Откуда и что на флоте пошло - [147]
Когда стало известно, что можно определить долготу по хронометру, а широту — по высотам светил, потребовался надежный угломерный прибор для определения высот.
Прежде чем появился и утвердил свое превосходство угломерный прибор, устраивающий моряков, секстан, немало других приборов, его предшественников, перебывало на кораблях. Самым первым среди них, пожалуй, была морская астролябия — бронзовое кольцо с делениями на градусы. Через центр проходила алидада (линейка), обе половины которой были смещены относительно друг друга. При этом край одной был продолжением противоположного края другой, дабы линейка возможно точнее проходила через центр. На алидаде имелось два отверстия: большое — для поиска светила, а малое — для его фиксирования. Во время измерений ее держали или подвешивали за кольцо. Такой инструмент годился лишь для грубых наблюдений: он колебался не только во время качки и в ветреную погоду, но и от простого прикосновения рук. Тем не менее самые первые дальние плавания были совершены именно с подобным прибором.
Впоследствии в употребление вошло астрономическоекольцо. Кольцо тоже приходилось подвешивать, но во время измерений не было надобности касаться его руками. Крошечный солнечный зайчик, проникая через отверстие на внутреннюю поверхность кольца, падал на шкалу с делениями. Но и астрономическое кольцо было примитивным прибором.
Вплоть до XVIII в. навигационным инструментом для измерения углов служил посохИакова, известный также под названиями астрономический луч, стрела, золотой жезл, но больше всего как градшток. Он состоял из двух реек. На длинную рейку перпендикулярно ей была насажена подвижная поперечная. На длинной рейке нанесены деления на градусы.
Для измерения высоты звезды наблюдатель располагал длинную рейку одним концом у глаза, а короткую передвигал так, чтобы она одним своим концом коснулась звезды, а другим — линии горизонта. Одна и та же короткая рейка не могла служить для измерения любых высот звезд, поэтому к прибору их прилагалось несколько. Несмотря на свое несовершенство, градшток просуществовал около 100 лет, пока в конце XVII в. известный английский мореплаватель Джон Дэвис не предложил свой квадрант. Он состоял из двух секторов с дугой в 65 и 25° с двумя подвижными диоптрами и одним неподвижным в общей вершине секторов. Наблюдатель, глядя в узкую прорезь глазного диоптра, проектировал нить предметного диоптра на визируемый предмет. После этого суммировали отсчет по дугам обоих секторов. Но и квадрант был далек от совершенства. Стоя на раскачивающейся палубе, совмещать нить, горизонт и солнечный зайчик было делом нелегким. В спокойную погоду это удавалось, но на волнении высоты измерялись очень грубо. Если солнце светило сквозь мглу, его изображение на диоптре расплывалось, а звезды и вовсе были невидимы.
Для измерения высот нужен был прибор, который позволял бы совместить светило с линией горизонта один раз и независимо от движения корабля и положения наблюдателя. Идея устройства такого прибора принадлежит И. Ньютону (1699 г.), но сконструирован он был Дж. Гадлеем в Англии и Т. Годфреем в Америке в 1730—1731 гг. независимо друг от друга. Этот морской угломерный прибор имел шкалу (лимб), которая составляла одну восьмую окружности, и потому был назван октан. В 1757 г. капитан Кампелл усовершенствовал этот навигационный инструмент, сделав лимб в одну шестую окружности, прибор получил название секстан. Им можно измерять углы до 120°. Секстан, так же как и его предшественник октан, относится к многочисленной группе инструментов, в которых использован принцип двойного отражения. Поворачивая большое зеркало прибора, можно послать отражение светила на малое зеркало, совместить край отраженного светила, например солнца, с линией горизонта и в этот момент взять отсчет.
С течением времени секстан совершенствовался: была поставлена оптическая трубка, ввели ряд цветных фильтров для защиты глаза от яркого солнца во время наблюдений. Но, несмотря на появление этого совершенного угломерного прибора и на то, что к середине XIX в. мореходная астрономия стала уже самостоятельной наукой, методы определения координат были ограничены и неудобны. Определять широту и долготу в любое время суток моряки не умели, хотя ученые и предложили ряд громоздких и трудных математических формул. Эти формулы практического распространения не получили. Широту обычно определяли только раз в сутки — в истинный полдень; в этом случае формулы упрощались, а сами расчеты сводились к минимуму. Хронометр позволял определить долготу в любое время суток, но при этом надо было знать широту своего места и высоту солнца. Лишь в 1837 г. английский капитан Томас Сомнер благодаря счастливой случайности сделал открытие, оказавшее значительное влияние на развитие практической астрономии, он разработал правила получения линии равных высот, прокладка которых на карте меркаторской проекции давала возможность получить обсервованное место. Эти линии были названы сомнеровыми в честь открывшего их капитана.
