Дэвид Барри - Супернавигаторы. О чудесах навигации в животном мире

Недостаток счисления пути состоит в том, что метод этот ненадежный. Точнее говоря, очень ненадежный.

При его применении может возникать множество ошибок, которые чрезвычайно трудно отслеживать и исправлять. Во-первых, приходится иметь дело с океанскими течениями, которые даже в глубоководных районах океана могут быть очень сильными. Обнаружить их невозможно, если нет никаких средств обеспечить неподвижность судна. Лаг может показывать, что корабль делает пять узлов, а компас — что он идет западным курсом; однако, если весь океан при этом движется, на самом деле судно может перемещаться в другом направлении и с другой скоростью. Кроме того, парусное судно, если только оно не идет прямо по ветру (когда ветер дует точно в его корму), имеет тенденцию «уваливаться под ветер». Другими словами, судно не только идет вперед, но и смещается — дрейфует — вбок. Хотя величину такого «сноса» можно оценить, сравнив направление кильватерной струи с установленным курсом судна, такая оценка весьма далека от истинно научной точности.

А еще нужно учесть работу рулевого. Некоторым рулевым удается точно удерживать судно на курсе, другие бывают менее надежны. В конце вахты штурманы могут заверить, что корабль стабильно шел с определенной скоростью на запад, но на самом деле он вполне мог следовать гораздо более беспорядочным курсом, и скорость его также могла колебаться. И конечно же, всегда приходится считаться с погодой. Когда судно попадает в шторм, отслеживать какие-либо параметры становится невозможно, а при полном штиле оно попросту дрейфует по воле невидимых течений. В таких условиях счисление пути становится абсолютно неприменимым.

Яркую иллюстрацию ненадежности счисления пути дала знаменитая экспедиция, которую возглавил в 40-х годах XVIII века коммодор Королевского военно-морского флота Великобритании Джордж Ансон. С трудом обогнув в ужасных погодных условиях мыс Горн, Ансон решил, что его маленькая, потрепанная непогодой флотилия достаточно углубилась в Тихий океан, чтобы можно было безопасно повернуть на север и пойти вдоль западного побережья Южной Америки. Однако его ожидал весьма неприятный сюрприз.

Глубокой ночью, когда Ансон считал, что они находятся в открытом море, вдали от земли, передовой корабль дал предупредительный пушечный выстрел: флотилия шла прямо на скалы архипелага Огненная Земля, навстречу верной гибели. Крушения удалось избежать, но лишь в последний момент. Ошибка счисления пути составила около 500 морских миль (926 километров). Впоследствии Ансону не удалось с первого раза найти острова Хуан-Фернандес, и эта задержка стоила жизни нескольким десяткам моряков, умерших от цинги.

В 1950-х годах, в связи с созданием атомных подводных лодок, способных оставаться в подводном положении месяцами подряд, возникла навигационная задача совершенно нового рода. Хотя к тому времени навигация по небесным телам давно была доведена до совершенства, а также существовали различные способы определения местоположения по радиосигналам, все эти средства нельзя было использовать на судах, патрулирующих на больших глубинах под поверхностью моря [90] На самом деле наблюдения за солнцем и звездами можно производить через перископ, но, поскольку это может выдать местоположение атомной подлодки врагу, остро требовались какие-то альтернативные методы навигации. .

Эта задача была решена при помощи навигационной системы, регистрирующей ускорение в трех измерениях — другими словами, изменения скорости и ориентации судна, — при помощи набора гироскопов. Интегрируя данные, поступающие от этих инерциальных датчиков, бортовой компьютер может отслеживать все маневры, которые совершает подводная лодка, и точно определять ее положение на любой момент. При этом, однако, необходимо учитывать вращение самой Земли, а кроме того, данные системы нужно время от времени обновлять, потому что в противном случае они постепенно «дрейфуют». Этот метод, который называют инерциальной навигацией, широко применяется в ракетах, авиалайнерах и даже космических кораблях.

Интересно отметить, что человек, как и многие другие позвоночные, использует похожий механизм под названием вестибулярный аппарат. Внутреннее ухо, подобно гироскопам на борту подводной лодки, способно регистрировать ускорение, хотя работает оно по другому принципу. Внутри полукружных каналов внутреннего уха имеются мелкие камешки, называемые отолитами; они оказывают давление на чувствительные волоски, которые посылают сигналы в мозг, а тот обрабатывает эти сигналы и получает информацию о направлении и скорости движения организма. Но это еще не все. Одновременно с этим поступают ценные сигналы обратной связи от суставов и мышц. Например, подсчитав число сделанных шагов, можно оценить пройденное расстояние, а по ощущению наклона почвы и усилиям, затрачиваемым на перемещение, можно судить о том, идем ли мы вверх или вниз по склону.

В принципе объединение информации об этих элементах «собственного движения» [91] В науке ее называют идиотетической информацией. позволяет организму отслеживать свое собственное местоположение. Однако на практике, как ни печально, эта система работает не слишком хорошо, что иллюстрирует следующая история.

После метели мир кажется совершенно иным. Многие из ориентиров, которые обычно использует путешественник, оказываются скрыты, и без хорошего знания местности — или навыков охотника-иннуита — легко попасть в беду.

Именно это и случилось со знаменитым американским писателем Марком Твеном (1835–1910) и его попутчиками в середине XIX века, когда они направлялись в город Карсон-Сити в Неваде.

Твен описывает в автобиографической книге «Налегке», как он и его спутники, в число которых входили прусский всезнайка Оллендорф и некий персонаж по имени Баллу, чуть было не замерзли насмерть. Дорогу скрывал толстый слой снега, а поскольку видимость была плохой, сориентироваться при выборе пути по дальнему горному хребту путешественники тоже не могли.

Дело явно принимало рискованный оборот, но Оллендорф сказал, что его чутье вернее всякого компаса и что он берется вывести нас к Карсон-Сити «как по струнке», самым прямым путем. Он уверял, что, случись ему отклониться хотя бы на пядь в ту или другую сторону, чутье станет язвить его, как нечистая совесть. Он поехал вперед, и мы, успокоенные его словами, бодро пустились вслед за ним. Сначала мы двигались довольно осторожно, но через полчаса мы увидели ямки от копыт в снегу, и торжествующий Оллендорф закричал:

— Говорил я вам, что мне можно верить, как компасу. Вот чьи-то свежие следы, и мы без всяких хлопот найдем по ним дорогу. Поедем побыстрей, догоним этих путников!