Теперь требовалось точно определить время дня. Фесс поднял астролябию над лицом, направил на солнце, и до тех пор поворачивал подвижный бегунок, пока в щели визира не показалась тень... Обычное дело, мореходы, купцы, астрологи проделывали это регулярно.
Ник Перумов «Одиночество мага»

Истории о дерзких морских путешествиях с давних пор поражали воображение людей. Мало кто из авторов приключенческих романов обошёл стороной романтику волн и скрипящей мачты - вспомним хотя бы «Морского волка» Джека Лондона. Но то, что нам кажется приключениями, для штурмана тяжёлая работа, ведь одна ошибка в расчётах координат и курса может стоить всей команде жизни.

Небесные маяки

В древности мореплаватель, удалившийся от берега, мог ориентироваться только по Солнцу и звёздам. Но Солнце почти нигде и почти никогда не восходит строго на востоке, так что этот способ не годился для дальних плаваний, пока не были составлены подробные таблицы для всех широт и дней года. Гораздо надёжнее Полярная звезда: она лежит практически на линии оси вращения Земли и потому всегда показывает направление на север. В южном полушарии мореплаватели ориентировались по созвездию Южный Крест. К началу новой эры появился каталог с положениями 850 звёзд, составленный древнегреческим ученым Гиппархом, который известен также тем, что ввёл понятия долготы и широты и рассчитал первые таблицы движения Солнца и Луны. Однако трудно полагаться на небесные светила, когда небо может неделями быть затянуто облаками.

Волшебный металл

Покорить океаны позволили европейцам не столько манёвренные каравеллы, сколько компас, остающийся в истории мореплавания самым значимым изобретением. Само слово произошло от итальянского compasso, что означает «спутник». Компас стал неотъемлемым спутником мореплавателей.

Магнитный железняк был известен ещё древним грекам, задолго до начала нашей эры. Его находили вблизи города Магнезия, от которого магнит и получил название. Однако сделать магнитную стрелку первыми догадались китайцы. От них же пошло деление окружности на градусы. Изначально они делили горизонт на 365 делений по числу дней в году, а позже европейцы округлили число делений до 360.

В Европу компас попал, видимо, через арабских торговцев, плававших в Китай. В качестве стрелки сначала стали использовать намагниченную швейную иголку: её втыкали в кусочек пробки, который опускали в воду. Но вскоре европейцы начали делать сухие компасы, где стрелка свободно вращалась, опираясь на вертикальный стержень. Китайцы же ещё пять столетий, до 17-го века, продолжали использовать «отсталые» водяные компасы.

У тебя кардан гнутый

Важнейшее усовершенствование компаса сделал Джероламо Кардано, фамилия которого хорошо известна каждому автослесарю. Его именем назван не только карданный вал, используемый в заднеприводных автомобилях, но и карданов подвес - система колец, которая обеспечивает горизонтальное положение предмета, закреплённого в центре, даже в сильнейшую качку. На создание этого устройства изобретателя подвигло желание сделать королевское кресло в карете устойчивым и комфортным. Применение же оно нашло в мореплавании - для стабилизации компаса, а с 18-го века - и пружинного хронометра.

А всё-таки она отклоняется

Все лаги со времён Рима и до середины 20-го века имели один существенный недостаток: они мерили скорость судна относительно воды и не учитывали сноса судна от ветра или течения. Ситуацию изменило создание гидроакустического лага, или гидролокатора, в 1970-е годы. Устройство определяет скорость судна относительно морского дна, излучая импульсы определённой частоты и принимая отражённый сигнал. По сдвигу частоты на основе эффекта Допплера автоматически вычисляется скорость судна. К сожалению, и этот способ далёк от совершенства: на глубинах более 300 метров работа гидролокатора становится неустойчивой, поскольку сигналы отражаются не только ото дна, но и от границы между слоями воды с разной температурой и плотностью, что создает помехи.

Христофор Колумб во время своего знаменитого плавания 1492 года открыл явления магнитного склонения. Он обнаружил, что стрелка компаса иногда указывает не на Полярную звезду, а отклоняется на несколько градусов к западу или к востоку. Наблюдения последующих столетий показали, что склонение меняется и от места к месту, и в одной и той же точке с течением времени. Особенно сильно это проявляется в полярных широтах, ведь магнитные полюса не совпадают с географическими и находятся в постоянном движении. Так, за 100 лет магнитное склонение в районе Лондона изменилось на 35 градусов: с 11 восточного до 24 западного. Ученые до сих пор не могут с полной уверенностью объяснить, почему магнитное поле земли неравномерно и изменчиво. Большинство из них склоняется к гипотезе о том, что это связано с течениями магмы в недрах Земли.

Со временем появились карты, по которым можно было довольно точно определить склонение в той или иной точке, но никакие карты не могли решить другую проблему: уже Джон Кабот, современник Колумба, заметил, что стрелка компаса «врёт», если вблизи есть железные предметы. В 19-м веке, когда появились линейные корабли с корпусами из стали, это свойство из проблемы превратилось в бедствие. На таких кораблях стрелка отклонялась от направления север-юг то так, то эдак. Обычный компас в подобных условиях был бесполезной побрякушкой. Способ борьбы с явлением, названным девиацией, нашли довольно быстро: чтобы погасить девиацию, нужно поместить вокруг компаса так называемые «компенсационные магниты», представляющие собой массивные куски железа, например, чугунные чушки или ящики с гвоздями. Принцип борьбы с девиацией магнитного компаса не изменился до наших дней, зато появился принципиально иной тип компаса, который сделал ненужными борьбу с девиацией и постоянные поправки на склонение.

Новое устройство получило название гирокомпаса, и основано оно на свойстве гироскопа - массивного вращающегося тела - сохранять направление своей оси, несмотря на внешние воздействия. Чтобы представить в общих чертах, что такое гироскоп, вспомните юлу, с которой вы играли в детстве. Гирокомпас - устройство более сложное, чем просто гироскоп. Его работа завязана на вращение Земли, и он всегда указывает на географический полюс планеты. Корабельные гирокомпасы 20-го века - массивные устройства: один только ротор в них может весить 25 кг. Атомные крейсеры и подводные лодки второй половины века стали снабжаться ещё более сложным оборудованием - так называемыми инерциальными системами, которые вычисляют направление и скорость судна, исходя из постоянно меняющихся ускорений, и отличаются высокой точностью.

Узелок завяжется...

Древние римляне были ушлыми ребятами, когда дело касалось всякого рода изобретений. К примеру, они опускали за борт колесо, соединённое с механизмом, который при каждом полном обороте отстреливал камушек в счётную кружку, а время замеряли по водным часам (кстати, именно от использования водных часов пошло выражение «время истекло»). Какой скорости (в римских милях) соответствует то или иное число камушков, определяли, что называется, эмпирически, то есть из опыта - по наблюдениям с берега.

Пала Римская империя, а тёмная Европа не смогла сохранить знание. И главным инструментом штурмана на несколько столетий стал его острый глаз. Наконец, в 17-м веке появилось устройство, названное ручным лагом. Он состоял из свободно вращающейся катушки, намотанного на неё троса (лаглиня) с узлами на равных расстояниях и деревянной дощечкой на конце, которая получила название сектор, поскольку представляла собой как бы четвертинку круга. Благодаря такой форме дощечка с грузилом, погружаясь, принимала вертикальное положение. Получался отличный поплавок, который, упав в воду, оставался стоять на месте, в то время как корабль двигался. Чем быстрее двигался корабль, тем больше верёвки успевало смотаться с катушки за полминуты. Узлы на верёвке были навязаны через каждые 50 футов, что равнялось 1/120 мили, времени всегда засекалось 30 секунд, то есть 1/120 часа. Посчитав, сколько узлов сошло с катушки, нетрудно определить скорость. Отсюда и пошла используемая доныне мера скорости «узел», равная одной морской миле в час.

Боремся с лагами

О возможности мерить скорость судна, используя вертушку, писал ещё Леонардо да Винчи, но первые такие устройства стали появляться только в начале 18-го века. По-настоящему широкое распространение получил только гакабортный лаг, изобретённый англичанином Томасом Уокером в 1878 году. Этот лаг устанавливался на гакаборте судна (верхней части кормы), за борт на всю длину спускался трос с вертушкой на конце, вертушка начинала вращаться от движения, трос передавал вращение на счётчик оборотов, и для снятия показаний не нужно было вытаскивать лаг из воды. Гакабортный лаг показывал число пройденных миль с точностью до 1/6 и пищал через каждый такой промежуток, чтобы по сигналам можно было отмечать время на часах и рассчитывать скорость.

В 1936 году появился гидравлический лаг - Г-образная труба, опущенная за борт отверстием навстречу потоку воды. Чем быстрее двигалось судно, тем больше было давление воды в трубе, а по давлению автоматически определялись скорость и пройденное расстояние.

Семь футов под килем

Устройство для измерения глубины - лот - самое древнее навигационное средство. О нем упоминает ещё Геродот. Немудреный механизм, состоявший из груза, привязанного к верёвке, - лотлиню - позволял определять глубину под днищем, чтобы обходить мели, а по грунту, прилипшему к грузу, судить о положении судна (например, илистый грунт - свидетельство близости реки).

Вплоть до Нового времени при плавании в неглубоких морях ручной лот служил часто единственным навигационным средством. На карте Фра Мауро 1458 года есть запись о Северном и Балтийском морях: «На этих морях плавают без карты и компаса, а при помощи лота».

Несколько футов чистой воды под килем считались вполне достаточной гарантией безопасности. Пожелание «семи футов под килем» (чуть больше двух метров), зародившееся, видимо, в начале 16-го века, во времена Магеллана, стало добрым напутствием каждому моряку.

Обычные лоты становились бесполезны на скоростях больше пяти узлов, поскольку матросу-лотовому не удавалось засечь момент, когда лотлинь принимал вертикальное положение. И, разумеется, обычные лоты не годились для измерения океанических глубин, и дело не только в том, что верёвки не напасешься, но и в повышенном давлении в толще воды и подводных течениях - не удается заметить момент, когда гиря касается дна.

Попытки решить вторую проблему стали более или менее успешными в 19-м веке, когда появились лот с потерянным грузом (при касании дна основной груз отцеплялся, что мог почувствовать лотовой) и спусковой станок с автоматическим стопором, который реагировал на такое изменение в натяжении лотлиня, какое не смог бы ощутить человек.

Но кардинально проблема была решена только в 1920-е, когда стали применять лоты, работающие по принципу эхолокации. Эхолоты посылают ультразвуковые волны вертикально вниз и отсчитывают время до получения отражённого сигнала. Скорость распространения акустических волн в определённой среде известна, так что автоматически рассчитать глубину несложно.

Что говорят звёзды

Стрелка компаса отклоняется то туда, то сюда, а лаг ничего не говорит о движении самой воды. В результате через несколько дней плавания корабль будет уже совсем не там, куда должен прибыть по расчётам, а это может стоить команде жизни.

Уточнять координаты, когда виден берег с известными ориентирами, несложно, и этот способ применяли с древних времён: с помощью угломерного устройства берется пеленг на два-три объекта. Пеленг - это то же, что азимут, то есть угол между направлением на север и на объект. По двум пеленгам вычисляется угол между объектами. Зная расстояние между объектами на берегу, можно вычислить, где находится корабль.

Тяжелее приходится в открытом море. Здесь приходится мерить углы между горизонтом и Солнцем или между звёздами.

Первым навигационным инструментом для этих целей, который нашёл широкое применение в мореходстве, стала астролябия. Она была известна ещё в античности, европейцы же узнали о ней в позднее средневековье от арабов, которые оказались бережными хранителями античных познаний. Навигационная астролябия отличалась о той, которую использовали звездочёты, более простым устройством: к ней не прилагалось дисков со звёздными картами. Она представляла собой диск с кольцом для подвешивания, с градусными делениями по окружности и с осью в центре, на которую была надета алидада - что-то вроде прицела: рейка, на концах которой торчат планки с прорезями. Если приложить глаз к одному концу алидады, а другой повернуть так, чтобы в прорезях стало видно какое-нибудь светило, то остается замерить угол между алидадой и горизонтальной поверхностью, чтобы узнать, как высоко светило висит над горизонтом. Именно для измерения угла и предназначен диск астролябии: когда один человек наводил «прицел» на светило, другой засекал угол по меткам на диске. Астролябию подвешивали, чтобы она под действием силы тяжести не меняла своего наклона даже во время качки. Точность измерений была тем больше, чем больше была окружность и, соответственно, градусные деления. Поэтому диски астролябий тяжёлые и большие.

У астролябии было два недостатка. Во-первых, её точность была недостаточна: ошибка при определении широты могла составлять несколько градусов, а один градус широты - это более 100 километров. Во-вторых, наблюдателю приходилось смотреть непосредственно на небесные светила, что в случае с Солнцем весьма болезненно.

Свет мой, зеркальце, скажи...

Обе проблемы решило изобретение секстанта. Прибор был назван так потому, что его шкала составляла 60 градусов - шестую часть окружности. Секстант позволяет наблюдать не само светило, а его отражение. Он снабжён комплектом затемнённых стёклышек, которые можно выставить перед зеркальцем, чтобы уменьшить яркость. Это само по себе увеличивает точность, ведь наблюдатель может смотреть на затемнённое отражение сколько угодно, а потому выставить прицел ровно по самому краю Солнца несложно. Точности добавляет специальный винт, вращением которого можно сдвигать шкалу прибора на мизерные расстояния, чего не сделаешь голыми руками. В результате точность измерений составляет 10 секунд, то есть 1/360 часть градуса. Но главное новшество, благодаря которому секстант востребован до сих пор, это принцип совмещения отражений. Искомый угол на шкале достигается, когда наблюдатель видит в окуляр, как линия горизонта перед ним оказывается на одном уровне с краешком солнца, отражённого через два зеркальца. Одно из зеркал неподвижно и находится прямо перед объективом наблюдательной трубы, а второе меняет свой угол, когда наблюдатель двигает градусную шкалу. В какой-то момент угол становится таким, что отражение светила с подвижного зеркальца попадает на неподвижное, и тогда «цель захвачена».

С точностью до секунды

Надо сказать, что у изобретателей в 17-19 веках был огромный стимул придумывать точные навигационные приборы. Морские державы страдали от неточности измерений. Например, испанским галеонам, гружёным золотом, не всегда удавалось встретиться с вооружённым конвоем, посланным навстречу, и их часто грабили пираты. Поэтому правители Голландии, Испании, Франции, Англии учреждали баснословные премии за изобретение точных приборов. Так, в 1714 году английская королева Анна установила премию в 20 тысяч фунтов (несколько миллионов евро по современным меркам) тому, кто найдёт способ определять долготу с точностью до полградуса. Единственным, кто получил её в полном объёме, правда, не всю сразу, стал простой часовой мастер Джон Гаррисон.

Он собрал пружинный хронометр, который, в отличие от маятниковых часов, сбивавшихся при качке, «уходил» за несколько месяцев всего на пару минут. С хронометром можно было даже в многолетнем кругосветном путешествии всегда знать время по Гринвичу (нулевому меридиану, установленному по городу Гринвич вблизи Лондона). Теперь, чтобы вычислить долготу, нужно было по секстанту определить, когда солнце в наивысшей точке, а по хронометру засечь этот момент. А дальше - примитивная арифметика. Ведь Земля делает полный оборот вокруг оси за 24 часа, а значит, 15 градусов за один час. И если, например, в Гринвиче только два часа ночи, а у нас в открытом океане, по солнцу, уже полдень, значит, у нас он на десять часов раньше, чем в Гринвиче, то есть мы на 150 градусах восточной долготы - где-то в Тихом океане, болтаемся между Камчаткой и Соломоновыми островами.

Глобальность во всём

Мореплавание начиналось с путешествий вблизи берега, не требовавших особого арсенала навигационных приборов. А вот знание признаков местности в таких походах очень ценилось. Сохранился документ 4 века н. э., где сообщается о небывалом мастерстве индийского лоцмана Супараги: «Он различал районы океана по цвету воды и характеру дна, по рыбам и птицам, по горам на берегу и другим признакам...» Понятно, что не все были такими наблюдательными, как Супарага, и в помощь мореплавателям уже в древние века сооружались маяки. Некоторые из них были просто-таки громадными. Александрийский маяк на острове Фарос, построенный в 290 г. до н.э., - одно из семи чудес древнего мира. Он, возможно, достигал высоты 160 метров, что примерно соответствует высоте здания Министерства иностранных дел в Москве.

К концу второго тысячелетия мир изменился до неузнаваемости, в том числе для навигаторов. В первую очередь благодарить за это надо военных. Точное наведение ядерных баллистических ракет - дело серьёзное, поэтому сверхдержавы в разгар холодной войны решили создать систему, которая давала бы точные координаты любого приёмника на поверхности планеты независимо от времени дня и даже в случае уничтожения наземных радиомаяков. Для достижения этой цели необходимо было иметь около двух десятков спутников на орбите с приёмником-передатчиком и сверхточными атомными часами, мощные компьютерные центры на Земле для выполнения огромных вычислений в реальном времени и, собственно, приёмник у вас на ладони, которому нужен контакт хотя бы с четырьмя спутниками одновременно. Всё это вместе получило название Система глобального позиционирования (GPS), а американская система NAVSTAR оказалась в девяностые годы единственной действующей, поскольку советская система ГЛОНАСС, почти завершённая, быстро пришла в негодность после распада СССР. В 2000-х восстановление ГЛОНАСС стало приоритетной задачей государства, и запуски новых спутников идут в ускоренном темпе.

Пока же автомобилисты, моряки и лётчики всего мира пользуются услугами американского созвездия спутников, и точность составляет для гражданских порядка 20 метров, а для американских военных, не обременённых преднамеренными ограничениями точности, около 3 метров. GPS позволяет моряку определять свои координаты и скорость с высокой точностью, а также видеть пройденный маршрут и прокладывать курс прямо на экране приёмника.

Первый инструмент для измерения угловой высоты Солнца появился ещё в древнем Египте. Называется он гномон и представляет собой колышек известной длины, строго вертикально воткнутый в землю. В разное время дня отмечалась длина тени, которую отбрасывал колышек, бралась самая короткая, и по двум сторонам треугольника - длине колышка и длине тени - по тригонометрическим формулам вычислялись углы треугольника, один из которых равнялся высоте Солнца над горизонтом. А высоты Солнца в полдень в известную дату достаточно, чтобы рассчитать широту. На море метод, к сожалению, неприменим из-за качки..

GPS

линям

Помощники мореплавателей

Самое главное для любого судна — это знать свое точное местоположение в море. В любой момент времени. От этого зависит безопасность самого судна, груза так и всего экипажа. Я не открою Америку, если скажу, что в настоящее время судном управляет компьютер. Человек лишь контролирует этот процесс. В этой статье я расскажу о помощниках мореплавателей — о спутниковых навигационных системах, помогающие судам получать точные координаты своего местоположения. Также поведаю, какими приборами пользовались древние мореплаватели. Сейчас на всех судах установлены приемники GPS — global positioning system. Облетая нашу планету, навигационные спутники непрерывно шлют на нее потоки радиосигналов. Эти спутники принадлежат американской военно-морской навигационной спутниковой системе (ВМНСС), а с недавнего времени и американской глобальной системе нахождения местоположения (ГСМ или GPS ). Обе системы дают возможность кораблям на море днем и ночью с огромной точностью определять свои координаты. Практически до метра.

Принцип действия и ВМНСС и ГСМ основан на том, что на борту корабля специальный GPS-приемник ловит радиоволны, посылаемые навигационными спутниками на определенных частотах. Сигналы с приемника непрерывно поступают в компьютер. Компьютер их обрабатывает, дополняя информацией о времени передачи каждого сигнала и положения навигационного спутника на орбите. (Такая информация попадает на ВМНСС- спутники от наземных станций слежения, а ГСМ-спутники у себя на борту имеют приборы отсчета времени и орбиты). Затем навигационный компьютер на корабле определяет расстояние между ними и летящим в небесах спутником. Эти вычисления компьютер повторяет через определенные промежутки времени и в конечном итоге получает данные о широте и долготе, то есть свои координаты.

К началу 15-го века стали пользоваться и «слепым счислением». Для этого бросали за борт лаги, привязанные к данным веревкам — линям . На веревках через определенное расстояние были навязаны узелки. По солнечным или песочным часам отмечали время разматывания линя. Делили длину на время и получали, конечно очень неточно, скорость движения судна.

P.S. Фото принадлежат их законным владельцам. Спасибо, добрые люди.

Велики заслуги перед человечеством мореплавателей Средних веков и эпохи Великих географических открытий. При этом методы, которыми они пользовались в своих плаваниях для определения места положения судна, для картирования очертаний берегов и определения их протяженности, мягко говоря, оставляли желать лучшего. Как память о некоторых из этих приемов, в морской навигации до настоящего времени сохранились специфические термины.

Устройство для измерения скорости судна и сегодня называется «лаг» – от английского слова «log» – бревно, деревянная чурка. Эти чурки привязывались к веревке с узелками и бросались с носа корабля за борт. По песочным часам засекалось время, за которое лаг перемещался до кормы, а затем подсчитывалось количество узелков, прошедших при этом через руки стравливающего веревку матроса. Отсюда произошел морской термин – «узел» (по-английски – «knot»), мера скорости движения судна (одна морская миля в час или 1,85 км/час).

Европейские мореходы XV-XVI веков, как и арабские «синдбады» IX-XII веков, понятием «широта» не пользовались, так как ее можно было определить только в моменты лунных и солнечных затмений, которые происходили вовсе не часто. Определения же долготы в открытом море по пройденному кораблем расстоянию, которое рассчитывалось исходя из курса судна и скорости его хода, были настолько приблизительными, что многие тихоокеанские острова и архипелаги успешно «открывались» португальцами и испанцами по нескольку раз. Один из кормчих Магеллана, например, ошибся при определении долготы Филиппин на 52° 55" (!).

К середине XVIII века мореплавателям были известны очертания всех основных материков и островов Атлантического, Тихого и Индийского океанов, за исключением Антарктиды. Однако их положение определялось очень неточно, и большинством карт того времени пользоваться было практически невозможно. В этой связи многие острова и архипелаги, например, Тихого океана, после открытия «терялись» на многие годы.

Только в 1750 году на базе усовершенствованного «квадранта» был создан новый прибор «секстант», впервые позволивший с борта судна определять градус широты. Долгота же, из-за отсутствия возможности точно определять время в морских условиях, при этом вообще не определялась. Точные маятниковые часы, изобретенные в 1657 году Христианом Гюйгенсом, в море были ненадежными. В 1707 году из-за грубой ошибки флагманского штурмана при определении долготы английский флот напоролся на скалы островов Силли, в результате чего бессмысленно погибло много английских моряков. Только после этого, в 1714 году, английский парламент объявил премию в размере 20 тысяч фунтов стерлингов изобретателю точных морских часов. Критерием их точности было условие, чтобы за время рейса от Англии до Вест-Индии и обратно ошибка хода не превысила две минуты.

В 1729 году комиссии парламента был предложен первый образец таких часов, изготовленный английским мастером Джоном Гаррисоном и выдержавший испытания на точность хода в плавании до Лиссабона. Еще тридцать лет понадобилось автору первого «хронометра», чтобы довести свое детище до совершенства. Четвертый образец часов Гаррисона, предложенный им в 1761 году в Бюро долгот при правительстве Великобритании, в рейсе до Ямайки и обратно отстал менее чем на две минуты, а в рейсе до Барбадоса и обратно (156 суток) отставание составило всего 15 секунд. После этого в спорах и судах прошло еще почти пятнадцать лет, в течение которых Джон Гаррисон отстаивал свои авторские права на изобретение. Наконец, в 1775 году восьмидесятидвухлетний бедолага-изобретатель получил все-таки премию, после чего через год умер. Судьбы гениев, как видим, во все времена не отличались легкостью.

Таким образом, на рубеже XVIII и XIX веков морская наука, наконец-таки, получила часы, которые, невзирая на качку, устойчиво показывали точное время, необходимое для измерения географической долготы. После этого началась точная «привязка» открытых земель к карте, что дало возможность определить реальные границы и размеры отдельных частей Мирового океана.

Страница 2 из 2

Так были ли достоверными сведения, содержавшиеся в портуланах? Думаю, что это зависело от возлагаемых на них задач. Для решения «местных» прикладных задач - попадания из точки А в точку Б - они вполне подходили. Навигация по Средиземному морю была довольно неплохо изучена, поскольку постоянно поддерживалась крупными лоцманскими школами, такими как генуэзская, венецианская или лагушская. Для познания же всего мира портуланы совершенно не годились, больше путая исследователей, нежели помогая им.

Только с конца XIII века первые попытки океанского плавания, а также более широкое использование компаса выявили необходимость реального отображения на плоском листе бумаги рельефа берегов с указанием ветров и основных координат.

После XIV века портуланы часто сопровождаются приблизительными контурными рисунками средиземноморского побережья и атлантических берегов Западной Европы. Постепенно корабли, уходящие в океанские плавания, начинают включаться в работу по составлению более точных портуланов и рисунков.

Где-то к началу XV века появляются уже настоящие навигационные карты . Они представляют собой уже полный набор сведений для лоцмана: рельеф берегов, перечень расстояний, указания широты и долготы, ориентиры, названия портов и местных обитателей, указываются ветра, течения и морские глубины.

Карта, наследница математических знаний, полученных древними, все более точных сведений об астрономии и тысячелетнего опыта навигации из порта в порт, становится одним из главных плодов научной мысли первооткрывателей: отныне во время длительных плаваний требуется составлять отчеты, необходимые для полного отображения знаний о мире. И более того, появились первые судовые журналы ! Конечно, морские путешествия описывались и ранее, но теперь это начинает носить регулярный характер. Первым ввел обязательный судовой журнал для капитанов своих каравелл. Капитаны должны были ежедневно записывать сведения о берегах с указанием координат - дело чрезвычайно полезное для составления достоверных карт.

Несмотря на стремление уточнять и проверять, двигавшее наиболее знаменитыми картографами (Фра Мауро в 1457 году утверждал, что ему не удалось вместить в свою карту всех сведений, которые ему удалось собрать), фантазии, легенды, вымысел окружали любой картографический труд неким «фольклорным» ореолом: на большинстве карт, датированных до XVII века, мы видим, как на месте малоизвестных или недостаточно исследованных регионов возникают изображения различных чудовищ, почерпнутых из античной и раннехристианской мифологий.

Достаточно часто составитель, описывая обитателей отдаленных уголков, прибегал к домыслам. Районы, исследованные и попавшие под власть европейских королей, отмечались гербами и флагами. Однако великолепно разрисованные обширные розы ветров не могли принести пользы, если они неправильно ориентированы или размечены в ошибочных линиях «ромбов» (примитивная система ориентации, предшествовавшая системе меридианов и параллелей). Часто работа картографа становилась настоящим произведением искусства. При дворах королей разглядывали планисферы, словно полотна, за ними угадывались пустившиеся в дальние путешествия мореплаватели, чудовища вызывали дрожь, пройденные расстояния и интригующие названия завораживали. Потребовалось немало времени, прежде чем обычай делать карту декоративной уступил место действительно полезной картографии, лишенной всяческого вымысла.

Этим объясняется та недоверчивость, с которой великие мореплаватели, и в первую очередь Христофор Колумб , относились к разукрашенным картам XV века. Большинство моряков предпочитало доверяться своему знанию ветров, рельефа дна, течений и наблюдениям за небесной сферой, или отслеживанию движения косяков рыб или птичьих стай, для того чтобы ориентироваться в бескрайних просторах океана.

Несомненно, именно в XV веке благодаря португальским мореплавателям, а затем путешествию Колумба и, наконец, кругосветному путешествию Магеллана в 1522 году человечество смогло на практике проверить расчеты древних греков и представления о сферичности Земли. Многие мореплаватели теперь на практике получали конкретные знания, свидетельствующие о шаровидности нашей планеты. Кривая линия горизонта, перемещение относительной высоты расположения звезд, рост температуры по мере приближений к экватору, смена созвездий в южном полушарии - все это делало очевидной истину, которая противоречила христианской догме: Земля - это шар! Оставалось только измерить расстояния, которые необходимо было преодолеть в открытом море, чтобы добраться до Индии, в южном направлении, как это сделали португальцы в 1498 году, или в западном, как казалось Колумбу, когда он в 1492 году встретил на своем пути непреодолимое препятствие в лице обеих Америк.

Колумб был хорошо знаком с космографической литературой того времени. Его брат был картографом в Лиссабоне, и он сам попытался построить глобус на основе имевшихся атласов, современных и античных трактатов по космографии. Он, правда, допустил, вслед за и его «Имаго Мунди» (1410 год), грубую ошибку в оценке расстояния между Португалией и Азией, занизив его (есть гипотеза, что он сделал это преднамеренно). Тем не менее, он внял советам именитых картографов, таких как (который верил в морской путь на запад), (будущий папа Пий II) и (впоследствии автора довольно точного глобуса).

Начиная с 1435 года португальские и итальянские моряки взяли за правило плыть на расстоянии от африканского берега, чтобы избежать опасных зон и переменчивости ветров. Прибрежная зона, изобилующая рифами и отмелями, и впрямь являла собой очевидную опасность кораблекрушения.

Однако столь значительное удаление от берега, что он теряется из виду, предполагает умение ориентироваться в открытом море на плоском однообразном пространстве без маяков, ограниченном лишь линией горизонта. А морякам XV века не хватало теоретических познаний в области математики и геометрии, необходимых для точного определения своего местонахождения. Что же касается измерительных приборов, с ними дела обстояли еще хуже. До XVI-XVII веков ни один из них не был по-настоящему хорош в деле. На картах, хотя и постоянно уточняемых, имелись существенные пробелы.

Чтобы оценить чрезвычайное мужество мореплавателей, которые осваивали ближнюю, а затем и дальнюю Атлантику, надо вспомнить, какими жалкими средствами они располагали для определения своего местонахождения в открытом море. Перечень будет краток: моряки XV века, в том числе и Христофор Колумб, не обладали практически ничем, что помогло бы им решить три главных задачи любого мореплавателя, отправляющегося в дальнее плавание: держать курс, измерять пройденный путь, знать с точностью свое настоящее местоположение.

У моряка XV века в распоряжении имелись всего лишь примитивная буссоль (в различных вариациях), грубые песочные часы, кишащие ошибками карты, приблизительные таблицы склонения светил и, в большинстве случаев, ошибочные представления о размерах и форме Земли! В те времена любая экспедиция по океанским просторам становилась опасной авантюрой, часто со смертельным исходом.

В 1569 году Меркатор составил первую карту в равноугольной цилиндрической проекции , а голландец Лука Вагенер ввел в обиход атлас . Это был крупный шаг в науке навигации и картографии, ведь даже сегодня, в двадцать первом веке, современные морские карты составлены в атласы и выполнены в меркаторской проекции!

В 1530 году голландский астроном Гемма Фризий (1508-1555) в своем труде «Принципы астрономической космографии» предложил способ определения долготы с помощью хронометра, но отсутствие достаточно точных и компактных часов надолго оставили этот метод чисто теоретическим. Этот способ был назван хронометрическим . Почему же способ оставался теоретическим, ведь часы появились много ранее?

Дело в том, что часы в те времена редко могли идти без остановки в течение суток, а их точность не превышала 12-15 минут в сутки. Да и механизмы часов того времени не были приспособлены для работы в условиях морской качки, высокой влажности и резких перепадов температуры. Конечно, кроме механических, в морской практике долгое время использовались песочные и солнечные часы, но точность солнечных часов, время «завода» песочных часов были совершенно недостаточными для реализации хронометрического метода определения долготы.

Сегодня считается, что первые точные часы были собраны в 1735 англичанином Джоном Гаррисоном (1693-1776). Их точность составляла 4-6 секунд в сутки! По тем временам это была просто фантастическая точность! И более того, часы были приспособлены для морских путешествий!

Предки наивно считали, что Земля вращается равномерно, лунные таблицы грешили неточностями, квадранты и астролябии вносили свою погрешность, поэтому итоговые ошибки в вычислениях координат составляли до 2,5 градусов, а это около 150 морских миль, т. е. почти 250 км!

В 1731 году английский оптик усовершенствовал астролябию. Новый прибор, получивший название октант , позволял решить проблему измерения широты на движущемся судне, так как теперь два зеркала позволяли одновременно видеть и линию горизонта и солнце. Но октанту не досталась слава астролябии: за год до этого Хадли сконструировал секстант - прибор, позволявший с очень большой точностью измерять местоположение судна.

Принципиальное устройство секстанта, т. е. прибора, использующего принцип двойного отражения объекта в зеркалах, было разработано еще Ньютоном , но было забыто и только в 1730 году было заново изобретено Хэдли независимо от Ньютона.

Морской секстант состоит из двух зеркал: указательного и неподвижного полупрозрачного зеркала горизонта. Свет от светила (звезды либо планеты) падает на подвижное зеркало, отражается на зеркало горизонта, на котором одновременно видны и светило и горизонт. Угол наклона указательного зеркала и есть высота светила.

Поскольку этот сайт по истории, а не по кораблевождению, то я не буду вдаваться в подробности и особенности различных навигационных приборов, но хочу сказать несколько слов о еще двух приборах. Это лот () и лаг ().

В заключение, мне хотелось бы вкратце остановиться на некоторых исторических датах в истории развития навигации в России.

Тысяча семьсот первый год - это, пожалуй, самая знаменательная дата в отечественной навигации, поскольку в этом году император Петр I издал указ об учреждении «Математических и Навигацких, то есть мореходных хитростно наук учению».Год рождения первой отечественной навигационной школы.

Через два года, в 1703 году, преподаватель этой школы составил учебник «Арифметика». Третья часть книги носит заглавие «Обще о земном размерении, и яже мореплаванию принадлежит».

В 1715 году старшие классы школы преобразовали в Морскую Академию.

1725 год - это год рождения Петербургской Академии Наук, где преподавали такие светила науки, как, Михаил Ломоносов (1711-1765). Например, именно астрономические наблюдения и математическое описание движения планет Эйлера легли в основу высокоточных лунных таблиц для определения долготы. Гидродинамические исследования Бернулли позволили создать совершенные лаги для точного измерения скорости судна. Работы Ломоносова касались вопросов создания ряда новых навигационных приборов, послуживших прообразами приборов, которые используются и в настоящее время: курсопрокладчики, самописцы, лаги, кренометры, барометры, бинокли...

Великие географические открытия европейских путешественников конца 15 века явились следствием бурного развития производительных сил в Европе, роста торговли со странами Востока, нехватки драгоценных металлов в связи с развитием торговли и денежного обращения.

В конце 15 века широкое распространение получило учение о шарообразности Земли, расширились знани в области астрономии и географии. Были усовершенствованы навигационные приборы(компас, астролябия - прибор для измерения углов с целью определения местонахождения корабля по расположению звёзд), появился новый тип парусного судна - каравелла.

Первыми начали поиски новых морских путей в Азию португальские мореплаватели. В начале 60-х годов 15 века они захватили первые опорные пункты на побережье Африки, а затем, продвигаясь на юг вдоль её западного побережья, открыли острова Зелёного мыса, Азорские острова.

Одновременно на поиски новых торговых путей устремились и испанцы. В 1492 году испанские король Фердинанд и королева Изабелла приняли проект генуэзского мореплавателя Христофора Колумба(1451-1506) достичь берегов Индии, плывя на запад. 3 августа 1492 года из Палоса - одного из лучших портов атлантического побережья Испании - отплыла флотилия Колумба, состоявшая из трёх кораблей - “Санта Мария”, “Пинта” и “Нинья”, экипажи которых насчитывали 120 человек. Во время первого путешествия были открыты острова Куба, Гаити и ряд более мелких. В 1492 году Колумб вернулся в Испанию, где был назначен адмиралом всех открытых земель и получил право на 1/10 всех доходов. Впоследствии Колумб совершил ещё три путешествия в Америку. Однако после возвращения из последнего путешествия он был лишён всех доходов и привилегий и умер в бедности.

Открытия Колумба заставили поторопиться португальцев. В 1497 году и Лисабона отплыла флотилия Васко да Гаммы(1469-1524) для разведки путей вокруг Африки. Обогнув мыс Доброй Надежды, он вышел в Индийский океан. С помощью арабского лоцмана 20 мая 1498 года эскадра Васко да Гаммы вошла в индийский порт Каликут. Морской путь в страну сказочных богатств был открыт. Отныне португальцы стали ежегодно снаряжать до 20 кораблей для торговли с Индией. Благодаря превосходству в вооружении и технике им удалось вытеснить оттуда арабов. Португальцы нападали на их суда, истребляя команды, опустошали города на южном берегу Аравии. В Индии они захватили опорные пункты, среди которых главным стал город Гоа. Торговля пряностями была объявлена королевской монополией, так как она давала до 800%(!) прибыли. В 1499-1500 годах испанцами и в 1500-1502 годах португальцами было открыто побережье Бразилии.

В Испании после смерти Колумба продолжалась посылка экспедиций в новые земли. В начале 16 века совершил путешествие в западное полушарие Америго Веспуччи(1454-1512) - флорентийский купец, состоявший на службе сначала у испанского, а затем у португальского короля, известный мореплаватель и географ. В честь Веспуччи этот материк был назван Америкой. Гипотеза Веспуччи была окончательно подтверждена в результате кругосветного путешествия Магелана(1519-1522). Имя же Колумба осталось увековеченным в названии одной из латиноамериканских стран - Колумбии.

В 1497-1498 годах английские мореплаватели достигли северо-восточного побережья Северной Америки и открыли Ньюфаундленд и Лабрадор.