Hoofdstuk 3
Ontwikkelingen in scheepsbouw en navigatie
3.0 Ontwikkelingen in scheepsbouw en navigatie
Geschreven door Arnold van Wickeren
Aan het einde van de 13e eeuw zijn in de scheepvaart in het gebied van de Middellandse zee drie vernieuwingen doorgevoerd, zonder welke de ontdekkingsreizen niet mogelijk zouden zijn geweest. In de scheepsbouw hebben de zijroeren plaats gemaakt voor een vast roer, bevestigd aan de achtersteven en verbonden met de kiel. Het magnetische kompas heeft zijn intrede gedaan en tenslotte is er sprake van de introductie van zeekaarten of loodsvoorschriften (portolani), waarop het verloop van de kustlijn en markante punten aan de kust zijn aangegeven.
Het kompas is een magneetnaald bevestigd onder een kompasroos (een rond stuk papier met daarop een verdeling in windstreken of graden getekend) en balancerend op een in het midden van de bodem van de houten kompasdoos bevestigde koperen pen. De kompasdoos, afgedekt met een glasplaat, drijvend in een bak water, kan zich vrij bewegen rond een spil onder de bodem van de doos, die de lengteas van het schip volgt. Hierdoor behoudt het kompas altijd dezelfde stand, zowel ten opzichte van de gevolgde koers als ten opzichte van de einder. Het kompas zou door de Arabieren uit China naar Zuid-Europa zijn gebracht. Diffie bestrijdt deze zienswijze. In Europa is het kompas vanaf 1180 bekend, terwijl de Arabieren het instrument niet voor 1243 kennen. Het ligt voor de hand dat zij dit uit Europa en niet van de Chinezen hebben overgenomen. De laatsten gebruiken overigens al rond 1100 een zuidwaartsgerichte naald. Vanaf 1410 plaatsen de Europeanen het kompas voor de roerganger, die daardoor steeds in staat is de gevolgde koers af te lezen en bij te stellen.
De vroegst bekende portolano is Lo Compasso de Navigare, gete-kend in 1250. Deze bevat voorschriften voor het zeilen van haven tot haven vanaf Cabo de São Vicente, via de Straat van Gibraltar, langs de noord-, oost- en zuidkust van de Middellandse Zee tot aan Safi in Marokko. In Las sietas partidas del Rey Alfonso X El Sabio van Castilië wordt loodsen verteld dat zij bekend moeten zijn `met alle grillen van de zee, waar deze kalm is en waar stromingen zijn, de winden en al hun veranderingen, evenals wat verder over de zee is overgeleverd, en voorts dienen zij de eilanden en de ingangen en uitgangen van havens te kennen, opdat zij het schip veilig kunnen besturen.’ Portolani verwijzen vaak naar het gebruik van een onmis-baar instrument, de zandloper (orologio a polvere), die dient om de tijdsduur van een bepaalde manoeuvre aan te geven. Zonder achter-roer, kompas, zeekaart en zandloper zouden ontdekkingsreizen in het geheel niet mogelijk zijn geweest.
Tijdens de periode van maritieme expansie staan de ontwikkelingen niet stil. Zowel in de scheepsbouw, als in de zeevaartkunde doen zich belangrijke vernieuwingen voor. In het begin van de 15e eeuw ontwik-kelt zich uit de eenmaster met een groot vierkant zeil, via de weinig toegepaste tweemaster, de driemaster. Tevens worden de vierkante zeilen vervangen door driehoekige, zogenoemde latijnzeilen. Door aan de masten stengen te bevestigen, kan worden gebruikgemaakt van meerdere zeilen per mast. Deze zeilen kunnen verschillende posities innemen, hetgeen de zeilwaardigheid vergroot. De moslims ontwikkelen in het begin van de 15e eeuw een nieuw type schip, de karib. Halverwege de eeuw brengen de Portugezen aan de karib enige verbeteringen aan en zo ontstaat de caravela (karveel). Een driemaster van gemiddeld vijftig ton, waarvan de lengte niet meer is dan driemaal de breedte, terwijl voorheen een schip meestal vijfmaal zo lang als breed was. Door de grote breedte is de waterverplaatsing gering en is de karveel een goed en wendbaar zeilschip. Omdat de diepgang ook gering is, kan met een karveel de monding van een rivier opgevaren worden, vaak tot 300 kilometer landinwaarts. De bemanning bestaat uit minstens twintig koppen. Andere veel gebruik-te scheepstypen zijn de barca (bark), de fusta (fust), de galé (galei) en de varinel (soort galei). Aan het einde van de 15e eeuw wordt hier-aan toegevoegd de nau (kraak), een grote, vaak vierkant getuigde driemaster. Dit laatste geldt niet voor de bazaanmast; het driehoekige bazaanzeil vergemakkelijkt de besturing bij weinig wind. De kraak heeft een hoge kampanje, waarmee voorkomen wordt dat het schip door achteropkomende rollers schade oploopt. De nau is het proto-type van de galeão (galjoen). Was de karveel een uiterst geschikt schip voor de kustvaart, Vasco da Gama zal in 1498 de oversteek naar Indië maken in naus.
Portugezen en Spanjaarden ontlenen hun kennis van de astronomie en de op de wiskunde gebaseerde nautische toepassingen daarvan, voor een belangrijk deel aan de Arabieren. Deze gaan er, in navol-ging van de Grieken, al vroeg vanuit dat de aarde een bol is. In het Westen heeft het langer geduurd voordat dit denkbeeld aanvaard is. De omvang van de aarde is door de moslims berekend op ruim tach-tig procent van de werkelijke omtrek. Na de verovering van door de moslims beheerste gebieden op het Iberisch schiereiland is een groot deel van hun wetenschappelijke resultaten vertaald in het Latijn In 1175 verschijnt in Rome, onder de naam: de Almagest, de zeer onvolledige Latijnse vertaling van de Kitâ al-Migistî, de in 827 door al-Haggag vertaalde Geographia van Claudius Ptolemaeus. Niet de Almagest, maar Gherardo di Cremona’s gepubliceerde uitreksel daar-van brengt het idee van de aarde als bol weer in Europa terug. In 1230 publiceert John Holywood uit Halifax in Yorkshire, verbonden aan de Sorbonne, onder de naam Sacroboso, zijn Sphaera Mundi. Dit boek ontkracht de theorie van de platte aarde op overtuigende wijze. In 1357 populariseert het boek The Voyage and Travels of Sir John Mandeville de idee van de bolvormige aarde bij de geletterde bovenlaag in het Westen, hoewel later blijkt dat het om door een onbekende Luikse auteur verzonnen reizen gaat. De opvattingen van de kerk, die een bolvormige aarde eeuwen lang heeft afgewezen, werken nog zeer lang na. De massa van de bevolking houdt nog minstens een eeuw lang vast aan het denkbeeld van een platte aarde, waarvan men kan afvallen als men zich te ver op zee waagt. Aan het einde van de 13e eeuw laat Alfonso X van Castilië door een groep christelijke en joodse geleerden het Libros del Saber de Astronomia, een soort astronomische encyclopedie, samenstellen. Dit werk bevat een nauwkeurige beschrijving van astronomische instrumenten met aanwijzingen voor hun vervaardiging en gebruik. Er wordt in beschreven hoe met de verschillende instrumenten de stand van de zon en van de tekens van de dierenriem worden bepaald. Het gaat er daarbij om dat het snijpunt van de coördinaat met de breedtegraad waarop de waarnemer zich bevindt wordt afgeleid van de stand van de lengtegraad waarop de zon zich bevindt. Om bij het bepalen van de breedte rekenwerk te besparen wordt gebruikgemaakt van tabellen of tafels, waarin de declinatie van de zon, of van de poolster, of van een sterrenbeeld op verschillende breedten, dagen van het jaar en uren van de dag is vermeld. Deze zijn opgenomen in de Libros del saber. Portugese zeelieden gebruiken declinatietafels die ontleend zijn aan de Libros del saber.
Aanvankelijk gebruiken zeelui de Jacobsstaf (arbastrille) om de stand van hemellichamen te meten. De Jacobsstaf is een in graden verdeelde stok van 1,50 meter, die gestoken wordt door een langs de stok beweegbare dwarslat. Met het ene uiteinde van de staf voor het oog gehouden en het andere op de zon of een ster gericht, schoof de navigator de dwarslat heen en weer, totdat deze precies de ruimte tussen het hemellichaam en de kim vulde. De hoogte was dan redelijk nauwkeurig van de staf af te lezen. In de tweede helft van de 15e eeuw krijgt de zeeman de beschikking over drie nieuwe navigatieinstrumenten. Het zijn: het astrolabium (astrolábio), het kwadrant (quadrante) en de sextant (balestilha).
Het door de Arabieren verbeterde en door de Europeanen van hen overgenomen astrolabium is een ingewikkeld instrument, waarmee de stand van hemellichamen aan land nauwkeurig gemeten kon wor-den, maar dat op een deinend schip onbruikbaar is. Tijdens ontdek-kingsreizen moest het worden uitgeladen, om op de kust de bereikte breedtegraad te berekenen.
Het astrolabium heeft een lange voorgeschiedenis. Al in de 4e eeuw v.Chr. heeft de Griekse zeevaarder, geograaf en astronoom, Pytheas die de kusten van Noord-Europa heeft verkend en Groot-Brittannië heeft omzeild en bereisd, de stand van de zon gemeten en berekend op welke breedtegraad zijn woonplaats Massalia (Marseille) ligt. De Griekse astronoom en mathematicus Hipparchus mat in de 2e eeuw v.Chr. met een door hem verbeterd instrument hoeken, afgeleid uit de horizon, de afstand tot het zenith en de azimut.
Het astrolabium is vóór 1482 door Martin Behaim (zie deel II, pag. 163), toepasbaar gemaakt voor de zeevaart. Dit op zee gebruikte astrolabium is een metalen ring, waarbinnen een rechthoekig kruis, met een diameter van 40 of 50 centimeter. De ring is verdeeld in graden en in het midden van het kruis is, loodrecht op de draaiingsas een kijker met wijzer (alhidade) bevestigd. Door deze loodrechte bevestiging moest het astrolabium vertikaal voor het oog worden gehouden. Dit gebeurde staande en met gestrekte arm, waarbij de kijker op het middelpunt van het hemellichaam, waarvan men de positie wilde bepalen, werd gericht.
Van het kwadrant is voor het eerst sprake in 1465, als Diogo Gomes het gebruikt bij het bevaren van de Gambia. Het kwadrant is een kwart cirkel gezaagd uit hout of geknipt uit een plaat geelkoper, waarvan de rand is verdeeld in 90 graden en waaraan een schiet-lood bevestigd is. Het kwadrant werd vertikaal gehouden door een persoon die de zon of een ster in het vizier langs de rand bracht, terwijl iemand anders – meestal onnauwkeurig – het aantal graden dat het schietlood aangaf, aflas. Zeevaarders gaven ‘s nachts de voorkeur aan het kwadrant boven het astrolabium. De sextant ten-slotte is een instrument waarbij het licht van een hemellichaam wordt weerkaatst in een spiegel. De hoogte van het hemellichaam wordt bepaald door de hoek tussen beide lichtstralen af te lezen op de in graden verdeelde cirkelrand. De sextant wordt gebruikt voor de plaatsbepaling op zee gedurende de nacht. De vroegste vermel-ding van het gebruik van de sextant door Portugese zeelieden blijkt uit het Livro de marinharia van João de Lisboa uit 1514. Vanaf dat jaar gebruiken Portugese zeelui alle drie instrumenten: astrolábio, quadrante en balestilha. João de Castro raadt het gebruik van de sextant aan om naar de sterren te kijken, liever dan in de buurt van de evenaar de zon te schieten.
Dit hoofdstuk wordt besloten met een paar voorbeelden van het gebruik van het astrolabium, direct na de ontdekking van Brazilië. Zodra voet aan land is gezet, is het van belang te bepalen waar men zich precies bevindt. Meester João, de Galicische astroloog-astronoom, die Cabral vergezeld, rapporteert daarover aan koning Manuel. In zijn brief van 1 mei 1500 neemt hij een tekening op van het Zuiderkruis, gezien vanuit de Nieuwe Wereld (Cadamosto heeft al eerder een tekening met zes sterren van dit sterrenbeeld gemaakt aan de kust van Guinée). Mestre João schrijft in het Spaans. `Senhor, maandag 27 april ….. aan de kust, ik en de loodsen van de capitão-mor en …… van Sancho de Tovar schoten de hoogte van de zon tijdens het middaguur……..56 en de schaduw was noord. Gebruikmakend van het astrolabium, oordeel-den wij….…17 Z.B …….Uwe Hoogheid dient te weten dat alle loodsen (meer hebben geschat dan ik). Pero Escobar schatte 150 léguas meer dan ik, de anderen wat meer of wat minder……..De waarheid kan niet worden vastgesteld tot we Cabo da Boa Esperança hebben bereikt en daar zal blijken wie het nauwkeurigs gerekend heeft, zij met hun kaart of ik met de kaart en het astrolabium.’ Dat astronomische observaties rond 1500 nog proble-men opleveren, blijkt uit het vervolg van de brief van Meester João. Hij schrijft: `Ik ben niet in staat geweest te bepalen…..wat de hoogte is van iedere ster. Het leek mij onmogelijk de hoogte van welke ster dan ook op zee te bepalen…..de fout bedraagt vier of vijf graden, hoe weinig het schip ook schommelt.’ Dit kan beter aan land gedaan worden. `Op zee kan beter genavigeerd worden met behulp van de stand van de zon, dan met die van de sterren en beter aan de hand van het astrolabium dan met het kwadrant of welk instrument dan ook.’