水手博物馆收藏了大量非常古老的航海仪器。这些包括在探索时代画廊的星盘，象限，十字参谋，后参谋，八分仪和六分仪在几个画廊。更原始的卡玛拉的复制品可以在探索时代画廊它是最早估计天体在地平线上高度的仪器之一。这种观测结果让古人走上了我们“现代”航海家使用的同一轨道——直到卫星、计算机和GPS让令人满意和优雅的天体导航艺术被淘汰。
最早的天文学家通过艰苦细致的观察和记录发现，这些恒星似乎围绕着天空中的一颗恒星旋转，那就是小熊座的北极星。古人最终认识到，北极星在地平线上的角高度(高度)与测量高度的地球纬度几乎完全一致。根据北极星的高度和一些修正，纬度很容易计算出来。(更正是必要的，因为北极星不是正北，事实上，由于地轴的岁差，北极星不总是，也不会永远是北极星。大约在公元14000年，织女星将在这个位置上停留500年或1000年。)
纬度也可以通过对天体高度的不同观测来确定;太阳。当它穿过观测者的子午线时，就会发生一个叫做“本地视午线”(LAN)的事件。这种观察不需要精确的时间。即使在摆钟发明很久之后，也没有办法在海上准确地报时，因为船的运动会干扰摆钟的工作。因此，多年来，在海上确定经度是有问题的，因此开发了一些变通方法来帮助航海家找到穿越海洋的路。最常见的是向北或南航行到目的地的纬度，然后向东或向西航行，直到登陆。这种“平行航行”早在哥伦布时代之前就被阿拉伯人和中国人使用了。这种方法是必要的，直到18世纪后半叶哈里森发明和发展了航海天文钟。早期对北美的勘探和开发(如克里斯托弗·纽波特)是没有天文钟的。