首先,第一個到達新大陸(不含格陵蘭)的歐洲人是,萊夫·埃里克松(大概),這個時代維京人真的沒有指南針。參考加拿大世界文化遺產蘭塞奧茲牧草地。
這點其實還是挺重要的,由于哥倫布的形象和殖民者高度綁定,在二戰后哥倫布日在各個美洲國家多多少少受到了抵制和改名。而萊夫·埃里克松的形象好得多。
其次,哥倫布在航行中發現了磁偏角隨著地理位置的變化(注,這里實際上比之前宋代沈括記錄的發現地磁偏角更進一步,哥倫布實際上看到了磁偏角在航行中從北偏東移動到北偏西)。
那么其實有一個很簡單的邏輯,如果哥倫布能夠觀察到這一現象,那么顯然意味著,除去指南針,當時通過天文觀測手段亦很重要。當然另一點是,這種差別實際上在水手中造成了一定程度的混亂。這里可以參考隨行的巴托洛梅·德·拉斯·卡薩斯的日志以及哥倫布的部分航海日志。
最后,指南針在這一時期的航行的作用實際上吧,確實比較堪憂。
那么,對哥倫布時代,指南針作為得知航向的工具的問題在哪兒?首先,還是我們說到的,地磁偏角問題,在當時由于不清楚磁偏角的分布,實際上以指南針判斷航向的還是有些誤差的。
同時,指南針只能用于解決航向,且天文觀測亦能解決這一問題。而天文觀測還能解決緯度問題,在天文觀測失效的時候,也就意味著只能通過指南針判定航向,如果遇到陰雨或者風暴,對航速的判斷也會出現偏差。也就是說,在無法通過天文觀測確定方向時,實際上遇到的問題是兩個方面的,一是航速不確定,二是方向不確定。指南針也只能解決第二個問題,對于第一個問題可能是無能為力。也就是說,在風暴結束后,還需要通過別的方法在估計航速的偏差帶來的影響。
當然,這里要注意一點,哥倫布的航行計劃是大體上沿著緯線由東向西航行(實際情況下由于風向等略偏南),故而能夠判斷緯度的天文觀測對于其航行還是更重要的。
另一個,最現實的問題是,哥倫布在天氣上的運氣好到極致,盡管9-10月是颶風高發季節,盡管哥倫布的航線穿過了熱帶風暴高發地區,但是哥倫布直到第四次航行才遇上一次颶風。在第一次航行中基本只有在返航時2月22日遇到了風暴。所以說如果說整個大航海時代,總有很多人在各種情況下需要用指南針來解決無法通過其他手段確定方位的問題,但是對于哥倫布,由于運氣太好了,還真沒遇到這種情況。
所以說,問題其實是兩個方向的,往指南針的方向說,北歐人登陸美洲大陸也好,還是南島人的遷徙也好,人類無數次展現出了在匱乏各類航海儀器時,憑借經驗和人的感官進行遠洋航行的能力;從哥倫布自己來說,在他的航行中使用的手段和工具,雖然在我們現代視角下簡陋,但還是包括了多種不同的方案來實現/代替指南針的功能,且哥倫布的航行方案使得天文觀測更重要,而他的好運使得指南針的優勢更不明顯。
說到底啊,知道自己在哪需要兩個量,經度和緯度,或者速度和航向。
①對于哥倫布時代,經度是幾乎無法測量的,所以主要依靠航速航向,配合緯度去估計。只能偶爾用天象去計算經度。(如考慮到月食在世界各地幾乎同時開始,由此推測經度)
②在當時,緯度是唯一一個最直接的能夠及時的測量自己位置的物理量。航向和航速雖然可以測量,但是實際上是間接知道自己的位置。
③航速的測量的誤差在海況惡劣時會放大,并且更不適合用一時的測量結果代表長時間的航行速度,這樣在加上指南針的各種誤差(磁偏角、摩擦帶來的機械誤差等等),會使得你對位置的估計實際上是一個范圍。在多次累加后需要一個糾正的方案。那么對于哥倫布的航海計劃和行動,糾正的方案很明顯,就是依靠天文觀察沿著緯線走。
反過來說,什么情況下指南針的有效性非常高,近海航行且最好有類似我國古代針路圖的輔助(這也是為啥你能看到在宋元以后我國古代航海指南針的重要性這么高,有效的運用場景和配套的工具的出現)。針路圖的方向全依靠指南針,在忽略地磁隨著時間變化時可以看作只有指南針的器件帶來的誤差。近海航行能有效的消除航速航向的累計誤差,就算遇到風暴偏移了,順著大概的陸地方向到陸地附近尋找居民點,是有可能重新確定位置的。但是在遠洋航行中,這個就很難做到了。