История географических карт

Градшток был снабжен тремя глазками, или диоптрами, в виде пластинок с отверстиями: по одному на каждом конце поперечины, а третий на ближнем конце посоха; он служил окуляром. Измеряя высоту какого-то объекта или угловую высоту Солнца или звезды, самое главное было видеть все три диоптра одновременно: верхний диоптр поперечины нужно было совместить с окуляром и направить на Солнце или звезду, а нижний диоптр поперечины – совместить с окуляром и направить на горизонт. Для этого нужно было двигать поперечину вперед и назад вдоль посоха, пока все три диоптра не встанут на свои места. Во время этой процедуры, пишет Бландевиль, следует «прижимать конец посоха к верхней части скулы, а ноги держать вместе».

На простейшем градштоке не было никакой разметки. Проведя наблюдение, инструмент клали на стол или на лист бумаги, отчерчивали положение перекладины и вычисляли по нему угол. Позже верхнюю часть посоха стали градуировать, так чтобы измеренный угол можно было определить с одного взгляда. Когда же к прибору добавили дополнительные перекладины для измерения меньших углов или, скажем, нескольких углов одновременно, градуировать стали не только верхнюю, но и боковые стороны посоха. Инструмент Эдмунда Гюнтера имел четыре отдельных шкалы: одна служила «для измерения и черчения», вторая для наблюдения углов, третья для определения «меридиана морской карты меркаторской проекции от равноденственной линии до 58° широты». Четвертая была придумана «для решения пропорций нескольких видов».

Очевидный недостаток и астролябии, и градштока заключается в том, что наблюдатель, проводя наблюдения Солнца, должен смотреть прямо на него. Даже если диоптры инструмента прикрыты закопченными стеклами, в ясный день сияние Солнца все равно будет слепить наблюдателя; исходя из этого, серьезные ошибки измерений будут скорее правилом, нежели исключением. На решение проблемы яркого слепящего света при наблюдениях Солнца – с помощью как астролябии, так и градштока – потребовалось несколько столетий. Решил ее изобретательный моряк с практическим складом ума; ему надоело пялиться на Солнце, чтобы определить свою широту. Человек этот, Джон Дэвис из Сэндриджа в Девоншире, был англичанином. Он описал свое изобретение, бэкстаф, в небольшой книжке под заглавием «Тайны моряков», опубликованной в Лондоне в 1607 г.

Первоначально бэкстаф состоял из палки и перекладины, причем последняя изготавливалась в виде «половинки креста» и ездила по посоху сверху. Дэвис указывал, что пользование этим инструментом противоположно пользованию градштоком, так как наблюдатель при этом стоит спиной к Солнцу и смотрит на горизонт сквозь горизонтальную щель на дальнем конце посоха. Чтобы определить угловую высоту Солнца, нужно было двигать перекладину, пока тень от ее конца не упадет точно на щель. Таким способом можно навести прибор одновременно на горизонт и на Солнце, не переводя глаза. Прибор этот изначально был придуман для измерения исключительно высоты Солнца – причем только если она не превышает 45° над горизонтом, – и больше ни для чего не годился. Однако Дэвис на этом не успокоился.

Предположительный вид усовершенствованного бэкстафа Джона Дэвиса с двумя скользящими перекладинами. Этот инструмент был изобретен и описан, но, по всей видимости, не был воплощен в жизнь

«Узнав на практике, что градшток превосходен и лучше всякого другого инструмента отвечает ожиданиям моряков, – пишет Дэвис, – и зная также, что чем крупнее у инструмента деления, тем он точнее, я весьма тщательно работал над поиском хорошего и наглядного средства, как сделать градшток длиннее, не только чтобы градусы на нем стали больше, но также чтобы избежать неопределенности прицела, если неверно приставить посох к глазу». Более того, он уверял читателей, что усовершенствованный инструмент, недавно испытанный им в море, будет работать по ту сторону экватора не хуже, чем по эту.

Этот второй инструмент, длиной в ярд, был снабжен двумя «полукрестами», или поперечинами. Одна из них, прямая, была 14 дюймов в длину и бегала по верхней стороне основания прибора, или жезла, под прямым углом к нему, а вторая, изогнутая в форме сектора окружности, смотрела с основания вниз и тоже могла передвигаться вдоль него. Дэвис обещал дать подробное описание этого прибора – усовершенствованного бэкстафа – в отдельной публикации (которую так и не написал); пока же он лишь заверил читателей, что «он обладает большими возможностями и многими применениями». Дэвис был не слишком высокого мнения о применении квадранта в морском деле, но признавал, что это «прекрасный инструмент для проведения любых астрономических наблюдений на суше». Тем не менее, несмотря на такую точку зрения, его усовершенствованный бэкстаф с изогнутой поперечиной стал предвестником другого инструмента, который в Англии был позже известен как «квадрант Дэвиса», а во Франции – как «английский квадрант».