Cánh buồm: tấm vải biết tạo lực nâng đã đưa con người vượt đại dương và mở ra thương mại biển | Viết bởi TMC26

Trước khi có động cơ hơi nước, gần như mọi chuyến hàng đi xa trên biển đều nhờ vào một tấm vải căng trên cột gỗ. Cánh buồm cho phép con người lấy sức gió, thứ năng lượng miễn phí và không bao giờ cạn, để chở người và hàng hóa qua những khoảng cách mà mái chèo không thể kham nổi. Lịch sử cánh buồm vì thế gắn liền với lịch sử thương mại và di cư.

Từ sông Nile tới các đảo Thái Bình Dương

Theo Britannica, bằng chứng lịch sử sớm nhất về thuyền được tìm thấy ở Ai Cập trong thiên niên kỷ thứ 4 TCN. Wikipedia cho biết các cánh buồm Ai Cập được vẽ lại từ khoảng năm 3200 TCN, trên những chiếc thuyền sậy đi ngược dòng sông Nile. Điều kiện ở đây rất thuận lợi: sông chảy về phía bắc, còn gió thường thổi từ bắc xuống, nên thuyền thả trôi để đi xuôi và giương buồm để đi ngược. Phần lớn thuyền Nile thời đầu có một cánh buồm vuông và một hàng tay chèo. Khai quật thời kỳ Ubaid ở Lưỡng Hà, khoảng 6000 đến 4300 TCN, còn cho thấy thuyền buồm có thể xuất hiện sớm hơn nữa.

Ở đầu kia của châu Á, người Austronesia, tổ tiên của nhiều dân tộc ở Đông Nam Á hải đảo và Thái Bình Dương, phát triển một bộ công nghệ riêng: thuyền đôi, thuyền có phao cân bằng và cánh buồm hình càng cua với hai thanh gỗ đỡ cả mép trên lẫn mép dưới. Buồm được đan từ lá dứa dại, chịu được nước mặn. Nhờ những con thuyền này, họ tỏa đi từ Đài Loan khoảng năm 3000 TCN, tới Hawaii khoảng năm 900 và New Zealand muộn hơn nữa, phủ một vùng biển trải rộng gần nửa địa cầu, từ Madagascar tới đảo Phục Sinh.

Thuyền đôi Hōkūleʻa với hai cánh buồm hình càng cua về tới Honolulu từ Tahiti năm 1976. Chặng đi tới Tahiti được dẫn đường hoàn toàn bằng kỹ thuật truyền thống

Năm 1976, chiếc thuyền đôi Hōkūleʻa được đóng theo kiểu truyền thống đã đi từ Hawaii tới Tahiti mà không dùng la bàn hay dụng cụ đo đạc nào. Hoa tiêu Mau Piailug, người đảo Satawal ở Micronesia, dẫn đường không cần dụng cụ. Chuyến đi nhằm kiểm chứng giả thuyết rằng người Polynesia cổ đã chủ động vượt biển chứ không phải trôi dạt.

Buồm hoạt động như cánh máy bay

Gió thổi từ phía sau đẩy thuyền đi chỉ đúng khi đi xuôi gió. Ở các hướng còn lại, mặt buồm cong hoạt động giống cánh máy bay: luồng gió lướt qua tạo ra chênh lệch áp suất giữa hai mặt, sinh ra lực nâng. Sống thuyền hay phao cân bằng cản trở thuyền trượt ngang, nên phần lực còn lại kéo thuyền ......... Theo Wikipedia, khi gió thổi ngang thân, lực nâng mạnh hơn lực đẩy, và đây là lúc thuyền buồm thường đạt tốc độ cao nhất.

Sơ đồ minh họa các hướng đi của thuyền buồm so với hướng gió và cách mặt buồm cong tạo ra lực nâng như cánh máy bay

Thuyền buồm vẫn không thể đi thẳng vào hướng gió. Với nhiều loại thuyền, khoảng 45 độ ở mỗi bên hướng gió là vùng không đi được, nơi buồm không tạo ra lực nâng. Muốn tới một điểm nằm phía gió thổi tới, người lái phải đi chếch, rồi đổi mạn theo hình chữ chi.

Gió mùa, gió mậu dịch và các tuyến hàng hải

Khi đã hiểu gió, con người bắt đầu lên lịch cho các chuyến đi theo mùa. Từ cuối thế kỷ 2 TCN, thương nhân Hy Lạp ở Ai Cập tận dụng gió mùa để đi thẳng từ Biển Đỏ qua Ấn Độ Dương tới bờ biển Ấn Độ, thay vì men theo bờ. Ở Địa Trung Hải, buồm tam giác lateen xuất hiện khoảng thế kỷ 2 và phổ biến từ thế kỷ 5. Theo Wikipedia, nó không đi tốt hơn buồm vuông như nhiều người nghĩ, nhưng rẻ hơn để làm và bảo dưỡng.

Từ giữa thế kỷ 15, các tàu buồm nhiều cột kết hợp buồm vuông và buồm tam giác đưa người châu Âu vượt Đại Tây Dương, mở ra cái mà sử học gọi là Thời đại Thuyền buồm, kéo dài tới giữa thế kỷ 19. Đó là giai đoạn tàu buồm thống trị cả thương mại lẫn hải chiến toàn cầu, với những tuyến hàng hải bám theo các luồng gió mậu dịch thổi ổn định quanh năm.

Thuyền clipper Cutty Sark (đóng năm 1869) căng buồm trên biển, một trong những tàu chở trà nhanh nhất cuối thời kỳ thuyền buồm. Ảnh của George Schutze, Thư viện Bang Victoria (Úc)

Đỉnh cao về tốc độ là các tàu clipper giữa thế kỷ 19. Cutty Sark, đóng năm 1869 tại Dumbarton, Scotland, là một trong những tàu chở trà cuối cùng và nhanh nhất. Nhưng cũng trong năm đó, kênh đào Suez khánh thành, mở cho tàu hơi nước một con đường ngắn hơn khoảng 6.100 km từ Viễn Đông về châu Âu mà tàu buồm khó đi. Cutty Sark chuyển sang chở len từ Úc, có chuyến năm 1883 chỉ mất 83 ngày từ Newcastle về London, rồi cuối cùng vẫn thua tàu hơi nước và bị bán đi năm 1895. Ngày nay nó nằm trong ụ khô ở Greenwich, London.

Gần đây, ngành vận tải biển quay lại quan tâm tới các thiết kế tận dụng sức gió để giảm nhiên liệu, một ý tưởng đã đưa con người đi xa từ hơn năm nghìn năm trước.

Nguồn: Britannica: History of ships , Wikipedia: Sail , Wikipedia: Sailing ship , Wikipedia: Point of sail , Wikipedia: Hōkūleʻa , Wikipedia: Indian Ocean trade , Wikipedia: Cutty Sark