引言：
从航海家库克的第二和第三次航行开始，在太平洋的航行和制图中才应用准确的时间测量，事实上,在库克第二次航行中，他的最重要的目标之一就是，相对马斯基林的月角技术，测试和比较一种计算经度的不同方法的有效性。
一、精密计时器：简化经度的测量
这种新颖的实验包括测试一种新仪器，它最初在年由约翰哈里森发明的精密航海计时器（航海天文钟），随后通过数个原型加以改进。
他是约克郡的一位木匠，口学成才,成为钟表匠。哈里森的第四个原型基本上是-个坚固的“大怀表”，能够经受持续的船上运动、温带的变化、持续操作不可避免造成的震荡，与此同时以史无前例的准确性和可靠性记录格林威治时间。它使水手能够比较全球遥远地方的当地时间与格林威治标准时间，极大地简化了经度的角度计算。
库克的两艘船“果敢号”和“冒险号在年分别出发，带着两种版本的哈里森的精密计时器。四件计时器中有三件是阿诺德制作的，而第四件是由拉寇姆肯德尔制作的，它是块巨大的银表,是到那时为止最精确而可靠的表。
在这次航程过半之前，阿诺德的两个时钟不再运作。事实证明了肯德尔制作的那块表的准确性和可靠性，它得到了库克的高度赞扬。哈里森最终被授予海*部的奖金，但侥幸胜过马斯基林，后者先前是经度委员会的正式成员，他认为，根据他出版的航海表，而且因为这种事实，即在哈里森的精密计时器的最初测试中，它的准确性只能靠使用月距法来加以验证，他理应得到这笔奖金。
但是，如前所述，马斯基林的系统更为复杂，由海员计算时容易出错，而且取决于准确观测天体的天气条件，而哈里森一肯德尔的精密计时器可靠地工作，哪怕在不可能观察月亮的风暴之夜里。国王乔治二世的亲自干预才确保哈里森得到他的奖金。
随后，英国海*部的节约使哈里森的发明远远超过那笔奖金的价值，这种节约来自不再由于导航错误造成船只失事而失去的生命、舰船和货物，来自不再毫无必要地长期搜寻在不准确的海图上错误地绘制的港口和锚地而付出的给养和船员的健康。
二、库克之后：完善太平洋的海图制作
人们常常说，海*上尉詹姆斯库克在其三次航行中对太平洋的未知地区制作了全面而准确的海图，以至于后人除了赞叹他的成就之外无所作为。确实，如前所述，他制作的新西兰、新南威尔士、北太平洋和美拉尼西亚群岛的海岸线的海图如此准确，以至于一个世纪之后还作为标准海图运用。
但对太平洋各部分的知识依然存在严重的缺陷，包括经常造成悲剧性地失去船只和人员的沙洲和暗礁的位置。当进入该地区或者从新南威尔士和范迪门地的作为刑罚场所的殖民地往返航行的英国船只越来越多时，这就变得至关重要了。布莱的两次寻找面包果的探险、爱德华兹追逐“邦蒂号”叛乱者的惩罚性远征、乔治温哥华在查塔姆和迪斯卡弗里的航行、在太平洋开始商业捕鲸和猎杀海豹全都发生在19世纪之初的这段关键时期里。
年，皇家地理学会的创始会员之一弗朗西斯蒲福担任皇家海*的水文地理学家。他的任务是向英国*舰提供最完善、最准确、最新的大英帯国航线及其途径中的海岸线、风和潮汐、水深探测和航行危险因素的信息。正如蒲福充分了解的，只有用这种方式才能减少或避免海上灾难，因为船长会得到太平洋和其他大洋的危险水域的准确海图和航行指示。
与英国海*部的大多数老爷不同，蒲福也有意推动对新的沿海陆地和岛屿及其周边大海的科学研究，敦促在他派出的英国勘测船上只要有可能就配备“科学绅士”。那就是年轻的查尔斯达尔文被批准作为船上的博物学家参与英国*舰“猎兔犬号”航行的原因，该舰由罗们特菲茨罗伊指挥，目标是完成对南美洲南部沿海地区的勘察。
在蒲福看来，太平洋的两个地区最需要基本的勘察，随后进行测量和制图。它们是传说中但尚未发现的西北航道，据说它将北太平洋的白令海峡与北海连接起来；还有澳大利亚热带东海岸之外的大堡礁。“猎兔犬号”进行了第二次太平洋之旅，其重点在于澳大利亚的西北海岸，既未能对大堡礁又未能对新几内亚海岸制作海图。
年，蒲福命令船长弗朗西斯布莱克伍德指挥英国*舰“飞翔号”完成这次未曾结束的勘察，这次航行的主要目标是发现经过凶险的托雷斯海峡的一条安全航道。年，在单调乏味地勘察三年之后，布莱克伍德及其船员放弃了这项艰巨的任务，在此期间，他们确实发现了一条合适的航道并制作了海图，它通过在约克角附近的雷尼岛北面的危险海峡。他们遗漏了大堡礁和新几内亚海岸的一些最重要的部分，未对之制作海图。
-年，蒲福进行了他获取大堡礁、路易西亚群岛和新几内亚南部的勘测数据的第三次尝试。这一次他选择了欧文斯坦利船长指挥英国*舰“响尾蛇号”，给他的命令是完成水文测量并制作可靠的航海指示和海图，以便在悉尼和新加坡之间往来的数量越来越多的商船参考，他们倾向于使用在外围堡礁内的水域，而不是在礁石之外的开阔海面。
75年之前，“奋进号”上的詹姆斯库克在该地区差点遭到灭顶之灾，这个在外围堡礁之内的地区有着未在海图上标明的珊瑚礁、淹没在水中的岩层、汹涌的潮流和沙洲，库克称之为“迷宫”。着眼于未来，蒲福希望欧文斯坦利绘制适合蒸汽船在悉尼和新加坡之间航行的安全航道的海图，哪怕这条航道是狭窄的；而不是适合帆船的航道，它们需要开阔海面的“充裕空间”,以便在风向不利的情况下抢风调向和机动。
蒲福知道，蒸汽船会是未来贸易中船舶推动力的基础，但相比之下，那吋英国*舰依然主要依靠帆，而且海*对绘制狭窄水道的海图不感兴趣。尽管如此，除了他想为从悉尼到新加坡的商业蒸汽船的安全航线进行勘测和制作海图之外，蒲福还打算为海*制作整个珊瑚海的海图，其边界在西面是澳人利亚，在北面是新几内亚，在西北面是路易西亚群岛和新喀里多尼亚。
所有这些地块都布满了凶险的沙洲和暗礁。蒲福指示欧文斯坦利勘察布莱海峡，50多年前，在年，英国*舰“邦蒂号”的漂流者发现了这条海峡。
其结果令斯坦利和蒲福非常满意：斯坦利自豪地报告他绘制了至少宽50公里(30英里)的空旷而安全的通道的海图，经由布莱入口到太平洋，再向前经由托雷斯海峡，该通道适合犬型船只从太平洋到印度洋的航行。在这个意义上，蒲福是个幻想家：他预见了贸易在其中会将南太平洋的岛屿、澳大利亚的北部、新几内亚、印度尼西亚群岛、印度和中国联系起来的未来，预见了联系这些地区的安全、准确地制作过海图的航线的极大必要性。
三、横渡太平洋的现代航海
20世纪10年代和20年代在太平洋出现的空中旅行对在这个广袤的水半球的航行引入了新的问题和挑战。作为先驱的飞行家面对许多困扰大洋航行的相同困难，飞行中偶尔被迫因不良的能见度和不可靠的无线电设备而依靠航位推算法或使用类似的六分仪观测星星。哪怕在当时能够得到的最佳导航设备的帮助下，飞行员依然经常偏离航线，有时造成悲剧性的后果。
下面讨论的是太平洋开拓型飞行的两个例子：第一个是年澳大利亚飞行家査尔斯金斯福德史密斯、查尔斯乌尔姆、吉姆华纳和哈里莱昂驾驶三引擎的单翼机“南十字座号成功地飞越辽阔的太平洋；还有阿梅亚埃尔哈特的背运飞行，她与一位经验丰富的导航员在年试图循着一条围绕赤道的路线第一个完成环球飞行。
由金斯福德史密斯及其机组成员进行的第一次跨太平洋飞行的支持条件并不有利。资金问题和技术困难将其计划好的飞行拖延了近一年。就在金斯福德史密斯及其同伴接受交付的飞机之前不久，在从美国大陆到夏威夷的-次飞行比赛中，7名飞行员失去了生命。
大多数人认为，驾驶町靠性未经验证的飞机,飞越辽阔的充满风暴的太平洋简直就是自杀。尽管如此，在一位富裕的美国投资者（汉考克船长）的资金支持下，“南十字座号”准备在年5月31日清晨起飞，由金斯福德史密斯掌控，从加利福尼亚州奥克兰市向西飞行，驶往夏威夷、斐济，最终是布里斯班（澳大利亚）。
为了节省燃料，在往惠勒机场（火奴鲁鲁）的公里的航程上，史密斯和乌尔姆保持每小时低于公里的航速，白天在米的高度上，晚上升高到米。晩上的侧风造成这架飞机偏离航线，虽然在机上有三个罗盘（包括一个地磁感应罗盘），但有必要纠正偏差以避免错过夏威夷群岛。领航员哈里莱昂靠抛弃钙罐来做到这一点。
这些罐子在击中水面时会着火，而莱昂观察在这架飞机后面漂浮着的钙罐形成的火焰线，通过偏航计计算必要的修正系数，以便使“南十字座号”保持在去火奴鲁鲁的航线在“南十字座号”前往澳大利亚的整个航程中，它所看到的仅有的两艘船发出的莫尔斯码信号帮助它纠正航向。在飞行超过27个小时之后，他们看到了瓦胡岛的钻石海岬并安全地在惠勒机场着陆,在那里这架飞机使用美国陆*的空*设施进行维护。
然而，惠勒机场的主跑道对满载的飞机安全地起飞和爬升来说太短了，因此它飞到考艾岛,那里有--处非常长的硬砂海滩巴金沙滩,可以用作跑道。对这架沉重负载的飞机来说，它需要几乎整个米长度的沙滩，它携带了有史以来距离最长的越洋飞行(整整公里)所需要的超过加仑的燃料。夜间起E是必要的，在更清凉、更浓密的热带夜间空气中，使这架飞机拥有充足的升力。
随着获取方位所需的无线电设备失灵，导航的困难儿乎立即到来，而无线电操作员华纳需要三个小时修理它才能使其正常运作。随后一个引擎的燃料管路的沉淀物预示着灾难，但在焦急等待一段时间后，它自行恢复平稳。在这次飞行的这段行程中的漫漫长夜里，“南十字座号”与雷暴和飘忽不定的气流作斗争。许多宝贵的燃料用在躲避雷暴云砧和爬升到米以躲避风暴湍流。
这么做的时候，这架戏机偏离了航线，错过了菲尼克斯群岛，使确定去苏瓦的新航线成为必要，而且考验着导航员莱昂的技能。这架飞机的座舱并不防水，而暴雨使机组人员和机匕的所有设备湿透了。在飞行超过34个小时之后，这架飞机安全地在苏瓦着陆，完成了有史以來第一次越过太平洋中部的飞行。
这些飞行的最后阶段是从纳塞莱海滩起飞，那是在距苏瓦30公里的一条坚实的沙滩。带着加仑的燃料，“南十字座号”在傍晚起飞，飞向布里斯班，航程公里。暴风雨、逆风和骤雨再次使这架飞机偏离航向，使机组人员湿透。地磁感应罗盘由于人为错误而失灵：忘记在斐济给它加油。
使用六分仪导航的几百年的老方法使莱昂能够确定到布里斯班的航线，但风使这架飞机偏离航线超过公里。如果他们的目的地是一个小岛，这会是场灾难，但他们的目标是抵达澳大利亚的大陆，所以他们到达其目的地布里斯班的问题只是沿着东海岸向北多飞一个小时而已，耗时总数从离开苏瓦算起不到22个小吋，从离开奥克兰市算起则为83个小时。
对另一次开创性的太平洋飞行来说，事实证明导航生死攸关。那就是由阿梅力亚埃尔哈特在年的尝试，她想因此成为第一位沿着赤道飞行航线完成环球旅行的飞行家。她选择的飞机相对先进，设备齐全，那就是双引擎的洛克希德的“伊莱克特拉在39岁时，埃尔哈特已经是一个家喻户晓的人物，她保持着许多飞行纪录，例如她是第一位从夏威夷单独飞到美国本土的女性。她的这次飞行仅有一位名叫弗瑞德.努南的无线电报务员一领航员陪伴。
在她离开莱城（新几内亚），准备完成从美国占领的豪兰岛到菲尼克斯群岛，跨越开阔大洋的公里的飞行之前，她的飞行还算一帆风顺。在莱城，她监替工人为这次飞行加注加仑的航空燃料，估计能够到达豪兰岛，但没有多少剩余。她从“伊莱克特拉”上断断续续发出的无线电信息的记录表明，她在这次飞行之初就遇到了逆风，而与这些逆风的搏斗消耗了她的大量燃料储备。
约在她飞行18小时之后，那时她估计距离豪兰岛公里，无线电传播问题看来阻碍了她与豪兰岛上地面站的联络。风再次造成这架飞机偏离其航线，而领航员努南借助八分仪——由六分仪改进而成——的使用保持其位置的固定，但偏航的程度大到足以使他们无法找到豪兰岛。她的无线电通讯的最后记录表明燃料水平极其之低，她无法看到豪兰岛或与其进行无线电联系。随后她的通话突然中断，而此后在豪兰岛附近的太平洋辽阔水域，甚至远至加德纳岛四周的捜寻没有找到这架飞机或其箸名的飞行员和导航员的任何物理迹象。
阿梅力亚埃尔哈特的失踪很可能是导航问题、飘忽不定的逆风和不充足的燃料储备相结合的后果，在太平洋探险的编年史上造就了最持久的谜团之一。哪怕是一个世纪之前拉佩鲁兹及其两艘船失踪之谜最终得以解决，但尽管有针锋相对的理论，几乎是无休止的猜测，埃尔哈特谜团至今依然没有解决。
四、无线电和雷达导航与定位
早期太平洋飞行先驭的导航困难凸显了在第二次世界大战期间及其之后实现进步的重要性。在第二次世界大战期间，太平洋成为空中作战以及商业和*事的海上交通的一个焦点。这些导航设备的改进依次是无线电、雷达、卫星和基于计算机的技术进步。
年，古列尔莫马可尼证明无线电短波可以用来作为长途信息传送的手段（第一次用莫尔斯电码传送）之后，船只（随后还有飞机）准确地标明其位置和在所有类型的天气下航行的能力得到极大地提高。第一种利用无线电射束导航的设备是“无线电测向仪”，它包括一个调到某个电台的接收器，一根可以旋转以发现射朿方向的环形（回路）天线。在从不同的基站发出的两根无线电射束的帮助下，一位无线电报务员可以标明他们在一张地图上交错的那一点，使用三角测量法非常准确地确定他的位置。
尽管如此，20世纪初的无线电报务员尚未成熟，而且不可靠，如前所述，这种不可靠性加剧了像査尔斯金斯福德史密斯和阿梅力亚埃尔哈特这样的太平洋飞行先驱所面对的挫折和危险。德国的无线电工程师用他们的洛伦兹系统改善了无线电导航，该系统基于两根利用短长信号（点和短线）从机场发出的窄射束的无线电信号。“返航”到该机场的飞机试图保持在这些射束之间的狭窄角度之内，其中点和短线的信号重叠，发岀持续的声音。
在第二次世界大战后，双曲线无线电导航系统得以形成，例如用于长期越洋飞行的“远距离无线电导航系统”。这种系统包括发射台的系列台链，台链由“主要”发射台和“辅助”发射台构成，辅站以规定间隔重播主站发出的信号。某个无线电导航仪可以根据信号重播的吋间间隔确定到每个辅站的距离，对离主站越来越远的辅站来说,这种时间间隔会越来越大。在年之前美*使用以奥米伽导航系统而知名的双曲线系统，那吋被更可靠的多功能卫星导航系统取代，后者目前在全世界应用。
在第二次世界人战初期采用的雷达（无线电定向和测距）使导航进一步完善和精确,从而增进和提高了船舶安全，还有大洋现象的测绘与制图。加上尖端的计算机软件，在拥堵地区，尤其是在海港和机场附近，这种技术彻底改变了全天候的空中交通管制和海洋航路的管理。如今哪怕是小船也用雷达和声呐，辅之以精确的太平洋海图，使横渡太平洋的航行相对安全，哪怕是对业余帆船运动爱好者和飞行员而言。
五、全球导航卫星系统（GNSS）
从20世纪60年代以来，卫星远程通信推动了全球交通的*事和民用网络的发展。这种系统由美国国防部设计，绰号为“导航星”全球定位系统，它包括部署在6条圆形轨道上的至少24颗卫星，它们相对赤道大约倾斜55度，其分离的方式确保在地球表面的几乎每一点都能宜接看到至少6颗卫星。到年，协调太空飞行器（卫星）增加到30个。
这些卫星被部署在高度约为2万公里的环地轨道上，每个恒星口每颗卫星在其轨道上完整地转两圈，而且每颗卫星发送以近乎光速运动的非常精确定时的微波信号，让地球上几乎任何地方的全球定位系统接收器能够通过度量它们与三颗或更多颗卫星的距离来计算它们自己的位置，根据是每个信号发送和接收之间的时间间隔。
每个卫星携带一个使时间准确性保持在一微秒之内的原子钟。现代的全球定位系统接收器也包含一个非常稳定的晶体振荡器时钟，能够以变化的已知频率监听多达20个卫星信号，每个信号携带关于该卫星位置的信息。
“导航星”卫星的飞行轨迹由美国空*在全球的五个跟踪站监视，其中两个在太平洋中。事实证明，无论对太平洋水面、水下和空中的民间还是*事交通而言，这种卫星导航系统是无价之宝，想跨越无痕无迹的太平洋，经历漫长的旅行是不可避免的。
结语：全球定位系统的普遍应用极大地降低了偏离航线的可能性，而且无论何时发生事故，这种技术有助于营救失事船只并拯救生命。
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