Дерек Хауз - Гринвичское время и открытие долготы

Некоторые исследователи пытались определять долготу из астрономических наблюдений. С этой целью Колумб захватил с собой в плавание библиотечку, включающую альманахи и эфемериды, составленные Иоганном Мюллером (прозванным Региомонтаном, от лат. Regiomontanus - Кёнитсбергский). Мюллер предвычислил каждодневные положения Солнца, Луны и планет для Нюрнберга на период 1476-1506 гг. [6]. Позднее его эфемериды были продолжены Стоффлером из Тюбингена до 1531 г. [7]. Во время своего второго путешествия Колумб, пока его корабль стоял в испанской гавани, наблюдал затмение Луны 14 октября 1494 г. Полученная им долгота отличалась на 23° к западу от истинной, что в единицах времени соответствует 1,5 ч [8]. Во время четвертого плавания, когда 29 февраля 1504 г. корабль находился на Ямайке, Колумб, воспользовавшись предвычисленным моментом затмения Луны, сначала разыграл перед туземцами роль божественного провидца (подобное событие 350 лет спустя Марк Твен описал в своем произведении «Янки при дворе короля Артура»), а затем из наблюдений определил долготу своего местонахождения, но с ошибкой в 2,5 ч к западу. (Что было причиной этих ошибок - неточность в определении местного времени, ошибки альманаха Региомонтана, а может быть, просто желание Колумба доказать, что он действительно достиг берегов Азии, -этого мы никогда не узнаем [9].) 14 августа 1499 г. во время своего второго путешествия Америго Веспуччи наблюдал затмение Марса (покрытие этой планеты Луной) и определил долготу своего местонахождения - 1366 2/3 лье (82°) к западу от г. Кадис [10] - с такой точностью, к которой трудно придраться. Но методы, применявшиеся Колумбом и Веспуччи, нельзя было использовать часто, и, кроме того, они давали приемлемые результаты только на стоянке. Поэтому в последнем десятилетии XV в. возникла крайняя необходимость в решении проблемы определения долготы в открытом море, что в конечном счете привело к основанию Гринвичской обсерватории и установлению гринвичского времени

Правильное решение названной проблемы было уже не за горами. В 1514 г. Иоганн Вернер (1468-1522) из Нюрнберга опубликовал новый перевод 1-й книги птолемеевской «Географии» [11]. В своих комментариях к четвертой главе (несколько строк из которой мы уже цитировали) Вернер предложил впредь для определения долготы воспользоваться новым методом, названным им методом лунных расстояний, а для наблюдений применять поперечный жезл - инструмент, созданный на основе жезла Якоба, изобретенного за двести лет до этого прованским астрономом Леви бен Герзоном [12].

Тем не менее прошло еще почти 250 лет, прежде чем появилась практическая возможность измерять долготу в открытом море методом лунных расстояний. (Более подробно об этом говорится в приложении I.) В этом методе используется то, что Луна сравнительно быстро перемещается на фоне звезд зодиакальных созвездий, передвигаясь за час на расстояние, примерно равное ее диаметру. «Таким образом, географ прибывает в один из выбранных пунктов и в любой известный момент времени ведет оттуда при помощи этого инструмента [поперечного жезла] наблюдения расстояния между Луной и одной из опорных звезд, расположенных вблизи (или на самой) эклиптики» [13]. Так писал Вернер, предлагая, между прочим, использовать этот метод на суше. Затем с помощью астрономических таблиц положений звезд и альманаха с предвычисленными положениями Луны можно определить разность долгот между наблюдательным пунктом и тем местом, для которого был составлен альманах. Однако все это было хорошо только в теории. На практике же ни инструментов, ни точных таблиц, позволяющих получить удовлетворительные результаты, в то время не существовало. Более того, Вернер не принял во внимание лунный параллакс - явление, вследствие которого для наблюдателей, находящихся в разных пунктах на поверхности Земли, положение Луны на небесной сфере оказывается различным. Для получения точных результатов учет параллакса был совершенно необходим.

2. Наблюдения с помощью поперечного жезла, используемые для определения лунных расстояний и измерения высот зданий. Эта гравюра была приведена на титуле труда Петра Апиана 'Введение в географию' (Introductio Geographica Petri Apiani in Doctissimus Verneri Annotationes...), Ингольштадт, 1533. (Британская библиотека.)

Морякам и ученым метод лунных расстояний был известен не в том виде, как он описывался Вернером, - они знали его наглядное, как хорошая картина, описание, приведенное в «Космографии» (Ингольштадт, 1524) Петра Апиана (1495-1552) [14]. Этот труд в 1533 г. был переиздан Геммой Фризием (1508-1555), фризийским астрономом и математиком [15], и успешно публиковался до конца шестнадцатого столетия. В Англии первое описание метода лунных расстояний было сделано Уильямом Канингэмом из Нориджа в 1599 г. в книге «Космографическое зеркало», написанной прекрасным языком и отпечатанной великолепным итальянским шрифтом:

3. Древний рисунок, иллюстрирующий определение долготы методом лунных расстояний, из первого издания труда Петра Апиана 'Космография' (Инголыптадт и Ландшат, 1524). (Бодлеанская библиотека, Оксфорд.)

Я открою вам, какие три вещи необходимы для этого дела. Первое-это астрономический жезл, называемый также жезлом Якоба (подобный которому вы можете найти среди других инструментов), второе - истинное положение Луны в поясе Зодиака в градусах и минутах в тот момент, когда вы производите наблюдение (его можно взять из эфемерид), и третье - долгота опорной звезды, которую можно получить из таблицы опорных звезд, помещенной в моей первой книге. Имея все это, вы должны взять ваш стержень с прикрепленной к нему поперечной рейкой и навести один конец рейки на центр Луны, а другой - на подходящую звезду, затем передвигать рейку вверх и вниз до тех пор, пока концы стержня не соединят центры Луны и звезды. После этого рейка укажет вам расстояние Луны от звезды в градусах и минутах. Зная расстояние в градусах и минутах между Луной и опорной звездой, которое вы имели до наблюдения, и вычьтя эти расстояния одно из другого, вы получите разность. Если вы поделите эту разность на величину, на которую перемещается Луна за один час, то это даст вам момент, когда Луна находилась за звездой (если звезда расположена к западу от нее) или когда она будет перед звездой, если звезда была восточнее Луны [16].

Первым, кто предложил воспользоваться часами для определения долготы в море, был упомянутый выше Гемма Фризий. В своей работе «Принципы астрономической космографии», вышедшей в Лувене в 1530 г., в главе 19, озаглавленной «Содержание нового метода определения долготы» он пишет: