航海的起源早已湮沒在歷史的迷霧之中。我們無法確切地知道人類何時、何地、如何第一次決定駛向覆蓋了大部分地球表面的海洋。但是我們能推測的是，正是對食物的需求促使我們的祖先在這些水域裡尋找並追逐魚群和其他海洋生物，尋求可食用的植物和動物。最早的船隻可能不是用於在大海裡航行，而是用於在河流和湖泊中航行。跨越遠海，而不僅僅在湖泊或河流等相對靜止的水域裡探險是人類邁出的重要一步，但是人類航海成就的最早證據不是在古代海船的遺骸中發現的，而是在我們的祖先能夠通過海路到達的、不斷增加的海島和陸地住所的遺跡中發現的。使用簡單的筏子也許就能跨越海洋。
考古學家認為，從他們已知的早期人類可以得到的工具及用於其他目的的合適材料來看，可以跨騎的單一原木可能是最早的水上船隻形式。由此可見，以各種方式（比如通過捆綁或釘釘子）把原木捆綁起來而建造的粗糙船隻是符合邏輯的簡單步驟。通過與現在或不久之前某些地方使用的船隻相比，我們可以看到，這種明顯的原始船隻建造是多麼有效，完全可以勝任水上運輸。蘆葦做成的漂浮物和船隻很容易取代原木捆綁的筏子，因為它們從根本上說只是一束蘆葦而已。人類學家和考古學家在中非的維多利亞湖、圖爾卡納湖和乍得都發現了這種簡易船隻，該地區與最早的人類起源有關。在埃及發現了這種船隻發展的大量實物證據，包括繪畫記錄。這種簡易船隻在尼羅河流域流行，可能與該地區缺乏適當的造船木材有關。蘆葦筏子的遺跡在地中海、歐洲、中亞、阿拉伯半島、南亞甚至塔斯馬尼亞都被發現了。如今在南美多個地方發現了蘆葦船隻。用樹木製作的船隻和獨木舟也在多個地區被發現，特別是在澳大利亞和北歐，那裡有非常適合製作船隻和獨木舟的樺木和山毛櫸木。
古埃及墓穴壁畫中的蘆葦船
這是一種用紙莎草製作的單桅船，使用的帆為方形帆，順風時行進速度較快，逆風時需要降帆，依靠人力划槳。船體狹長，首尾各建有一個小房間，供船長使用。早期埃及人借用這種船航行於各個海域，進行海上貿易。
從新石器時代起，人類就已經將動物毛皮用於多種目的，因此將這種技術用於航海也就毫不奇怪了。在古代，動物毛皮被廣泛用於製作船隻、獨木舟和皮筏子，範圍從美索不達米亞出土的公元前4000年的船隻泥版模型和亞述國王辛那赫裡布（公元前705——前681年）的宮殿牆壁上雕刻的浮板和皮筏，到加拿大和阿拉斯加的因紐特人使用的獨木舟和木架蒙皮船。動物毛皮船隻和筏子在海中有很大優勢，因為海水更寒冷，比如北海或大西洋和北冰洋的海水，它們能保持毛皮乾燥和較低的船隻吃水線，這是非常重要的。
但是最受歡迎的製造航海船隻的材料還是木材。根據文獻記載推斷，公元前第三個千年中期，美索不達米亞就開始使用木板製作的船隻了。大約與此同時或者稍晚，埃及也製造了木板船隻。到公元前第二個千年中期，木板船隻的優勢在地中海、西歐、近東[1]和印度洋地區被廣泛利用，木板船隻更小，力量更大，操縱更靈活。在某種意義上，木板船被用於世界各地，包括哥倫布到達之前的美洲和太平洋群島，但是它們發展的時間順序難以確定，而且這些地區的典型帆船類型似乎是原木而非木板製造。
地中海和印度洋地區
由青銅製造的堅硬金屬工具被用於船舶建造，這顯然是船隻製造技術發展的一個重要因素。也許到公元前第四個千年早期，這種金屬工具就在中歐被製造出來了，晚些時候就傳播到了地中海和近東。到公元前第三個千年後期，體積足夠大，能夠裝載牛類牲畜的木製船隻已被用來在大陸與塞浦路斯島之間擺渡。槳和櫓是最早的航海者用於推動船隻前行的方法，到公元前第四個千年末，風帆已經在地中海、紅海和印度洋使用。人們在何地或何時開始使用風帆，現在還不明確，雖然很可能是這些地方幾乎同時「發明」了它。為了利用風力推進船隻，把一塊巨大的兜風布安裝在桅桿上，現在被認為是理所當然的，以至於我們很容易忽略那些首次做出這類發明的人的天才和勇氣。風帆船是人類偉大的技術革新之一，在文明史上的地位可以比肩陶輪與印刷術。木製帆船在此後2 000年裡是地中海及其附近地區首選的海上交通工具。
到公元前第一個千年中期，地中海及其附近地區主要使用兩種推動船隻的方法（風帆和船槳）。船隻開始按照功能進行專業化設計。公元第一個千年間，典型的航海船隻要麼使用船槳，要麼使用風帆，要麼兩者並用。根據船主的需要，船隻的體積、深度、寬度和長度各不相同。船身長、多層船槳、船首帶有撞擊錘的戰艦是與古代水手息息相關的一種船隻，其最好的例子是著名的三槳戰船和五槳木船。但是由於其需要眾多的槳手，這些外觀雄偉的划槳帆船只能用於海軍。不夠優雅、短小、圓形的船隻由於其載重量更大，也可以在地中海、紅海或者波斯灣的各個港口得到廣泛應用。地中海以外的地區，極少有專門的戰艦，因為洶湧的海浪和強大的海風減弱了大型划槳船隻的效率，而且這些地區也不太常發生海戰。古代水手使用的桅桿數量和風帆類型差異很大，正如建造技術、索具和風帆海船的差異一樣。到公元3世紀，方形帆逐漸被三角帆和斜掛大三角帆所取代，加上多層划槳，這在相對風平浪靜的地中海具有很大的優勢。斜掛大三角帆的一個主要優勢是它能被切得更大，帆面被風吹得更膨脹，因此能更有效地捕捉風向和利用風力，這種優勢在迎風航行時格外明顯。人們在公元前600年左右就開始利用季風，這使阿拉伯海和印度洋出現了更大、更結實的風帆船。因此阿拉伯海的造船者很早就製造出了帶有三角帆操縱裝置的拼接木板船。這些船是「單桅三角帆船」（這是歐洲人稱呼一系列船隻的名字）的先驅。如果再看看其他地方，我們就不會感到奇怪，安裝了穩定支撐架，很輕的竹製或者木製船在東南亞非常流行，常用於淺海和島嶼之間的航行。
三列槳船
又稱三橈船，每側船舷裝有三排槳，配有170名划槳手，航速最高可達7至8節（1節=1海里/ 1小時=1.852公里/ 1小時），艦首裝有令人生畏的青銅撞角。公元前5世紀古希臘人就是依靠這樣的艦隊將他們的政治勢力擴張至海外的。
在這些海洋和其他一些地區，風帆裝置、轉舵方法和其他方面的航海嘗試促使上述地區根據自身條件逐漸建造了各種船隻。一般來說，影響海洋船隻設計的因素在世界各地大致是相似的。它們包括各地能夠獲得的原材料、貨物的體積和重量、水手的成本（對貿易和海軍裝備來說都是重要的）、風力和洋流特有的力量、海岸水深等等。這些因素的相互作用是複雜的。例如，在通常需要運載大型貨物（比如木材、紡織品、糧食和廉價金屬）的地方，將製造更大的貨船，而小型貨船則有利於裝載奢侈品或高價值貨物（比如黃金和象牙）。但是大型貨船直到更為近代的時期才廣泛使用，其中一個原因是，有的商人或船主缺乏製造並有效經營的資本。只有非常富有的統治集團才有財力使用它們。但是人們常常尋求協商合作，將大型貨物與小型貨物混合裝載，因此典型的前工業化時代的商船或者貿易船隻的體積和水手數量都是適中的。
單桅三角帆模型
三角帆船又被稱為縱帆船，它可以在行駛中做幅度大得多的轉向，從而更有效地捕捉風向和利用風力。早在公元前3000年左右，阿拉伯地區的一些部落開始用棗椰樹樹幹和羊皮製造三角帆，到了公元6世紀，這一技術被歐洲人借鑒，用於改良歐式方形帆。
維京海盜船模型
8至10世紀，維京人在北歐海域稱霸，他們所使用的船型船體狹長，兩端高高向上翹起，船首有蛇形或龍頭形雕像，船尾有櫓無舵。這種船吃水較淺，航行起來速度比較快。維京海盜使用這種船穿越了大西洋，從地中海到達黑海，令當時的歐洲人聞風喪膽。
北歐和西歐
考古資料表明，至少從公元前2000年起，北歐和西歐的沿海地區之間就已經成功地開始了裝載著人員和貨物的長途海上航行。我們已經注意到用動物毛皮製造的船隻在較寒冷的海域中的重要性，而且從一些古典羅馬作家那裡得知，這種船隻被認為最適合法國、愛爾蘭和不列顛本土的水手。用動物毛皮包裹起來的細木架子也非常輕，這是經常需要長途航行的水手的另一個有用裝置，它也需要額外的浮力。風帆和船槳都用於推動船隻，但是只有當羅馬人在北方海域進行海上作戰時，才會使用地中海類型的大型划槳船。
中世紀早期的西北歐和斯堪的納維亞水手使用船首和船尾兩頭上翹的船隻，這是後來許多中世紀船隻的特點。這些特點使得船只能夠輕易登上海灘並停泊，當借助風力航行時，也能起到很大作用，這似乎一直是人們偏愛的航行技術。建造船隻時通常是先製作船體，用輕便的木板層層疊加建成，再堆砌磚塊，用繩索將其捆綁固定在龍骨上，用鐵箍扎牢，再用鐵釘釘牢每塊木板。到9世紀時，北歐的造船工匠已經建造了一種龍骨較寬的船隻，主要依靠方形帆作為動力，而船槳只作為平靜水域或者陸地河流中的輔助動力來源。典型的維京海盜船就是一種輕快的帆船，吃水很淺，很少或者根本不需要停泊設施。
船隻是根據使用它們的社會團體的需要而設計的。來往於北海和大西洋的挪威和丹麥船隻一般比在波羅的海航行的瑞典船隻的體積要小，這種犧牲船隻裝載量的做法是為了讓船能在最艱難的條件下航行。到13世紀中期，斯堪的納維亞人和他們的日耳曼鄰居都忙於利用更笨重、不太長的船隻進行貿易，甚至進行軍事行動。占支配地位的船只有兩種：一種是「浮船」，這個詞似乎起源於某種「空心豆莢」，形如香蕉，船體彎曲，船首和船尾高翹，但艉柱和艏柱很小，甚至沒有。船的側舵一般被用於操控船隻方向。關於這種船的完好描述可見14世紀的溫切爾西印章。「浮船」也許起源於低地國家，後來傳播到英國和北歐，是14至15世紀最常見的貨船。另一種船是「單帆船」，也許起源於弗裡斯蘭，其特點是構成角度的船首和船尾、平底和寬闊的船體。單帆船是12至13世紀漢薩同盟商人喜歡的船隻。這兩種船隻都有一塊方形主帆，懸掛在船中部的桅桿上。更大的風帆和更多的桅桿逐漸增加進來。商船和戰艦上都使用後船樓和前船樓。浮船和單桅帆船發展的原因之一也許是港口的關稅和航海稅刺激了商人使用更少且更大的船隻。另一個原因或許是船中央安裝尾舵的方法於12至13世紀引入北歐，該方法更容易在這種船隻中使用。還有一種說法是，高邊帆船更容易防止海盜的攻擊。16世紀時，以更堅固、更靈活的龍骨船為基礎的三桅帆船開始取代這些早期船隻。
15至16世紀載著歐洲水手航行世界各海域的船隻綜合了來自地中海、印度洋和北歐的船舶設計建造傳統。15世紀葡萄牙人喜歡的輕快帆船都有直接的、橫樑式方向舵的船尾。它們都是用平鋪法建造的，即木板與木板平鋪連接，而不是像北歐那樣用木板疊木板而拼接起來。它們既可以懸掛方形帆，也可以懸掛大三角帆，正如瓦斯科·達·伽馬史詩般的首航印度的船隊那樣，在大西洋使用以前的風帆，但是在印度洋則換成了大三角帆。
西班牙「大帆船」
中世紀的商業貿易刺激了造船技術的進步。當時歐洲人廣泛借鑒印度洋、北歐的造船技術，例如西班牙大帆船，在船首桅桿上增加懸掛三角帆。此外，這種帆船的體型、空間、桅桿數量、船隻噸位均有增加，為的是運送更多的貨物，以及安放沉重的大炮。
此後幾個世紀裡，歐洲造船技術的主要進步局限在增加船隻噸位和提高航行速度方面。帆船越來越大，船面越來越光滑，桅桿和風帆也越來越多，以便盡量有效地利用風力。16世紀後期，排水量幾百噸的船隻比較多見，此後幾個世紀裡，人們建造了千噸以上排水量的船舶。長途運輸大宗貨物的大型快船也需要保護。為了安全地運輸大量財物，西班牙發明了最著名的「大帆船」。這是一種船身修長，擁有單層或雙層甲板的海船，前後甲板高高翹起，船體鏤空用於安放沉重的大炮。16至18世紀歐洲人的船載大炮數量劇增，使得他們能夠有效地對抗東方的船隻，攻佔海岸要塞。例如，中國人在戰爭中一直使用火炮，但是他們沒有在船隻上安裝大炮。
中國
遠東的海洋遠比地中海多風，作為推進動力的槳和櫓不如風帆重要。在中國，最早從船頭到船尾都使用風帆的明確證據可以追溯至公元3世紀，但在此之前風帆似乎就已經用於建造船隻，簡易的方形風帆也許在2000多年前就已經使用了。中國漫長的海岸線由幾個主要的河口三角洲分隔開來，其中最長和最寬的河流是長江，這使得無數航海團體由此產生。到公元1000年末期，中國發展了各種用於近海和長途海上航行的船隻。這一發展成果奠定了中國海船的特點，這種海船通常被稱為「帆船」，適合在遠海和諸如長江等寬闊的大河裡航行。
中國古代船隻
圖中所示是一艘清末民用商船，後來被英國人秘密購買，並命名為「耆英」號。「耆英」號是一艘三桅平底帆船，舷部畫有龍目，寓意保持正確方向，使用懸吊式穿孔尾舵，確保船隻轉向快捷而準確。它在21天的時間裡完成了從香港經好望角繞行美國東海岸，最終抵達倫敦的遠航，引起上至維多利亞女王，下至普通市民的極大興趣。
從13至14世紀起，通過威尼斯旅行家馬可·波羅（1254——1324）和周遊各地的阿拉伯地理學家伊本·白圖泰（1304——1377）的描述，我們對擠滿了海船的港口有了清晰的認識。結合歐洲和中國的文獻，以及藝術和考古證據，我們能拼湊出14世紀中國典型大型商船的樣貌。它們是用松木或杉木板建造的，由鐵釘和各種堵縫材料加以固定，內部還有水密艙壁。它們裝備4至6根桅桿，以及用帆布和蓆子製作、用吊桿加固的復合風帆。船身略顯彎曲，但是船身沒有龍骨，船尾是寬闊的立板或橫樑，以便輕易地安裝尾舵。尾舵的發明似乎至少可以追溯至公元4世紀。如果與主風帆連接起來，尾舵就能使中國帆船根據風力和風向調整位置，船隻轉向快捷而準確，比阿拉伯和西方傳統的標準索具、滑動龍骨或活動披水板等技術更加先進，從而使海員們更容易借助風力迅捷精確地調整方向。
現代海戰的發端
16世紀，歐洲發展出了新式戰艦。它們被設計成一個射擊平台，目的是遠距離炮擊敵人。因此，近代的早期戰艦設計者一味追求向敵人發射盡可能多的炮彈。戰艦由多層甲板建造而成、重心低而且異常堅固。戰術發展為利用寬闊的射擊面，實現多門大炮進行發射。無論在海上還是陸地，「戰術原則」就是使戰艦駛過目標，然後從合適的距離進行威力強大的炮擊。
海戰面貌發生變化的著名例子是1588年企圖入侵英國的西班牙「無敵艦隊」被打敗。當時英國擁有大約100艘戰艦，主要是武裝商船，其中包括大量的私掠船。英國艦隊的船長是弗朗西斯·德雷克（Francis Dranke）這樣的人，他們與海盜戰鬥的經驗異常豐富。英國還有19艘作為海軍指揮核心的軍艦。這些船是大型的快速帆船，裝載了足夠多的大炮。英國船隻的機動性強於西班牙的「無敵艦隊」。英國艦隊大炮的射程、威力和數量也強於西班牙艦隊。西班牙艦隊由地中海式的單層甲板大帆船、戰艦、武裝商船和大型船隻組成，企圖沿著英吉利海峽航行，逆著盛行的西南風，從低地國家徵集和運輸大量軍隊到英國。西班牙缺乏統一行動的基礎，軍艦缺乏足以牽制英軍的遠程武器；西班牙指揮官對於面對數量龐大、裝備精良的敵軍艦隊，開展如此大規模且複雜戰爭所產生風險的認識也不夠充分。
歐洲新式戰艦
17世紀，歐洲各國普遍使用裝配有重型武器的風帆戰列艦，這種戰艦低舷、橫帆，設有多層火炮甲板，可以裝載數十門甚至上百門大炮，作戰時多艘戰艦排成一列，從而發揮出極強的火力優勢。
除了自己的戰船和航海技術優勢外，英國的勝利有一半得益於天公作美、敵人的戰略拙劣。儘管如此，這場戰爭為後人提供了一種海戰的經驗，這種經驗將在歐洲新興海軍強國的海上衝突中變得司空見慣。為特定目的建造的、裝載了高效火炮的戰艦的好處已有目共睹，從海上進攻擁有強大海軍之敵人的難度也昭然若揭。
從17世紀到18世紀，歐洲大國海船的噸位和火力都在不斷增長。17世紀法國和英國艦隊的大戰艦都裝載了50、60甚至70門大炮，排水量達到2 000噸。到19世紀中葉，一線作戰的軍艦可以裝載130門大炮，排水量達到3 000噸。19世紀開始採用鋼鐵和蒸汽動力，20世紀開始採用柴油機動力，真正的巨無霸戰艦得以建造出來，排水量達到5萬噸。後膛式的高速發射火炮使它們能夠進行遠距離攻擊。制導導彈和飛機進一步擴大了作戰雙方之間的距離，但是軍艦作為移動炮台的原則基本沒變。
蒸汽動力
蒸汽動力船舶的到來並未使航海技術在一夜之間發生革命性變化。經過幾個世紀的船舶設計和航海技術改進，再加上航海者的高超技巧，意味著蒸汽動力必須大幅度改進，才能挑戰風帆的主導地位。早期蒸汽輪船是由明輪驅動，這是一種推進方法，為羅馬人所熟知。12至13世紀，中國人也偶爾使用過這種方法。
18世紀末，蒸汽輪船起初在法國、美國和蘇格蘭的湖泊、內河和運河中進行試驗。人們傳統上認為，第一艘實用的明輪蒸汽船的建造者是威廉·賽明頓和帕特裡克·米勒。1801年至1802年，他們的「夏洛特·鄧達斯」號（以它的貴族資助人鄧達斯勳爵命名）在蘇格蘭的福斯克萊德運河上牽引駁船，但是由於人們擔心它的沖積物會損壞河岸，遂將其廢棄直至生銹腐爛。克萊德運河見證了另一艘明輪蒸汽船「阿蓋爾公爵」號的航行，它於1814年完成了經都柏林和普利茅斯到達倫敦的海上航行。19世紀20年代，蒸汽輪船航行於世界各地的內河和大海，作為遠洋船隻，它們需要憑借相對較薄的船體容納龐大的燃料、引擎、鍋爐和螺旋槳等，因此仍然存在劣勢，這些因素意味著它們不一定超過帆船，特別是在長途的貿易和軍事行動方面。
為20世紀大型、快速的商船和軍艦的發展鋪平道路的革新是螺旋槳。像日後出現的發動機一樣，這種驅動蒸汽引擎動力的方法，仍然是世界各地的主要使用方法。它的起源非常普通。1836年，一位名叫弗朗西斯·佩蒂特·史密斯的農場主使用從一個船模上拆下的螺旋槳給一艘小火輪作動力，使其從泰晤士河口航行到福克斯通。由於得到財政資助和工程技術支持，史密斯創立了「螺旋槳公司」。1843年，該公司的「阿基米德」號證明那種動力系統能在蒸汽輪船上使用，傑出的I.K.布倫奈隨後設計出了適合螺旋槳的鋼鐵蒸汽輪船。1843年建造的「大不列顛」號航速為9節，速度太慢，甚至趕不上貨船。直到1845年，英國海軍部才認識到螺旋槳的優勢，皇家海軍裝備了螺旋槳的「響尾蛇」號與同樣尺寸和引擎功率的傳統明輪蒸汽船「阿勒克圖」號進行對抗賽。後者被甩到了船尾，這有力地證明了螺旋槳的強大。儘管守舊者反對在吃水線以下刺穿船體以便驅動更快，蒸汽驅動的螺旋槳還是成為皇家海軍鐵甲艦的標準動力。
為了能夠在全世界的商業航行和海戰中有效地取代帆船，蒸汽驅動的螺旋槳輪船還需要更多改進。引擎必須更小、效率更高，特別是主要燃料煤炭既龐大又沉重。據估計，1850至1870年，世界蒸汽動力的船舶數量占比大約從15%增加到50%。此後蒸汽輪船成為主要商船。鐵殼船建造技術的發展始於19世紀，因為工業革命的技術革新使鋼鐵變成了適合建造大型構件的材料。到19世紀80年代末，全世界的貨船中有大約1/4是帆船。然而，儘管鋼鐵製造的蒸汽輪船的體積、速度和普及程度都在提高，人們仍然在建造帆船，其中不乏一些知名的大帆船，帆船仍在跨越大洋的貿易航線上貢獻著自己的力量。
1850至1875年間，英國的蒸汽輪船急劇增加。1850年時英國的蒸汽輪船已經占世界蒸汽輪船總噸位的25%，到1880年時，英國所佔的比例已經超過50%。從貿易方面來看，英國及其殖民帝國主宰了海上世界。當時世界上的遠洋輪船幾乎都去過英國或英國控制的海港。
19世紀初，鐵甲艦正處於試驗階段。第一艘正式的鐵甲艦是1860年下水的皇家海軍「勇士」號。19世紀的最後25年，世界海軍大國都逐漸用鋼鐵製造的蒸汽軍艦取代了木製帆船。
螺旋槳蒸汽輪船
螺旋槳蒸汽動力船舶是20世紀初航海技術的又一次新變革，圖為1845年英國明輪汽船「阿萊克托」號與螺旋槳汽船「響尾蛇」號的競賽。螺旋槳具有航速快、效率高的優點，「響尾蛇」號能夠逆著「阿萊克托」號的引擎和划槳方向，拖著它走。
港口
最早的海運不需要什麼特別的陸地設施，但是當古代各個文明開始經常性地進行貿易後，它們建設了港口，以便船隻停泊。人們在印度發現了最早的人工建造碼頭的證據。在孟買灣的拉合爾，考古學家發現了公元前第三個千年用泥磚砌成的矩形水池和碼頭。在印度杜瓦卡爾（Dvaraka）的水下考古遺址中，發現了公元前15世紀的港口遺存。在差不多同一時期的埃及，還有關於造船廠的文字證據。到公元前第一個千年末期，古代地中海和印度洋地區的大型沿海城市很可能都建造了碼頭和船塢。在較短時間裡，擁有裝卸器具、貨棧、辦公場所的建築和設施在世界很多港口都出現了。雖然海運的改進使得港口技術的規模和實質發生了合理的變化，但是諸如碼頭和貨棧等基本特徵在幾世紀裡沒有發生根本改變。前工業社會港口與現代社會港口的最大差異或許是規模。現代油輪和集裝箱貨輪經常停泊在面積相當於一個小城鎮的港口。有一點必須強調，那就是在前工業時代，大多數海岸貿易港口與它們繁榮的農業和商業腹地之間是相互依賴的。馬賽港就把法國的鄉村和城鎮與地中海聯繫起來。亞歷山大港不僅為尼羅河谷地服務，而且也為近東各國服務，後者通過古代橫穿沙漠的商隊路線與各地建立了聯繫。擁有羅索爾和布羅奇作為港口的孟買灣為古吉拉特地區、印度河流域、北印度的糧食和棉花產區提供了良好的出海口。如果向北部內陸延伸，那麼人們就可以進入中亞的主要商道。長江口一直是中國中部地區大量財物的主要進出口通道。為了貿易或者海戰需要而控制港口具有巨大的戰略意義。許多戰爭的爆發常常是為了爭奪港口的出入權。
對港口產生重大影響的另一種現代化發展是貨物和商品入港和出港方式的變化。公元前第一個千年，地中海沿岸地區、印度和中國都出現了連接主要港口與內陸中心的運河。但是，鐵路與公路是工業時代的典型特徵。它們的發展意味著人口和產業能夠佈局在遠離服務於它們的海港。世界各地許多主要的貿易港口因此走向衰落，經常與提供貿易需求的船員進行交往聯繫的人口比例也下降了，即使曾經極度依賴航海業的英國也不例外。
發現海路
真正的航海技術包括在看不見陸地時能使船隻從一個地方航行到另一個地方。在兩個相互能看見的地方之間航行比較容易，但是當看不見地平線時，水手就必須用其他方法來確定航向。在不依賴航海圖和儀器的情況下，最簡單的方法就是「航位推測法」。簡而言之，它是對一艘船隻出發後的航行距離和方位的持續估算。即使一位船長對自己的船舶瞭如指掌，他也無法控制由於海況、洋流和風向而引起的航速和航向變化。利用「航位推測法」能比較可靠地在遠海航行幾百英里[2]，雖然累積的誤差很可能導致在長途航行中無法到達目的地。關於目的地的位置和航線上的海洋特性，水手瞭解得越多越好。
在古代和中世紀早期，沒有精確的地圖或航海圖，在大海裡精確推算距離也是不可能的，所以水手主要依靠個人經驗和對船隻的航行能力、風向、潮汐、洋流、近海水域的深度，在特定水域發現的魚類、鳥類、海洋動物及對各個海岸的特徵的瞭解。如果有必要，他們還會利用其他水手積累的知識和經驗。這種對各地的方位，以及如何到達目的地的瞭解，可以從對冰島位置的描述中得到證明，它來自冰島的《殖民地之書》，該書成於12世紀。
「智者報告說，從挪威的斯塔德（Stad）向西航行7天到達冰島的霍恩，從斯奈山半島（冰島西部）向西航行4天就到達格陵蘭，海洋在這裡最狹窄。據說如果有人從卑爾根沿著正西方向航行，到達格陵蘭的送別角，那麼他再航行半天就可到達冰島南部。從冰島南部的雷克雅內斯向南航行5天就可到達冰島的斯萊恩角，從冰島北部的朗加內斯向北航行4天就可到達北冰洋的斯瓦爾巴群島。」[3]
這段摘錄自冗長的關於冰島早期歷史和移民記錄的文字生動地說明了航海圖和儀器出現前的實際航海情況。航程是以一天航行的大致距離為基礎來推算的。這並非意味著所有船隻在相同時間裡航行的距離相等。它應該被理解為非常粗略的估算，以一艘快速帆船在晴天而且順風風力很大的情況下，能夠（樂觀地估計）航行的距離為前提。這裡給出的數字相對合理地反映了真實距離，因為冰島距挪威西海岸大致相當於它距格陵蘭東海岸距離的兩倍。實際上，很少有船隻航速能如此快。到達冰島和斯瓦爾巴群島（又譯斯皮茲比爾根島）的時間是尤其樂觀的估計，但是它們似乎考慮到了主要洋流和風向。在春天和夏天，從挪威出海向西航行肯定是有利的，但是夏末和秋天風向西吹的時候最為有利。那些作為標誌的地方大多數是海岬。斯奈山半島和雷克雅內斯就是冰島西南海岸的兩個小半島。現代冰島的首都雷克雅未克就位於兩個半島之間的法赫薩灣旁邊。斯萊恩角曾經叫瑪莉特半島，位於梅奧的西海岸。即使是地勢非常低窪的海岬，從海上10英里左右的地方也能被看見。對新手而言，區分海岸線上的不同海岬的確有困難，但是老練的水手能輕易發現它們之間的細微差異。經驗豐富的水手記住了大量不同海岸的特徵，這使得他們能夠分辨何時到達某個特殊地點。他們還可以通過取自船底的岩石、沙子或稀泥來瞭解海底情況。探測水深也會很有幫助，不僅在決定繼續安全航行的可能性方面，而且在推算一艘船隻的位置方面。在水深變化大、地質條件複雜的海域，這些檢驗航行條件和方位的方法顯然更有用處。地中海的水手比那些在北海和大西洋航行的水手更少使用這些方法。
波多蘭航海圖
水手們使用「航位推測法」並不能準確判斷航行路線，相反如果算錯一個航位，下一個航位也會不正確，由此累積的誤差經常導致航行無法到達目的地。航海圖雖然能夠幫助水手增加對海洋空間的地理掌控，但是保障安全航行的話，還得依靠水手們豐富的航海經驗。
當地氣象知識的重要性可用著名的季風例子加以闡釋。東西向交替的季風對航海之所以重要，就是因為它們能使非常堅固的船隻快速而直接地穿越印度洋。它們還促進了東非、阿拉伯半島、印度、東南亞群島沿海地區的航海事業。季風自6月到9月從西南吹向東北，11月到4月從東北吹向西南。季風的名稱起源於阿拉伯語「mausim」，意思是「風的季節」。這些風促進了遠距離季節性航海的發展。季風模式的發現是印度洋地區航海的一個巨大進步。大約到公元前第一個千年中期，或公元前600年之前，人們就掌握了季風的規律，使得東非與印度、印度與東南亞之間通過橫跨印度洋建立了更直接的貿易路線。季風還改善了近東與地中海和南亞之間的航海聯繫。每個地區都增加了對其他地區各民族及其產品和需求的瞭解。地中海的水手最終從有經驗的印度洋水手那裡學會了如何預測和利用季風。
後來，歐洲水手取得了同樣重要的發現。在15世紀後期和16世紀早期葡萄牙影響擴大的過程中，對西大西洋的風向和西非沿岸陸風知識的日益瞭解發揮了重要作用。瓦斯科·達·伽馬在1497年到達好望角的航程中充分利用了盛行的季風。1611年，荷蘭船長亨德裡克·布勞沃發現了如何利用強勁的西風從好望角直接航行到蘇門答臘與爪哇之間的巽他海峽。後來，在這些大西洋「咆哮的西風帶」上的航行偶然會把船隻吹向很遠的地方，甚至吹到東方。1615年，澳大利亞西海岸就是這麼被發現的。
世界各地早期的水手都利用天象指導他們沿著正確的航道行駛。如果人們可以看到並且掌握它們的類型，那麼恆星是可靠的航行指南。儘管歷史學家在中世紀文獻裡發現的航海水平與水手的口頭傳說之間存在很大差距，但從古代起，大多數航海文化便已瞭解相對位置的季節、緯度變化和正午太陽的高度。天文導航在熱帶海域比較容易，因為恆星更容易被觀察到，這些地區的恆星方位相對穩定。在更北面的一些地區，除了北極星之外，其他恆星的方位似乎都在穿過天際時發生了變化。15世紀，歐洲的水手開始使用星盤。這是一種比較精確的測量天空緯度的儀器，雖然它只能用於陸地或者非常平靜的海面。
最早利用磁北極作為航海方位儀的時間難以確定。維京人就知道天然磁石的特性，他們以此作為航行的輔助，但是西歐最早提及水手使用的指南針是12世紀後期的文獻。
水手的星盤，帶有平衡環和計量刻度
水手的星盤包括一個圓形環和仔細區分的刻度表，雖然這種儀器代表的導航進步並非海上擴張的必要前提，但是它們的確有助於為水手們開拓貿易網絡帶來更大信心。
傳統觀點認為，意大利的阿馬爾菲港的水手在地中海航行中最早使用指南針。像中國人一樣，歐洲人發現，漂浮的指南針是非常有效的，他們在銅鞘裡裝備一根指針，以便它能在卡片上指出方位點。15世紀，在歐洲的航海領域，指南針導航變得更加普遍了。通過使用指南針、航海圖和航行方向名單，意大利水手發展了一套在地中海及其附近地區精確定位的方法。阿拉伯航海家在13世紀使用航海指南針，也許是從歐洲人那裡學的。印度洋的水手比歐洲水手更多地利用詳細的天文知識。阿拉伯人稱之為「阿爾卡馬爾」的系統，用一根木棍和一根繩子測量某個天體的緯度，並利用同樣的原理製作星盤。導航技術的一個重要發展，是計算船隻航程的時間單位從「天」縮減為「小時」，最後精確到「分」甚至「秒」。玻璃製造行家威尼斯人製造出高質量的沙漏，13世紀時被廣泛使用，但是沙漏計時太不精確。13世紀著名的加泰羅尼亞哲學家拉蒙·勒爾總結了一種按照「小熊星座衛星」的運動來確定時間的方法，這是圍繞北極星運行的星座中的兩顆恆星，但這種方法在應用中會產生很大誤差，特別是在沒有特殊儀器的情況下。即使17世紀機械鐘變得普遍時，它們仍然缺少精確導航所需要的準確性。
隨著15世紀末全套天文表的出版，從理論上說，通過簡單計算正午太陽的位置和固定經度的時間差，比如格林尼治時間與當地時間的差異，人們可以確定自己的位置是在該點的東邊還是西邊。東經或西經每差15度，便與格林尼治標準時間相差1小時左右。直到這時，計算海洋經度才變得可靠。為了解決精確記錄格林尼治標準時間的難題，歐洲各航海大國進行過多種嘗試。憑借其特有的私人事業與國家指導相結合的方法，英國議會於1714年通過法令，設立「海洋經度發現委員會」，為精確度在30英里以內的計時體系提供兩萬英鎊獎金。1765年，英國鐘錶匠約翰·哈里森（1693——1776）因製作出體積小、精度高的航海經線儀而贏得了這筆獎金。直到對哈里森的航海經線儀的實用性感到滿意後，委員會才發放了全部獎金。1775年，庫克船長利用哈里森設計的航海經線儀進行了其中一次太平洋航行活動。如果與天文表和精密測量儀器——如1757年發明的六分儀——一起使用，那麼航海經線儀就能夠提供一套真正精確的經度和緯度測量系統。人們在格林尼治國家航海博物館裡還能見到這種仍在運行的海洋經線儀。直到1880年，世界各地的貿易網絡正在交匯合一，英國的海上實力處於鼎盛時，格林尼治的坐標才被確定為這種本初子午線。
古代中國發明的指南針
中國人早在戰國時期，就發明了一種具有磁性、形似勺子的磁性指向器——司南，這是最早出現的指南針。11至12世紀，指南針被應用於海上導航，後來由阿拉伯人傳入歐洲，改變了西方的航海技術。除司南以外，中國發明的指南針還有多種形式，例如玄魚、指南龜、羅盤等。根據不同原理，又可以分為水浮式羅盤和旱羅盤。
20世紀80年代中葉以來，一種完全不同且簡單的確定海上或地球表面位置的系統出現了。這就是全球定位系統，簡稱「GPS」。美國國防部發射的繞地球旋轉的24顆衛星傳輸信號至便攜式接收器，通過測量3個或更多衛星接收信號的時間差異，接收器就能提供誤差不超過幾米的精準定位。
[1] 近東是政治地理術語，一般是相對中東、遠東地區而言的概念，指距離西歐較近的國家和地區。——編者注
[2] 1英里=1.6093公里。——編者注
[3] Byock, Jesse L., Medieval Iceland: Society, Sagas and Power, University of California Press, Berkeley, 1988,p.1.