1000 сногсшибательных фактов из истории вещей

К числу первых угломерных инструментов относится астролябия, которой пользовались еще в античном мире. Во всяком случае, описание этого прибора можно найти у древнегреческих астрономов – Гиппарха и Птолемея. В X веке ее усовершенствовал (а фактически изобрел заново) механик и математик Герберт, долгое время изучавший арабскую науку в Испании, а впоследствии ставший папой Римским под именем Сильвестра II (999–1003). Европейцы начали применять астролябию в навигационных целях не позднее XIII века, а в эпоху Великих географических открытий она уже использовалась весьма широко (например, штурманы Магеллана имели при себе семь таких приборов). Морская астролябия представляла собой градуированное кольцо с угломерной линейкой (алидадой), вращавшейся вокруг центральной оси. С помощью алидады инструмент наводили на небесное светило, а со шкалы считывали его угловую высоту над горизонтом. Правда, на кораблях, которые в открытом море всегда подвержены сильной бортовой и килевой качке, астролябию не жаловали, поскольку она была капризным и неудобным в обращении инструментом. Например, Васко да Гама прибегал к услугам этого прибора только на суше.

В XV–XVI веках появился квадрант (в переводе «четверть круга»), который был надежнее астролябии, но и он при волнении на море сплошь и рядом давал неверные показания. Поэтому вскоре он уступил место так называемому посоху Иакова – градштоку, который вплоть до середины XVIII века был основным угломерным инструментом моряков. Пауль Вернер Ланге пишет: «Этот инструмент представлял собой четырехгранный стержень (палку), по которому передвигалась поперечная рейка. Наблюдатель подносил конец градштока к глазу и перемещал рейку до тех пор, пока она не закрывала поля зрения между горизонтом и небесным светилом. После этого с градштока можно было считывать угловую высоту светила. Когда прибор наводили на Солнце, перед глазом помещали затемненное стекло». Впрочем, и градшток, и сменивший его в конце XVI столетия английский квадрант – изобретение мореплавателя Джона Девиса – были весьма далеки от совершенства. И только когда в 1731 году Джон Хэдли сконструировал октан – прибор, имевший градуированную дугу в ¹/₈ часть окружности, снабженную зеркалами, стало возможным определять географическую широту с точностью до одной минуты, то есть до шестидесятой части градуса. Со временем его вытеснил секстан, который широко используется в морском деле до сих пор.

А что же компас, известный европейцам по крайней мере с XII века? – спросит иной читатель. Действительно, во времена Колумба и Магеллана компас был основой навигационного снаряжения европейских судов, но вся беда в том, что ему можно доверять с оглядкой, ибо магнитная стрелка далеко не всегда и не везде обращена строго на север. Первым это заметил Христофор Колумб в 1492 году, когда плыл из Европы в Америку. Сегодня мы знаем, что магнитные и географические полюса не совпадают, поэтому стрелка компаса в разных точках земного шара гуляет, отклоняется вправо или влево от полюса. Для Колумба сие было откровением, и он записал в бортовом журнале: «Магнитное поле не всегда верно указывает на север, нужны дополнительные измерения». Например, Южный магнитный полюс, определенный британским военным моряком Джеймсом Россом в 1841 году, находился примерно в 800 километрах от географического Южного полюса. В наши дни Северный магнитный полюс находится сравнительно недалеко от географического, но периодически меняет свое положение в направлении Канады. Поэтому моряки для расчета курса используют специальные поправки, которые наносятся на географические карты в виде изолиний магнитного склонения. В середине XVI века даже делались попытки применить этот феномен на практике – для определения долготы, но затея не удалась, поскольку кривые магнитных склонений сплошь и рядом не совпадают с направлением меридианов. Например, сегодня в южной части Тихого океана они почти совпадают с параллелями. И только в начале XVIII века английский астроном Эдмунд Галлей вычертил карту земного шара, на которой были четко показаны направления и величины магнитных склонений. Стоит ли после этого удивляться, что спутников Колумба охватил священный трепет, когда они увидели, что курсы, вычисленные по компасу и Полярной звезде, сильно разнятся?

Итак, с географической широтой удалось расплеваться еще в эпоху Магеллана. Если измерять угловую высоту Солнца ровно в полдень, в тот момент, когда светило пересекает небесный меридиан и находится в зените, можно без труда получить достоверный результат даже с помощью несовершенного градштока. Расчет широты места наблюдения на основе полученных данных – тоже штука нехитрая. Для этого существовали так называемые эфемериды – специальные таблицы заранее вычисленных координат небесных светил. А вот что касается географической долготы, то с ее определением дело обстояло гораздо хуже, хотя именно этот параметр исключительно важен при плаваниях в Тихом океане. В чем же тут загвоздка?