В VI веке до н. э. в верховьях рек Тигра и Евфрата достигла расцвета Вавилония. Наиболее образованные люди Вавилона занимались математикой и астрономией. Тщательное наблюдение велось за Солнцем. Смещение Солнца по небу на величину его диска они рассматривали как «один шаг Солнца». В дни равноденствия Солнце описывало по небу полуокружность, в которой укладывалось 180 «солнечных шагов», а в целом, следовательно — 360. Тем самым они разделили окружность на 360°. Их взгляды перекочевали в Грецию.
Солнце достигает наибольшей высоты, проходя через одну и ту же воображаемую линию на небосводе. Пересечение этой линии с точкой горизонта получило название юга. Древним путешественникам был необходим ориентир на земле. Они выбрали для этой цели определяемую по звездам линию север— юг. Эта линия получила название меридиана. Угол, образованный каким-либо любым меридианом с начальным, назвали долготой (рис. 67). Чтобы различать точки, которые лежат на одном меридиане, ввели вторую географическую координату — широту. Наиболее интенсивно мореходство развивалось на Средиземном море. Длина и ширина его и дали жизнь терминам «широта» и «долгота». Из-за незнания точного радиуса Земли при определении в море долготы предпочтение чаще отдавалось не астрономическим наблюдениям, а вычислениям, с помощью замеров скорости корабля, по пройденному пути. Введение географических координат позволило определить радиус Земли.
Эратосфен, грек по национальности, занимался в Александрии замерами высот солнца В полдень в Александрии солнце отстояло от зенита на 1/50 часть «своего шага». В городе Сиена, расположенном на расстоянии 792,5 км от Александрии, солнце в полдень было полностью видно на дне самого глубокого колодца. Разность их широт составляла 7°12′. Используя эта данные, он вычислил радиус Земли (рис. 68).
По отношению к Солнцу Земля делает
После окончания Крестовых походов взоры небогатых европейцев притягивает богатая Индия. Монополия на торговлю с ней прочно находится в руках арабов. Свой путь в Индию португальцы начинают прокладывать вокруг западного берега Африки. X. Колумб предлагает свой проект. Он считает, что в мире один океан, и если плыть на Запад, то на пути окажется Азия. Чем располагал Колумб для навигации? У него был компас и получасовая ампольета — песочные часы. Коррекцию зафиксированного в журнале времени делали по солнцу и дополнительно сверяли по ноктуралии. Через ее диоптр смотрели на Полярную звезду, а указатель направляли на ее спутник Кохаб. Он делает, и это знали, полный оборот вокруг Полярной звезды за 24 часа. При надлежащем мастерстве время могло быть определено с точностью до 15 минут. Для пеленга Солнца и звезд имелся квадрант.
Для определения долгот моряки нуждались в надежных механических часах. Наибольшую озабоченность в развитии часового дела проявило британское адмиралтейство. Во второй половине XVII веке Англия становится крупнейшей морской державой. Христиан Гюйгенс конструирует устройство, в котором маятник в часах одновременно регулирует и вращение зубчатых колес и сам же получает от них импульс для сохранения размаха собственных колебаний. Но корабельные хронометры требуют усовершенствования. За разработку способа определения долготы на море с точностью до 0,5° правительство обещает награду 20 000 фунтов стерлингов. Вопрос решил Д. Гаррисон. Он изготовил балансир из материалов с различным коэффициентом расширения, которые компенсировали изменение окружающей температуры изменением формы балансира (рис. 73).