ЗВЕЗДЫ НАД ОКЕАНОМ
Плавать — значит жить.
(Латинское изречение)
У ИСТОКОВ МОРЕПЛАВАНИЯ
Эпиграф к главе очень точно отражает значение мореплавания для древних народов. Первые цивилизации зарождались на берегах рек и морей не случайно. Водные просторы давали нашим предкам и пищу, и воду, и возможность менять места. Морские дороги были проще, безопаснее и короче сухопутных. Наверно поэтому человек раньше сел за весла, чем стал ездить на колесах.
История мореплавания насчитывает более 6000 лет и такую же древнюю историю имеет искусство навигации (от лат. navigare — плавание корабля по морю).
В книге «По пути древних мореплавателей» болгарского писателя-путешественника А. Дреджиева приведена следующая финикийская легенда: «Рассказывают, что давным-давно на берегу нынешнего Ливана один человек был застигнут стихийным лесным пожаром. Ветер гнал огненный смерч, который несся с большой скоростью и поглощал на своем пути толстые деревья. Человек испугался: огонь подошел к нему со всех сторон, за спиной оставалось только море. Тогда он обернулся к нему, столкнул в воду лежащее рядом обгоревшее бревно, сел на него и отплыл от горящего берега. Так он спасся от пожара. Этого человека звали
Уос, и согласно легенде он был первым мореплавателем».
Перед человеком, рискнувшим выйти в море, всегда вставал вопрос: где он находится и в каком направлении ему следует плыть, чтобы достигнуть цели? Когда человек только познавал азы навигации, ему помогали ориентироваться знакомые очертания берегов. От мыса к мысу, от одного приметного ориентира к другому продвигаться было удобно и надежно. С ухудшением погоды или наступлением ночи можно было подойти к берегу и укрыться в знакомой гавани или бухте. Правда, близость берега нередко была и опасна — прибрежные скалы, рифы и водовороты постоянно грозили неприятностями, чтобы избежать их, приходилось отходить к горизонту, не теряя береговой черты из виду. В таких районах мореплаватели не могли обойтись без сигналов, подаваемых им с суши. На береговых возвышенностях стали зажигать костры, дым которых был далеко - виден днем, а огонь — и ночью. Потом, чтобы огонь был виден дальше, костры стали разжигать на специально построенных башнях-маяках.
О маяках уже упоминает Гомер в «Илиаде»:
Бросил меч на плечо с рукояткой серебряногвоздной, С лезвием медяным; взял, наконец, и огромный, и крепкий Щит: далеко от него, как от месяца, свет разливался. Словно как по морю свет мореходцам во мраке сияет, Свет от огня, далеко на вершине горящего горной, В куще пустынной; а их против воли и волны, и буря, Мча по кипящему понту, несут далеко от любезных...
Если учесть, что эпос Древней Греции сложился за несколько столетий до Гомера, можно заключить, что маяки существовали уже во 2-м тысячелетии до н. э.
Так, известно, что между XV и X вв. до н. э. башня маяка стояла у юго-западного входа в Дарданеллы. Некоторые историки предполагают даже, что архейцы и троянцы воевали между собой не столько из-за прекрасной Елены, сколько из-за контроля над этим важным маяком. А
в III в. до н. э. на воспетом Гомером острове Фарос в устье реки Нил на подходе к Александрии по приказанию египетского царя Птолемея Филадельфа греческим зодчим Состратом был сооружен знаменитый Александрийский маяк.
Он представлял собой трехэтажную башню высотой 120 м. На первом этаже, построенном из шлифованного известняка, постоянно находилась охрана и размещались запасы продовольствия и цистерны с питьевой водой. Над первым шестидесятиметровым этажом, ориентированным по странам света, возвышалась сорокаметровая восьмигранная башня, облицованная белым мрамором. А в углах этой башни, посвященной восьми ветрам, стояли скульптуры слуг повелителя морей
Посейдона, воплощающие многие остроумные технические решения: одна из них выполняла роль флюгера, другая — курантов, отбивавших каждый час суток, третья всегда указывала рукой на солнце и т. п. На третьем этаже, в круглой, обнесенной колоннами башне, вечно горел громадный костер, отражавшийся сложной системой зеркал. Свет маяка,
по свидетельству современников, «сиял подобно звезде» и был виден на расстоянии до 30 морских миль (около 55 километров). Свое произведение строитель посвятил богам, украсив башню надписью: «Сострат из Книдоса, сын Дексифана,— хранителям-богам для блага мореплавателей». Здание маяка венчала семиметровая статуя покровительницы мореплавателей богини Исиды, ярко сверкавшей на солнце. Башня маяка, часто страдая от землетрясений, постепенно разрушалась, а в 1317 г. турецкие войны окончательно уничтожили следы этого великолепного памятника искусства и мореплавания, считавшегося одним из семи чудес света.
В V в. до н. э. на Финском Акрополе была установлена статуя
Афины Воительницы с копьем. Наконечник копья был покрыт золотом и в лучах южного солнца был далеко виден с моря, служа хорошим ориентиром для мореходов.
Для защиты от мелей строили и плавучие маяки. Вот как, по описанию путешественника XI в. Насири Хисрау, выглядел один из них: «Четыре больших бревна дерева садж (тик), соединенных наподобие стенобитной машины. Расположены они четырехугольником: основание у него широкое, а верх узкий. Высота его над водой — сорок гезов (30 метров). Сверху наложено черепицы и камней. Все это прикрыто досками наподобие крыши, а сверху поставлены четыре арки, где должен находиться сторож. Служит маяк для двух целей: во-первых, в этом месте (Персидский залив у впадения общего русла Тигра и Евфрата) есть движущиеся пески и море там неглубоко, так что, если туда зайдет большое судно, оно может сесть на мель. По ночам там зажигают светильник в стеклянном колпаке, чтобы ветер не мог задуть его, а люди видели издалека свет и остерегались, ибо в таком месте никто не может спастись. Во-вторых, он служит для определения стран света, а также для того, чтобы предостерегать от пиратов, чтобы корабельщики, узнав об их близости, могли повернуть в сторону».
Интересно отметить, что русские поморы в период освоения северных морей для ориентирования в прибрежном плавании устанавливали на приметных местах и при входах в бухты и проливы большие кресты, сооруженные из камней или плавника. Причем их поперечные перекладины всегда располагались в направлении север — юг. Так рождались прообразы нынешних маяков, оснащенных сложной оптической и радиоэлектронной аппаратурой.
Совершая свои первые плавания, человек внимательно всматривался в окружающий его мир. Он замечал, что вода у берега имеет иной цвет, чем вдали от них — на отмелях она светлее, что облака собираются чаще над влажными лесами, что птицы редко удаляются далеко от берега и что ветры и течения подчиняются определенным закономерностям. Наблюдения за изменчивостью природы непрерывно обогащали человека знаниями и навыками и помогали ему совершенствоваться в ориентировании. А это, в свою очередь, способствовало развитию мореплавания в целом.
Более 2500 лет тому назад у некоторых наиболее развитых народов Средиземноморья (финикийцев, эгейцев, египтян и др.) уже появились гребные и парусные корабли, и они стали уходить в довольно далекие плавания.
В поисках золота, серебра, драгоценных камней, черного дерева, слоновой кости, благовонных смол и красок, а нередко и рабов фараоны и цари посылали экспедиции в дальние края.
Особенно хорошими кораблестроителями и мореплавателями были финикяне, обитавшие на узкой полосе восточного побережья Средиземного моря, зажатой горными хребтами Ливанских гор. Плавая вдоль берегов с целью захвата территорий, рабов
и развития торговли, они мало-помалу совершенствовались в морском деле и навигационном искусстве и расширяли круг своей мореходной деятельности на юг и на запад. На юге они достигли «Врат смерти» (Баб-эль-Мандебского пролива), а на западе пролива, названного ими Столбами Геркулеса. Пройдя их в 1100 г. до н. э., финикийцы начали осваивать плавания вдоль берегов Африки и Пиренейского полуострова. Предполагают, что они же исследовали Азию вплоть до Малайского архипелага. Совершая частые и длительные плавания, финикийцы перенимали все лучшее, что было сделано другими народами в судостроении и мореплавании. А при египетском фараоне Нехо II (около 600 г. до н. э.) нанятые им финикийские мореходы, выйдя из Красного моря, совершили 3-годичное путешествие вокруг Африки. Когда на судах кончались запасы воды и еды, люди высаживались на берег, сеяли зерно, убирали урожай, а затем плыли дальше.
Особо знаменательным в истории каботажного мореплавания был поход адмирала Неарха (? — около 312 г. до н. э.) — командующего флотом Александра Македонского, корабли которого в 325— 324 гг. до н. э. прошли от устья Инда до устья Евфрата вдоль берегов Индии и Персии. Благодаря усилиям и таланту Неарха средиземноморский мир впервые познакомился с морской дорогой в Индию.
Каждое плавание расширяло познания мореплавателей. Они запоминали береговые ориентиры, направления ветров и течений, опасные места и удобные якорные стоянки. О таких походах слагались песни и сказания, которые и были первыми устными лоциями. Древние греки ввели в практику периплы — описания прибрежных плаваний в определенных районах моря. Наиболее древние из дошедших до нас — «Перипл» грека Скилака, написанный в VI в. до н. э.; «Перипл Ганнона», совершившего в VII—VI вв. до н. э. плавание вдоль западного побережья Африки, и «Перипл Эритрейского моря» («Плавание по Индийскому океану») неизвестного египетского купца (I в. н. э.). Они представляли собой нечто вроде руководств или справочников той эпохи по торговле и мореплаванию. В них заносилось все, что удавалось увидеть и услышать и что могло пригодиться в дальнейшем. Они информировали мореплавателя о том, где и чем торгуют на данном маршруте, где можно запастись во дой, достать пищу и древесину для починки судна и т. д. В периплы заносились заметки о входах и выходах из гаваней, характерных особенностях береговой черты, наиболее приметных ориентирах, мелях, попутных и встречных ветрах и т. п. У поморских мореплавателей Студеного моря-океана навигационный опыт плавания закреплялся в сказаниях и в письменных документах — «записных книжках», «уставах морских», «морских указах» и «книгах морского ходу». В этих древнерусских рукописных лоциях образно и подробно описывались не только береговые приметы, но и направления ветров, распорядок приливно-отливных течений, советы, как предсказать погоду по цвету морской воды, облакам и оттенкам неба, о выборе времени прохода между льдов. Торговые морские пути и географические данные держались, как правило, в глубокой тайне, чтобы сохранить свое превосходство в мореплавании и торговле. Появились знатоки определенных районов и маршрутов, их стали называть лоцманами.
К таким людям относились с особым уважением. При военных столкновениях и пленениях лоцманам всегда была гарантирована жизнь — их знания представляли слишком большую ценность, ведь опытные лоцманы-навигаторы помогали преодолевать опаснейшие препятствия в местах, где экипажи судов никогда не бывали. С такими лоцманами плавали и финикийцы, и карфагеняне, и флотоводец Неарх. В экспедиции последнего в качестве лоцманов участвовали опытные кормчие — перс Магаиос сын Фарнуха и гедрозиец Гидрака (Гедрозия — современный Иранский Белуджистан).
Именно они обратили внимание Неарха на закономерности муссонов (от арабского слова «маусим» — попутный ветер, т. е. ветер, дующий в строго определенном направлении, а затем меняющий его на обратное), однако честь открытия их приписывается греческому купцу и мореплавателю Гиппалу, жившему в Египте в начале I в. до н. э. Он первый доверился муссонам настолько, что рискнул оторваться от берега и пересечь открытое море. Пойти на это его заставило стремление избежать столкновения с многочисленными пиратами, рыскавшими вблизи берегов. По описаниям мореплавателей, побывавших в Индии, Гиппал знал о взаимном расположении полуострова Индостан, Аравии и мыса Гвардафуй (Рас-Асейр).
Выйдя из Баб-эль-Мандебского пролива, он недолго держался аравийского берега и скоро, пользуясь юго-западным муссоном, дующим все лето в восточном направлении, ушел в открытое море и впервые таким образом пересек открытый Индийский океан, прибыв в северную часть Индии. Греки последовали примеру Гиппала, и вскоре муссоны стали еще одним навигационным подспорьем в их плаваниях. По некоторым источникам, тайну муссонов открыли грекам индийцы или арабы, за много лет до Гиппала освоившие их и уверенно пересекавшие западную часть Индийского океана. В декабре они с северо-восточным циклоном плыли в Индию, а в июле с юго-западным возвращались обратно. Полагают также, что у Гиппала был опытный индийский кормчий, хорошо знавший условия плавания в этом районе.
Плавание в открытом море заставило моряков совершенствовать навигационное искусство применительно к новым условиям. Они почувствовали себя увереннее, когда поняли, что звезды на небосводе разбросаны не хаотично, а в строгой закономерности, и их не сносит ветром. Расположены они так, что их можно объединить в группы — созвездия, а весь небосвод в целом вращается. Также было прослежено, что некоторые созвездия не исчезают за горизонтом, а описывают круги, и есть особо примечательная звезда — в созвездии ковша Малой Медведицы. Ее положение на небе почти всегда неизменно, и она является как бы центром, вокруг которого вращается небосвод. И еще одно удивительное свойство было обнаружено у этой яркой звезды: чем южнее плыл мореплаватель, тем ниже опускалась она к горизонту. Эту звезду мореплаватели древних времен называли Финикийской, Путеводной, затем Полярной. Финикийской ее называли потому, что финикийцы первыми стали ориентироваться по звездам. Малой Медведицей особенно удобно было пользоваться при плавании с севера на юг вдоль побережья Малой Азии. Она помогала определить не только направление, по ее высоте над горизонтом оценивали время, оставшееся до конца пути.
В одной из своих поэм поэт древней страны Сури (Малая Азия)
Лукиан так передает рассказ капитана финикийского судна, с которым он путешествовал в Сирию, об использовании им звезд для навигационных целей:
«Когда созвездие Малой Медведицы оказывается высоко надо мной в рее — значит я нахожусь в Боспоре (царство на Крымском побережье Черного моря) и в море, которое омывает берега Скифии. Когда большой Арктур опускается ниже вершины мачты, а близкий Киносур оказывается у самой воды — значит корабль находится вблизи сирийского порта».
Арабы и индийцы использовали Полярную звезду для плавания вдоль меридиана вероятно вплоть до 13-го столетия. Так, Марко Поло упоминает, что на Малабаре высота Полярной звезды составляет «2 фута», а «в Гузерате 6 футов»- Известно, что фут у Марко Поло составлял приблизительно 6°.
Высоту Полярной звезды до середины 2-го тысячелетия определяли довольно грубо: с помощью угла, образуемого шириной ладони вытянутой руки (приблизительно 8°), копья, роста человека и т. п. Так, например, португальский мореплаватель писал в 1456 г.: «В течение нескольких дней мы находились в устье реки (Гамбия)... видели только Полярную звезду и она находилась очень низко над морем — на высоте копья над уровнем моря». Позже, в 1462 г. португальский исследователь Педро де Синтра записал: «...Мы назвали его Ilha Roxa... этот остров находился в месте, где высота Полярной звезды находится на уровне роста человека».
Так начинали плавать европейские и азиатские мореплаватели. Иначе осваивали мореплавание жители островов Тихого океана. Они не могли спокойно плавать вдоль берега, а сразу должны были выходить в открытый океан. Сама природа способствовала этому. Море было для них не преградой, а широкой дорогой. Повседневное общение с ним выработало у островитян способность хорошо ориентироваться без всяких инструментов, даже вдали от берегов. Ограниченность территории, перенаселение, неурожаи, набеги соседей нередко заставляли их выходить в неведомую даль в поисках новых земель. Бывало, смельчаки преодолевали огромные расстояния (более 1000 миль). Чтобы совершать такие дальние плавания, надо было обладать высоким искусством навигации. Мореплаватели прекрасно ориентировались по запахам, цвету воды, шуму прибоя, отблескам на небе, особой окраске облаков над островами, лежащими еще за горизонтом. А признаки приближения суши составляли предмет целой науки. Известны им были и зачатки астрономических познаний. Новозеландский ученый Те Ранги Хироа утверждает, что островитянам были известны множество «неподвижных звезд и 5 странствующих планет». Каждая звезда имела свое имя. Отправляясь в далекое плавание, островитянин знал, в какой части неба, над каким островом и когда восходит та или иная звезда.
Разгони ты дневные тучи,
Разгони ты ночные тучи,
Пусть увидит Ру звезды на небе,
Чтоб привели они его в страну желаний,—
поется в древней песне жителей Полинезии.
Периплов у островитян не было. Свои наблюдения они передавали из поколения в поколение в песнях и сказаниях. Была у них и своеобразная карта — острова на ней изображались раковинами улиток, а маршруты между ними — жилками пальмовых листьев или палочками.
Океанийцы прекрасно изучили направления ветров, дующих в Тихом океане, и во время плаваний использовали их не только как движущую силу, но и ориентировались по ним. Испанский мореплаватель Андриа-и-Варела в 1774 г. писал, что таитяне различали 16 направлений ветра.
Интересно отметить, что у древних мореплавателей с ветром связано много суеверий. Они обращались к повелителю ветров богу Эолу, имевшему четырех помощников — северный ветер Борей, восточный Эвр, южный Нот и западный Зефир,— с молитвами и делали ему подношения. Считалось, чтобы вызвать попутный ветер, надо поцарапать основание мачты. Если это не помогало, значит на борту находился грешник и его надо было принудить к покаянию. Моряки верили, что неплохие результаты может дать легкое посвистывание, чередующееся с заклинаниями; подвешивание в новогоднюю ночь за бортом метлы или рождественской елки и т. п. Чтобы отогнать вихрь или смерч, капитан должен был колотить мечом по борту, со стороны которого наступала стихия.
Хорошим ориентиром для полинезийцев была и океанская зыбь, ведь в Тихом океане она отличается особенным постоянством.
Верными помощниками древних мореплавателей были и птицы. Хораппанцы — народ, живший в бассейне реки Инд,— для навигационных целей использовали специально тренированных птиц. Выпущенные на волю, они кратчайшим путем летели в родную бухту. Полинезийцам во время их плаваний в Новую Зеландию помогали ориентироваться длиннохвостые кукушки, которые в сентябре совершали перелеты с Таити и других островов Общества и Кука в Новую Зеландию. Птицы летели низко над морем и издавали пронзительные крики. Своеобразным компасом служили мореплавателям фрегаты — крупные птицы отряда веслоногих, часто встречающиеся на океанических островах. В отличие от других морских птиц они не могут отдыхать на воде, так как их оперение легко намокает, и поэтому они кратчайшим путем устремляются к местам гнездования.
Птицы, по преданию, помогли норвежцам открыть Гренландию. Когда в 982 г.
Эйрик по прозвищу Рыжий отправился из Исландии в поход на запад в поисках «новой земли», он взял с собой несколько воронов, которых поочередно отпускал на волю, тщательно наблюдая за их полетом. Первый ворон, выпущенный Эйриком на волю, полетел обратно по направлению к Исландии, второй вернулся на корабль, а одна из птиц повернула на запад. Эйрик последовал по этому направлению и скоро пристал к южной оконечности какой-то земли, которую из-за того, что она была вся покрыта зеленью, он назвал Гренландией (Gronland в переводе с датского означает зеленая земля).
Интересно отметить, что всевозможными приметами в навигации пользовались не только древние моряки, но и мореплаватели более позднего времени. В дневнике
X. Колумба можно встретить такие записи:
«Воскресенье 16 сентября... Здесь начали замечать множество кустов зеленой травы, и, как можно судить по ее виду, трава эта лишь недавно была оторвана от земли. Поэтому все полагали, что корабли находятся вблизи какого-то острова.
Четверг 20 сентября... На корабль прилетело два глупыша, а затем еще один — верный признак близости земли... Затем прилетел с запада-северо-запада глупыш, а летел он к юго-востоку — признак того, что он оставил за собой землю к западо-северо-западу, потому что спят эти птицы на суше, а по утрам вылетают в море в поисках пищи и от земли они удаляются более чем на 20 лиг» (около 20 километров). Может быть, благодаря этим способностям птиц мореплаватели считали их одними из своих покровителей и украшали в средние века нос и корму судна, а впоследствии только нос аллегорическими изображениями птиц с женской головой.
Но особенно успешно использовали древние мореходы в своей бесприборной навигации течения — эти незримые реки, пересекающие моря и океаны в разных направлениях. Они доставляли их суда по назначению за многие сотни миль. Достаточно привести такой пример, упоминаемый Т. Хейердалом в своих исследованиях. Голландский мореплаватель Якоб Роггевен открыл остров Пасхи, как известно, случайно. Но еще задолго до его отплытия в кругосветное плавание в поисках богатого Южного континента абориген-индеец старик Чепо сообщил испанцам точное навигационное описание пути к этому острову от гаваней, расположенных на побережьях Южного Перу. Он даже предупредил, что плавание это займет около двух месяцев. Предсказание было основано на хорошем знании индейцами Перуанского течения и попутных пассатов. Плавание Я. Роггевена подтвердило, что рекомендации Чепо были абсолютно правильны.
Первые европейские экспедиции и машинное моделирование также показали, что малайские пироги, китайские и японские джонки запросто могли, например, достигать берегов Колумбии с течением Куросио. Подтверждают это и жертвы кораблекрушений, которых течение доставляло живыми от Азии к берегам Колумбии и даже к Гавайским островам.
Уже в те далекие времена появились и первые нехитрые приспособления, предназначавшиеся для ориентирования. Еще до того как были изобретены магнитные компасы, русские мореходы Севера пользовались деревянным компасом —
ветрометром.
Он представлял собой вырезанный из доски круг диаметром 60—70 сантиметров и толщиной 5 сантиметров, разбитый перпендикулярными линиями на 16 направлений — румбов. В середине круга и по краю через равные расстояния в выжженные отверстия вставлялись деревянные стержни — в центре длинный, по краям средние и между ними — короткие (межники). Роль стрелки выполняла тень центрального стержня. Один из средних стержней принимали за начало отсчета.
Направления румбов называли «ветрами». В полдень ветрометр устанавливали так, чтобы тень от центрального стержня падала на начальный стержень, т. е. на условный север, и тогда можно было легко определить направления всех остальных ветров. В ночное время ветрометр выставляли по Полярной звезде, а в пасмурную погоду для этих целей использовали деревянные кресты-маяки, расставленные по всему северному побережью. Если же и крестов было не видно, то ориентировались по господствующим ветрам.
Одна из древних скандинавских легенд рассказывает о том, как ориентировались в своих плаваниях норвежцы во времена
короля Олафа (995—1030): «Погода стояла облачная, шел густой снег. Король ничего не мог видеть, и нигде не было просвета в небесах. Тогда спросил он Сигурда, откуда должно восходить солнце. И тот сказал. Тогда велел король дать ему солнечный камень, подняв его, и, увидев, с какой стороны он блеснул, понял, что Сигурд верно сказал».
Ученые долго ломали голову над секретом таинственного «солнечного камня». Даже его существование подвергалось сомнению. Однако датчанин Туркильд Раскоу доказал, что такими свойствами «видеть» солнце через облака может обладать минерал с хорошо выраженной металлической структурой. Такой минерал —
диокрит — недавно был обнаружен на одном из островов Осло-фьорда. Эксперименты показали, что с его помощью можно определить направление на Солнце, находящееся за облаками, с точностью до 5°. Таким образом, мореплавание без помощи специальных инструментов достигло в древние времена совершенства. О более точном плавании и помышлять было невозможно.
АСТРОЛЯБИИ И БАЛЛЕСТИЛЛЫ В РУКАХ КОРМЧИХ
Считается, что уверенно ориентироваться по светилам мореплаватели начали в VI в. до н. э. Однако первые мореходные инструменты для измерения положения светил появились на судах лишь в начале христианского летосчисления. К этому времени астрономия уже успела пройти длительный путь развития. Нужды мореплавателей, земледельцев заставили древних астрономов совершенствовать календарь, уточняя продолжительность года, изучать взаимное расположение светил. Надо было разобраться в сложном движении Луны, уяснить особенности перемещения планет и составить первые звездные каталоги.
Еще в глубокой древности было замечено, что дневной путь Солнца не всегда одинаков, точки восхода и захода, высота его на небе в полдень и время от восхода до заката подвержены изменениям, также по определенным законам изменяют свое положение на небесном своде звезды и Луна. При этом быстрота их движений различна, а вот расстояния между звездами остаются неизменными, они как бы прикреплены к небосводу.
Изучая эти закономерности, древние халдейские мудрецы разделили окружность на 360 частей, каждая из которых представляла собой один шаг солнца на величину его диска.
Один градус у них представлял угол, под которым были видны два сложенных рядом солнечных диска. В дни равноденствия солнце описывает полуокружность, в которой укладывается 180 «солнечных шагов». Поскольку у халдеев была шестидесятиричная система счета, целое делилось на 60 частей. Так оказалось, что в одном градусе 60 угловых минут, а в одной минуте — 60 угловых секунд.
В начале 2-го тысячелетия до н. э. звезды начали объединять в созвездия, и первая звездная карта, используемая в мореплавании, была у аргонавтов. Во времена Гомера (VII в. до н. э.), который был убежден, что звезды созданы Зевсом в помощь мореплавателям, на небе насчитывали уже 12 созвездий: Большая Медведица, Малая Медведица, Волопас, Кассиопея, Цефей, Андромеда, Пегас, Лира, Орел, Геркулес, Знаменосец и Возничий. Наиболее высокого уровня наука чтения звезд достигла в доисламской Аравии. Неслучайно около 80% ярких звезд имеют названия арабского происхождения. Большое значение звезд для навигации подчеркивается в Коране:
«Он (бог) поставил звезды для вас для того, чтобы по ним во время темноты на суше и на море узнавали прямой путь».
В VI в. до н. э. один из семи мудрецов античной Греции — философ, математик и астроном
Фалес Милетский (625—547 гг. до н. э.) понял секреты солнечных и лунных затмений и предсказал солнечное затмение 28 мая 585 г. до н. э. Ему же некоторые авторы приписывают создание первого руководства по навигационной астрономии.
За одно поколение до Троянской войны Хирон изобрел небесную сферу, а древнегреческий астроном
Евдокс Книдский (408—355 гг. до н. э.) научился определять на ней положение звезд. Этому астроному, географу и философу IV в. до н. э. принадлежит, вероятно, первая попытка научного доказательства шаровидности Земли. Он же ввел в обиход понятие «горизонт».
Замечательный геометр, астроном и первый в мире картограф Эратосфен
(276—194 гг. до н. э.) впервые измерил дугу земного меридиана между Александрией и Сиеной, добившись при этом небывалой для того времени точности.
Велики заслуги перед астрономией и мореплаванием знаменитого древнегреческого ученого
Гиппарха Родосского (около 180—125 гг. до н. э.). Он усовершенствовал методику расчета видимого движения Солнца и Луны, вычислил расстояние до Луны, определил продолжительность года (с ошибкой всего до 6 минут!),
составил каталог положений 850 звезд и ввел понятие о географических координатах — широте и долготе. Гиппарх был одним из первых, кто для определения положения светил начал пользоваться угломерными инструментами.
Самыми древними астрономическими инструментами считаются
гномон, квадрант и астролябия.
Появление гномона с определенной долей вероятности относят к 5-му тысячелетию до н. э. По некоторым данным, гномон является изобретением древнегреческого философа
Анаксимандра (около 610 — после 547 г. до н. э.). Инструментом его можно назвать лишь условно. Это был просто шест или столб, который устанавливался вертикально. По соотношению длин шеста и тени, отбрасываемой им, определяли время и вычисляли угловую высоту Солнца над горизонтом.
Несмотря на свою простоту, гномон позволял определять весьма важные астрономические величины, например продолжительность года. Делали это следующим образом. Древние наблюдатели, следя за длиной тени в полдень, подмечали, когда она становится самой длинной и самой короткой, т. е. фиксировали дни солнцестояния, а значит, и продолжительность года. Чтобы тень от гномона была четко выражена, на конце шеста укрепляли пластинку с маленьким круглым отверстием, благодаря которому солнечный луч оставлял на горизонтальной плоскости четкий блик. По нему и производили измерения.
С помощью гномона Фалес Милетский измерил высоту египетских пирамид. Вначале он определил час, когда высота гномона и длина его тени были равны между собой, а затем в этот же час измерил тень пирамиды, которая и была ее высотой.
Очевидно, чем выше гномон, тем длиннее его тень и, следовательно, точность. Один из самых длинных гномонов высотой в 117 римских футов (около 35 метров) был построен в Египте еще за тысячу лет до н. э. В царствование императора Августа его перевезли в Рим,
где он использовался для определения полдня. Гномон высотой 55 метров были построен в Самарканде, в знаменитой обсерватории великого узбекского астронома Улугбека (1394—1449), внука татарского завоевателя Тимура. В этом же веке во Флоренции на здании собора был установлен гномон, который вместе с собором достигал высоты 90 метров.
Полагают, что для навигационных целей гномон впервые использовал в IV в. до н. э. греческий купец из Массалии (г. Скафис Марсель)
Пифей, который нарушил существовавший тогда запрет плавания за Геркулесовы столбы и, выйдя в Атлантический океан, направил свое судно на север. Во время плавания к Шетландским островам он использовал гномон для определения широт по измеренным в полдень высотам Солнца. Из-за качки приемлемые по точности измерения на судне производить было невозможно, поэтому широты Пифей определял, высаживаясь на берег. Наблюдения его оказались достаточно точными. В частности, широту Массалии он высчитал с точностью до нескольких минут. Известно также, что викинги контролировали местоположение судна в море с помощью «солнечной доски», представлявшей собой вертикальный стержень, устанавливаемый на борту судна. По длине его тени в полдень определяли, придерживается ли корабль нужной параллели.
Кроме гномона древние астрономы использовали для наблюдений его разновидность —
скафис, изобретенный древнегреческим астрономом
Аристархом Самосским. Прибор отличался от гномона тем, что тень от стержня падала не на горизонтальную плоскость, а на внутреннюю поверхность полусферы. Сам стержень представлял радиус этой полусферы. На внутренней поверхности скафиса были проведены параллельные линии, соответствующие различным частям круга. По тени, падающей на эти линии от стержня, можно было узнать высоту Солнца над горизонтом в данном месте и, следовательно, определить широту.
За несколько столетий до нашего летосчисления появилась астролябия. Одни историки считают, что изобрел ее на рубеже III и II вв. до н. э. известный математик
Аполлоний Пергский, другие — Гиппарх, а многие приписывают авторство ее создания наряду с квадрантом величайшему греческому астроному эпохи позднего эллинизма
Клавдию Птолемею (около 90—160 гг.).
В своем главном труде, явившемся руководством по всей астрономии того времени,— «Великом математическом построении астрономии в XIII книгах», обычно называемом «Альмагестом», он действительно описал астрономический инструмент, который назвал «астролабон», что в переводе с греческого буквально означает «для определения положения светил». Однако он мало чем напоминает
астролябию, которую позже стали применять моряки. По существу, это была
армилла — модель небесной сферы с ее важнейшими точками, кругами — полюсами и осью мира, меридианом, горизонтом, небесным экватором и эклиптикой. Выполнять наблюдения таким прибором было непросто. При помощи Солнца, Луны или известных
звезд инструмент и его вращающиеся круги приводились в правильное положение, после чего по их градуированным кругам-шкалам можно было вычислить долготу и широту звезды, на которую наводили визир. Для береговых наблюдений предназначен и квадрант,
описанный Птолемеем. Он представлял собой доску, гладко вытесанную из камня или дерева. На ее поверхности были нанесены горизонтальная и вертикальная линии и стягивающая ее дуга в 90°, разделенная на градусы и их доли. В центре дуги помещали линейку, которая могла поворачиваться вокруг него. На концах линейки перпендикулярно доске укрепляли два небольших стержня. Доску при наблюдениях устанавливали в плоскости небесного меридиана. Когда Солнце проходило через меридиан, линейку следовало расположить так, чтобы тень верхнего стержня падала точно на нижний. Тогда деление на дуге квадранта соответствовало высоте светила.
Приборы, описанные Птолемеем, предназначались для наблюдений на неподвижном основании, т. е. на берегу. На судне они были совершенно бесполезны. Однако, несомненно, они послужили прообразом и будущих мореходных инструментов. Правда, на европейских судах их стали применять лишь в начале 2-го тысячелетия. Что явилось тому причиной, почему так медленно развивались и проникали в мореплавание идеи Птолемея?
Птолемей — создатель геоцентрической системы мира и автор математической теории движения планет вокруг неподвижной Земли, творил на закате античности. Александрийский мусейон, уникальная сокровищница знаний античного мира, воспитавший великих ученых и поэтов, в средние века стал вызывать к себе недоверие и слепую ненависть церковников, и вскоре основы античного мира и его культура оказались забытыми. Наука в Европе пришла в полный упадок. Возрождение астрономических исследований началось лишь спустя несколько веков. И значительную роль в этом сыграли арабы, развернувшие в VII в. знамена Магомета на громадных пространствах Римской империи и в странах, лежащих далеко к востоку. Как завоеватели и как странствующие купцы они достигли границ Тихого океана на востоке, а на западе в 711 г. преодолев пролив, который стал называться искаженным арабским именем Гибралтар, в течение 7 лет овладели всем Пиренейским полуостровом и Северной Африкой.
Завоевав богатые страны с древней культурой, арабы познакомились с наукой и литературой подвластных им народов и во многом не только усвоили их научные взгляды, но и заложили основы собственной арабской науки и культуры. Одно из главенствующих мест в деятельности арабских ученых занимала астрономия. Герой сказок «Тысяча и одна ночь» мужественный багдадский халиф Гарун ар-Рашид (VIII в.) приказал собрать древние греческие рукописи, среди которых оказалась и работа Птолемея. В 827 г. она была переведена на арабский язык и получила название «Альмагест» (ал-мад-жисти — величайшее сочинение). Вслед за «Альмагестом», который стимулировал изыскания арабских ученых, у астрономов стран ислама появились и инструменты, созданные на основе описанных Птолемеем.
Так, работавший в Толедо — научном центре арабской Испании — астроном Ибрахим аз-Заркали, получивший латинизированное имя Арзахель (1029—1087), создает астролябию нового типа, которую стали использовать не только астрономы, но и моряки.
(В некоторых источниках авторство новой астролябии приписывается ученому-математику Герберту Орийякскому, долго жившему в Испании и изучавшему там арабскую науку. С 999 по 1003 г. Герберт был папой римским под именем Сильвестра И.)
Новая астролябия представляла собой кольцо с приспособлением для подвешивания. Отвес от точки подвеса фиксировал вертикальную линию, по которой определяли горизонтальную линию и центр. Вокруг центральной оси вращался поворотный
визир-алидада с диоптрами на концах. На кольце со стороны алидады наносили градусные деления. Для устойчивости такую астролябию делали громоздкой и тяжелой. Наблюдение с ее помощью производили трое: один держал инструмент за кольцо, другой измерял высоту светила, а третий снимал отсчет. Основной наблюдатель становился спиной к Солнцу и поворачивал алидаду так, чтобы верхняя визирная нить бросала тень на нижнюю, это означало, что визир точно направлен на Солнце. В этот момент снимали отсчет. Звездной ночью при помощи астролябии определяли высоту Полярной звезды, направляя на нее визир.
Работать с такой астролябией было очень трудно, так как суда были малы и качка мешала получить правильные отсчеты. Для повышения устойчивости позже были изобретены специальные деревянные треноги, однако и они мало помогли. Поэтому астролябия на судах внедрялась очень медленно. И лишь во второй половине XV в. мореплаватели стали ее широко использовать. К этому времени мореплавание сделало огромный шаг вперед. Крестовые походы расширили кругозор европейцев, и они основательно изучили Южную и Юго-Восточную Европу. Полученные ими данные систематизировали и передавали картографам. В результате этого в XIII в. появились более точные
карты-портоланы, на которые начали наносить компасные линии. Эти линии расходились из отдельных точек, называемых «розами ветров», и служили для прокладки курсов. Число таких «роз» обычно достигало 16.
Каждый сектор между направлениями главных четырех ветров был разделен на четыре по 22,5°. Первая дошедшая до нас карта мира, построенная с помощью 16 компасных линий, была вычерчена в 1311 г. Петром Весконте и приложена к сочинению венецианца Марино Санудо «Книга о тайнах, верных кресту». Предполагают, что одним из консультантов авторов карты был Марко Поло. Необходимость более точного плавания побуждала совершенствовать инструменты. В наибольшей степени в этом преуспели португальцы. В XV в., освободившись от владычества мавров, разоренная войной Португалия стала искать пути выхода из бедственного положения, а для этого нужны были золото, новые рынки и чернокожие рабы, которых можно было выгодно продать. Отвоевав у берберов в 1415 г. под знаменем Христа богатую марокканскую крепость Сеуту — важнейший стратегический пункт у входа в Средиземное море,— португальцы приступили к освоению вначале северных, а затем и западных берегов Африки. В то же время их взор был постоянно обращен к островам центральной Атлантики. Намереваясь обогнуть Африку, они планировали достичь морем берегов богатой «Африканской Индии», т. е. нынешней Эфиопии.
Вдохновителем и организатором этих экспедиций был принц Энрике (1394— 1460). Не совершив ни одного дальнего похода, не участвуя ни в одной экспедиции, он снискал себе имя
Генриха Мореплавателя благодаря большому вниманию, которое он уделял кораблестроению, мореплаванию и навигационным наукам. Дон
Энрике был третьим сыном короля Жуана I Генрих Мореплаватель и не мог рассчитывать на престол, поэтому всю свою энергию и организационный талант он посвятил морским предприятиям. Его двор был центром научной деятельности в области изучения географии и наук, имеющих отношение к мореплаванию. Будучи магистром полумонашеской, полувоенной организации — рыцарского ордена Христа, он использовал его средства для усиления морского могущества Португалии и, в частности, для создания в городе Сагрес (Сагриш) на пустынной косе мыса Сан-Висенти, крайней юго-западной точке Португалии и всей Европы, обсерватории мореходной школы и крупнейшей библиотеки. В школу были приглашены на службу лучшие математики, картографы и мастера по навигационным приборам. Здесь впервые в христианском мире началось систематическое изучение прикладной навигационной науки.
Генрих Мореплаватель много сделал, чтобы собрать воедино и систематизировать все сведения, которые можно было получить по морскому делу. Он приказал, чтобы все наблюдения в море офицеры выполняли тщательнейшим образом и наносили их на морские карты. Неукоснительно придерживаясь этого правила, португальцы заложили основы современной картографии. Были уточнены «Альфонсовы мореходные таблицы», составленные специально для мореплавателей еще в 1248—1256 гг. испанскими астрономами, разработан первый научный атлас, создана большая Венецианская карта. Особое внимание было уделено мореходным инструментам.
В 1484 г. была создана Хунта дос Математикос — научная коллегия по делам мореплавания, в которую вошли лучшие географы и специалисты по мореходным инструментам. Наряду с вычислением астрономических таблиц, в частности склонений Солнца, ученые вплотную занялись усовершенствованием астролябии. В этих работах принимал участие и знаменитый создатель первого глобуса мореплаватель и географ Мартин Бехайм (1459—1507). В результате вместо громоздкой деревянной астролябии была создана металлическая малогабаритная точная астролябия с алидадой. Кроме астролябии Хунта разработала для мореплавателей руководства, содержащие инструкции по обращению с инструментами и морской ежегодник с таблицами.
Плодами всех этих работ были открытия португальскими экспедициями, возглавляемыми П. А. Кабралом, А. Кадомосто, Б. Диашем, Н. Триштаном, Васко да Гама и другими, всех берегов Африки, кратчайшего пути в Индию, островов Центральной Атлантики — Азорских, Зеленого Мыса.
Наряду с использованием астролябии европейские мореплаватели начали использовать и
квадрант. Изобретателями нового квадранта для моряков были, по-видимому, арабы. Используя труды Птолемея и опыт, накопленный арабскими астрономами по созданию больших стационарных квадрантов в обсерваториях Востока и Средней Азии, они создали простейший инструмент для определения высот небесных светил над горизонтом в условиях судна.
Он представлял собой деревянный сектор с дугой в четверть круга. В вершине сектора укреплялся отвес в виде тонкой шелковой нити со свинцовым грузом. Для наблюдения высоты светила квадрант подносили к глазу и совмещали визирные нити с направлением на светило. В этом случае отсчет в месте пересечения нити отвеса со шкалой дуги соответствовал искомой высоте. Чаще всего наблюдения с помощью квадранта вели вдвоем. Один держал квадрант так, чтобы он находился в вертикальной плоскости, совпадающей с направлением на светило, а другой снимал отсчет. В плохую погоду он был очень не точен и для того, чтобы с его помощью вести расчеты, приходилось приставать к берегу.
Португальцы, которые плавали вдоль побережья Африки, т. е. вдоль меридиана, на лимб квадранта часто наносили не высоты, а названия портов, отличительных характеристик береговой черты, устья рек, которым они соответствовали, а между ними пройденные расстояния от Лиссабона. Так, расстояние в 162/3 лиги соответствовало у них изменению широты приблизительно на 1°.
О том, что арабы до европейцев стали использовать на судах подобные инструменты, известно из истории португальского мореплавания. Успех флотилии
Васко да Гамы при переходе из африканского города Малинди в Индию был, как известно, во многом предопределен участием в нем в качестве лоцмана потомственного
навигатора, «знатока морского дела и астрономии» муаллима (кормчего)
Ахмада ибн Маджида, ставшего впоследствии широко известным благодаря трудам по арабской навигации своей эпохи.
Когда приглашенный лоцман-мавр прибыл на флагманский корабль, Васко да Гама, желая проверить его и одновременно удивить, показал ему свои угломерные инструменты — большую деревянную астролябию, установленную на «Сан-Габриэле», и новые, малые металлические. Однако мавр нисколько не удивился и заметил, что такие приборы арабским мореплавателям хорошо известны, но они предпочитают пользоваться квадрантами. В свою очередь он показал португальцам разнообразный мореходный инструментарий, который использовали лоцманы Индийского океана и который ни в чем не уступал европейскому.
Индийские лоцманы пользовались, в частности для измерения высот светил, строго вымеренными дощечками, располагая их в вытянутой руке, и
камалом, который не был известен европейцам.
Камал представлял собой параллелограмм из рога размером приблизительно 9Х 15 см со шнуром, продетым сквозь центр и имевшим девять узлов, завязанных на определенных расстояниях друг от друга. При пользовании камалом обратный конец шнура держали в зубах, а параллелограмм — на таком расстоянии от глаза, чтобы нижний конец касался горизонта моря, а верхний — нужной звезды. Тогда узел, в котором пересекались линии звезды и горизонта, соответствовал высоте звезды.
Эпоха Великих географических открытий дала новый толчок развитию навигации.
Мореплаватели этой поры многим обязаны профессору Венского университета Иоганну Мюллеру, известному под псевдонимом
Региомонтан (1436—1476), который он взял по названию родного городка в Баварии Кенигсберга («кенигсберг» в переводе с немецкого означает «королевская гора», что по латыни звучит как regius montanus). Он перевел с арабского «Альмагест», построил в Нюрнберге обсерваторию и мастерскую для изготовления астрономических инструментов, в которой работал над усовершенствованием астролябии, составил таблицы положений Солнца, Луны и планет на период с 1475 по 1530 г., а также вычислил затмения Солнца и Луны с 1475 по 1506 г. Он первым оценил значение для астрономии и навигации новоизобретенного книгопечатания. Региомонтан изготовил новый печатный станок, отвечавший специальным требованиям астрономии, с его помощью были отпечатаны знаменитые «Эфемериды» с более полными и точными астрономическими сведениями. В них, в частности, содержались астрономические данные для нахождения широты и долготы в море по изобретенному им
методу лунных расстояний. Таблицами Региомонтана пользовались в своих плаваниях X. Колумб, А. Веспуччи, Васко да Гама, Ф. Магеллан и другие мореплаватели того времени.
В научных центрах и мастерских Португалии, Испании и Голландии появляются математические и навигационные школы, процветают мастерские навигационных инструментов и корпорации картографов, разрабатываются новые руководства, карты и, конечно, инструменты.
На судах великих морских держав появляется вторая по значимости после капитана (от лат. caput — глава, начальник) должность штурмана (навигатора) —специалиста по судовождению (от гол. stucor — руль, управление и man — человек), ставшая одной из самых почетных. Так, звание «великого штурмана Англии» было присвоено итальянскому мореплавателю
Себастьяну Каботу, находившемуся на английской службе, за успехи в обследовании Северной Америки и поисках западного пути в Китай.
Главным штурманом Португалии был Мартин Бехайм. Даже
кардинал Ришелье был удостоен титула «Великий магистр навигации» за стремление превратить Францию в мощную морскую державу.
Зарождающаяся наука о навигации обогатилась в этот период рядом важных трудов. Во второй половине XV в. появляются таблицы склонений Солнца, грубых положений звезд и таблицы для нахождения широты по Полярной звезде.
В 1509 г. выходит самый ранний, предназначенный специально для мореплавателей труд «Руководство по астролябии и квадранту». В нем приводятся целый ряд данных о широтах особо примечательных географических точек на морских побережьях и поправки к определению широты при помощи Полярной звезды, а также склонение Солнца на каждые сутки года.
В 1530 г. фризиец Гемма Фризий (1495—1552) опубликовал книгу «Принципы астрономической космографии», в которой привел много ценных сведений по кораблевождению и, в частности, правила для точного определения курса и расстояния в море.
В 1537 г. Педро Нуниес (Нониус), космограф короля португальского, издал сочинение по астрономии, морским картам и некоторым вопросам кораблевождения. Он исследовал ошибки плоских карт и пытался их исправить. Ему же принадлежит новый способ подразделения шкалы угломерных инструментов.
В 1545 г. в Севилье вышла в свет книга Педро де Медина
«Искусство навигации», трактующая широкий круг вопросов о кораблевождении.
В последующие годы важные труды по кораблевождению издают
Мартин Кортес (1556), Михаил Куанье (1581), Родриго Заморано (1585) и другие.
В 1592 г. Петр Планциус издает всеобщую географическую карту, на которой указаны новые открытия в Ост- и Вест-Индии и в на правлениях к северу от них. Однако градусы широты на этой карте еще равны, а расстояния между меридианами различны.
Наконец в 1569 г. известный фламандский математик, географ и картограф
Герард Меркатор публикует карту всего мира в прямоугольной проекции, специально приспособленной для кораблевождения. В 1602 г. издается его знаменитый «Атлас, или Космографические рассуждения о творении мира и сотворенной Вселенной», состоящий из 111 карт.
Стремясь подчеркнуть значение своего труда как сборника карт всей поверхности Земли, Меркатор назвал его именем мифологического
титана Атласа, восставшего против
Юпитера и осужденного за это вечно держать на своих плечах свод небес.
С этих пор всякие собрания географических карт стали называть атласами.
Одновременно с разработкой руководств шла большая работа по усовершенствованию и созданию новых
мореходных инструментов. Нет необходимости перечислять все их многообразие. Остановимся на двух из них, наиболее распространенных в XV и XVI вв.,—
астрономическом кольце и градштоке.
Астрономическое кольцо, изобретателем которого считают Гемму Фризия, представляло собой одну из разновидностей астролябии. Вместо алидады у нее имелось коническое отверстие. Попадавшие в него солнечные лучи отражались в виде «зайчика» на градусной шкале, помещенной на внутренней стороне кольца. Место «зайчика» соответствовало высоте Солнца.
И астролябия, и квадрант, и астрономическое кольцо на море, тем более при волнении, давали грубые показания, а часто при качке пользоваться ими было просто невозможно. Поэтому мореплаватели искали другие средства для измерения положения светил. Наиболее точным и удобным в использовании оказался
градшток, который имел еще и множество других названий:
посох Иакова (по имени его предполагаемого изобретателя Иакова бен Макира),
астрономический луч, золотой жезл, геометрический крест и др. Впервые устройство градштока описал Иоган Вернер в своих заметках о Птолемеевой географии в 1514 г. По некоторым данным, изобретение градштока принадлежит Леви бен Герсону из Прованса.
Инструмент был очень прост. Он представлял собой два взаимно перпендикулярных стержня — длинный (около 80 см) и короткий. Короткий стержень (брусок) плотно прилегал к длинному (штоку) под прямым углом и мог свободно скользить вдоль него. На штоке были нанесены деления. На концах бруска размещались диоптры — маленькие отверстия, а на конце штока укрепляли мушку для глаза. Определить высоту до звезды можно было, глядя в глазную мушку и передвигая брусок, добиваясь такого положения, чтобы в верхнем диоптре была видна звезда, а в нижнем — горизонт. Для наблюдения за Солнцем наблюдатель располагался спиной к нему и передвигал брусок до тех пор, пока тень его верхнего конца не падала на маленький экран, устанавливаемый вместо мушки на конец длинного штока. При этом середина экрана направлялась на линию видимого горизонта. С помощью одного короткого бруска нельзя было измерить любые высоты звезд или Солнца, поэтому их к инструменту прилагалось несколько, как правило три. Они измеряли высоту от 10 до 30°, от 30 до 60 и от 60° и более. Применяли градшток только в открытом море, точность измерений редко превышала 1—2°.
К мореходным инструментам в те времена относились с глубоким почтением, как к некоторому таинству. Искусные мастера стремились изготовлять их не только практичными, но и красивыми. Когда кормчие выходили на палубу для производства наблюдений, то эти инструменты вызывали удивление и восхищение моряков. За сходство по внешнему виду со средневековым оружием моряки называли мореходные инструменты
арбалетами и баллестиллами.
Многообразные угломерные инструменты использовали на судах вплоть до XVIII столетия, когда был изобретен универсальный
секстан, заменивший всех своих предшественников.
Прежде чем перейти к рассказу о нем и его создателях, посмотрим, какие же инструменты брали с собой в далекие путешествия великие мореплаватели XV—XVI вв.
Васко да Гама располагал как деревянными, так и металлическими малогабаритными астролябиями. Из таблиц он использовал «Альфонсовы мореходные таблицы», альманах Закуто, «Эфемериды» Региомонтана и таблицы траверсов, которые были нужны для расчетов при следовании кораблей зигзагообразным курсом. Анализ плавания Васко да Гама показывает, что с навигационной точки зрения оно было значительно точнее, чем Колумба. Это свидетельствует о более совершенных средствах и методах навигации у португальского мореплавателя.
Согласно спискам снаряжения армады Магеллана им были взяты в плавание шесть деревянных квадрантов, пятнадцать квадрантов в латунной оправе, восемь деревянных астролябий. Видимо, Магеллан предпочтение отдавал квадрантам. Судя по вахтенному журналу Франциско Альбо — кормчего Магеллана — и судовым ведомостям, штурманы армады пользовались различными таблицами, в том числе и отпечатанными типографским способом, и плоскостными картами с прямоугольной градусной сеткой, не дававшими достоверного изображения Земли ни в отношении координат, ни в отношении размеров ее поверхности.
Технические средства навигации великих мореплавателей прошлых лет, по сравнению с современными, кажутся нам посохом
слепца, что еще больше подчеркивает мужество и навигационный талант этих людей.
ИЗОБРЕТЕНИЕ СЕКСТАНА
Совершенствование наиболее простого инструмента — градштока — привело к созданию одного из самых распространенных на сегодняшний день мореходных навигационных инструментов — секстана.
В 1594 г. прославленный мореплаватель Джон Девис заменил нижнюю часть подвижной рейки градштока сектором с дугой в 65°, жестко связанным со штоком. Вдоль сектора скользил подвижный диоптр (пластинка с узким щелевым отверстием), позволяющий визировать светила на разных высотах, что позволило отказаться от набора реек. Позже он предложил заменить сектором с диоптром и с дугой в 25° и верхнюю часть поперечной рейки. Полученный прибор получил широкое распространение под названием квадранта Девиса. Он, как и обычные квадранты прошлого, позволял измерять углы от 0 до 90°, т. е. в диапазоне четверти окружности, но был более удобен.
Пользовались квадрантом Девиса следующим образом. Диоптр Е устанавливался в соответствии с приближенной высотой Солнца. Став спиной к светилу, наблюдатель через диоптр F и прорезь диоптра С визировал видимый горизонт. Затем, удерживая рукой диоптр F, инструмент поворачивали в вертикальной плоскости до тех пор, пока луч Солнца, проходя через диоптр Е, укрепленный на дуге АВ, не падал на середину диоптра С. Когда светящаяся точка от луча Солнца, горизонт и центр диоптра С оказывались на одной прямой, наблюдение заканчивалось. По числу градусов дуг ЕВ и HF определялась высота Солнца.
Квадрант Девиса во многом превосходил градшток: он значительно меньше изнашивался, вместо нерезкой тени короткой рейки наблюдатель фиксировал более отчетливую блестящую точку, а вместо тангенциальных делений, требующих пересчета, на шкалах секторов были нанесены градусы. Однако наблюдать с помощью этого инструмента за звездами даже в небольшую пасмурность было нельзя. Чтобы избавиться от этого недостатка, английские астрономы Д. Флемстид и Э. Галлей снабдили диоптр Е двояковыпуклой линзой с фокусным расстоянием ЕС, а диоптр С покрыли пластиной из слоновой кости с широким отверстием, поперек которого натянули нить, делившую солнечный диск пополам. Благодаря этим введениям изображение Солнца на диоптре С стало резче и четче, а измерение углов существенно точнее. В 1667 г. астрономы Парижской академии наук
Озут и Пикард предложили приспособить к квадранту зрительные трубы, что улучшило его качества.
Моряки использовали квадрант Девиса не один десяток лет, но все же в полной мере даже в XVII в. он не мог удовлетворить моряков: по-прежнему трудно было осуществлять наблюдения в тумане и особенно неудобно было пользоваться им при качке. Продолжались непрерывные поиски лучших технических решений. Стремились в первую очередь избавиться от необходимости неудобного совмещения трех предметов и заменить наблюдения отраженных проекций светила его непосредственным визированием.
Устранить этот недостаток пытались такие выдающиеся ученые, как
Р. Гук и И. Ньютон,
и мало кому известные механики и оптики, что привело в конечном итоге одновременно к нескольким открытиям.
Р. Гук занимался в то время изучением законов отражения света. В своих «Посмертных записках» (1664) и в «Замечаниях на Небесную Машину Гевелия» (1674) он описал два новых инструмента. Первый из них имел одно зеркало, отражавшее свет от предмета в оптическую трубу, направленную на другой предмет, а второй имел две трубы, расположенные по радиусам квадранта, которые направлялись на предметы и измеряли угол между ними.
Р. Гук предложил для измерения углов использовать отражение света от наблюдаемых предметов.
Ньютон в этот же период высказал идею о совмещении отражения одного предмета с прямым изображением другого, т. е. о сведении лучей света от двух небесных тел в один и тот же телескоп. Разработанный им в 1700 г. инструмент представлял собой медный сектор с дугой в восьмую часть окружности. К сектору вдоль его радиуса была прикреплена зрительная труба, объектив которой располагался вплотную к центру. Перед объективом под углом 45° к оси трубы размещалось плоское зеркало таким образом, что на него падала половина света от наблюдаемого через трубу предмета. Вблизи центра сектора также вдоль его радиуса была установлена подвижная алидада с зеркалом. Наблюдая через трубу за предметом, алидаду вращали до тех пор, пока второй предмет после двойного отражения не совмещался с первым. Угол перемещения алидады соответствовал измеряемому углу.
Принцип двойного отражения позволял сохранять постоянство совмещения изображений двух предметов (например, светила и горизонта), если один из них был виден непосредственно. Действительно, предположим, глаз наблюдателя визирует на фокальной
плоскости трубы NN с объективом О линию горизонта Н и светило А, изображение которого отражается в трубу зеркалом М. Оба эти изображения совмещаются с горизонтальной нитью сетки трубы. Пусть в результате колебания руки инструмент повернулся на угол а, или, что то же самое, точка Н перешла в Я1, а точка Аъ
А Тогда линия горизонта в трубе опустится в точку Ь, а поскольку отраженный луч А1 М пойдет теперь по направлению МК, изображение светила переместится в точку а (Оа параллельна КМ). Совмещение светила с горизонтом нарушится.
Предположим, что наблюдаемое светило находится в точке В и его изображение, прежде чем попасть в трубу, претерпевает двойное отражение: от зеркала Р и зеркала М. В этом случае нетрудно заметить, что отраженный от зеркала М луч пойдет по линии МК и изображение светила в трубе наблюдателя опустится, как и горизонт, вниз на тот же угол (Ob параллельна КХМ). В результате совмещение изображений светила и горизонта не будет нарушаться, несмотря ни на какие колебания оптической оси трубы, т. е. колебания руки, до тех пор, конечно, пока высота светила не изменится.
Неизвестно, по каким причинам Ньютон не опубликовал свой проект, но он стал известен лишь в 1742 г., после того как прибор, в котором была реализована такая же идея, уже нашел практическое применение.
Его предложил в 1731 г. английский механик и астроном вице-президент Лондонского Королевского общества
Джон Гадлей (Хэдли). Он убрал в квадранте Дэвиса малый сектор, а центральный диоптр заменил
зеркалом. Зеркало позволяло визировать сразу два предмета, расположенные по разным направлениям, например горизонт и Солнце или звезду.
Гадлей назвал свой инструмент октантом, так как его дуга равнялась 45°, или восьмой части окружности, но в связи с тем, что соответствующий угол между зеркалами был в два раза меньше измеренного угла, этим инструментом можно было измерять угол и в 90°, поэтому иногда его называли и
квадрантом. Инструмент опробовали в августе — сентябре 1732 г. на яхте «Чэтхем» в устье Темзы. Ошибки в измерении высот светил составили 2—3'.
Знал ли Д. Гадлей об идеях Ньютона или нет, сказать трудно, во всяком случае честь первого использования принципа совмеще ния двойного отражения одного предмета с прямым изображением другого в угломерном приборе принадлежит ему. Впервые об изобретении октанта с зеркалами было заявлено братом Джона Гадлея Джорджем на заседании Лондонского Королевского общества 7 февраля 1731 г.
По поводу приоритета по этому изобретению разгорелся спор. Знаменитый астроном
Эдмунд Галлей (1656—1742) вспомнил, что об аналогичной идее Королевскому обществу
Исаак Ньютон докладывал еще в 1699 г. Бросились искать соответствующие протоколы, однако удалось обнаружить лишь свидетельство того, что Ньютон показывал Обществу свой прибор для определения долготы по наблюдениям Луны и звезд, представлявший собой давно известный инструмент, в котором Ньютон устранил некоторые недостатки. Из-за отсутствия доказательств приоритета Ньютона Э. Галлей вынужден был снять свои претензии, хотя был, по-видимому, прав. Более того, после смерти в его архивах был обнаружен чертеж изобретенного Ньютоном инструмента.
В то время как шел спор о приоритете Гадлея, Галлей получил еще одно свидетельство изобретения аналогичного инструмента. В мае 1732 г. он получил письмо из Филадельфии от некоего Джемса Логана, который сообщал, что стекольщик Томас Годфрей 18 месяцев тому назад показал ему обычный морской квадрант, на котором он установил два зеркала таким образом, что они позволяли соединить в одно изображение две звезды, находящиеся под каким угодно углом друг к другу. Вдоль радиуса квадранта, как и у октанта Гад-лея, была расположена оптическая труба.
31 января 1734 г. на заседании Лондонского Королевского общества под присягой в присутствии мэра Филадельфии были заслу-шаны два показания, свидетельствующие о том, что инструмент Годфрея был изобретен им около ноября 1730 г. и что штурманы пользовались им при плавании на Ямайку и Ньюфаундленд. На осно-вании этих данных Королевское общество пришло к выводу, что Годфрей сделал свое изобретение независимо от Д. Гадлея.
В отличие от прежних октантов, изготавливавшихся из дерева и довольно громоздких (с радиусом сектора до 0,5 метра), октант Гадлея был металлическим и существенно меньших размеров. Вскоре для снятия отсчетов на лимбе был внедрен верньер с делениями на серебре. У малого зеркала были поставлены светофильтры, а алидаду снабдили микрометрическим винтом.
В 1757 г. капитан английского флота Джон Кэмпбелл, один из первых, кто начал на практике использовать инструмент, предложил увеличить сектор от 45 до 60°, чтобы им можно было измерять углы до 120°.
С этих пор инструмент стали называть секстаном (от лат. sexstans — шестая часть окружности).
Поскольку хорошие зеркала в то время делать еще не умели и трудно было обеспечить их параллельность, отраженные изображения были нечеткими и двоились. Пытались заменить стеклянные зеркала металлическими, но соленый морской воздух быстро приводил их в негодность, несмотря ни на какие попытки защитить их, в том числе и с помощью специальных кожаных чехлов. Несовершенство зеркал пробовали компенсировать изменениями конструкции. В частности, в центре секстана пытались устанавливать два больших зеркала, одно над другим. Нижнее было связано с подвижной алидадой, а верхнее через мостик —с корпусом. В неподвижном зеркале наблюдали линию горизонта, а в подвижном — светило, и то и другое только после однократного отражения. Однако пользоваться таким инструментом было затруднительно из-за невозможности непосредственно визировать предметы и необходимости долго отыскивать их в поле зрения трубы.
Было много и других попыток усовершенствовать конструкцию секстана: увеличить диапазон и точность измеряемых углов за счет применения вместо сектора круга; заменить зеркала призмами; применить дополнительный лимб («двойной секстан») и др. Однако эти усовершенствования утяжелили прибор, усложнили его без существенного повышения эффективности. И во второй половине XIX в., когда в изготовлении зеркал и юстировке их были достигнуты большие успехи, мастера вернулись к конструкции Гадлея. Много усилий было направлено на поиск путей улучшения видимости и совершенствование устройств снятия отсчета измеренного угла. Первую проблему решили заменой простой оптической трубы на астрономическую с более сильными объективами и с большим углом зрения. Решением второй проблемы моряки обязаны во многом английскому механику Д. Бирду, изготовителю первых секстанов. Он изобрел способ разбивания шкалы, который позволял с маленького инструмента снимать отсчеты углов с точностью до десятых долей минуты.
Таким образом удалось создать инструмент, который был достаточно легок, удобен в использовании, не требовал особых условий хранения и удовлетворял требованиям по точности измерений. Этот замечательный по своей простоте и высокой точности угломерный инструмент оказал неоценимую услугу морякам. Он вытеснил на судах все другие астрономические угломерные инструменты и вот уже более двухсот лет является надежным и неизменным спутником каждого штурмана. С его изобретением значительно повысилась точность определения широты места, а с появлением на кораблях хронометра — и местоположения судна в море.
Один лишь недостаток снижал его универсальность: секстаном нельзя было производить измерения высот при отсутствии ясно видимого горизонта, т. е. вблизи берегов, в плохую туманную погоду и ночью. Еще Гадлей начал искать пути решения этой проблемы. В 1773 г. он опубликовал описание секстана для измерения высот, когда не видно горизонта. На радиус секстана он предложил устанавливать изогнутую трубку, выполнявшую роль жидкостного уровня, так, чтобы он был виден при наблюдениях одновременно со светилом и сеткой окуляра. Уровни позволяли получать неплохие показания на берегу, но в условиях корабля они оказались неэффективны из-за большой чувствительности к качке и дрожанию рук наблюдателя. Пробовали использовать специальную емкость с ртутью, которую располагали в поле зрения трубы. Такой секстан был лучше, чем с жидкостным уровнем, но и он просуществовал недолго.
Большие надежды возлагали на применение физического маятника. Так, в английском секстане Хепворта применялся короткий маятник, который замыкал контакты электрической цепи с колокольчиком, укрепленном на раме, когда ось маятника занимала вертикальное положение, а ось оптической трубы — горизонтальное. Надо было, пока звонит колокольчик, привести дважды отраженное изображение светила в середину поля зрения трубы и сделать отсчет.
Казалось бы это простое решение должно было дать больший эффект, чем жидкостный уровень. Однако и в этом случае ошибка была велика, на этот раз из-за низкой чувствительности маятника.
Ни один из последующих вариантов не получил высокой оценки и не нашел широкого применения из-за низкой точности и неудобств в использовании. Решить проблему искусственного горизонта удалось лишь
после изобретения гироскопического маятника с периодом собственных колебаний в несколько минут. Как подходили к решению этой проблемы, мы расскажем в главе, посвященной гироскопическим средствам навигации. А пока вернемся в Россию.
В допетровские времена на Руси были известны квадрант, градшток и астролябия. Были опубликованы отдельные теоретические работы по обоснованию их построения и использования. Так, еще в 1606 г. дьяк
Онисим Михайлов в своей книге «Устав ратных, пушечных и других дел, касающихся до военной науки...» привел разработанную им теорию квадранта. В XVIII в. у русских моряков появились первые руководства по мореходной астрономии. По заказу архангелогородских мореплавателей была переведена с немецкого популярная среди моряков рукопись «Указ, как мерити и ведати про северную звезду», в которой давались рекомендации, как определять широту места в зависимости от положения Большой и Малой Медведиц, которых северяне называли Большим и Малым Лосями.
В конце XVII — начале XVIII в. в России появились и другие мореходные инструменты, известные в Европе. Петр I, основав в 1701 г.
школу «Математических и Навигацких, т. е. мореходных хитростно наук учению», позаботился о том, чтобы в ней одной из важнейших изучаемых дисциплин считалась мореходная астрономия, и приказал закупить в Европе для ее слушателей в нужных количествах все необходимые инструменты. Для практических работ по астрономии в Москве в Сухаревой башне, где с 1702 г. размещалась
Навигацкая школа, была создана астрономическая обсерватория. По указанию Петра I начали издаваться и пособия для изучения мореходной астрономии. Уже в 1699 г. в Амстердаме в типографии Тессинга была отпечатана под редакцией Копиевского первая звездная карта на русском языке. Карта была снабжена подробными наставлениями по решению задач мореходной астрономии.
В 1703 г. выходит учебник авторитетнейшего преподавателя Навигацкой школы, ее фактического научного руководителя
Л. Ф. Магницкого (1669—1739), «Арифметика, сиречь наука численная». В третьей части, озаглавленной «Общее о земном размерении и яже к мореплаванию принадлежит», он излагает вопросы, связанные с мореходной астрономией и, в частности, с определением широт разными угломерными инструментами и способами, и приводит необходимые для решения этих задач астрономические таблицы. «Арифметика» Л. Магницкого по праву считается первым русским учебным пособием.
С ростом русского флота росла и потребность в инструментах. Поступающие из-за границы в Архангельский порт приборы быстро раскупались. Квадранты и астролябии особенно широко использовались в развернувшихся работах по уточнению карт побережий русских морей: Балтийского (А. И. Нагаев, 1746—1752 гг.), Белого (Казаков, 1727 г., Бестужев, 1741 г.), Финского залива (Г. А. Сарычев, 1802—1807 гг.).
При Петре I было издано немало различных сочинений по морскому делу, однако наибольшего развития наука о судовождении достигла уже после его смерти.
Первый капитальный курс по мореплаванию под названием "Книга полного собрания о навигации" был издан в России в 1748 году. В этом труде, написанном капитаном русского флота
Семеном Мордвиновым, наряду с общими сведениями по мореходной астрономии описаны современные автору мореходные инструменты и правила определения с их помощью широты места.
Дальнейшее развитие мореходная астрономия получила благодаря работам по мореплаванию
М. В. Ломоносова — этого «удивительного богатыря науки», по образному выражению С И. Вавилова. Знакомый с детских лет с тяжким трудом поморских рыбаков, сопровождая отца в далеких морских походах, он на деле познал проблемы мореплавания и в течение всей своей жизни неоднократно возвращался к решению вопросов навигационной безопасности. Участвуя в подготовке полярных экспедиций, он разрабатывает «Наставление мореплавателям» и «Размышления о точном определении пути корабля в море», в которых большое внимание уделяет способам и средствам определения места судна в море, в том числе и астрономическим. Он анализирует достоинства и недостатки Гадлеевского квадранта, закупленного за границей по его настоянию, и дает рекомендации, как и когда лучше им пользоваться. Наряду с этим Ломоносов предлагает свою усовершенствованную конструкцию квадранта, позволяющего получать высокие точности измерений «...даже при довольном сильном колебании. А также сотрясениях корабля, которые уже грозят кораблекрушением и выбивают у наблюдателя из рук и надежду из сердца».
В 1758—1759 гг., работая над усовершенствованиями секстана, М. В. Ломоносов предложил поставить перед его зеркалами цветные стекла-светофильтры: черное — для наблюдения Солнца и зеленое — для наблюдения за горизонтом.
В 1762 г. М. В. Ломоносов разработал «морской жезл», представлявший собой угломерный инструмент для наблюдения пар звезд, видимых в одном вертикале. Много внимания он уделял
подготовке штурманов к астрономическим наблюдениям. По
его мнению, они «настойчиво должны были обучаться: 1) Употреблению Гадлеева квадранта для взятия высот и расстояния звезд от Луны и Луны от Солнца, 2) По сим находить долготу на море». Для более качественной подготовки штурманов к решению этих задач он в «Присовокуплении I» к «Рассуждению о большой точности морского пути» предложил проект
подвесной площадки-обсерватории, чрезвычайно удобной
для обучения астрономическим наблюдениям моряков в условиях качки «на сухом пути», т. е. при тренировках на берегу.
При Ломоносове в академических мастерских начали изготавливать квадранты Гадлея с «прибавлениями и исправлениями», сделанными великим ученым.
Угломерные мореходные инструменты, которые выпускали отечественные мастерские, изготавливали по зарубежным образцам, но по качеству они заметно уступали иностранным.
Так, в 1813 г. компасным мастером Афанасьевым был изготовлен секстан, по поводу которого Государственный Адмиралтейский департамент писал:
«Г-н Министр предложил рассмотреть секстан, сделанный в инструментальном заведении компасным мастером 13 класса Афа-насьевым. Этот инструмент рассматривали г. г. члены Вице-Адмирал Сарычев и Статский Советник Шуберт и нашли, что он сделан с величайшей тщательностью и таким совершенством, какого можно достигнуть художнику без теоретических познаний, а иначе без делительной машины и других орудий, какие необходимы для деления подобных инструментов, но что, впрочем, по погрешностям в делении дуги и других частях употребляем быть не может».
В 1847 г. на Ижорском Адмиралтейском заводе была предпринята новая попытка изготовить свои секстаны. Астроном
Вишневский, исследовав их, отметил, что выработка всех их металлических частей отменно хороша, так что ни мало не уступает английской. «Деление сих секстанов правильно, нежно и, кажется, довольно верно, однако оптическая часть секстанов выполнена неудовлетворительно, и поэтому массовому производству секстаны не подлежат». Вплоть до начала нашего столетия секстаны и другие астрономические мореходные инструменты в значительных количествах закупались за границей — в Англии, Германии и Франции.
Перед первой мировой войной начальником Главного гидрографического управления было дано задание помощнику начальника мастерской мореходных инструментов Манакову совместно со штурманом первого разряда
Б. А. Вилькицким разработать секстан «нового типа... по возможности соединяющего в себе все преимущества заграничных систем». Созданный секстан испытывался подполковником
Н. Н. Матусевичем, впоследствии известным гидрографом-геодезистом и вице-адмиралом, заслуженным деятелем науки и техники и самим Вилькицким, впоследствии также известным ученым-гидрографом. В марте 1914 г. капитан 2-го ранга Вилькицкий доносил начальнику Главного гидрографического управления: «Если не считать слабости корпуса, впервые построенного нашими мастерскими из алюминия, и некоторых легко устранимых недостатков, неизбежных в начале каждого дела, секстан получился отличный и по моему глубокому убеждению, превосходит все существующие». После устранения недостатков и освоения производства этих секстанов Россия значительно снизила закупки их за рубежом, а в советское время и совсем прекратила их.
Один из современных секстанов, выпускаемых отечественной промышленностью, изображен на рисунке
(Здесь не приводится, можно найти на других страницах
сайта. - Примечание "Кубрика"). Основные детали секстана и его рама изготавливаются из легких металлов и сплавов, которые для предохранения от воздействия атмосферной влаги и морской воды покрываются специальным защитным слоем. На раме 3 секстана укреплена специальная стойка, в которую вставляется труба 2. На верхней части дуги секстана, называемой лимбом 4, нанесены деления от 0 до 140°, на цилиндрической поверхности дуги сектора рамы нарезана зубчатая рейка, вдоль которой перемещается глвная часть отсчетного устройства, связанного с алидадой 5,— тангенциальный винт с высокоточной резьбой, шаг которой соответствует шагу зубчатой рейки. Отсчет измеряемого угла в градусах снимают с лимба против индекса алидады, а минуты и их десятые доли отсчитывают по барабану 6, который связан с лимбом при помощи бесконечного винта. На левом радиусе рамы установлено неподвижно малое (горизонтальное) зеркало 8, половина которого прозрачна, и светофильтры 7 и 9. В вершине алидады укреплено большое (предметное) зеркало. На правом радиусе рамы предусмотрена специальная стойка для установки оптической трубы.
Во время измерения высот светил штурман одной рукой держит секстан так, чтобы его плоскость находилась в вертикальном положении и в поле зрения трубы был виден горизонт, а другой перемещает алидаду с большим зеркалом до тех пор, пока дважды отраженное от зеркал изображение светила не совместится с линией горизонта. Отсчет угла на приборе будет соответствовать в этом случае высоте светила.
Секстан позволяет производить измерения не только высот светил, но и углы между береговыми ориентирами. При этом в отличие от большинства других угломерных инструментов, он не требует последовательного наведения на два предмета, достаточно их совмещение в поле зрения наблюдателя.
Модели секстанов, применяемых на флотах других стран мира, отличаются от СНО-М и друг от друга точностью отсчета, размерами, конструкцией отдельных узлов, внешним оформлением и др.
Несмотря на длительную кропотливую работу над совершенствованием этого небольшого инструмента, он обладает определенными недостатками, которые становятся все заметнее в наше время бурного развития электроники и автоматизации. Над устранением этих недостатков и работают сейчас специалисты. Усилия их по прежнему сосредоточены на решении проблемы всепогодности прибора, на поисках путей создания для секстана зрительных труб ночного видения морского горизонта как линии температурного контраста, со встроенными электронно-оптическими преобразователями.
Дальнейшее совершенствование секстанов, по мнению специалистов, должно идти по пути автоматизации фиксации момента измерения высоты светила и обработки данных. Современная микроэлектронная техника позволяет решить эти задачи. Фиксация момента измерений может осуществляться с помощью, например, стартостопных малогабаритных часов, встроенных в корпус секстана и управляемых кнопками пуска и остановки, размещенными в ручке. Реализация такого технического решения повысит точность наблюдений, поскольку снизит ошибки отсчета времени, который выполняет помощник оператора.
Автоматизировать процесс съема высоты светила и обработки данных труднее. Для этого необходимо обеспечить автоматический разворот большого зеркала секстана, что потребует разместить на его раме миниатюрный прецизионный датчик, связанный со специальным обрабатывающим блоком, включающим в себя микро-ЭВМ. Такой обрабатывающий блок может быть переносным и располагаться в сумке оператора. Наряду с обработкой значений измеренных высот и расчетом обсервованных координат в нем может производиться и документирование наблюдаемых и расчетных параметров.
Внедрение упомянутых новшеств сделает секстан еще более универсальным и значительно упростит работу штурмана.
|
