La scienza nautica iberica, nel XV secolo, fu il propulsore della c.d. "Età delle scoperte": dalle prime avventure portoghesi promosse da Enrico il Navigatore lungo la costa africana alla leggendaria spedizione di Cristoforo Colombo nel Nuovo Mondo, i successi ed i guadagni che catalizzarono l'appetito europeo per l'espansione e l'imperialismo furono unilaterale risultato dei regni iberici di Portogallo e Spagna. Risultati ancor più eclatanti se si ricorda che, solo un secolo prima, i viaggi nautici erano relegati alla navigazione "sotto costa" con navi che raramente affrontavano il mare aperto sia per inadeguatezza strutturale del mezzo sia tecnica dell'equipaggio. Solo alla fine del Quattrocento lo sviluppo delle scienze nautiche iberiche permise la genesi della navigazione a lunga distanza creando o promuovendo la creazione di nuovi strumenti e tecniche di navigazione. Finanziato e sponsorizzato dalla regina Isabella di Spagna, il Primo viaggio di Cristoforo Colombo (1492) aprì le porte a nuove rotte commerciali, appetiti imperialisti e all'incontro di culture, presto emulato dal Primo viaggio di Vasco da Gama in India, circumnavigando l'Africa (1497), finanziato da re Giovanni del Portogallo.
Portogallo e Spagna divennero i leader mondiali nella navigazione e nella scoperta di rotte d'alto mare grazie alla loro esperienza nella navigazione e al progresso delle loro scienze nautiche che permisero loro di superare i paesi concorrenti. Grandi quantità di minerali preziosi e schiavi furono versati nei tesori iberici tra la fine del XV e la fine del XVII secolo grazie al loro dominio sulle rotte commerciali atlantiche. L'età d'oro della Spagna fu il risultato diretto dei progressi compiuti nella tecnologia di navigazione e nelle scienze che consentirono la navigazione in acque profonde.
Per la popolazione europea del Tardo Medioevo, la navigazione transoceanica era un'idea quasi inconcepibile. Il risultato nautico degli iberici fu epocale: un uomo, con gli strumenti più semplici, era riuscito a farsi strada attraverso il secondo specchio d'acqua più grande del pianeta. Senza quegli strumenti rudimentali ma estremamente critici, le ambizioni di Colombo, Gama e degli altri esploratori (e dei loro sponsor) sarebbero state schiacciate. Lo sviluppo delle scienze nautiche, anche inteso come sviluppo di tecniche e strumenti preesistenti, nella penisola iberica generò nuove tecnologie e ha avuto un effetto diretto, visibile e duraturo sulla navigazione a bordo delle navi a lungo raggio.
Le spinte politiche dietro allo sviluppo tecnologico La figura di Enrico il Navigatore
Prima del XIV secolo, la navigazione europea era una rozza imitazione di ciò che sarebbe diventata. La tecnologia disponibile non era adatta a qualcosa di più ambizioso dei viaggi lungo la costa verso terre emerse conosciute. I capitani erano limitati alla tecnologia sviluppata secoli prima: il kamal, uno strumento arabo rozzo usato per misurare la latitudine, e navi inadatte a sfidare il mare aperto. Fu solo quando l'Infante Enrico il Navigatore (nato 1394) ottenne influenza alla corte di Lisbona che l'esplorazione e lo sviluppo delle scienze nautiche divennero prioritarie per dei governi iberici.. Crociato e cattolico zelante (a volte violento), Enrico non disdegnava i racconti di esplorazioni arabe e di terre al di là del conosciuto. Aveva sentito parlare dei viaggi di Abufeda e Albyruny, due geografi arabi, e dei loro appunti di viaggio lungo la costa occidentale dell'Africa e cominciò a chiedersi dove finissero i continenti dell'Europa e dell'Africa.. La sua mente era costantemente incuriosita. Voleva sapere fino a che punto si estendevano i territori musulmani in Africa e se era possibile per lui raggiungere l'Oriente via mare, sia per il suo desiderio di capitalizzare il lucroso commercio delle spezie sia con intenti pro-cattolici.. Al ritorno in Portogallo, era chiaro che i suoi viaggi gl'impressero il desiderio di ulteriori esplorazioni e scoperte, insieme al desiderio di trovare una terra "libera dai saraceni", che divenne presto chiaro quando assunse un ruolo più visibile nella sua corte del padre.
Il desiderio travolgente del principe Enrico di espandere la sua conoscenza del mondo conosciuto ha portato direttamente al progresso delle scienze nautiche. Avendo viaggiato molto, non era una conoscenza rivelatrice che le navi e gli strumenti disponibili non sarebbero stati adeguati per soddisfare i desideri espansionistici ed esplorativi. Si rese conto che i suoi sforzi sarebbero stati avvantaggiati solo diventando un esperto e mecenate delle scienze. Secondo Martins, “Era un vero scienziato. Passava giorni e notti intere a studiare, sperimentare [...] non speculando sulle vaghe fantasiose teorie della teologia o della metafisica, ma cercando sempre dopo [...] fatti che si potessero applicare alle cose quotidiane della vita».. Secondo quanto riferito, ha anche elargito doni ai visitatori a corte nella speranza di ottenere misteri della navigazione, dell'arte marinara e della conoscenza di altri paesi..
La città di un principe
Alla fine, fondando una città sull'estremo sud-ovest della costa a Cabo de São Vicente che prese il nome di Vila do Infante, o Città del Principe, Henry tentò di concentrare le conoscenze nautiche disponibili. Ancorata in un'area che sembrava la porta del mare, la città era situata con lo stretto di Gibilterra a sud, il Mediterraneo a est e il vasto vuoto dell'Atlantico a ovest.. Era un porto perfetto all'interno del quale nutrire le idee nascenti dell'era dell'esplorazione e fu probabilmente qui che nacque la prima scuola rudimentale per la navigazione nautica. La dedizione che aveva verso l'espansione delle conoscenze, delle tecniche e degli strumenti disponibili per l'esplorazione ha portato i desideri imperialisti in prima linea nell'agenda della maggior parte delle principali potenze e ha catalizzato l'era dell'esplorazione, del commercio, dell'impero e dell'interazione culturale che sarebbe seguita.
Durante il periodo del principe Enrico e nei secoli successivi, la scienza nautica divenne l'obiettivo di molti dei più importanti esperti europei di matematica, astronomia, geografia, meteorologia e fisica. Applicando le loro specifiche aree di competenza ai problemi della navigazione marittima, sono nati molti degli statuti della vela e precursori della navigazione moderna. Fino alla fine del XV secolo, il massimo su cui un marinaio poteva fare affidamento era la sua bussola che puntava a nord, la sua asta trasversale e le poche carte nautiche scarsamente dettagliate in suo possesso.. Strumenti più accurati non furono necessari fino a quando non si diffuse l'uso della caravella, una nave veloce e idealmente adatta all'oceano. Man mano che il viaggio in mare diventava sempre più importante, i marinai capivano che più si allontanavano dalla costa, più avrebbero dovuto fare i conti con le correnti, l'intensità e la direzione del vento, la posizione delle stelle in base all'emisfero, la direzione e la velocità della nave.. I problemi presentati all'esplorazione dalla natura costantemente mutevole, sempre pericolosa e infinitamente infinita degli oceani del mondo sono stati affrontati e superati dallo sviluppo e dall'applicazione della scienza nautica.
L'evoluzione dei mezzi a disposizione Il kamal
Il primo modo conosciuto in cui un marinaio poteva misurare con precisione la sua latitudine attraverso l'uso di metodi quantitativi di navigazione era l'utilizzo di uno strumento noto come kamal. Sviluppato nel IX secolo da esploratori di origine araba, era usato per avvistare la Stella polare, l'unico corpo cosmico immobile nell'emisfero settentrionale, e la sua altezza dall'orizzonte per determinare dove su una griglia est/ovest una nave pone. La sua genesi fu tra gli imperi islamici dell'era pre-moderna ma il kamal riuscì ad essere utilizzato da un certo numero di culture diverse, inclusa l'India nel XI secolo, prima che diventasse comune tra i piloti di navi iberiche. Era uno strumento grezzo che consisteva in un rettangolo di osso o legno con una corda annodata che misurava la lunghezza di un braccio legato ad esso.. Tenendo la corda tra i denti e avvistando le corna del kamal lungo l'orizzonte, un marinaio poteva dedurre l'altezza della stella polare, e quindi la sua latitudine relativa, attraverso il numero di nodi visibili.
Il bastone di Giacobbe
Un altro strumento di navigazione preesistente, ma emerso più tardi del kamal, era il Bastone di Giacobbe. La prima versione funzionante di un bastone a croce fu sviluppata per lo studio astronomico nel XIV secolo e fu successivamente convertita da Named a causa della sua costruzione, il bastone a croce era un pezzo di legno cruciforme. Un marinaio o un astronomo vedrebbe il braccio lungo lungo l'orizzonte e il braccio trasversale si alzerebbe alla posizione del sole. I segni lungo la sua base rappresentavano i gradi di misurazione che potevano essere convertiti in misurazione angolare e infine in posizione nord/sud. Ma gli effetti dannosi guardando direttamente il sole per lunghi periodi di tempo, insieme alla natura varia del ponte di una nave mentre si è a vela, lo hanno reso uno strumento molto grezzo e inaffidabile con cui lavorare. La mancanza di strumenti affidabili con cui determinare la posizione ostacolò gli sforzi di marinai ed esploratori fino al successivo emergere di apparati più avanzati.
Per quanto vantaggiosi possano essere stati il kamal e il bastone incrociato nel primo periodo di esplorazione, la parte più difficile della navigazione astronomica era determinare la longitudine ed è qui che sono iniziati i problemi. Le prime esplorazioni, in particolare in Portogallo, abbracciavano le coste e quindi era necessaria solo la latitudine per determinare la posizione, poteva semplicemente essere incrociata con la posizione basata su mappe costiere, note come portolani. Qui il kamal era innegabilmente utile, ma una volta che un capitano volse la prua in mare aperto il comfort di una costa fu rimosso e i problemi di navigazione aumentarono esponenzialmente.
Il quadrante
Un altro strumento per la divinazione della latitudine era il quadrante. Sebbene le sue funzioni fossero le stesse del kamal, i due strumenti svilupparono indipendentemente per un uso separato: il kamal era nautico mentre il quadrante era astronomico. L'idea nacque con Claudio Tolomeo nel I secolo e fu ancora una volta usata in modo pionieristica dagli arabi per risolvere le funzioni trigonometriche che dettavano il movimento celeste. Tuttavia, il doppio meccanismo di avvistamento del periodo era troppo complicato, dispendioso in termini di tempo e richiedeva troppi uomini per l'uso pratico a bordo di una nave, di conseguenza i capitani iberici lo hanno ridotto alle sue parti più elementari per poterlo applicare alla navigazione. L'apparato stesso era un quarto di cerchio in legno o ottone con misure dei gradi dipinte lungo la sua lunghezza e una lunghezza di corda attaccata al punto per fungere da pendolino. Serviva allo stesso scopo del kamal, solo con magnitudini più accurate, e veniva usato sospendendolo dalla corda e misurando i gradi celesti lungo il suo arco inferiore. Non è stato fino all'arrivo in Europa che la tecnologia stessa è stata modificata e resa disponibile ai marittimi a causa della necessità di misurazioni latitudinali accurate.
Martín Cortés e l'astrolabio