От най-дълбока древност са формулирани основните посоки на света – север, юг, изток и запад, обосновани с движението на Слънцето. Древногръцките моряци се опитват за създадат точна система за определяне на посоките, известна като морска роза. Една от първите е морската роза, построена с център остров Родос, която разделя хоризонта на 12 части. През средните векове тази система се построява с все повече деления, които са назовани румбове.
Първият инструмент за навигационни измервания е компасът. Първообразът му е изобретен от китайците, вероятно преди новата ера, и може само да определя посоката север. През XI в. италианецът Джойя изработва компас, удобен за използване в корабни условия. Развитието на морския компас го превръща в прибор за измерване на всички посоки, които са формулирани като азимути или курсове, а повишаването на точността му довежда до утвърждаването на градуса като мерна единица за ъгъл в навигацията. Морската роза е преименувана на „компасна“ и е начертана на компаса, а след това и на морските карти.
В Близкия изток през древността се изучават звездите и са очертани съзвездията. Особено внимание се отделя на Полярната звезда, която се използва за ориентиране, а след изобретяването на астролабията (II век пр.н.е.) – и за определяне на географската ширина.
В Европа в ранното Средновековие се превеждат и изучават книгите на арабските и древногръцките учени, започва и изработване на компаси и астролабии. Европейците строят все по-големи и сигурни кораби, като важен етап е построяването на ветроходни кораби, които могат да се движат и срещу вятъра. Развитието на западноевропейските страни довежда до нови икономически възможности и търсения, вкл. Великите географски открития. Тези открития са извършени след продължителни и опасни плавания, за което свидетелства големият процент на загубени хора и кораби. Рискът е особено голям в навигационно отношение: в повечето случаи мореплавателите нямат карти, пълноценно определяне на координатите все още е невъзможно, състоянието на времето се оценява на око и прогнози се правят на основата само на наблюдаваните местни признаци. Днес е трудно да си представим, че великият мореплавател Колумб стига до отчаяние, когато на връщане от Америка попада в буря и губи представа за своето място и най-вече за географската дължина, т.е. какво разстояние му остава до брега… През XIII в. са изработени първите карти „портолани“ (фиг.4), които показват бреговата линия с много детайли. Те са били особено полезни при опознаването на брега. Отличителен белег на портолана е розетката от прави линии, които се използват за определяне на посоката към желания краен пункт. Но и тези карти са неточни и не дават координатите на обектите. Изработвани са на ръка и са скъпи и редки. Картографията се развива бързо и създава различни типове представяния на земната повърхност върху равнината на картата, наречени проекции. През 1569 г. холандецът Г. Меркатор създава своята проекция, която в най-голяма степен удовлетворява специфичните изисквания на навигацията. На неговите карти меридианите са успоредни вертикални прави, а паралелите – успоредни хоризонтални прави. При еднаква разлика в координатите, напр. 10 о, разстоянията между меридианите са еднакви, а между паралелите нарастват от екватора към полюса. Курсът на кораба, сключващ постоянен ъгъл с меридиана, е права линия. Лесното начертаване на курсовете и пеленгите, както и лесното преминаване от проплавани разстояния към координати на крайната точка, са основните предимства на меркаторската карта. Тя е най-разпространената морска карта и днес (фиг.5).
В продължение на няколко столетия навигаторите от различни страни успяват да проучат практически всички брегове и да ги картографират точно. През 1884 г. е възприета единна система на координатите и времето. В края на XIX в. моряците вече разполагат с пълна колекция от карти на всички страни и морета, в няколко необходими мащаба. На тези карти са нанесени точни координати и постепенно се уеднаквяват условните знаци. Най-важното е, че всеки мореплавател може да си купи на добра цена нужните му карти, в стотици пристанища по целия свят. Моряците показват, че смятат безопасността на корабоплаването за най-важен стремеж и в това отношение не се делят на свои и чужди.
Наличието на точни карти в едър мащаб позволява да се води прецизен навигационен отчет за плаването. Развива се визуалната навигация, в която щурманът измерва пеленги и разстояния към характерни обекти от брега. Пеленгаторът на компаса става основен инструмент в тази работа. Изчислението на изминатия път се извършва по показанията на компаса (курс) и лага (скорост). Първият лаг с въже и плаваща котва е изобретен през XV в. и от него произтича наименованието „възел“ за единицата за скорост на кораба (възлите били заплетени на измерителното въже, за да се отчита отпуснатата дължина).
Визуалната навигация в значителна степен превръща крайбрежното плаване в рутинно действие, но плаването в открито море създава проблеми в продължение на много векове. Чак до XVIII в.мореплавателите могат да определят само ширината чрез наблюдения на небесните светила. За измерване на ъгли в тези наблюдения се използват астролабията, след 1742 г. по-точният октант (изобретен от И.Нютон), усъвършенстван след това в по-удобния секстант. Първите методи за определяне на дължината са много трудоемки и неточни. Допълнително препятствие е невъзможността да се измери точно времето в момента на наблюденията и това е преодоляно чрез създаването на морския хронометър (1761), който по това време е най-точното средство за измерване на времето. Едва през 1837 – 1875 г. е разработен метод за определяне на мястото на кораба по наблюдения на няколко небесни светила от Т. Съмнър, М.С. Илер и др. Определянето на мястото по това време изисква умения за измерване и изчисляване, които затрудняват повечето корабоводители, а мястото се получава за 2 часа с грешка от порядъка на 10 мили. Така че проблемът по това време е решен само по принцип, но практиката изисква нови по-лесни, по-бързи и по-точни методи.
Далечната навигация се развива успешно през ХХ в., когато са открити жирокомпасът (1906), ехолотът (1915), радиопеленгаторът (1920), радарът (1940) и радионавигационните системи (1942). Радарът заема особено важно място в съвременната навигация, защото е полезен не само за определяна мястото, но и за наблюдение на околната обстановка – с него кораби и бряг могат да бъдат откривани дори нощем, при валеж и мъгла. Радионавигационните системи дават възможност за определяне на мястото на големи разстояния. Най-добри се оказват спътниковите радионавигационни системи, които функционират от 1964 г. („Транзит“ – САЩ). Те определят мястото на кораба автоматично и непрекъснато, при това в целия Световен океан. Мястото се получава много точно – грешката е в метри. С появата на тези системи проблемът за определяне на мястото вече е решен напълно. Изкуствените спътници от различни типове спомагат и за други навигационни задачи – картографиране, метеорологични наблюдения, далечна свръзка и информационно обслужване за спасяване при бедствие. Използването на компютърната техника е ознаменувано със създаване на системи за разминаване и електронни карти.
През XXI в. моряците вече лесно получават нужната навигационна информация. Направени са и важни стъпки за автоматизиране на корабоводенето. Но всичко това не решава задачата за безопасно плаване. Все повече се налага схващането, че осмислянето на информацията, вземането на решение и непрекъснатият контрол от страна на човека-навигатор играят решаваща роля за осигуряването на безопасността на корабоплаването.
От друга страна, в съвременни условия управлението на кораба не се осъществява еднолично от неговия капитан. Днес това е процес, в който участват множество други специалисти и институции. Напр., в районите, в които се извършва интензивно корабоплаване, са въведени схеми от препоръчителни пътища, наподобяващи движението на автомобилите по сухопътните магистрали; специални брегови станции наблюдават трафика и дават указания при усложняване на обстановката, и т.н.
В процеса на развитието на навигацията нейният предмет си остава същият, но методите за събиране на информация се разрастват до такава степен, че в края на ХХ в се предлага терминът навигация да запази само смисъла за обработка на информацията. От останалите дейности се обособяват науките Морска лоция, Астронавигация. Технически средства за корабоводене, Морска хидрометеорология, Теория на маневрирането на кораба, Обединителното понятие в такъв случай става Корабоводене, а навигацията е част от него .
Основни мерни единици и координати