A partire dal ‘400 la crescita delle navi e quindi del loro costo e quello dei carichi, diede l’impulso al miglioramento delle tecniche di navigazione che si erano basate esclusivamente su una profonda conoscenza dei movimenti quotidiani del sole e di alcune stelle di cui si stimava ad occhio l’altezza per scegliere la direzione di rotta e determinare la posizione della nave quando si era lontani dalla costa. Fu così che durante il XV e il XVI secolo la ricerca di modi più precisi e meno soggettivi per compiere in mare le osservazioni astronomiche portò allo sviluppo di nuovi strumenti di navigazione, spesso adattamenti di strumenti già impiegati dagli astronomi.
Il primo strumento astronomico convertito all’uso nautico fu il quadrante a cui seguì, intorno alla fine del ‘400, l’astrolabio nautico, entrambi non di facile uso per la difficoltà di mantenere verticale il filo a piombo, nel primo strumento e a collimare una stella per il secondo, sul ponte ventoso di una nave soggetta a continue oscillazioni.
L’astrolabio nautico fu derivato da quello planisferico (a sua volta evoluzione in forma piana dell’ancora più antico astrolabio sferico), noto almeno dal IV secolo e considerato il più importante strumento astronomico del Medioevo.
Spogliato delle complesse scale e delle proiezioni stereografiche, l’astrolabio nautico conteneva solo una semplice scala graduata e un’alidada con due traguardi, le pinnule, un insieme utile a compiere la misura dell’altezza del sole e delle stelle, l’unica consentita dallo strumento, necessaria, con l’uso di tavole astronomiche, fondamentalmente di declinazione del sole, alla stima della latitudine.
Le osservazioni venivano condotte sospendendo da un anello l’astrolabio in posizione verticale (una parte più pesante dello strumento faceva da contrappeso riducendo le oscillazioni) poi, orientato il disco nel piano del verticale dell’astro, si faceva ruotare l’alidada fino a far collimare l’astro con i fori delle due pinnule.
Per il sole si regolava l’alidada in modo che il raggio dell’astro nel passare per il primo foro proiettasse la luce sull’altra pinnula in corrispondenza del relativo foro. Il vantaggio di misurare l’altezza del sole era quello di non dover sollevare lo strumento contenendo così le vibrazioni. Anche per ridurre l’azione del vento lo strumento era dotato di ampie aperture.
In ogni caso la precisione di una misura non scendeva mediamente sotto i 3°.
Numerose erano le forme e gli stili degli astrolabi nautici il cui uso fu adottato per primo dai portoghesi impegnati nell’esplorazione dell’Africa occidentale e poi dagli spagnoli.
Tipicamente il diametro era di 20 cm, realizzato in bronzo per un peso non inferiore ai 2,5 kg e spessore di 2 cm. Si realizzavano anche astrolabi in legno di maggiori dimensioni per misure a terra, fissati ad un tripode, come quello impiegato dal piloto della spedizione di Vasco de Gama per ottenere una misura di latitudine più precisa.
Anche Colombo ne fece uso (insieme al quadrante più semplice,ma meno preciso), pur rendendosi conto delle difficoltà nell’impiegarli con mare formato.
Se negli ordinari astrolabi nautici la risoluzione di lettura era di 1°, con il ‘600 comparvero strumenti forniti di scala ticonica, così detta perché introdotta dall’astronomo danese Tycho Brahe (1545-1601), la cui risoluzione raggiungeva i 10′, valori che potevano essere sfruttati solo in misure sulla terraferma.
A tal proposito si rimanda ad un approfondimento sulla storia dell’accuratezza degli strumenti nautici in altra parte del sito