miniatura|Ullera de llarga vista, fabricada per la firma Dollond, emprada per la marina britànica. miniatura|Taxímetre a bord de l'HMS Belfast. En els camps de lòptica i la navegació, són molt importants els instruments òptics així com altres aspectes visuals que milloren o simplement "fan servir" la capacitat de visió de les persones. En aquest sentit, un recull de tot allò relacionat amb l'òptica i amb la nàutica hauria de facilitar la comprensió dels usos nàutics d'instruments o dispositius coneguts – d'ús general o específic- amb detalls difícils de tractar en els articles particulars. L'article pot incloure tots els aspectes i sistemes importants en la navegació basats o relacionats amb l'òptica.
Instruments miniatura|Sextant Cassens&Platz (RFA).
Els primers navegants no usaren instruments. Només podien fer servir la vista, l'oïda i els altres sentits. Un dels documents més antics que fa referència a un instrument per a mesurar la latitud és la narració del viatge de Píteas de Massalia, que va indicar diverses latituds dels llocs que va visitar. Aparentment aquest instrument era un gnòmon.
En el , en l'era de les exploracions, els vaixells navegaven per estima. S'orientaven amb la brúixola, mesuraven hores amb ampolletes i les altures dels astres amb astrolabis. Els primers tractats de navegació parlaven d'aquests instruments i de les cartes de navegar (vegeu Tractats_de_navegació). Posteriorment es publicaren obres especialitzades en instruments científics en general i de navegació en particular.
Els diversos instruments usats en la navegació al llarg del temps poden classificar-se de diverses maneres. Un mateix instrument pot ser, a la vegada, de mesura, òptic i nàutic. Per exemple un sextant.
Lectura de la mesura miniatura|Retícula graduada. El fet de llegir la mesura d'un instrument (directament, en una graduació, en una pantalla o en un indicador) implica la presència de llum i de la vista d'un observador. Així, la lectura d'una ampolleta de sorra faria possible classificar aquest instrument com un instrument òptic. Potser en sentit ampli, però depenent d'unes propietats òptiques: la transparència necessària del vidre, l'opacitat de la sorra, la llum imprescindible per a la consulta i la capacitat visual de la persona que verifica. Sobre un cronòmetre de marina podrien fer-se consideracions semblants.
En conclusió: en aquest article seran classificats com a instruments òptics gairebé tots els instruments nàutics. D'acord amb l'exposició anterior.
Dispositius i accessoris Hi ha alguns dispositius i accessoris que, tot i que no poden classificar-se com a instruments, per la seva utilitat en la navegació (referida al desplaçament físic del vaixell o a la seva posició geogràfica) és convenient tractar-los en la present monografia.
Sistemes complementaris amb aspectes òptics La seguretat del vaixell (llums de posició, marques, balises…), les comunicacions a distància (banderes, semàfor, morse i similars) i altres aspectes susceptibles de ser tractats en el sentit indicat en l'apartat anterior, seran considerats en seccions corresponents.
Descobriments associats Esfericitat de la Terra miniatura|Dibuix d'una edició de 1550 de "De sphaera mundi", el llibre d'astronomia més influent del . Una de les demostracions de la curvatura de la Terra és el fet, prou conegut des molt antic, que la part més alta de l'arbre d'un vaixell es continua veient quan la part més baixa de la nau desapareix per sota de l'horitzó (Vegeu imatge).
Previsió meteorològica Els antics navegants depenien de l'estat de la mar de manera dramàtica. No és estrany que hi hagi documents que parlen del pronòstic del temps a partir de senyals observats i conservats en la memòria dels mariners experimentats.
Documents 1229. El 5 de setembre salpa l'estol de Jaume el Conqueridor amb destinació a Mallorca. En una temporada no gaire apta per a navegar. Primer una ventada (que feia que les onades escombressin la coberta de la galera del rei) i després una tempesta destorbarien la travessa.
Benedetto Cotrugli fou autor d'un llibre de navegació (“De navigatione”; Nàpols 1464) que no es va arribar a publicar, però que es conserva en forma de manuscrit. Es tracta d'una obra que pot consultar-se en una transcripció digitalitzada a cura de Piero Falchetta . També el manuscrit original pot llegir-se de franc (Manuscrit Beinecke MS 557, Yale University Library, Beinecke Rare Book and Manuscript Library).
Pel que fa al pronòstic meteorològic, l'obra de Cotrugli informa sobre les opinions d'alguns autors clàssics sobre el tema. Esmenta també alguns meteors. Benedetto Cotrugli no facilita cap resum útil i pràctic per als navegabts reals.
Baròmetre, barògraf, barociclonòmetre Les previsions meteorològiques a bord d'un vaixell depengueren durant molts anys de la mesura de la pressió, de la seva variació i altres variables associades. A partir de les comunicacions per radio a l'abast de tothom és preferible basar-se en informacions fiables rebudes des de l'exterior.
Un fet notable en el pronòstic i seguiment dels ciclons tropicals és el paper capdavanter de tres meteoròlegs catalans: Benet Viñes, Frederic Faura i Prat i Josep Maria Algué i Sanllehý. Els seus estudis i els instruments que inventaren salvaren les vides de milers de persones.
Fenòmens meteorològics Alguns meteors, sense ser exclusius de la navegació, han estat especialment observats i descrits en relació amb els vaixells: foc de Sant Elm, tromba marina, raig verd, miratge, fata morgana…
Instruments nàutics pròpiament dits Aquests instruments disposen d'article propi i d'una plantilla de navegació que els recullen en conjunt i adrecen als articles respectius. Alguns instruments poden ser comentats de forma particular.
Anemòmetre En els velers un anemòmetre mesura la velocitat del vent aparent. Acostuma a anar associat a un indicador de vent aparent.
Clinòmetre En velers petits són habituals els clinòmetres senzills que indiquen l'angle d'escora del vaixell. Es munten en una mampara perpendicular a l'eix longitudinal de la nau.
Visió de les persones La visió d'una persona que navega ha de ser correcta i és un sentit que cal protegir. Així, cal insistir en la necessitat d'ulleres i lentilles correctores i, eventualment, en l'ús adequat d'ulleres de protecció.
En condicions d'emergència i de pèrdua de les ulleres correctores, la visió pot millorar-se mirant a través d'un forat molt petit.
Filtres Les ulleres de sol protegeixen de la radiació solar excessiva i milloren la visió en determinades condicions. Els filtres polaritzats poden millorar molt la visualització de certs detalls (superfície de l'aigua, núvols, ...). Hi ha ulleres bastant transparents que incorporen un filtre de color groc. Suposadament milloren la visió en cas de boira.
Protecció física dels ulls Les projeccions d'aigua a gran velocitat poden afectar els ulls dels navegants. Unes ulleres de protecció amb un sistema de subjecció ferm haurien de solucionar el problema.
Visió sota l'aigua miniatura|Infant amb ulleres de natació i respirall. No és infreqüent haver de treballar sota l'aigua: inspeccionant una via d'aigua, tallant un obstacle que bloqueja l'arbre de l'hèlix, ... Aquests casos necessiten una careta de submarinista o unes ulleres d'immersió (i un tub respirador).
Llum vermella La llum vermella facilita l'adaptació de la visió nocturna. Els guaites de submarins esperaven trenta minuts amb llum vermella abans d'una guàrdia nocturna. Hi ha opinions contràries sobre aquesta teoria.
Seguretat Mirall de supervivència Hi ha casos d'emergència que aconsellen demanar ajuda amb senyals òptics a distància. Un petit mirall és un instrument fiable, econòmic i molt efectiu per a la funció esmentada. Hi ha models comercials que es poden adquirir amb facilitat. També són fàcils d'improvisar.
Elements reflectors i catadiòptrics Moltes peces de roba nàutica i salvavides incorporen bandes reflectores que les fan més visibles. Especialment de nit o en condicions de poca il·luminació.
Bengales Les bengales són un sistema visual d'atraure l'atenció molt efectiu. En molts casos formen part de l'equipament de seguretat obligatori a bord d'un vaixell. Igual podria dir-se de les boies emissores de fum taronja.
Instruments de llarga vista miniatura|Mizar i Alcor. La gran importància dels guaites en la navegació és prou coneguda. Segons els àrabs, només aquells mariners que podien veure l'estrella més petita al costat de Mizar (anomenda Alcor, que significa “la prova”) eren aptes per a aquest servei d'observació. Els instruments de llarga vista milloraren la seguretat de la navegació, augmentat les capacitats humanes de visió a distància.
Ulleres de Galileu Les ulleres terrestres – de Roget o de Galileu — foren emprades en els vaixells des de la seva aparició. Amb una capacitat d'augments moderada (de l'ordre de 4x), el seu camp de visió és molt petit però la seva lluminositat és alta.
La filmografia sobre pirates i batalles navals ha popularitzat les ulleres llarga vista de grans dimensions amb muntura telescòpica de llautó. Des de fa molts anys el seu ús és testimonial.
Binocles prismàtics miniatura|Un soldat de l'exèrcit nord-americà emprant uns binocles estabilitzats M25 (14x40). Són grans auxiliars de la navegació. Especialment els models de 7x50 i 7x35, resistents a l'aigua i, si és possible, pressuritzats amb nitrògen. Els grans augments no són útils en un vaixell. El moviment no permet una visió adequada.
Alguns models incorporen reticles especials i/o compàs de marcacions.
A més dels prismàtics de 7x50, la marina de guerra dels Estats Units feia servir dos models de telescopis monoculars: el “officer-of-the-deck spyglass” (10x) i el “quartermaster spyglass” (16x).
Binocles d'imatge estabilitzada Considerant la seguretat i el preu relatiu, els binocles amb sistema d'estabilització poden ser una bona inversió. Els augments pràctics pugen fins a 12x-14x. Pràcticament el doble que els dels binocles sense estabilitzar.
Monoculars i binocles de visió nocturna Malgrat el seu preu elevat, els anomenats sistemes de visió nocturna poden fer fàcil la navegació – a vegades impossible- en condicions de foscor extrema.
Hi ha dos sistemes principals: els basats en la foto-multiplicació de la llum existent i els que es basen en una font de raigs infra-roigs i una òptica infra-roja.
Lupes i similars La lectura de cartes marines es pot facilitar amb aquests instruments. A més de les lupes convencionals (amb mànec) hi diversos models de lupes Fresnel, construïdes de plàstic transparent molt prim, molt adequades per a la funció indicada. Altres models de lectura són semiesferes de vidre o plàstic que reposen sobre la part que hom vol ampliar.
Per a navegacions nocturnes hi ha lupes amb llum tènue i filtrada que permeten la consulta de la carta a les fosques, evitant enlluernaments innecessaris (provocats per obrir i tancar llums convencionals i sortir a coberta de nit).
Elements òptics en instruments En sentit estricte els elements físicament òptics es podrien reduir als que consten de lents, de miralls, de prismes o d'una combinació dels elements anteriors. En rigor però, caldria incloure altres dispositius: filtres, retícules, alidades, graduacions i altres. Pel que fa a la primera classificació, molts instruments consten d'elements estrictament òptics. En cada cas, la descripció de l'instrument, del seu funcionament i del seu ús pràctic determina les parts i aspectes òptics. Sense oblidar la vista de l'usuari.
Llum i enllumenat Llums de navegació miniatura|Croquis simplificat dels llums de navegació d'un vaixell.
Llums intermitents