Пауль Вернер Ланге - Горизонты Южного моря: История морских открытий в Океании

Но «посох Иакова» оказался непригодным для измерения больших угловых величин. Работа с ним приводила к грубым ошибкам, порождавшимся параллаксом 67 67 Видимое отклонение наблюдаемого предмета от фиксированной точки вследствие перемещения глаза наблюдателя. Именно из-за параллакса моряки не могли при качке пользоваться любыми угломерными инструментами, а не только градштоком. . К тому же было совсем не просто удерживать в поле зрения сразу два объекта — горизонт и небесное светило. И вот английский мореплаватель Джон Девис в конце XVI века создал новый угломерный инструмент — «английский квадрант», или «квадрант Девиса», использовавшийся на флоте в течение более чем ста лет. Собственно, это было «сооружение» из двух взаимосвязанных квадрантов: верхний направлялся на Солнце, а на нижнем находились угломерная шкала и диоптр. Достоинство изобретения Девиса заключалось в том, что не надо было смотреть на Солнце. Наблюдатель просто поворачивался к нему спиной, а подвижное устройство на верхнем квадранте устанавливалось на примерной угловой высоте светила. Отбрасываемая им на световой козырек тень приводилась в соответствие с линией горизонта. Достигалось это за счет перемещения плоскости визирования. (После того как создатель инструмента заменил это подвижное устройство линзой, стало еше легче приближать хорошо видимую на световом козырьке светящуюся точку к линии горизонта.) И вот тут уже, пожалуйста, снимайте показание угловой высоты на нижнем лимбе.

Впрочем, и «английским квадрантом» было трудно пользоваться на судне, испытывавшем качку. Звездный час навигации пробил в 1731 году, когда Джон Хэдли преподнес Королевскому обществу содействия успехам естествознания сконструированный им октан. Принцип действия инструмента заключался в том, что отражение небесного светила падало на зеркало, которое было намертво соединено с вращающейся линейкой-алидадой. При соответствующем перемещении алидады зеркальное отражение светила становилось видимым на стеклянном диске, жестко закрепленном на инструменте. Одна его половина имела зеркальную поверхность, а через вторую можно было наблюдать горизонт. Спроецированное на неподвижное зеркало отражение светила не выпадало из поля зрения даже при сильном волнении на море, если только инструмент держали вертикально. Октан Хэдли, величина которого вначале достигала полуметра, в следующие десятилетия был усовершенствован: быстро тускневшие металлические зеркала снабдили стеклянным покрытием, затемненные линзы позволяли без ущерба для зрения наблюдать за Солнцем. На прибор установили оптику, строго ориентированную на неподвижное зеркало, и он стал более удобным в обращенки. После того как расширился диапазон измерений, этот прибор назвали секстаном. 68 68 Октант (в морском деле -октан) в отличие от квадранта имел градуированную дугу, представлявшую собой не четвертую, а восьмую часть окружности, а секстант (в морском деле-секстан) — шестую. В свят с шим утверждение автора, что «октан назвали секстаномвызывает недоумение. Правильнее было бы сказать, что октан предок секстана. Кроме того, справедливость требует отметить, что идею октанта за 32 года до Хэдли высказывал Ньютон, но она не привлекла тогда внимания. Секстант же одновременно с Хэдли и независимо от него изобрел американец Годфри. Им пользуются до сих пор практически без существенных изменений в самой конструкции.

Итак, можно сказать, что во время описываемых здесь длительных плаваний по Тихому океану в распоряжении мореплавателей имелись более или менее надежные угломерные инструменты. Вопрос сводился лишь к тому, какие же, собственно, выводы они позволяли делать, в чем помогали людям разобраться. Уже во времена Магеллана удавалось довольно точно определять географическую широту, если угловую высоту Солнца измеряли в полдень, в момент прохождения светила через небесный меридиан, то есть в момент его кульминации. Определить время нахождения Солнца в зените не составляло никаких трудностей. Несложным был и метод, с помощью которого на основе полученных данных об угловой высоте небесного светила рассчитывалась широта места наблюдения. Для подобных расчетов имелись эфемериды — сборники таблиц заранее вычисленных координат небесных светил. 69 69 Идея таких таблиц пришла из Древней Греции. где еще в V веке до нашей зры составлялись «парапегмы» с указанием на несколько лет вперед фаз Луны, восхода и заката наиболее почитаемых звезд и даже с предсказаниями погоды. Основное преимущество метода заключалось в том. что даже очень значительные погрешности в определении предполагаемой долготы порождали относительно небольшие ошибки. Все это относилось и к определению небесных координат при наблюдении планет или созвездий. В этом случае не обязательно было знать долготу даже приближенно. Но для подобного рода вычислений требовались специальные эфемериды, а они появились еще не скоро.

Намного хуже обстояло дело с определением географической долготы, а ведь она имела исключительное значение как раз на просторах Тихого океана. Теоретически проблема казалась решенной. Было известно, что Земля за час поворачивается на пятнадцать градусов, поэтому разность времени между местом, долгота которого известна, и местом, долготу которого надо определить, можно без труда перевести в разность долгот. Однако в 1530 году, когда фламандский астроном Гемма Фризий высказал эту мысль в навигационном труде, увидевшем свет в Антверпене, время на борту кораблей все еще измерялось с помощью песочных часов.

Песочные часы, которыми пользовались мореплаватели в XVI веке

Много лет спустя на кораблях появились «механические» часы, но они не только нуждались в том, чтобы их регулярно заводили через весьма непродолжительные промежутки времени, но и неточность их хода, как правило, достигала пятнадцати минут в сутки. Преисполненные надежд люди обратили свой взор к небесам: в конце XV века немец Региомонтан 70 70 Его настоящее имя Иоганн Мюллер (1436–1476). Немецкий астроном и математик, основатель одной из первых астрономических обсерваторий в Европе. Автор первых печатных астрономических таблиц, которыми пользовались Васко да Гама, Колумб и другие мореплаватели. и испанец Сакуто определили даты для второй половины XVI века, когда можно будет наблюдать солнечные и лунные затмения на меридианах Нюрнберга и Саламанки. Если кто-нибудь из мореплавателей становился свидетелем этих космических явлений, он мог, зная разницу во времени, легко определить и разность долгот заданных мест. Однако из-за невозможности точно определить местное время отдельные предпринимавшиеся попытки сделать это давали самые невероятные результаты. И тогда был сделан один-единственный правильный вывод: без надежных часов определить точную географическую долготу нельзя. В 1659 году голландец Христиан Гюйгенс сконструировал специальные корабельные часы с маятником, которые вначале весьма успешно прошли проверку, но позднее выявили свою полную непригодность: оказалось, что они не в состоянии выдерживать нагрузки, возникавшие при волнении на море.