航海的起源早已湮没在历史的迷雾之中。我们无法确切地知道人类何时、何地、如何第一次决定驶向覆盖了大部分地球表面的海洋。但是我们能推测的是，正是对食物的需求促使我们的祖先在这些水域里寻找并追逐鱼群和其他海洋生物，寻求可食用的植物和动物。最早的船只可能不是用于在大海里航行，而是用于在河流和湖泊中航行。跨越远海，而不仅仅在湖泊或河流等相对静止的水域里探险是人类迈出的重要一步，但是人类航海成就的最早证据不是在古代海船的遗骸中发现的，而是在我们的祖先能够通过海路到达的、不断增加的海岛和陆地住所的遗迹中发现的。使用简单的筏子也许就能跨越海洋。
考古学家认为，从他们已知的早期人类可以得到的工具及用于其他目的的合适材料来看，可以跨骑的单一原木可能是最早的水上船只形式。由此可见，以各种方式（比如通过捆绑或钉钉子）把原木捆绑起来而建造的粗糙船只是符合逻辑的简单步骤。通过与现在或不久之前某些地方使用的船只相比，我们可以看到，这种明显的原始船只建造是多么有效，完全可以胜任水上运输。芦苇做成的漂浮物和船只很容易取代原木捆绑的筏子，因为它们从根本上说只是一束芦苇而已。人类学家和考古学家在中非的维多利亚湖、图尔卡纳湖和乍得都发现了这种简易船只，该地区与最早的人类起源有关。在埃及发现了这种船只发展的大量实物证据，包括绘画记录。这种简易船只在尼罗河流域流行，可能与该地区缺乏适当的造船木材有关。芦苇筏子的遗迹在地中海、欧洲、中亚、阿拉伯半岛、南亚甚至塔斯马尼亚都被发现了。如今在南美多个地方发现了芦苇船只。用树木制作的船只和独木舟也在多个地区被发现，特别是在澳大利亚和北欧，那里有非常适合制作船只和独木舟的桦木和山毛榉木。
古埃及墓穴壁画中的芦苇船
这是一种用纸莎草制作的单桅船，使用的帆为方形帆，顺风时行进速度较快，逆风时需要降帆，依靠人力划桨。船体狭长，首尾各建有一个小房间，供船长使用。早期埃及人借用这种船航行于各个海域，进行海上贸易。
从新石器时代起，人类就已经将动物毛皮用于多种目的，因此将这种技术用于航海也就毫不奇怪了。在古代，动物毛皮被广泛用于制作船只、独木舟和皮筏子，范围从美索不达米亚出土的公元前4000年的船只泥版模型和亚述国王辛那赫里布（公元前705——前681年）的宫殿墙壁上雕刻的浮板和皮筏，到加拿大和阿拉斯加的因纽特人使用的独木舟和木架蒙皮船。动物毛皮船只和筏子在海中有很大优势，因为海水更寒冷，比如北海或大西洋和北冰洋的海水，它们能保持毛皮干燥和较低的船只吃水线，这是非常重要的。
但是最受欢迎的制造航海船只的材料还是木材。根据文献记载推断，公元前第三个千年中期，美索不达米亚就开始使用木板制作的船只了。大约与此同时或者稍晚，埃及也制造了木板船只。到公元前第二个千年中期，木板船只的优势在地中海、西欧、近东[1]和印度洋地区被广泛利用，木板船只更小，力量更大，操纵更灵活。在某种意义上，木板船被用于世界各地，包括哥伦布到达之前的美洲和太平洋群岛，但是它们发展的时间顺序难以确定，而且这些地区的典型帆船类型似乎是原木而非木板制造。
地中海和印度洋地区
由青铜制造的坚硬金属工具被用于船舶建造，这显然是船只制造技术发展的一个重要因素。也许到公元前第四个千年早期，这种金属工具就在中欧被制造出来了，晚些时候就传播到了地中海和近东。到公元前第三个千年后期，体积足够大，能够装载牛类牲畜的木制船只已被用来在大陆与塞浦路斯岛之间摆渡。桨和橹是最早的航海者用于推动船只前行的方法，到公元前第四个千年末，风帆已经在地中海、红海和印度洋使用。人们在何地或何时开始使用风帆，现在还不明确，虽然很可能是这些地方几乎同时“发明”了它。为了利用风力推进船只，把一块巨大的兜风布安装在桅杆上，现在被认为是理所当然的，以至于我们很容易忽略那些首次做出这类发明的人的天才和勇气。风帆船是人类伟大的技术革新之一，在文明史上的地位可以比肩陶轮与印刷术。木制帆船在此后2 000年里是地中海及其附近地区首选的海上交通工具。
到公元前第一个千年中期，地中海及其附近地区主要使用两种推动船只的方法（风帆和船桨）。船只开始按照功能进行专业化设计。公元第一个千年间，典型的航海船只要么使用船桨，要么使用风帆，要么两者并用。根据船主的需要，船只的体积、深度、宽度和长度各不相同。船身长、多层船桨、船首带有撞击锤的战舰是与古代水手息息相关的一种船只，其最好的例子是著名的三桨战船和五桨木船。但是由于其需要众多的桨手，这些外观雄伟的划桨帆船只能用于海军。不够优雅、短小、圆形的船只由于其载重量更大，也可以在地中海、红海或者波斯湾的各个港口得到广泛应用。地中海以外的地区，极少有专门的战舰，因为汹涌的海浪和强大的海风减弱了大型划桨船只的效率，而且这些地区也不太常发生海战。古代水手使用的桅杆数量和风帆类型差异很大，正如建造技术、索具和风帆海船的差异一样。到公元3世纪，方形帆逐渐被三角帆和斜挂大三角帆所取代，加上多层划桨，这在相对风平浪静的地中海具有很大的优势。斜挂大三角帆的一个主要优势是它能被切得更大，帆面被风吹得更膨胀，因此能更有效地捕捉风向和利用风力，这种优势在迎风航行时格外明显。人们在公元前600年左右就开始利用季风，这使阿拉伯海和印度洋出现了更大、更结实的风帆船。因此阿拉伯海的造船者很早就制造出了带有三角帆操纵装置的拼接木板船。这些船是“单桅三角帆船”（这是欧洲人称呼一系列船只的名字）的先驱。如果再看看其他地方，我们就不会感到奇怪，安装了稳定支撑架，很轻的竹制或者木制船在东南亚非常流行，常用于浅海和岛屿之间的航行。
三列桨船
又称三桡船，每侧船舷装有三排桨，配有170名划桨手，航速最高可达7至8节（1节=1海里/ 1小时=1.852公里/ 1小时），舰首装有令人生畏的青铜撞角。公元前5世纪古希腊人就是依靠这样的舰队将他们的政治势力扩张至海外的。
在这些海洋和其他一些地区，风帆装置、转舵方法和其他方面的航海尝试促使上述地区根据自身条件逐渐建造了各种船只。一般来说，影响海洋船只设计的因素在世界各地大致是相似的。它们包括各地能够获得的原材料、货物的体积和重量、水手的成本（对贸易和海军装备来说都是重要的）、风力和洋流特有的力量、海岸水深等等。这些因素的相互作用是复杂的。例如，在通常需要运载大型货物（比如木材、纺织品、粮食和廉价金属）的地方，将制造更大的货船，而小型货船则有利于装载奢侈品或高价值货物（比如黄金和象牙）。但是大型货船直到更为近代的时期才广泛使用，其中一个原因是，有的商人或船主缺乏制造并有效经营的资本。只有非常富有的统治集团才有财力使用它们。但是人们常常寻求协商合作，将大型货物与小型货物混合装载，因此典型的前工业化时代的商船或者贸易船只的体积和水手数量都是适中的。
单桅三角帆模型
三角帆船又被称为纵帆船，它可以在行驶中做幅度大得多的转向，从而更有效地捕捉风向和利用风力。早在公元前3000年左右，阿拉伯地区的一些部落开始用枣椰树树干和羊皮制造三角帆，到了公元6世纪，这一技术被欧洲人借鉴，用于改良欧式方形帆。
维京海盗船模型
8至10世纪，维京人在北欧海域称霸，他们所使用的船型船体狭长，两端高高向上翘起，船首有蛇形或龙头形雕像，船尾有橹无舵。这种船吃水较浅，航行起来速度比较快。维京海盗使用这种船穿越了大西洋，从地中海到达黑海，令当时的欧洲人闻风丧胆。
北欧和西欧
考古资料表明，至少从公元前2000年起，北欧和西欧的沿海地区之间就已经成功地开始了装载着人员和货物的长途海上航行。我们已经注意到用动物毛皮制造的船只在较寒冷的海域中的重要性，而且从一些古典罗马作家那里得知，这种船只被认为最适合法国、爱尔兰和不列颠本土的水手。用动物毛皮包裹起来的细木架子也非常轻，这是经常需要长途航行的水手的另一个有用装置，它也需要额外的浮力。风帆和船桨都用于推动船只，但是只有当罗马人在北方海域进行海上作战时，才会使用地中海类型的大型划桨船。
中世纪早期的西北欧和斯堪的纳维亚水手使用船首和船尾两头上翘的船只，这是后来许多中世纪船只的特点。这些特点使得船只能够轻易登上海滩并停泊，当借助风力航行时，也能起到很大作用，这似乎一直是人们偏爱的航行技术。建造船只时通常是先制作船体，用轻便的木板层层叠加建成，再堆砌砖块，用绳索将其捆绑固定在龙骨上，用铁箍扎牢，再用铁钉钉牢每块木板。到9世纪时，北欧的造船工匠已经建造了一种龙骨较宽的船只，主要依靠方形帆作为动力，而船桨只作为平静水域或者陆地河流中的辅助动力来源。典型的维京海盗船就是一种轻快的帆船，吃水很浅，很少或者根本不需要停泊设施。
船只是根据使用它们的社会团体的需要而设计的。来往于北海和大西洋的挪威和丹麦船只一般比在波罗的海航行的瑞典船只的体积要小，这种牺牲船只装载量的做法是为了让船能在最艰难的条件下航行。到13世纪中期，斯堪的纳维亚人和他们的日耳曼邻居都忙于利用更笨重、不太长的船只进行贸易，甚至进行军事行动。占支配地位的船只有两种：一种是“浮船”，这个词似乎起源于某种“空心豆荚”，形如香蕉，船体弯曲，船首和船尾高翘，但艉柱和艏柱很小，甚至没有。船的侧舵一般被用于操控船只方向。关于这种船的完好描述可见14世纪的温切尔西印章。“浮船”也许起源于低地国家，后来传播到英国和北欧，是14至15世纪最常见的货船。另一种船是“单帆船”，也许起源于弗里斯兰，其特点是构成角度的船首和船尾、平底和宽阔的船体。单帆船是12至13世纪汉萨同盟商人喜欢的船只。这两种船只都有一块方形主帆，悬挂在船中部的桅杆上。更大的风帆和更多的桅杆逐渐增加进来。商船和战舰上都使用后船楼和前船楼。浮船和单桅帆船发展的原因之一也许是港口的关税和航海税刺激了商人使用更少且更大的船只。另一个原因或许是船中央安装尾舵的方法于12至13世纪引入北欧，该方法更容易在这种船只中使用。还有一种说法是，高边帆船更容易防止海盗的攻击。16世纪时，以更坚固、更灵活的龙骨船为基础的三桅帆船开始取代这些早期船只。
15至16世纪载着欧洲水手航行世界各海域的船只综合了来自地中海、印度洋和北欧的船舶设计建造传统。15世纪葡萄牙人喜欢的轻快帆船都有直接的、横梁式方向舵的船尾。它们都是用平铺法建造的，即木板与木板平铺连接，而不是像北欧那样用木板叠木板而拼接起来。它们既可以悬挂方形帆，也可以悬挂大三角帆，正如瓦斯科·达·伽马史诗般的首航印度的船队那样，在大西洋使用以前的风帆，但是在印度洋则换成了大三角帆。
西班牙“大帆船”
中世纪的商业贸易刺激了造船技术的进步。当时欧洲人广泛借鉴印度洋、北欧的造船技术，例如西班牙大帆船，在船首桅杆上增加悬挂三角帆。此外，这种帆船的体型、空间、桅杆数量、船只吨位均有增加，为的是运送更多的货物，以及安放沉重的大炮。
此后几个世纪里，欧洲造船技术的主要进步局限在增加船只吨位和提高航行速度方面。帆船越来越大，船面越来越光滑，桅杆和风帆也越来越多，以便尽量有效地利用风力。16世纪后期，排水量几百吨的船只比较多见，此后几个世纪里，人们建造了千吨以上排水量的船舶。长途运输大宗货物的大型快船也需要保护。为了安全地运输大量财物，西班牙发明了最著名的“大帆船”。这是一种船身修长，拥有单层或双层甲板的海船，前后甲板高高翘起，船体镂空用于安放沉重的大炮。16至18世纪欧洲人的船载大炮数量剧增，使得他们能够有效地对抗东方的船只，攻占海岸要塞。例如，中国人在战争中一直使用火炮，但是他们没有在船只上安装大炮。
中国
远东的海洋远比地中海多风，作为推进动力的桨和橹不如风帆重要。在中国，最早从船头到船尾都使用风帆的明确证据可以追溯至公元3世纪，但在此之前风帆似乎就已经用于建造船只，简易的方形风帆也许在2000多年前就已经使用了。中国漫长的海岸线由几个主要的河口三角洲分隔开来，其中最长和最宽的河流是长江，这使得无数航海团体由此产生。到公元1000年末期，中国发展了各种用于近海和长途海上航行的船只。这一发展成果奠定了中国海船的特点，这种海船通常被称为“帆船”，适合在远海和诸如长江等宽阔的大河里航行。
中国古代船只
图中所示是一艘清末民用商船，后来被英国人秘密购买，并命名为“耆英”号。“耆英”号是一艘三桅平底帆船，舷部画有龙目，寓意保持正确方向，使用悬吊式穿孔尾舵，确保船只转向快捷而准确。它在21天的时间里完成了从香港经好望角绕行美国东海岸，最终抵达伦敦的远航，引起上至维多利亚女王，下至普通市民的极大兴趣。
从13至14世纪起，通过威尼斯旅行家马可·波罗（1254——1324）和周游各地的阿拉伯地理学家伊本·白图泰（1304——1377）的描述，我们对挤满了海船的港口有了清晰的认识。结合欧洲和中国的文献，以及艺术和考古证据，我们能拼凑出14世纪中国典型大型商船的样貌。它们是用松木或杉木板建造的，由铁钉和各种堵缝材料加以固定，内部还有水密舱壁。它们装备4至6根桅杆，以及用帆布和席子制作、用吊杆加固的复合风帆。船身略显弯曲，但是船身没有龙骨，船尾是宽阔的立板或横梁，以便轻易地安装尾舵。尾舵的发明似乎至少可以追溯至公元4世纪。如果与主风帆连接起来，尾舵就能使中国帆船根据风力和风向调整位置，船只转向快捷而准确，比阿拉伯和西方传统的标准索具、滑动龙骨或活动披水板等技术更加先进，从而使海员们更容易借助风力迅捷精确地调整方向。
现代海战的发端
16世纪，欧洲发展出了新式战舰。它们被设计成一个射击平台，目的是远距离炮击敌人。因此，近代的早期战舰设计者一味追求向敌人发射尽可能多的炮弹。战舰由多层甲板建造而成、重心低而且异常坚固。战术发展为利用宽阔的射击面，实现多门大炮进行发射。无论在海上还是陆地，“战术原则”就是使战舰驶过目标，然后从合适的距离进行威力强大的炮击。
海战面貌发生变化的著名例子是1588年企图入侵英国的西班牙“无敌舰队”被打败。当时英国拥有大约100艘战舰，主要是武装商船，其中包括大量的私掠船。英国舰队的船长是弗朗西斯·德雷克（Francis Dranke）这样的人，他们与海盗战斗的经验异常丰富。英国还有19艘作为海军指挥核心的军舰。这些船是大型的快速帆船，装载了足够多的大炮。英国船只的机动性强于西班牙的“无敌舰队”。英国舰队大炮的射程、威力和数量也强于西班牙舰队。西班牙舰队由地中海式的单层甲板大帆船、战舰、武装商船和大型船只组成，企图沿着英吉利海峡航行，逆着盛行的西南风，从低地国家征集和运输大量军队到英国。西班牙缺乏统一行动的基础，军舰缺乏足以牵制英军的远程武器；西班牙指挥官对于面对数量庞大、装备精良的敌军舰队，开展如此大规模且复杂战争所产生风险的认识也不够充分。
欧洲新式战舰
17世纪，欧洲各国普遍使用装配有重型武器的风帆战列舰，这种战舰低舷、横帆，设有多层火炮甲板，可以装载数十门甚至上百门大炮，作战时多艘战舰排成一列，从而发挥出极强的火力优势。
除了自己的战船和航海技术优势外，英国的胜利有一半得益于天公作美、敌人的战略拙劣。尽管如此，这场战争为后人提供了一种海战的经验，这种经验将在欧洲新兴海军强国的海上冲突中变得司空见惯。为特定目的建造的、装载了高效火炮的战舰的好处已有目共睹，从海上进攻拥有强大海军之敌人的难度也昭然若揭。
从17世纪到18世纪，欧洲大国海船的吨位和火力都在不断增长。17世纪法国和英国舰队的大战舰都装载了50、60甚至70门大炮，排水量达到2 000吨。到19世纪中叶，一线作战的军舰可以装载130门大炮，排水量达到3 000吨。19世纪开始采用钢铁和蒸汽动力，20世纪开始采用柴油机动力，真正的巨无霸战舰得以建造出来，排水量达到5万吨。后膛式的高速发射火炮使它们能够进行远距离攻击。制导导弹和飞机进一步扩大了作战双方之间的距离，但是军舰作为移动炮台的原则基本没变。
蒸汽动力
蒸汽动力船舶的到来并未使航海技术在一夜之间发生革命性变化。经过几个世纪的船舶设计和航海技术改进，再加上航海者的高超技巧，意味着蒸汽动力必须大幅度改进，才能挑战风帆的主导地位。早期蒸汽轮船是由明轮驱动，这是一种推进方法，为罗马人所熟知。12至13世纪，中国人也偶尔使用过这种方法。
18世纪末，蒸汽轮船起初在法国、美国和苏格兰的湖泊、内河和运河中进行试验。人们传统上认为，第一艘实用的明轮蒸汽船的建造者是威廉·赛明顿和帕特里克·米勒。1801年至1802年，他们的“夏洛特·邓达斯”号（以它的贵族资助人邓达斯勋爵命名）在苏格兰的福斯克莱德运河上牵引驳船，但是由于人们担心它的冲积物会损坏河岸，遂将其废弃直至生锈腐烂。克莱德运河见证了另一艘明轮蒸汽船“阿盖尔公爵”号的航行，它于1814年完成了经都柏林和普利茅斯到达伦敦的海上航行。19世纪20年代，蒸汽轮船航行于世界各地的内河和大海，作为远洋船只，它们需要凭借相对较薄的船体容纳庞大的燃料、引擎、锅炉和螺旋桨等，因此仍然存在劣势，这些因素意味着它们不一定超过帆船，特别是在长途的贸易和军事行动方面。
为20世纪大型、快速的商船和军舰的发展铺平道路的革新是螺旋桨。像日后出现的发动机一样，这种驱动蒸汽引擎动力的方法，仍然是世界各地的主要使用方法。它的起源非常普通。1836年，一位名叫弗朗西斯·佩蒂特·史密斯的农场主使用从一个船模上拆下的螺旋桨给一艘小火轮作动力，使其从泰晤士河口航行到福克斯通。由于得到财政资助和工程技术支持，史密斯创立了“螺旋桨公司”。1843年，该公司的“阿基米德”号证明那种动力系统能在蒸汽轮船上使用，杰出的I.K.布伦奈随后设计出了适合螺旋桨的钢铁蒸汽轮船。1843年建造的“大不列颠”号航速为9节，速度太慢，甚至赶不上货船。直到1845年，英国海军部才认识到螺旋桨的优势，皇家海军装备了螺旋桨的“响尾蛇”号与同样尺寸和引擎功率的传统明轮蒸汽船“阿勒克图”号进行对抗赛。后者被甩到了船尾，这有力地证明了螺旋桨的强大。尽管守旧者反对在吃水线以下刺穿船体以便驱动更快，蒸汽驱动的螺旋桨还是成为皇家海军铁甲舰的标准动力。
为了能够在全世界的商业航行和海战中有效地取代帆船，蒸汽驱动的螺旋桨轮船还需要更多改进。引擎必须更小、效率更高，特别是主要燃料煤炭既庞大又沉重。据估计，1850至1870年，世界蒸汽动力的船舶数量占比大约从15%增加到50%。此后蒸汽轮船成为主要商船。铁壳船建造技术的发展始于19世纪，因为工业革命的技术革新使钢铁变成了适合建造大型构件的材料。到19世纪80年代末，全世界的货船中有大约1/4是帆船。然而，尽管钢铁制造的蒸汽轮船的体积、速度和普及程度都在提高，人们仍然在建造帆船，其中不乏一些知名的大帆船，帆船仍在跨越大洋的贸易航线上贡献着自己的力量。
1850至1875年间，英国的蒸汽轮船急剧增加。1850年时英国的蒸汽轮船已经占世界蒸汽轮船总吨位的25%，到1880年时，英国所占的比例已经超过50%。从贸易方面来看，英国及其殖民帝国主宰了海上世界。当时世界上的远洋轮船几乎都去过英国或英国控制的海港。
19世纪初，铁甲舰正处于试验阶段。第一艘正式的铁甲舰是1860年下水的皇家海军“勇士”号。19世纪的最后25年，世界海军大国都逐渐用钢铁制造的蒸汽军舰取代了木制帆船。
螺旋桨蒸汽轮船
螺旋桨蒸汽动力船舶是20世纪初航海技术的又一次新变革，图为1845年英国明轮汽船“阿莱克托”号与螺旋桨汽船“响尾蛇”号的竞赛。螺旋桨具有航速快、效率高的优点，“响尾蛇”号能够逆着“阿莱克托”号的引擎和划桨方向，拖着它走。
港口
最早的海运不需要什么特别的陆地设施，但是当古代各个文明开始经常性地进行贸易后，它们建设了港口，以便船只停泊。人们在印度发现了最早的人工建造码头的证据。在孟买湾的拉合尔，考古学家发现了公元前第三个千年用泥砖砌成的矩形水池和码头。在印度杜瓦卡尔（Dvaraka）的水下考古遗址中，发现了公元前15世纪的港口遗存。在差不多同一时期的埃及，还有关于造船厂的文字证据。到公元前第一个千年末期，古代地中海和印度洋地区的大型沿海城市很可能都建造了码头和船坞。在较短时间里，拥有装卸器具、货栈、办公场所的建筑和设施在世界很多港口都出现了。虽然海运的改进使得港口技术的规模和实质发生了合理的变化，但是诸如码头和货栈等基本特征在几世纪里没有发生根本改变。前工业社会港口与现代社会港口的最大差异或许是规模。现代油轮和集装箱货轮经常停泊在面积相当于一个小城镇的港口。有一点必须强调，那就是在前工业时代，大多数海岸贸易港口与它们繁荣的农业和商业腹地之间是相互依赖的。马赛港就把法国的乡村和城镇与地中海联系起来。亚历山大港不仅为尼罗河谷地服务，而且也为近东各国服务，后者通过古代横穿沙漠的商队路线与各地建立了联系。拥有罗索尔和布罗奇作为港口的孟买湾为古吉拉特地区、印度河流域、北印度的粮食和棉花产区提供了良好的出海口。如果向北部内陆延伸，那么人们就可以进入中亚的主要商道。长江口一直是中国中部地区大量财物的主要进出口通道。为了贸易或者海战需要而控制港口具有巨大的战略意义。许多战争的爆发常常是为了争夺港口的出入权。
对港口产生重大影响的另一种现代化发展是货物和商品入港和出港方式的变化。公元前第一个千年，地中海沿岸地区、印度和中国都出现了连接主要港口与内陆中心的运河。但是，铁路与公路是工业时代的典型特征。它们的发展意味着人口和产业能够布局在远离服务于它们的海港。世界各地许多主要的贸易港口因此走向衰落，经常与提供贸易需求的船员进行交往联系的人口比例也下降了，即使曾经极度依赖航海业的英国也不例外。
发现海路
真正的航海技术包括在看不见陆地时能使船只从一个地方航行到另一个地方。在两个相互能看见的地方之间航行比较容易，但是当看不见地平线时，水手就必须用其他方法来确定航向。在不依赖航海图和仪器的情况下，最简单的方法就是“航位推测法”。简而言之，它是对一艘船只出发后的航行距离和方位的持续估算。即使一位船长对自己的船舶了如指掌，他也无法控制由于海况、洋流和风向而引起的航速和航向变化。利用“航位推测法”能比较可靠地在远海航行几百英里[2]，虽然累积的误差很可能导致在长途航行中无法到达目的地。关于目的地的位置和航线上的海洋特性，水手了解得越多越好。
在古代和中世纪早期，没有精确的地图或航海图，在大海里精确推算距离也是不可能的，所以水手主要依靠个人经验和对船只的航行能力、风向、潮汐、洋流、近海水域的深度，在特定水域发现的鱼类、鸟类、海洋动物及对各个海岸的特征的了解。如果有必要，他们还会利用其他水手积累的知识和经验。这种对各地的方位，以及如何到达目的地的了解，可以从对冰岛位置的描述中得到证明，它来自冰岛的《殖民地之书》，该书成于12世纪。
“智者报告说，从挪威的斯塔德（Stad）向西航行7天到达冰岛的霍恩，从斯奈山半岛（冰岛西部）向西航行4天就到达格陵兰，海洋在这里最狭窄。据说如果有人从卑尔根沿着正西方向航行，到达格陵兰的送别角，那么他再航行半天就可到达冰岛南部。从冰岛南部的雷克雅内斯向南航行5天就可到达冰岛的斯莱恩角，从冰岛北部的朗加内斯向北航行4天就可到达北冰洋的斯瓦尔巴群岛。”[3]
这段摘录自冗长的关于冰岛早期历史和移民记录的文字生动地说明了航海图和仪器出现前的实际航海情况。航程是以一天航行的大致距离为基础来推算的。这并非意味着所有船只在相同时间里航行的距离相等。它应该被理解为非常粗略的估算，以一艘快速帆船在晴天而且顺风风力很大的情况下，能够（乐观地估计）航行的距离为前提。这里给出的数字相对合理地反映了真实距离，因为冰岛距挪威西海岸大致相当于它距格陵兰东海岸距离的两倍。实际上，很少有船只航速能如此快。到达冰岛和斯瓦尔巴群岛（又译斯皮兹比尔根岛）的时间是尤其乐观的估计，但是它们似乎考虑到了主要洋流和风向。在春天和夏天，从挪威出海向西航行肯定是有利的，但是夏末和秋天风向西吹的时候最为有利。那些作为标志的地方大多数是海岬。斯奈山半岛和雷克雅内斯就是冰岛西南海岸的两个小半岛。现代冰岛的首都雷克雅未克就位于两个半岛之间的法赫萨湾旁边。斯莱恩角曾经叫玛莉特半岛，位于梅奥的西海岸。即使是地势非常低洼的海岬，从海上10英里左右的地方也能被看见。对新手而言，区分海岸线上的不同海岬的确有困难，但是老练的水手能轻易发现它们之间的细微差异。经验丰富的水手记住了大量不同海岸的特征，这使得他们能够分辨何时到达某个特殊地点。他们还可以通过取自船底的岩石、沙子或稀泥来了解海底情况。探测水深也会很有帮助，不仅在决定继续安全航行的可能性方面，而且在推算一艘船只的位置方面。在水深变化大、地质条件复杂的海域，这些检验航行条件和方位的方法显然更有用处。地中海的水手比那些在北海和大西洋航行的水手更少使用这些方法。
波多兰航海图
水手们使用“航位推测法”并不能准确判断航行路线，相反如果算错一个航位，下一个航位也会不正确，由此累积的误差经常导致航行无法到达目的地。航海图虽然能够帮助水手增加对海洋空间的地理掌控，但是保障安全航行的话，还得依靠水手们丰富的航海经验。
当地气象知识的重要性可用著名的季风例子加以阐释。东西向交替的季风对航海之所以重要，就是因为它们能使非常坚固的船只快速而直接地穿越印度洋。它们还促进了东非、阿拉伯半岛、印度、东南亚群岛沿海地区的航海事业。季风自6月到9月从西南吹向东北，11月到4月从东北吹向西南。季风的名称起源于阿拉伯语“mausim”，意思是“风的季节”。这些风促进了远距离季节性航海的发展。季风模式的发现是印度洋地区航海的一个巨大进步。大约到公元前第一个千年中期，或公元前600年之前，人们就掌握了季风的规律，使得东非与印度、印度与东南亚之间通过横跨印度洋建立了更直接的贸易路线。季风还改善了近东与地中海和南亚之间的航海联系。每个地区都增加了对其他地区各民族及其产品和需求的了解。地中海的水手最终从有经验的印度洋水手那里学会了如何预测和利用季风。
后来，欧洲水手取得了同样重要的发现。在15世纪后期和16世纪早期葡萄牙影响扩大的过程中，对西大西洋的风向和西非沿岸陆风知识的日益了解发挥了重要作用。瓦斯科·达·伽马在1497年到达好望角的航程中充分利用了盛行的季风。1611年，荷兰船长亨德里克·布劳沃发现了如何利用强劲的西风从好望角直接航行到苏门答腊与爪哇之间的巽他海峡。后来，在这些大西洋“咆哮的西风带”上的航行偶然会把船只吹向很远的地方，甚至吹到东方。1615年，澳大利亚西海岸就是这么被发现的。
世界各地早期的水手都利用天象指导他们沿着正确的航道行驶。如果人们可以看到并且掌握它们的类型，那么恒星是可靠的航行指南。尽管历史学家在中世纪文献里发现的航海水平与水手的口头传说之间存在很大差距，但从古代起，大多数航海文化便已了解相对位置的季节、纬度变化和正午太阳的高度。天文导航在热带海域比较容易，因为恒星更容易被观察到，这些地区的恒星方位相对稳定。在更北面的一些地区，除了北极星之外，其他恒星的方位似乎都在穿过天际时发生了变化。15世纪，欧洲的水手开始使用星盘。这是一种比较精确的测量天空纬度的仪器，虽然它只能用于陆地或者非常平静的海面。
最早利用磁北极作为航海方位仪的时间难以确定。维京人就知道天然磁石的特性，他们以此作为航行的辅助，但是西欧最早提及水手使用的指南针是12世纪后期的文献。
水手的星盘，带有平衡环和计量刻度
水手的星盘包括一个圆形环和仔细区分的刻度表，虽然这种仪器代表的导航进步并非海上扩张的必要前提，但是它们的确有助于为水手们开拓贸易网络带来更大信心。
传统观点认为，意大利的阿马尔菲港的水手在地中海航行中最早使用指南针。像中国人一样，欧洲人发现，漂浮的指南针是非常有效的，他们在铜鞘里装备一根指针，以便它能在卡片上指出方位点。15世纪，在欧洲的航海领域，指南针导航变得更加普遍了。通过使用指南针、航海图和航行方向名单，意大利水手发展了一套在地中海及其附近地区精确定位的方法。阿拉伯航海家在13世纪使用航海指南针，也许是从欧洲人那里学的。印度洋的水手比欧洲水手更多地利用详细的天文知识。阿拉伯人称之为“阿尔卡马尔”的系统，用一根木棍和一根绳子测量某个天体的纬度，并利用同样的原理制作星盘。导航技术的一个重要发展，是计算船只航程的时间单位从“天”缩减为“小时”，最后精确到“分”甚至“秒”。玻璃制造行家威尼斯人制造出高质量的沙漏，13世纪时被广泛使用，但是沙漏计时太不精确。13世纪著名的加泰罗尼亚哲学家拉蒙·勒尔总结了一种按照“小熊星座卫星”的运动来确定时间的方法，这是围绕北极星运行的星座中的两颗恒星，但这种方法在应用中会产生很大误差，特别是在没有特殊仪器的情况下。即使17世纪机械钟变得普遍时，它们仍然缺少精确导航所需要的准确性。
随着15世纪末全套天文表的出版，从理论上说，通过简单计算正午太阳的位置和固定经度的时间差，比如格林尼治时间与当地时间的差异，人们可以确定自己的位置是在该点的东边还是西边。东经或西经每差15度，便与格林尼治标准时间相差1小时左右。直到这时，计算海洋经度才变得可靠。为了解决精确记录格林尼治标准时间的难题，欧洲各航海大国进行过多种尝试。凭借其特有的私人事业与国家指导相结合的方法，英国议会于1714年通过法令，设立“海洋经度发现委员会”，为精确度在30英里以内的计时体系提供两万英镑奖金。1765年，英国钟表匠约翰·哈里森（1693——1776）因制作出体积小、精度高的航海经线仪而赢得了这笔奖金。直到对哈里森的航海经线仪的实用性感到满意后，委员会才发放了全部奖金。1775年，库克船长利用哈里森设计的航海经线仪进行了其中一次太平洋航行活动。如果与天文表和精密测量仪器——如1757年发明的六分仪——一起使用，那么航海经线仪就能够提供一套真正精确的经度和纬度测量系统。人们在格林尼治国家航海博物馆里还能见到这种仍在运行的海洋经线仪。直到1880年，世界各地的贸易网络正在交汇合一，英国的海上实力处于鼎盛时，格林尼治的坐标才被确定为这种本初子午线。
古代中国发明的指南针
中国人早在战国时期，就发明了一种具有磁性、形似勺子的磁性指向器——司南，这是最早出现的指南针。11至12世纪，指南针被应用于海上导航，后来由阿拉伯人传入欧洲，改变了西方的航海技术。除司南以外，中国发明的指南针还有多种形式，例如玄鱼、指南龟、罗盘等。根据不同原理，又可以分为水浮式罗盘和旱罗盘。
20世纪80年代中叶以来，一种完全不同且简单的确定海上或地球表面位置的系统出现了。这就是全球定位系统，简称“GPS”。美国国防部发射的绕地球旋转的24颗卫星传输信号至便携式接收器，通过测量3个或更多卫星接收信号的时间差异，接收器就能提供误差不超过几米的精准定位。
[1] 近东是政治地理术语，一般是相对中东、远东地区而言的概念，指距离西欧较近的国家和地区。——编者注
[2] 1英里=1.6093公里。——编者注
[3] Byock, Jesse L., Medieval Iceland: Society, Sagas and Power, University of California Press, Berkeley, 1988,p.1.