Oktant, chronometr, teleskop

Obok astrolabium, laski Jakuba czy kwadrantu pojawił się w XVI wieku oktant, który służy do mierzenia wysokości ciał niebieskich nad horyzontem, a także kątów poziomych i pionowych nad obiektami. Wynaleziony przez Johna Hedleya w 1730 roku budową i zasadą działania zbliżony jest do sekstantu.

Składa się z ramy będącej wycinkiem koła stanowiącego ósmą część pełnego obwodu , czyli 45 stopni. Na łuku wycinku koła, zwanego limbusem znajduje się podziałka stopniowa od 0 do 45 stopni. Wokół osi wycinku koła obraca się ruchome ramię, zwane alidadą, poruszające się zewnętrznym rozszerzonym końcem po limbusie, w rozszerzeniu umieszczone jest okienko z kreską indeksową przez które widać podziałki na limbusie. Do alidady- nad osią przymocowane jest lusterko główne, które porusza się wraz z nią, drugie mniejsze przytwierdzone jest do jednego z ramion łuku wraz z trzema przyciemniającymi szkiełkami, na drugim ramieniu znajduje się przeziernik. Aby dokonać pomiaru należy ustawić alidadę na obiekt lub widnokrąg, tak aby promień biegnący od ciała niebieskiego odbił się od lusterka dużego i padł na lusterko małe, po czym został skierowany do przeziernika, po zgraniu całego promienia w jedną linię możemy dokonać odczytu ilości stopni na kresce indeksowej limbusa.  Pojawienie się oktantu, a następnie sekstantu bardzo ułatwiło pracę nawigatorowi i pozwoliło precyzyjniej określić własne położenie względem ciał niebieskich i lądu, ale nie dawało pewności co do bliskości położenia określonego portu lub charakterystycznych obiektów brzegowych. Marynarz znajdujący się wysoko w gnieździe, na szczycie masztu musiał mieć bardzo dobry wzrok, aby zobaczyć brzeg zarówno przy ładnej pogodzie jak  i w złych warunkach. Musiał szybko zidentyfikować zagrożenie lub punkt docelowy rejsu. Wiek XVII przyniósł zmianę na lepsze w obserwacji morza i nieba, marynarz nie musiał już wytężać wzroku, dzięki nowemu wynalazkowi jakim była luneta, zarówno precyzja jak i zasięg obserwowanego obszaru uległa znacznej poprawie. Luneta zwana także teleskopem, jest to instrument optyczny pozwalający widzieć odległe przedmioty pod większym katem, przez co wydają się większe. Składa się z obiektywu i okularu działającego jak lupa, wynaleziona w Holandii w 1608 roku przez Hansa Lippersheyya- posiadała podobnie jak wynaleziona rok później przez Galileusza wklęsłą soczewkę okularu. W roku 1610 nastąpił rozwój konstrukcji lunety,  wynaleziona została  przez czeskiego astronoma Jana Keplera. Soczewka wypukła dająca obraz odwrócony i bardziej precyzyjny od dotychczasowego, także wtedy pojawiła się pierwsza luneta teleskopowa, była bardziej praktyczna od długich i nie poręcznych pierwszych lunet nie rozsuwanych. Wykorzystanie efektu soczewki wypukłej Keplera i nowo wynalezionego przez zakonnika Schyrläusa okularu do lunety umożliwiło stworzenie obrazu prostego- nie odwróconego. Luneta stając się coraz doskonalsza umożliwiała przy każdych warunkach pogodowych obserwację horyzontu lub morza w poszukiwaniu piratów, sztormu lub przeszkód podwodnych. Oprócz urządzeń pomagających w ustaleniu położenia na morzu, zaczęły się pojawiać urządzenia pokładowe ułatwiające „przechowywanie” czasu czyli optymalne gospodarowanie czasem od świtu do zmierzchu. W 1759r. został skonstruowany przez angielskiego stolarza Johna Harrisona pierwszy zegar morski zwany chronometrem, z greckiego chronos- czas, metron- miara, jest specjalnie skonstruowanym i bardzo dokładnym zegarem, wskazówka sekundowa posuwa się skokami co pół sekundy, co umożliwia bez śledzenia ruchu wskazówek liczenie sekund, umieszczony w specjalnej skrzynce na podwieszeniu Cardana, jest izolowany od przechyłów, wstrząsów powstałych w wyniku uderzeń kadłuba statku w falę. W nawigacji stosowane były chronometry mechaniczne z mechanizmem balansowym, o napędzie sprężynowym. Posiadają mocną obudowę, aby wytrzymywać działanie zmiennych warunków morskich. Chronometry  są umieszczane w drewnianych skrzynkach, i zawieszane  na specjalnym mocowaniu w pozycji poziomej, aby nie dochodziło do znaczących  błędów pomiarowych. Jeżeli już pojawiał się taki błąd, czyli chronometr  przyspieszał lub spóźniał się o kilka sekund w czasie doby, wachtowy miał obowiązek zapisać ten fakt w dzienniku chronometru z odpowiednim znakiem, plus dla przyspieszonego, minus dla spóźnionego chodu. Chronometr ustawiany jest najczęściej na czas Greenwich, nie przestawia się go na czas aktualny w miejscu położenia (czas strefowy). Znajomość dokładnego czasu jest niezbędna przy stosowaniu astronawigacji. W porównaniu z tradycyjnymi zegarami mechanicznymi, konstrukcja chronometru zawiera szereg nowatorskich rozwiązań. Bęben o zmiennej średnicy, na który nawinięta jest sprężyna- kompensuje spadek siły naciągu towarzyszący odwijaniu sprężyny. Zastosowano też nowy rodzaj wychwytu i zamocowania balansu - mniej wrażliwy na drgania z mechanizmem balansowym specjalnej konstrukcji (bimetaliczny włos balansu kompensujący zmiany temperatury). Obecnie wobec możliwości korzystania z dokładnych zegarów elektronicznych i radiowych sygnałów czasu oraz nowoczesnych systemów nawigacyjnych chronometry wyszły z powszechnego użycia. Stosowane są jednak nadal na okrętach jako rezerwowy czasomierz, nieczuły na działanie impulsu elektromagnetycznego. Chronometr został po raz pierwszy użyty w czasie drugiej podróży Jamesa Cooka w latach 1772-1775, towarzyszył  odkryciu Nowej Kaledonii, archipelagu Fidżi, wysp w Polinezji i Georgii Południowej. Także w trzeciej wyprawie w latach 1776-1780 Cook korzystał z pomiarów chronometru, kiedy to dotarł do wybrzeży Alaski, na Morze Czukockie oraz na Hawaje, gdzie zginął w potyczce z tubylcami. Sporządzone przez Cooka mapy przy wykorzystaniu zarówno chronometru - do pomiaru czasu jak też lunety czy oktantu zmieniły wyobrażenie o zarysach lądów i mórz. Doniosłe znaczenie miało również potwierdzenie możliwości kolonizacji Australii.