两件工具可资借助。
一件是测深绳。测深绳几乎是同航船一起问世的。它能够测量出海洋任何一点的深度。假如船长有一张他们目前航行的海图，上面标明了这片海洋的不同深度，测深绳就会告诉他这片水域的情况，进而确定航船方向。
另一件是测速器。最原始的测速器是一块木片，把它从船头抛入水中，然后仔细观察船尾通过这块木片共花去了多长的时间，由于船的长度是已知的，在得出船经过某一个固定点的时长，就可以推算出船的航速。
后来，绳子取代了木片。这种绳子很长很细也很结实，预先按照固定长度打上一个个的绳结，并把一块三角形木片系在它的一端。将绳子投入水中之时，并打开沙漏。沙子从瓶中漏干之后(当然预先知道沙漏的时间长度，一般为两三分钟)，就把绳子从水中拉起来，数出在沙子从一个瓶漏到另一个瓶中的这段时间内有下水的绳结多少个。一个绳结代表一海里，于是，就能够得知在这段时间里船开了多少海里，从而算出船的航速。
但是，船长只清楚航速和航向还不够，因为他最精确的计算随时都有可能会被洋流、潮汐和风打乱。所以，即使在指南针传入很久之后，任何一次通常的大海航行都可能还是一次最冒险的经历。于是，那些想在理论上把这一问题解决掉的人认识到，要改变这种局面，就必须为在海上航行的船寻找到一个新的物体，来替代教堂上的尖顶。
这绝对不是玩笑。教堂上的尖顶、海滩沙丘上的树冠、堤坝上的风车以及沿岸的狗叫声，这些物体都曾在航海史上扮演了重要的角色，因为它们是固定的物体，就能作为参照物，无论海上发生什么，它们总还在那儿。有了这些参照物，水手们就能够把自己的方位推算出来。因为他记得上次曾路过这里，然后就告诉自己：“我必须继续向东航行。”当时的数学家(这是一群天才，尽管他们掌握的是不充足的信息，使用的是不精确的仪器，但是却能在数学领域取得同前人一样出色的成就)对这个问题的关键所在很清楚，就是要找到一个本质性的“参照物”来替代那些人工的“参照物”。
从哥伦布横渡大西洋之前200年起，这项工作就动手进行了，但至今日仍然没有完成。无线报时系统、水下通信系统和机械操舵装置在今日的航海中已应用起来了，老舵手们几乎被这些工业时代的巨作扫进了历史的垃圾堆。
假如你置身一个高塔之下，而这个高塔是建在一个巨大的球体表面，一面旗帜正飘扬在高塔的顶部，只要你站在那儿不动，你会发现，这面旗帜就处在你的头顶正上方。如果你从高塔下走开，旗帜就会在你的视野里形成不同的角度，如图所示，这个角度由你与高塔之间的距离所决定。
一旦找到了这个“固定点”来当参照物，问题一下子就简化了许多。这只不过是一个计算角度的问题，早在古希腊时代，人们就已熟谙此术了。对三角形的边角关系，古希腊人掌握得很熟练，这为三角学的发展奠定了坚实的基础。
角度问题把我们带入到了这一章中最艰深的部分，准确地说，是这部作品最为深奥难懂的一段———经度和纬度的确定问题。纬度的确定比经度的确定早了好几百年。表面上看来，确定经度似乎要比确定纬度简单，可是古人没有计时仪器，确定经度的确是难于上青天。而纬度，只要仔细地观察和细心地计算就能够确定下来，因此，人类就较早地解决了这个问题。上述只是基本的概况，下面将对经纬度的问题尽可能简明扼要地作个解释。
在这幅图中，你看见的是几个平面和角。你站在D点，就会发现自己位于塔的正下方，就像你在赤道线上中午12点时站在太阳的正下方。当你走到E点的话，情况就一定会有所变化。由于你脚踩的是一个圆球，因此，在计算角度时，你要画一个平面。从地球的假想中心点A画出一根直线，穿过你的身体，直至天顶(在天文学上，观察者正上方的天空一点，叫天顶，其正式名称———zenith；观察者正下方的天空一点则叫天底———nadir)。
需要用实验来说明这个复杂的问题。把一根毛衣针穿透苹果的中心，假设你站在这苹果的一个侧面上，毛衣针就在你的背后。毛衣针的上端为天顶，下端为天底。然后，假定一个平面与你所在的位置及毛衣针的方向成直角，如果你处在E点，这平面就是FGKh，而BC线就是你观察的这个平面上的一条直线。为了使问题简明扼要，请再假设你的眼睛生在你的脚趾上，正好是在你双脚踩踏BC直线上的一点。然后抬头望塔顶的旗杆，计算一下旗杆的顶端(L)、你所在的方位(E)和直线BC与平面FGKh的交叉点之间的角度(该平面与天顶到地心的直线成直角)，假如你懂三角，通过这个角度你就会算出你和高塔的距离。如果你走到点，那么再按这个方法计算。是你在直线MN上的方位，MN直线位于平面OPRQ上，与地心到当前天顶(天顶自然随观察者移动)的直线成直角。只要把LM角的角度计算出来，就会知道你距高塔究竟有多远。
即使用最简单的方式解说，