Эра великих географических открытий. История европейских морских экспедиций к неизведанным континентам в XV—XVII веках

Какими именно путями средневековая наука пришла на помощь морякам – практически неизвестно. Летописцы часто писали, что принцы – принц Португалии Энрике (Генрих) Мореплаватель был в этом не одинок – приглашали к своему двору астрономов, чтобы использовать их знания, но они очень редко точно объясняли, чему учили ученые мужи, кого и с каким результатом. Правило Солнца является исключением: это четкий и редкий пример того, как группа ученых, специально нанятых государством, применили свои теоретические знания для решения конкретной и неотложной практической задачи. Король Португалии Жуан II в 1484 г. созвал комиссию из знатоков математики для разработки метода нахождения широты по обсервации Солнца. Солнечное склонение давно уже было предметом изучения астрономов, и существовали разные виды таблиц склонения. Из них самыми точными и подробными были таблицы, которые в течение 1473–1478 гг. составлял астроном Авраам Закуто, еврей из Саламанки. Комиссия короля Жуана II составила сильно упрощенный вариант таблиц Закуто, привела их в соответствие со временем и разработала определенную процедуру, которая давала возможность образованному и смышленому моряку их использовать. Сначала моряк учился находить высоту Солнца путем обсервации его перехода через меридиан. В отсутствие адекватных хронометров это само по себе было долгим делом. Этот процесс начинался хорошо загодя до ожидаемого момента с серии обсерваций, величина которых росла по мере того, как Солнце приближалось к меридиану, и уменьшалась после того, как оно прошло меридиан. Максимальное значение брали за его высоту над меридианом. Обсервации можно было делать либо с помощью алидады, либо астролябии; «стрелять» в центр Солнца, зажмурив один глаз и глядя на него через булавочные отверстия квадранта, было почти невозможно. Алидада была удобнее в практическом применении, но для ее использования нужно было в течение долгих минут поддерживать позу, от которой болела рука и слепли глаза. Более усовершенствованный квадрант Дэвиса, который давал моряку возможность определять высоту Солнца, повернувшись к нему спиной и наблюдая за тенью на градуированной шкале, был изобретен лишь в конце XVI в.; это был поистине последний огромный шаг к выполнению точных обсерваций на море в изучаемый нами период, так как лишь в XVIII в. (в 1730 г.) оптика и механика помогли Джону Хэдли изобрести отражающий квадрант со вспомогательной шкалой Верньера. Единственный способ, с помощью которого моряк в XV в. мог определить высоту Солнца над уровнем моря, не вглядываясь в него, состоял в том, чтобы временно отложить свою астролябию и поворачивать алидаду до тех пор, пока конец солнечного луча, светящего через верхнее смотровое отверстие, не упадет точно на нижнее отверстие.

Узнав меридиональную высоту в месте своего нахождения, мореплаватель записывал ее на своей грифельной доске. Затем он обращался к своим таблицам, находил солнечное склонение в этот день и также записывал эти данные. После этого он должен был выбрать соответствующее правило для применения склонения к высоте в зависимости от того, был он севернее или южнее экватора (то есть северное или южное склонение), а также от того, было склонение больше или меньше широты, если у обоих было одно и то же значение. Безошибочное применение правила давало ему высоту небесного экватора над его собственным горизонтом; ее он вычитал из 90°, чтобы получить свою широту. Он мог пропустить один этап вычислений, определив зенитное расстояние солнца вместо его высоты с самого начала; но это потребовало бы инструмента, проградуированного в обратном направлении, но никто в XV в., по-видимому, до этого не додумался.