§100. КРАТКИЙ ОЧЕРК ИСТОРИИ МОРЕХОДНОЙ АСТРОНОМИИ

Мореходная астрономия, как и все прикладные науки, развивалась из потребностей общественного производства. Значение мореходной астрономии росло по мере развития производства и океанских плаваний, а совершенствование ее находилось в тесной связи с ростом науки и техники. В большинстве стран в XV—XIX вв. развитие практической, а отчасти и теоретической астрономии, открытие обсерваторий и создание инструментов вызывались именно потребностями мореплавания, вследствие чего история мореходной астрономии в это время теснейшим образом связана с историей астрономии вообще.

С древнейших времен при плаваниях в море всеми народами применялась ориентировка — ночью по звездам (по Полярной и по местам восхода, захода известных созвездий), днем по Солнцу. Отдельные научные сведения сохранялись как частные секреты.

Возникновение мореходной астрономии, как науки со своими методами и инструментами, относится к XV в. и совпадает с началом становления капиталистических отношений в Европе, с периодом первоначального накопления капитала. Моряки и купцы Португалии и Испании, в то время наиболее промышленно развитых стран Европы, в поисках путей в Индию все дальше проникают на юг вдоль побережья Африки. Во время этих плаваний все больше ощущается потребность в астрономическом определении места, в основном широты его.

Первое упоминание об определении широты по Полярной с помощью угломерного инструмента — квадранта — встречается в 1462 г. в описании плавания Диего—Гомеца. Определение широты по высоте Солнца и формуле φ=Z+δ упоминается в 1484 г. Необходимые для этого эфемериды помещались в применявшемся моряками альманахе «Ephemerides sive Alma-nach perpetuum»,

выпущенном около 1473 г. португальским астрономом А.Закуто, а затем в более точных таблицах Региомонтана — в 1475 г. Так, у Закуто наибольшее

493

склонение Солнца было 23°33', а у Региомонтана точнее — 23°30'. В руководствах того времени все сведения по мореплаванию помещались вместе, так, в «Руководстве к астролябии и квадранту», выпущенном в Лиссабоне около 1509 г., наряду с правилами получения широты и эфемеридами Солнца приводились указания по управлению судном.

В XVI в. широкой известностью пользовались учебник навигации Педро Медина «Arte de Nauegar», выпущенный в Севилье в 1545 г., и английское руководство Дж. Девиса «Секреты мореплавания», вышедшее в 1594 г., также содержавшие сведения о всех морских науках.

Мореплаватели XV в. применяли несколько подправленные береговые угломерные инструменты: квадрант и астролябию; в XVI в. появляется усовершенствованный градшток — древний инструмент, применявшийся еще в Вавилоне и Египте. Для измерения промежутков времени в XV—XVIII вв. применялись песочные часы — от больших четырехчасовых до полуминутных. Местное время получалось относительно полдня, а ночью — по положению звезд относительно Полярной.

Квадрант представляет сектор в ¼ окружности, разделенный на градусы. Диоптры на его грани направлялись на светило, а около отвеса читались градусы.

Астролябия (рис. 183) представляла более совершенный инструмент в виде диска диаметром от 16 до 60 см, разделенного до долей градуса, с алидадой, направляемой на светило с помощью диоптров. Наблюдения этими инструментами требовали двух-трех человек.

Градшток — первый инструмент для наблюдения над видимым горизонтом — представлял собой деревянный брусок (флеш), разделенный на градусы, с набором поперечных брусков (марто), определявших угол между горизонтом и светилом (рис. 184).

Дальнейшее развитие инструментов (Девисов квадрант и др.) постепенно приближало их к отражательной схеме, реализованной позже в секстане.

494

Широта места в XVI в. по Полярной и полуденной высоте Солнца определялась с точностью порядка 1°, даже у многих береговых пунктов φ была известна до 0,3°.

Долгота в море определялась только по счислению, а береговых пунктов

— по времени предвычисленного затмения Луны, приводившегося в альманахах для основного меридиана (Кадикса, Канарских островов и др.); в океане ошибки в долготе достигали 3—10°.

Проблема определения долготы — важнейшая проблема практической астрономии и навигации в XVI—XVIII вв., решением которой занимались почти все ученые и практики. Правительства морских стран назначали крупные премии, открывали обсерватории (например, в 1676 г. Гринвичскую), были созданы «Бюро долгот». Это блестящий пример того, как практические потребности вызывают развитие теоретических наук — теории движения Луны, теории колебаний маятника и связанных с ними разделов математики.

Русские мореплаватели до Петра I пользовались описанными выше пособиями и инструментами в основном иностранного производства.

Первое русское пособие по навигации и астрономии «Арифметика» Л.Ф.Магницкого, изданное в 1703 г., предназначалось слушателям «Школы математических и навигационных наук», открытой в 1701 г. в Москве.

495

В1715 г. в Петербурге основывается «Морская академия», в 1725 г.— астрономическая обсерватория. С этих пор навигация в России развивается самостоятельно. В 1739 г. выходит книга Соймонова по навигации, в 1748 г. — труд С.И.Мордвинова «Книга полного собрания о навигации» (третья часть книги — астрономия).

В1730 г. одновременно двумя мастерами — Т.Годфреем из Филадельфии

иангличанином Д.Гадлеем был изобретен секстан, первоначально называвшийся «Гадлеев» или«английскийоктан» — дугаеголимбаравнялась45°.

Несколько позже разрешается и проблема долготы.

С 1767 г. в изданном в Англии «Морском астрономическом ежегоднике» публикуются таблицы для способа лунных расстояний, составленные Майером на основе новой теории движения Луны, разработанной Эйлером (1755 г.). В таблицах приводились по Тгр, отнесенные к центру Земли, истинные угловые расстояния между Луной и рядом звезд и Луной и Солнцем. Эти расстояния одинаковы для всех наблюдателей Земли в данный момент, поэтому, измерив на судне видимое угловое расстояние Луна — звезда и пересчитав его по формулам в истинное, из ежегодника, путем сложной интерполяции получалось Тгр в этот момент, а но нему выбирали tГР* . Одновременно с расстоянием

	измерялась высота звезды и по формуле sin	2 t		вычислялся tM* , после чего
			2
	λ0=tM* –tГР*			(*)

Способ лунных расстояний является наиболее распространенным методом определения λ0 до второй половины XIX в., а в ежегоднике публиковался до 1907 г.

В 1735 г. английским мастером Гаррисоном был изобретен первый образец хронометра, а к 1764 г. он был усовершенствован и испытан. С этого времени стало возможным хранить время начального меридиана (Тгр) на кораблях и, вычислив tM* по наблюденной высоте светила, получать долготу по формуле (*). Однако хронометры вследствие своей дороговизны распространялись медленно.

496

Большой вклад в развитие морских наук внес великий русский ученый М.В.Ломоносов. В его труде «Рассуждение о большей точности морского пути» рассмотрены усовершенствования «Гадлеева октана», хронометра, предложены методы определения долготы и т.п.

К концу XVIII в. пособия и методы астрономии значительно совершенствуются. Так, наряду с изданием эфемерид светил в руководствах по навигации начинает издаваться отдельный ежегодник.

Регулярный выпуск морских ежегодников производится в Англии с 1767г. (напечатан в 1766 г.), в России — с 1814 г., в Германии — с 1851 г., в США — с 1855 г. В первом русском «Морском месяцслове» (ежегоднике), составленном акад. Ф.М.Шубертом, помещались координаты звезд, Солнца и Луны, лунные расстояния и другие сведения. Во время Крымской войны выпуск его был прекращен и возобновился только в 1930 г.

В конце XVIII — начале XIX вв. появляется много новых аналитических способов расчета φ и λ места, например способ близмеридиональных высот, соответствующих высот, общие аналитические решения задачи двух высот Гаусса, Шуберта и других, однако в море применялось только несколько простейших способов. Точность определения координат значительно возросла.

Эпоху в навигации составило открытие способа высотных линий положения, сделанное в 1837 г. американским капитаном Томасом Сомнером (1807 — 1851) при переходе через океан.

1849 г. штурман Черноморского флота М.А.Акимов опубликовал теоретическое обоснование и пример другого способа нанесения высотной линии на карту, ошибочно названного позже способом Джонсона. Позже появилось еще несколько аналогичных способов: Ф.Палудана, Лаланда и др. Метод, близкий к современному, был предложен в 1875 г. французским моряком Марком Сент-Илером. Этот универсальный метод быстро распространился: в России он введен в программы училищ с 1890 г.; применительно к нему было создано много таблиц. Одни из первых специальных таблиц для вычисления hc и Ас были составлены кронштадтским

497

астрономом В.Е.Фусом в 1901 г. В России были созданы также первые морские обсерватории в Николаеве и Кронштадте в 1857 г., где проверялись секстаны и хронометры. Установка для проверки секстанов, применявшаяся с 1852 г., называлась «прибором Фуса». Секстаны в России изготавливались с 1904 г.; отдельные экземпляры — с 1813 г., а морские хронометры — только с 1930 г. В 1883 г. изобретен наклономер Пульфриха.

К началу XX в. хронометр и секстан обязательны для каждого судна, а точность определения места приблизительно равноценна с современной.

Сизобретением А.С.Поповым радио была решена проблема точного времени на судах. По ридиосигналам времени (в СССР передаются с 1921 г.) можно очень просто определить поправку хронометра в любое время, так что требования к его работе понизились.

После Великой Октябрьской социалистической революции навигация и астрономия в СССР начинают быстро развиваться. С 1924 г. возобновляется производство секстанов, часов, глобусов и других приборов.

Советским ученым В.В.Каврайским произведена разработка общего метода линий положения, изложенная в трудах «Обобщенный способ линий положения» и завершенная трудами Н.Г.Келля и А.П.Ющенко.

В 1947 г. Каврайский разработал пеленгатор и наклономер НК-С 1949 г. выпускаются секстаны типа ИМС.

Советскими учеными и моряками создано много учебников и выпущено большое количество таблиц и пособий по мореходной астрономии. Вследствие этого, а также хорошей подготовки морских кадров русские и советские штурманывсегдаотличалисьвысокимуровнемзнанийипрофессиональныммастерством.

С50-х годов нашего века методы навигации и астронавигации начинают изменяться в сторону внедрения радиотехнических средств и ЭВМ. Появляются радиосекстаны, фотосекстаны, азимутальные системы определения, спутниковые навигационные системы и навигационные ЭВМ. Однако старое искусство астронавигации с «ручными» наблюдениями и вычислениями остается нужным морякам транспортного флота.

498

499

500

501

502