Navigatie in 17e en 18e eeuw

Het spreekt voor zich dat voor een scheepvaart-onderneming als de Verenigde Oostindische Compagnie de navigatie op zee van vitaal belang was. De schepen werden uitgerust met verschillende soorten kaarten en tabellen, een aard- en hemelglobe en navigatie-instrumenten. Voor de positiebepaling werden twee methoden toegepast: plaatsbepaling aan de hand van gegist bestek en door metingen. Ook andere waarnemingen, zoals kleurveranderingen in het water, waarnemingen van land en waarnemingen van bepaalde soorten vogels en vissen, droegen bij tot de positiebepaling.

Routes

Driemaal per jaar vertrokken de vloten uit Nederland. In het voorjaar, rond Pasen, vertrok de Paasvloot. In september vertrok de Kermisvloot van de rede van Texel. Deze vloot was vernoemd naar de jaarlijkse Amsterdamse kermis die al sinds de inwijding van de Oude Kerk in de vroege middeleeuwen in de stad werd gehouden. In december vertrok de Kerstvloot.
Aanvankelijk werden de routes die de Portugezen gebruikten aangehouden. Er waren wel pogingen ondernomen om andere routes naar de Oost te vinden (zie op de pagina over de Voorcompagniën), maar die bleken geen verbetering. De Portugezen hadden de "wageweg" uitgevonden. Door deze route te volgen vermeed men tegenwind bij Senegal en voerde naar de Afrikaanse kust. Vanaf de Kaap de Goede Hoop ging de Portugese route noordwaarts. Hendrik Brouwer verkende echter in 1613 een route die vanaf de Kaap iets zuidwaarts aanhield om dan langs de 38e breedtegraad in oostelijke richting tot vlak voor de kust van West-Australië te varen. Pas daar ging men noordwaarts. Hierdoor kon men profiteren van de westenwinden die op deze route heersen. In 1617 werd besloten dat voortaan alle schepen deze route, die in de seinbrief ( "seynbrief"), de zeilorder, was vastgelegd, moesten volgen. Daardoor werd de reistijd ingekort van één jaar tot vijf of zes maanden.

Positiebepaling op gegist bestek

De positie op zee kon worden bepaald aan de hand van het zgn "gegist bestek". Voor het maken van een bestek zijn de volgende gegevens nodig:
- de snelheid; te berekenen met een log en een zandloper; met behulp van het log werd de snelheid van het schip door het water vastgesteld. Het log bestond uit een plankje dat de vorm had van een cirkelsector. De boogkant was verzwaard met lood. Het plankje werd overboord gezet en de loglijn liep uit. Door het aantal op vaste afstand op de loglijn bevestigde merktekens dat in 14 of 28 seconden uitliep, te tellen kon de snelheid van het schip berekend worden.
- de mate van afdrijven; te berekenen door een boei aan een lijn te laten drijven waarna met een kompas de hoek van het afdrijven kan worden berekend; het kompas is door de Chinezen uitgevonden en door de Arabieren in de 12de eeuw naar Europa gebracht; met behulp van een kompas kon men een bepaalde, vaste koers volgen.
- de maat; de gemiddelde afstand die een zeilschip per uur aflegde, werd als maat gehouden (mijl);
- de koers; uitgezet met een passer en een lineaal op een kaart waarop lijnen waren getrokken tussen herkenbare punten.
Aan de kust en in zee-engtes was de snelheid van de zeestromingen soms redelijk te schatten, zodat deze meegenomen kon worden in de berekeningen. Met de verschillende snelheden van zeestromingen kon men op open zee geen rekening houden, zodat de einduitslag soms een flinke afwijking vertoonde ten opzichte van de werkelijkheid.
De op grond van gestuurde koers, gemeten snelheid, indien mogelijk de geschatte stroomsnelheid en gevaren tijdsduur bepaalde positie, het "gegist bestek", werd op de scheepskaart ingetekend. Pas toen John Harrisson in 1762 een nauwkeurige chronometer wist te ontwikkelen, werd nauwkeuriger lengtebepaling mogelijk.

Positiebepaling met navigatie-instrumenten

Om de positie op zee te meten moeten een breedte- en lengtemeting worden uitgevoerd. Een hemelglobe werd gebruikt om de plaats van de sterren te vinden, die op een bepaald moment boven de horizon staan. Breedtebepaling aan de hand van het sterrenstelsel was al in de 15e eeuw bij de Portugezen bekend, maar eeuwen eerder gebruikten de Arabieren al de kamal voor de breedtebepaling. De poolster staat aan de noordpool recht boven de waarnemer, dus in een waarnemingshoek van 90º t.o.v. de horizon. Aan de evenaar staat hij net boven de horizon, dus een waarnemingshoek van 0º. Door het meten van de hoek kon dus 's-nachts op het noordlijk halfrond de breedtegraad worden bepaald met behulp van de poolster omdat de hoogte van de Poolster vrijwel gelijk is aan de breedtegraad. Op het zuidelijk halfrond, waar de Poolster nooit te zien is, en overdag kon de hoogte van de zon als zij op haar hoogste punt stond worden gebruikt. Met behulp van tabellen werd de meting omgerekend naar een breedte-positie. Met hoekmeetinstrumenten als kwadrant, zeeastrolabium, jakobsstaf of sextant (zie voor beschrijvingen van deze instrumenten hieronder) kon overdag de hoogte van de zon of 's nachts van de Poolster worden gemeten. Op de instrumenten was af te lezen op hoeveel graden noorder- of zuiderbreedte het schip zich bevond.
Het nauwkeurig bepalen van ooster- en westerlengte was tot ver in de 18e eeuw nog een probleem, want daar waren aanvankelijk nog geen hulpmiddelen voor. Omdat de aarde draait kon niet van een min of meer vast punt, zoals de poolster, worden uitgegaan. Er waren verschillende benaderingsmethoden.
De bepaling van de lengtepositie kon worden berekend aan de hand van de kompasvariatie (declinatie). Het verschil tussen het magnetische noorden en het geografische noorden wordt op verschillende lengteposities als kompasvariatie waargenomen. Plancius heeft hiervoor tabellen gemaakt. Op volle zee werd de plaatselijke variatie berekend uit het verschil tussen de ochtendpeiling van de plaats van opkomts van de zon en de avondpeiling van de plaats van ondergang van de zon. In de loop van de tijd verplaatst de magnetische noordpool waardoor de methode niet zo betrouwbaar was.
Het tijdverschil per 15º over een breedtecirkel is één uur. Men had de beschikking over tabellen die het tijdstip van zonsopkomst ten opzichte van de Amsterdamse tijd aangaven. Hiervoor was echter wel een nauwkeurig uurwerk nodig die gedurende de hele reis goed bleef functioneren.
Tegen het eind van 17e eeuw kwamen er tabellen waarin de veranderde positie van de maan ten opzichte van de sterrenbeelden, die op elke positie op aarde hetzelfde wordt waargenoemen, was vastgelegd. De hiervoor vereiste waarnemingen konden vrij moeilijk met de toen gebruikte instrucmenten worden uitgevoerd.

Bepaling van de diepte van het vaarwater werd met het dieptelood gedaan. Evenals de loglijn had ook de dieplijn op regelmatige afstanden merktekens. De eenheid van de afstand was vadem. Het vele kilo's zware lood was cilinder-vormig met een uitholling aan de onderkant. Door hier hard vet in te smeren bleef er bodemmateriaal aan het dieptelood kleven en kon men aan de hand van de diepte van het water en de bodemgesteldheid mede bepalen waar men zich bevond en of de plaats geschikt was om te ankeren.

Carthografie

De VOC gebruikte haar eigen kaarten. In die periode behoorde de kwaliteit van de Nederlandse kaarten tot de hoogste ter wereld. De kaarten werden aanvankelijk uitsluitend in Amsterdam met de hand vervaardigd. In de tweede helft van de 17e eeuw kwam er ook in Batavia een atelier en werden kaarten ook wel elders, zoals op Ceylon of Kaap de Goede Hoop vervaardigd. De Kamer van Zeeland vervaardigde te Middelburg haar eigen kaarten. De kaarten die gebruikt werden voor de lange reizen van Nederland naar Indië werden meestal op perkament getekend; de kaarten die in Indische wateren werden gebruikt vooral op papier.
Nederlandse kaartenmakers gebruikten de Ferro-nul-meridiaan die over het Canarische Eiland El Hierro (ofwel Ferro) liep. Die Ferro-nul-meridiaan verschilt ca 18 graden met de huidige Greenwich-nul-meridiaan). Amsterdam ligt dan op 22º55' OL (bij de Greenwich-nul-meridiaan op 4º45' OL).
Een leeskaart was een beschrijving van kusten, havens, stromen en getijdetabellen, dieptepeilingen, bodemkenmerken, bakens en opvallende herkenningspunten. De leeskaarten waren voorzien van kaarten, schetsen en afbeeldingen.
Naast grootschalige kaarten van kusten werden ook kleinschalige paskaarten gebruikt. Een paskaart is een kaart van een hele oceaan of grote delen daarvan. Deze kaarten bevatten een topografische weergave van kustlijnen, rivieren en eilanden en zijn voorzien van een verdeling in lengte- en breedtegraden.
De kaarten werden als bedrijfsgeheim beschouwd. In 1655 werd besloten de vier hoofdofficieren van elk schip (de schipper, de opperstuurman, de onderstuurman en de derde waak) een lijst te laten ondertekenen waarop de dure navigatiemiddelen en de geheime kaarten, stuk voor stuk waren vermeld.

Navigatieinstrumenten

Het quadrant is een navigatieinstrument in de vorm van een van hout of brons gemaakt kwart van een cirkel. Het instrument werd met één rechthoekszijde gericht naar het hemellichaam, een schietlood gaf de gemeten hoek weer. Het quadrant was minder geschikt voor hoekmetingen bij slecht weer, omdat de slingeringen van het schip ook het schietlood in beweging brengen.
Een astrolabium is verfijnder dan de quadrant, maar met dezelfde werking. De draaiende zichtpijl, de Alhidade, werd gericht op een hemellichaam waarna de hoogte eenvoudig kon worden afgelezen. Het astrolabium werd ook gebruikt om de tijd te bepalen. Het instrument werd daarvoor ingesteld op de datum van de waarneming en met de alhidadewerd de plaats van enkele vaste sterren bepaald. Daaruit kon men het uur bepalen: uit de uurhoek werd de sterretijd bepaald en door omrekening de zonnetijd.
Het astolabium werd opgevolgd door de jacobsstaf en later octant en sextant.
De Jacobsstaf is ontstaan uit de Arabische kamal; een plank met een vierkant gat waaraan een snoer met knopen op vaste afstand hing. De bedoeling was de zon aan de bovenkant en de horizon aan de onderkant van het gat in het plankje te krijgen waarop het aantal knopen de hoogte aangaf. Bij een Jacobsstaf werden de verschuifbare zijstukken zo geschoven dat langs de onderste punten de horizon en langs de bovenste punten het hemellichaam werd waargenomen. Op de staf kon dan op een logaritmische schaalverdeling de hoogte in graden worden afgelezen.

Het meten van de hoogte van de zon had als groot nadeel dat met de bovengenoemde instrumenten recht in de zon gekeken moest worden. Bij de Davisquadrant werd dit vermeden.

In de 18e eeuw werd de Jakobsstaf eerst opgevolgd door de octant (1731) en later door de sextant. Deze instrumenten waren nauwkeuriger en omdat er indirect werd gemeten via twee spiegels en schutglaasjes hoefde men niet recht in de zon te kijken.
De octant heeft een raamwerk ter grootte van eenachtste deel van een cirkel (45º). De octant moet vertikaal worden gehouden. Als de horizon, de opening in het kimvizier en de lijn in het oogvenster op één lijn liggen, is dat het geval. De alidade wordt dan zodanig verdraaid dat de alidadespiegel de weerspiegeling van de zon in het midden van de kimspiegel projecteert. De waarnemingshoek kan dan worden afgelezen op het snijpunt van de alidade en de gradenschaal. De sextant is ontwikkeld uit de octant en heeft een raamwerk ter grootte van eenzesde deel van een cirkel. Het meetbereik is daardoor vergroot ten opzichte van dat van de octant.

Tijdmeting

Het tijdstip van de dag werd berekend met zandlopers, die aan boord meestal een half uur liepen en dan moesten worden omgedraaid. De hoogste zonnestand werd aangegeven met acht glazen. Een wacht duurde acht glazen (vier uur). Het aantal glazen werd aangegeven met een bel. Een voorbeeld:

12:00 uur 4 dubbele slagen
12:30 uur 1 enkele slag		13:00 uur 1 dubbele slag
13:30 uur 1 dubbele en 1 enkele slag		14:00 uur 2 dubbele slagen
14:30 uur 2 dubbele en 1 enkele slag		15:00 uur 3 dubbele slagen
15:30 uur 3 dubbele en 1 enkele slag		16:00 uur 4 dubbele slagen

Om de wacht te bekorten keerden de zeelui soms de glazen te vroeg om, het zogenaamde "zandeten". Op den duur ontstonden hierdoor grote tijdsverschillen.
De Nederlandse marine gebruikt nu nog steeds de volgende benamingen voor de wachten die ook al in de 17e eeuw werden gebezigd.

00:00 - 04:00 uur		hondenwacht
04:00 - 08:00 uur		dagwacht
08:00 - 12:00 uur		voormiddagwacht
12:00 - 16:00 uur		achtermiddagwacht
16:00 - 20:00 uur		platvoetwacht
20:00 - 24:00 uur		eerste wacht

Om de stuurlui niet steeds dezelfde wacht te laten lopen werd de platvoetwacht vroeger vaak in tweeën verdeeld (eerste platvoetwacht van 16:00 tot 18:00 uur en de tweede platvoetwacht van 18:00 tot 20:00 uur).

Kalenders

Nu wij het toch over tijdmeting hebben, is het ook goed om te vermelden dat in de Republiek in de 17e eeuw twee verschillende kalenders gebruikt werden. De oude kalender was de Juliaanse kalender. In 1582 heeft paus Gregorius XIII de kalenderhervorming doorgevoerd en de Gregoriaanse kalender, in feite een nauwkeuriger kalender, ingevoerd. In de Gregoriaanse kalender was het in 1582 10 dagen later dan volgens de Juliaanse kalender; het begin van de lente kwam daarbij op 21 maart te vallen, 10 dagen eerder). Een jaar volgens de Juliaanse kalender was precies 365,25 dagen, met één keer in de vier jaar een schrikkeljaar waarin het jaar 1 hele dag langer duurde. Het Gregoriaanse jaar ("tropisch jaar") duurt ongeveer 365,2422 dagen. Omdat een compensatie van één schrikkeljaar in de vier jaar niet uitkomt zijn alleen eeuwjaren die door 400 deelbaar zijn schrikkeljaren. Op de verdere technische details gaan wij hier niet in. Katholieke landen, en dus ook de zuidelijke Nederlanden, gingen snel mee met de kalenderhervorming, maar protestantse landen hadden soms meer dan een eeuw nodig om over te schakelen op de nieuwe kalender. Onder druk van Willem van Oranje die het nut er wel van inzag om ook over te schakelen, werd in Holland en Zeeland per 1 januari 1583 de Gregoriaanse kalender al ingevoerd. De overige Noord-Nederlandse gewesten gingen pas in 1700 en 1701 over. Omdat 1700 geen schrikkeljaar was volgens de nieuwe kalender, was het verschil tussen beide kalenders vanaf 1700 11 dagen. Engeland ging over in 1752, Zweden en Finland in 1753. Rusland en Griekenland pas in 1918 resp. 1923 waarbij het verschil inmiddels 13 dagen was geworden. Voor de duidelijkheid werden vaak de data in beide kalenders weergegeven of het werd er bij vermeld welke kalender gehanteerd werd, de "Oude Stijl" of de "Nieuwe Stijl". Het is dus van groot belang bij verifiëren van data in (historische) bronnen goed in het achterhoofd te houden dat data volgens twee verschillende kalenders genoteerd kunnen zijn.

Bronnen

[1] Akveld, Leo (samenst. en eindred.), 2005. Koersvast : vijf eeuwen navigatie op zee. - Zaltbommel: Uitgeverij Aprilis, 2005. - 287 p., [nl, en]
[2] Kamer, H.N., 1995. Het VOC-retourschip : een panorama van de 17de- en 18e-eeuwse Nederlandse scheepsbouw. - Amsterdam: De Bataafsche Leeuw, 1995. - 240 p., [nl]