Моряки должны не только хорошо чувствовать, что происходит под и над водой и какие силы действуют на их корабль, но и уметь определить скорость и направление судна, а также его дрейф, то есть насколько его сносит в сторону под воздействием ветра и течения. Основываясь на этой информации, можно определить свое местоположение счислением пути. Внимательному моряку для этого не нужно какого-либо сложного оборудования. Так, например, скорость можно рассчитать, бросив за борт деревянную щепку и посчитав секунды, за которые она проплывет между двумя точками на корпусе судна. Поэтому сведения, собранные в портолане или лоции, были полезны, но не могли заменить сведений, полученных путем наблюдения, особенно когда корабль находился в незнакомых водах, в которых никто до этого не бывал.

Начавшееся в этот период повсеместное распространение навигационных справочников объясняется тем, что моряки теперь посещали значительно больше портов, чем раньше, и не могли удерживать в памяти всю необходимую информацию, особенно с появлением компаса. Самые ранние свидетельства того, что европейцы нашли навигационное применение магнитной иглы, содержится в трудах английского энциклопедиста Александра Неккама, датируемых приблизительно 1180 годом:

В пасмурные дни [1103], когда не видно солнца, или ночью, когда мир окутан мглой и не видно небесных светил, моряки не могут сказать, куда движется их судно; тогда они подносят магнит к железной игле, которая вращается в круглой чаше. Когда движение останавливается, острие указывает на север.

Нет никаких свидетельств о китайском происхождении западного компаса, но слова Неккама очень похожи на описание «указывающей на юг иглы», данное Чжу Юем в начале того же века. Сначала «иглу и камень» (магнитный железняк или магнетит) использовали, чтобы найти Полярную звезду, если визуальные наблюдения были невозможны. Винсент из Бове писал в 1250 году: «Когда облака закрывают от моряков солнце[1104] или звезду, они берут иголку, продевают ее в соломинку и помещают в сосуд с водой. Затем подносят магнитный камень и водят им по кругу над водой, пока игла, которая следует за ним, не начнет быстро вращаться. В этот момент камень быстро убирают, и игла останавливается, указывая острием на Stella Maris [1105]».

Представление о том, что игла притягивается к Полярной звезде, было вскоре отвергнуто, однако о существовании магнитного поля Земли не знали еще несколько веков. И тем не менее «роза компаса» (иначе называемая «розой ветров») традиционно изображается в виде звезды в соответствии с первоначальным поверьем о звездной ориентации компаса. В то же время традиция моряков определять направление движения относительно ветра нашла отражение в делении круга компаса на тридцать две части. Хотя астрономы еще с античности делят круг на 360 градусов, моряки Средиземноморья предпочитали определять направления в терминах восьми ветров, чем объясняется первоначальное деление круга компаса на восемь румбов: норд, норд-ост, ост, зюйд-вест и так далее. С усовершенствованием компаса появились еще восемь «половинных» румбов[1106] (норд-норд-ост, ост-норд-ост, ост-зюйд-ост и т. д.) и шестнадцать «четвертичных» (норд-тень-ост, норд-ост-тень-норд и т. д.) — в общей сложности тридцать два румба по 11,25 градуса.

Повсеместное внедрение компаса для прокладывания курса привело к дальнейшему совершенствованию средневековых портоланов, или схематических морских карт.[1107] Итальянское слово portolano первоначально означало сборник словесных инструкций для мореплавателей, как, например, самый старый из дошедших до нас — «Компассо да Навигаре». Со временем к этим руководствам стали добавляться схематические карты, на которых с необыкновенным искусством были изображены очертания средиземноморского побережья. Это стремление к географическому реализму разительно отличалось от стилизованных средневековых карт Т-О, которые создавались с целью изобразить упорядоченный мир с Иерусалимом, лежащим в центре, на пересечении буквы Т. Верхнее полукружие — Азия, левая нижняя четверть — Европа, правая — Африка. Европу от Африки отделяет Средиземное море, Африку от Азии река Нил, Европу от Азии — река Дунай. Весь мир окружен Мировым океаном, представленным буквой О. Портоланы отличаются от этих карт не только реалистическим изображением берегов, но наличием на них сразу нескольких роз ветров, с расходящимися до самых краев карты лучами румбов, создающих впечатление спутанной сети пересекающихся линий. Согласно установившимся правилам, черные линии соответствовали восьми основным румбам, зеленые — «половинным» румбам, красные — «четвертичным» румбам. Порты обозначались названиями, всегда написанными со стороны суши, перпендикулярно береговой линии, а в некоторых случаях флагами или другими эмблемами. Так, например, на карте Анджелино Далорто от 1339 года связь между Ланцеротто Малочелло и островом Лансароте указана с помощью креста Св. Георгия, считавшегося святым покровителем его родного города — Генуи.

Компас помогает определить направление, но не место. Возможность узнать свое местоположение относительно порта отплытия или назначения очень важна. Самый простой способ — «привязаться» к неподвижному ориентиру на суше, но при отсутствии заметных объектов на горизонте приходится смотреть на небо. Относительное постоянство перемещения Луны, звезд и планет по небу на протяжении года позволяет довольно легко узнать широту, то есть смещение на север или юг от экватора, определив угол между горизонтом и либо Солнцем, либо, в Северном полушарии, Полярной звездой. Один из старейших инструментов для определения широты — астролябия, известная еще с античных времен. Астролябия, которой пользовались астрономы, была слишком громоздкой и сложной для использования в море (в неоконченной работе Чосера «Трактат об астролябии», старейшем техническом справочнике на английском языке, насчитывается почти пятнадцать тысяч слов), но к 1481 году в Португалии появилась астролябия для моряков.[1108] Это упрощенный инструмент применялся повсеместно, и упоминания о нем встречаются в отчетах о путешествиях Бартоломеу Диаша, Васко да Гамы и Педру Алвариша Кабрала. Несколько раньше морской астролябии появился квадрант, впервые упомянутый в письменных источниках около 1460 года. Из других инструментов, появившихся в распоряжении у навигаторов, необходимо упомянуть поперечный жезл (конец XV века), квадрант Дэвиса (конец XVI века), октант (1730 г.) и, наконец, секстан (1759 г.), который оставался стандартным инструментом для навигации вплоть до появления электронных приборов. Практичных и эффективных методов определения долготы — смещения на запад или восток относительно конкретного меридиана — придется ждать вплоть до XVIII века, когда был изобретен точный хронометр.

Совершенствование навигационных инструментов сопровождалось значительным прогрессом в кораблестроении. В средневековый период окончательно оформились две различные традиции: распространенные на Балтике и на побережье Атлантического океана когги, при строительстве которых сначала формировали форму корпуса досками обшивки, а затем уже вставляли внутрь каркас, и корабли Средиземноморья, строительство которых начинали с возведения каркаса и лишь затем накладывали на него обшивку. Каркасные корабли Средиземноморья могли достигать внушительных размеров. В генуэзском подряде[1109] на строительство судна от 1268 года указывается, что длина корабля должна составлять тридцать семь метров, а ширина по верхней палубе — девять. Самым существенным недостатком таких больших судов был их трудноуправляемый латинский парус. Хотя корабли с латинским парусным вооружением могут ходить круче к ветру, чем суда с прямыми парусами, на них нельзя уменьшить площадь паруса, подвязав его к рею. Вместо этого требовалось спустить рей, снять большой парус и привязать другой, поменьше. Даже смена галса была трудоемким процессом: для этого требовалось опустить рей — достигавший в некоторых случаях пятидесяти метров в длину — на палубу, обнести рей вместе с парусом вокруг мачты и снова поднять его с подветренной стороны. Для управления таким судами требовалась большая команда.