История современного города Афины.

Древние Афины
История современных Афин

История навигационных приборов. Древние приборы навигации

История навигационных приборов — VOJAGE — новости путешествий

Раньше существовали различные способы для перемещения на достаточно большие расстояния без точного знания направления на север, ведь компас изобрели всего несколько сотен лет назад, а путешествовали люди десятки тысяч лет назад. Об этом говорят и очень старые карты материков. Очертания берегов во многих картах могут быть искажены настолько сильно, что с трудом угадываются и узнаются современными людьми. Тем не менее, такими картами многие люди тогда пользовались и даже достаточно успешно, потому что историкам известно, что древняя логистика была не хуже современной, разве что она была не такая быстрая, как сейчас, когда используются GPS навигаторы.

Мы видим, что главным аспектов в навигации было и сейчас является определение местоположения. И чаще всего локальных ориентиров для ориентации на местности более чем достаточно. Например, в более позднее историческое время начали определять местоположение человека в пути сначала по солнцу, потом научились делать это даже по звездам. Тогда же появлялись особые навигационные приборы. К примеру, они могли измерять углы возвышения солнца или некоторых важных для навигации звезд.

Армиллярная сфера, как специальный астрономический инструмент, появилась у людей в шестом веке до н.э. Астролябия – во втором веке до н.э. Потом появились квадранты, октанты и, наконец, скорее всего, вам хорошо известный секстант. Идею создания такого прибора высказал еще известный физик Исаак Ньютон. Но позже этот прибор был заново изобретен в восемнадцатом веке. Все упомянутые приборы до второй половины восемнадцатого века давали возможности вычислять только лишь широту координат. А долготу люди научились вычислять с помощью применения хронометра.

Сейчас способы определения положения используются такие, какие появились еще в 1875 году. Действительно точное определение местонахождения приборов требует наличия достаточно сложных навигационных устройств, технических возможностей, а также точных знаний и хороших навыков проведения расчетов. При этом потребуется наличие специальных таблиц. А ведь любому пешему туристу или путешественнику все это недоступно и невозможно к использованию, хотя бы из-за тяжести всех приборов. Поэтому для навигации можно купить навигатор Гармин, который поможет ориентироваться, как в пеших прогулках и путешествиях, так и в автомобильном режиме.

www.vojage.ru

История навигации до 16 века - История навигации - Корабельная наука - Каталог статей

Конечно, плавание вдоль берегов не требует карт или каких-то специальных способов ориентации. Достаточно изучить береговую линию. Большинство древних мореплавателей так и поступало, это, кстати, значительно упрощало и снаряжение судна: не требовалось иметь значительного запаса провианта и пресной воды. А раз так, то, казалось бы, и приспособления для навигации должны были бы появиться совсем недавно. Но штука вся в том, что длительные плавания совершались уже тысячелетия назад, в то время, как первые сведения о каких-либо навигационных приборах относятся к довольно позднему времени. Современная наука считает, что индейцы обоих американских континентов, также как и папуасы островов Океании, происходят от сибирских племен, мигрировавших через океан. Сибиряки оставили свой «след» в местах проживания майя, инков, ацтеков и других племен. Впрочем, есть и другие гипотезы на этот счет. Например, учеными не исключаются миграции финикийцев или других народов, населявших Средиземноморье, через Атлантический океан. Известным путешественником и ученым Туром Хейердалом было предпринято несколько успешных экспедиций на «Кон-Тики» и «Ра» с целью подтвердить это предположение.

Как бы то ни было, речь, безусловно, идет о плаваниях через океан, вдали от берегов, где единственным ориентиром могло быть звездное небо, солнце и луна. Сегодня считается, что первые мореплаватели пользовались антретным ориентированием (т. е. на глаз) по небесным светилам. Восток и запад определяли по восходу и заходу солнца, а север и юг — по положению Полярной звезды или звезд из созвездия Южный крест.

Часто древние мореплаватели брали с собой клетки с птицами. Если корабль терялся в море, то моряки периодически выпускали птицу (часто — черного ворона). Если птица возвращалась назад, значит суши поблизости нет, а если же она улетала в определенном направлении — то корабль следовал за ней, полностью доверяя пернатому: значит, птица летит на сушу. Такой прием был особенно популярен у скандинавов.

Геродот, описывая путешествия древних египтян (VI век до н. э.), упоминает, что те совершили путешествие вокруг африканского континента за три года. Вероятно, это дало толчок к появлению портулан, хотя точное время зарождения этих карт я бы не рискнул назвать даже приблизительно. Что же такое портуланы?


Рис.1 Карта Помплониуса Мела	Рис.2 Карта Птолемея II век д.н.э.

Средиземноморские мореплаватели испытали необходимость иметь точные путеводители, которые помогли бы вести торговлю на очень больших расстояниях от родных портов. Из-за непостоянства ветров удаляться от берегов в Средиземном море можно было не всегда, так как капризная погода Средиземноморья делала эти путешествия весьма опасными. Даже в средневековье большинство передвижений в этом регионе по-прежнему совершалось в пределах видимости берегов.

Во времена критских, финикийских и египетских мореплавателей Средиземноморье бороздило множество кораблей, но из-за необходимости держаться берега, в год можно было успеть совершить только одно путешествие с востока на запад. С октября по март торговля практически прекращалась, а некоторые маршруты с севера на юг (Греция — Египет, Галлия — Северная Африка), при встречном ветре, занимали целые месяцы.

Таким образом, в античные времена и в раннем средневековье первые карты становились скорее путеводителями для перехода из порта в порт, нежели точным описанием берегов. Лоцманы были больше заинтересованы в точном знании рельефа побережья, наличия мелей, постоянства ветров, местоположения портовых городов, нежели в научном представлении о поверхности Земли. Не имея для управления кораблем компаса, не обладая никакими средствами для определения широты (особенно когда облака прикрывали небо), лоцману — будь он египетским, греческим, венецианским или каталонским, оставался единственный выход — нарисовать карту! Ему необходим был портулан (от итальянского «портолано», то есть «путеводитель по портам»). Иначе говоря, требовался путеводитель, объединяющий в себе сведения о берегах, портах, ветрах, глубинах и течениях, собранные профессионалами мореплавания со времен античности, сведения с помощью которых в средневековье осуществлялась торговля в средиземноморских портах.

Первые сведения о непосредственно морских картах Марина Тирского относят ко II веку до н. э., хотя, карты вообще существовали уже у древних полинезийцев в V веке до н. э. и представляли собой сплетенные из растений циновки с изображением островов и рифов.

Карты того периода мало отличались от весьма схематичных планов, и чем большие территории изображались, тем меньше была точность карт: ведь Земля-то круглая, и большие участки ее поверхности нельзя показать на плоскости без искажений!

Одно из решений этой проблемы было найдено еще две тысячи лет назад Эратоcфеном (276-196 г. до н. э.), который начал применять при создании карт квадратную равнопромежуточную цилиндрическую проекцию. Кстати говоря, именно Эрастофен, наблюдая за полуденной высотой солнца в Александрии и Асуане, определил радиус Земли (6366,7 км) с такой высокой точностью, что этому поражаются до сих пор! А в качестве измерительного инструмента «выступил» верблюд! Эрастофен определил расстояние между двумя точками методом подсчета среднего числа шагов, и, зная разницу в длине солнечной тени, провел несложные вычисления. Сейчас это элементарная задачка по геометрии о подобии двух треугольников, но в те времена это было чудом.

Рис.3 Морская лисица Рис.4 Карта Пьера Диселье

Чтобы лучше читать карту нужна лоция. Лоция (от голл. loodsen — вести корабль) — руководство для плавания в определенном водном бассейне с подробным описанием его навигационных особенностей. Древнейшая из сохранившихся лоций — грека Скилака (VI век до н. э.) которая подробно описывала расстояния между портами, их оборудовании, о якорных местах, навигационных опасностях...

Вообще, задолго до средневековых космографов человек совершал попытки изобразить Землю в форме глобуса. Такими были уже упомянутые Эратосфен и Марин Тирский, таким был и Птолемей: они дерзко рисовали карты, основываясь на своих собственных расчетах. Когда Палла Строцци привез в Константинополь полный экземпляр «Географии» Птолемея, то его перевод на латинский язык стал, как сказали бы сегодня, одним из «бестселлеров» зарождавшегося книгопечатания! Птолемей — греческий ученый из Александрии, живший примерно с 90 по 160 года нашей эры. Благодаря опросу купцов и мореплавателей, а также чтению всех отчетов античных путешественников, ему удалось нарисовать карту мира в конической проекции, с параллелями и меридианами, то есть сетку координат, исчисляемых в градусах, где широты измерялись от экватора, а долготы — от самой западной точки известного тогда мира. Частично ошибочная, очень неточная во многих своих местах, «География» тем не менее, являла собой ощутимый этап в математическом осмыслении мира.

Как уже стало ясно, понятия географической широты и долготы для однозначного определения местоположения на поверхности Земли, впервые возникли в Древней Греции. Днем (в полдень) широту определяли по длине солнечной тени, ночью — по высоте определенных звезд над горизонтом. Сегодня пальма первенства в использовании широты и долготы присуждается Гиппарху из Никеи (ок. 190-125 гг. до н. э.), который предложил метод определения долготы разных точек по измерению местного времени при наблюдении лунного затмения. Кроме того, Гиппархом была изобретена астролябия (греч. astron — «звезда», и labe — «схватывание») — угломерный инструмент, служивший с древнейших времен до начала XVIII века для определения положения небесных светил. Раньше для тех же целей использовался квадрант.


Рис.5 Астролябия пирата Джона Девиса	Рис.6 Квадрант

В 1342 году математиком Леви Бен Гершоном впервые был описан прибор впоследствии названный «Палочка Леви». Называемая также «арбалет», она являлась простым, но хитроумным приспособлением, с помощью которого можно измерять относительную высоту солнца в зените по отношению к линии горизонта. Благодаря таблицам Закуто и Визиньо (1465 год), используемым одновременно, можно было определить с точностью до одного или двух градусов широты свое местоположение.

Эволюция европейской картографии вплоть до XVI века отражает собой гигантский коллективный труд во имя того, чтобы составить представление о мире, почерпнув сведения из грубого эмпиризма портуланов. Так моряки мало-помалу получают возможность пользоваться всеми плодами научного познания Земли. На место описаний, даже достаточно точных, но всегда неполных, приходят карты, способные дать геометрически верное представление о нашей планете. Но для этого требовалось избавиться от предрассудков мифологизированного сознания, а заодно обзавестись некоторыми навигационными и топографическими инструментами.

Одним из первых навигационных «приборов» можно считать соларстейн (в переводе с древнескандинавского — «солнечный камень»). С его помощью можно было определить положение солнца в туманную погоду. Он несколько раз упоминается в текстах древних викингов. Предполагается, что речь идет о кристалле исландского полевого шпата (кордиерита), обладавшего магнитными свойствами.


Рис.7 Палочка Леви	Рис.8 Морская астролябия 1588 год

Явление магнетизма было подмечено людьми еще в глубокой древности. История магнетизма богата наблюдениями и фактами, различными взглядами и представлениями. Сегодня считается, что впервые свойства магнитного железняка описал Фалес Милетский в VI веке до н. э. Это были чисто теоретические выкладки, не подтвержденные опытами. Фалес дал маловразумительное объяснение свойствам магнита, приписывая ему «одушевленность». Через столетие после него Эмпедокл объяснял притяжение железа магнитом некими «истечениями» из него какой-то нематериальной субстанции. Позднее подобное же объяснение в более определенной форме было представлено в книге Лукреция «О природе вещей». Высказывания о магнитных явлениях имелись и в сочинениях Платона, где он описывал их в поэтической форме. Представления о существе магнитных действий были у ученых более позднего времени — Декарта, Гюйгенса и Эйлера, причем эти представления в некоторых отношениях не слишком отличались от представлений древних философов.

В морской навигации магнитные явления использовались со времени раннего средневековья. В конце XII века в трудах англичанина Некаме и француза Гио де Провенс впервые описана простейшая буссоль (фр. boussole)- устройство, позволяющее определять магнитный азимут в море. Хотя в Китае буссоль применялась для навигации еще до нашей эры. В Европе же она приобрела распространение лишь в XIII веке.


Рис.9 Разновидности магнитного компаса: а) водяной; б) буссоль; в) сухая буссоль	Рис.10 Инфант Энрике (Генрих-Мореплаватель), великолепно знакомый с математикой и астрономией, он прекрасно сознавал несовершенство карт и постоянно требовал от капитанов вносить в карты все новые и новые поправки.

Один из первых компасов (рис.9а), представлявший собой плавающую в наполненной водой раковине дощечку. К одному из ее концов был прикреплен кусочек магнитного камня. Обычная буссоль (рис.9б), состоящая из стальной магнитной стрелки, вращающейся на острие, расположенном в центре небольшой круглой или четырехугольной коробочки (по-итальянски - боссола), была наиболее распространена на борту первых каравелл. Компас или сухая буссоль со стрелкой (рис.9в), усовершенствованная в Сагрской школе, изготавливался из картонного диска, на котором была нарисована роза ветров. Под северной точкой розы ветров закреплялась небольшая намагниченная стальная полоска. Это уже более точный инструмент, чтобы держать правильный курс.

Первым экспериментатором, занявшимся магнитами, был Петр Перегрин из Марикура (XIII век). Он опытным путем установил существование магнитных полюсов, притяжение разноименных полюсов и отталкивание одноименных. Разрезая магнит, он обнаружил невозможность изолировать один полюс от другого. Он выточил сфероид из магнитного железняка и пытался экспериментально показать аналогию в магнитном отношении между этим сфероидом и землей. Этот опыт впоследствии (в 1600 году) еще более наглядно воспроизвел Гильберт.

Первые компасы, изобретенные независимо друг от друга в Азии и в Скандинавии около XI века, пришли на Средиземноморское побережье Европы в XII веке и представляли собой плавающую в наполненной водой раковине дощечку. К одному из ее концов был прикреплен кусочек каламита — камня, обладающего природными магнитными свойствами, привозимого из Магнезии в Греции, где он очень распространен. Такой компас хорошо действовал лишь при незначительной качке на корабле.

Так были ли достоверными сведения, содержавшиеся в портуланах? Думаю, что это зависело от возлагаемых на них задач. Для решения «местных» прикладных задач — попадания из точки А в точку Б — они вполне подходили. Навигация по Средиземному морю была довольно неплохо изучена, поскольку постоянно поддерживалась крупными лоцманскими школами, такими как генуэзская, венецианская или лагушская. Для познания же всего мира портуланы совершенно не годились, больше путая исследователей, нежели помогая им.

Только с конца XIII века первые попытки океанского плавания, а также более широкое использование компаса выявили необходимость реального отображения на плоском листе бумаги рельефа берегов с указанием ветров и основных координат.

Рис.11 Одна из карт Паоло дель Поццо, известного больше под именем Тосканелли. Он был флорентийским астрономом и космографом XV века. Его научные изыскания привели его к мысли о возможности пересечь Атлантику на запал, чтобы доплыть до Индии.

Рис.12 Глобус, созданный немецким географом Мартином Бехаймом в 1492 году, и отражающий средневековые представления о мире накануне открытия Нового Света.

После XIV века портуланы часто сопровождаются приблизительными контурными рисунками средиземноморского побережья и атлантических берегов Западной Европы. Постепенно корабли, уходящие в океанские плавания, начинают включаться в работу по составлению более точных портуланов и рисунков.

Где-то к началу XV века появляются уже настоящие навигационные карты. Они представляют собой уже полный набор сведений для лоцмана: рельеф берегов, перечень расстояний, указания широты и долготы, ориентиры, названия портов и местных обитателей, указываются ветра, течения и морские глубины.

Карта, наследница математических знаний, полученных древними, все более точных сведений об астрономии и тысячелетнего опыта навигации из порта в порт, становится одним из главных плодов научной мысли первооткрывателей: отныне во время длительных плаваний требуется составлять отчеты, необходимые для полного отображения знаний о мире. И более того, появились первые судовые журналы! Конечно, морские путешествия описывались и ранее, но теперь это начинает носить регулярный характер. Первым ввел обязательный судовой журнал для капитанов своих каравелл инфант Генрих. Капитаны должны были ежедневно записывать сведения о берегах с указанием координат — дело чрезвычайно полезное для составления достоверных карт.


Рис.13 Глобус Мартина Бехайма	Рис.14 Средневековые песочные часы

Несмотря на стремление уточнять и проверять, двигавшее наиболее знаменитыми картографами (Фра Мауро в 1457 году утверждал, что ему не удалось вместить в свою карту всех сведений, которые ему удалось собрать), фантазии, легенды, вымысел окружали любой картографический труд неким «фольклорным» ореолом: на большинстве карт, датированных до XVII века, мы видим, как на месте малоизвестных или недостаточно исследованных регионов возникают изображения различных чудовищ, почерпнутых из античной и раннехристианской мифологий.

Достаточно часто составитель, описывая обитателей отдаленных уголков, прибегал к домыслам. Районы, исследованные и попавшие под власть европейских королей, отмечались гербами и флагами. Однако великолепно разрисованные обширные розы ветров не могли принести пользы, если они неправильно ориентированы или размечены в ошибочных линиях «ромбов» (примитивная система ориентации, предшествовавшая системе меридианов и параллелей). Часто работа картографа становилась настоящим произведением искусства. При дворах королей разглядывали планисферы, словно полотна, за ними угадывались пустившиеся в дальние путешествия мореплаватели, чудовища вызывали дрожь, пройденные расстояния и интригующие названия завораживали. Потребовалось немало времени, прежде чем обычай делать карту декоративной уступил место действительно полезной картографии, лишенной всяческого вымысла.

Этим объясняется та недоверчивость, с которой великие мореплаватели, и в первую очередь Христофор Колумб, относились к разукрашенным картам XV века. Большинство моряков предпочитало доверяться своему знанию ветров, рельефа дна, течений и наблюдениям за небесной сферой, или отслеживанию движения косяков рыб или птичьих стай, для того чтобы ориентироваться в бескрайних просторах океана.

Несомненно, именно в XV веке благодаря португальским мореплавателям, а затем путешествию Колумба и, наконец, кругосветному путешествию Магеллана в 1522 году человечество смогло на практике проверить расчеты древних греков и представления о сферичности Земли. Многие мореплаватели теперь на практике получали конкретные знания, свидетельствующие о шаровидности нашей планеты. Кривая линия горизонта, перемещение относительной высоты расположения звезд, рост температуры по мере приближений к экватору, смена созвездий в южном полушарии — все это делало очевидной истину, которая противоречила христианской догме: Земля — это шар! Оставалось только измерить расстояния, которые необходимо было преодолеть в открытом море, чтобы добраться до Индии, в южном направлении, как это сделали португальцы в 1498 году, или в западном, как казалось Колумбу, когда он в 1492 году встретил на своем пути непреодолимое препятствие в лице обеих Америк.

Колумб был хорошо знаком с космографической литературой того времени. Его брат был картографом в Лиссабоне, и он сам попытался построить глобус на основе имевшихся атласов, современных и античных трактатов по космографии. Он, правда, допустил, вслед за Пьером Айи и его «Имаго Мунди» (1410 год), грубую ошибку в оценке расстояния между Португалией и Азией, занизив его (есть гипотеза, что он сделал это преднамеренно). Тем не менее, он внял советам именитых картографов, таких как Тосканелли (который верил в морской путь на запад), Пикколомини (будущий папа Пий II) и Мартин Бехайм (впоследствии автора довольно точного глобуса).



Рис.15 Октант, сконструированный Бенджаменом Колом в 1731 году	Рис.16 Солнечные часы-компас и кожаный футляр с тиснением XVII век, найденные во время раскопок в Мангазее (первом русском заполярном поселении)

Начиная с 1435 года португальские и итальянские моряки взяли за правило плыть на расстоянии от африканского берега, чтобы избежать опасных зон и переменчивости ветров. Прибрежная зона, изобилующая рифами и отмелями, и впрямь являла собой очевидную опасность кораблекрушения.

Однако столь значительное удаление от берега, что он теряется из виду, предполагает умение ориентироваться в открытом море на плоском однообразном пространстве без маяков, ограниченном лишь линией горизонта. А морякам XV века не хватало теоретических познаний в области математики и геометрии, необходимых для точного определения своего местонахождения. Что же касается измерительных приборов, с ними дела обстояли еще хуже. До XVI-XVII веков ни один из них не был по-настоящему хорош в деле. На картах, хотя и постоянно уточняемых, имелись существенные пробелы.

Чтобы оценить чрезвычайное мужество мореплавателей, которые осваивали ближнюю, а затем и дальнюю Атлантику, надо вспомнить, какими жалкими средствами они располагали для определения своего местонахождения в открытом море. Перечень будет краток: моряки XV века, в том числе и Христофор Колумб, не обладали практически ничем, что помогло бы им решить три главных задачи любого мореплавателя, отправляющегося в дальнее плавание: держать курс, измерять пройденный путь, знать с точностью свое настоящее местоположение.

У моряка XV века в распоряжении имелись всего лишь примитивная буссоль (в различных вариациях), грубые песочные часы, кишащие ошибками карты, приблизительные таблицы склонения светил и, в большинстве случаев, ошибочные представления о размерах и форме Земли! В те времена любая экспедиция по океанским просторам становилась опасной авантюрой, часто со смертельным исходом.

В 1569 году Меркатор составил первую карту в равноугольной цилиндрической проекции, а голландец Лука Вагенер ввел в обиход атлас. Это был крупный шаг в науке навигации и картографии, ведь даже сегодня, в двадцать первом веке, современные морские карты составлены в атласы и выполнены в меркаторской проекции!

В 1530 году голландский астроном Гемма Фризий (1508-1555) в своем труде «Принципы астрономической космографии» предложил способ определения долготы с помощью хронометра, но отсутствие достаточно точных и компактных часов надолго оставили этот метод чисто теоретическим. Этот способ был назван хронометрическим. Почему же способ оставался теоретическим, ведь часы появились много ранее?

Дело в том, что часы в те времена редко могли идти без остановки в течение суток, а их точность не превышала 12-15 минут в сутки. Да и механизмы часов того времени не были приспособлены для работы в условиях морской качки, высокой влажности и резких перепадов температуры. Конечно, кроме механических, в морской практике долгое время использовались песочные и солнечные часы, но точность солнечных часов, время «завода» песочных часов были совершенно недостаточными для реализации хронометрического метода определения долготы.

егодня считается, что первые точные часы были собраны в 1735 англичанином Джоном Гаррисоном (1693-1776). Их точность составляла 4-6 секунд в сутки! По тем временам это была просто фантастическая точность! И более того, часы были приспособлены для морских путешествий!

Предки наивно считали, что Земля вращается равномерно, лунные таблицы грешили неточностями, квадранты и астролябии вносили свою погрешность, поэтому итоговые ошибки в вычислениях координат составляли до 2,5 градусов, а это около 150 морских миль, т. е. почти 250 км!

аты в истории развития навигации в России.

1701 год — это, пожалуй, самая знаменательная дата в отечественной навигации, поскольку в этом году император Петр I издал указ об учреждении «Математических и Навигацких, то есть мореходных хитростно наук учению».Год рождения первой отечественной навигационной школы.

1703 год, преподаватель этой школы Магницкий составил учебник «Арифметика». Третья часть книги носит заглавие «Обще о земном размерении, и яже мореплаванию принадлежит».

В 1715 году старшие классы школы преобразовали в Морскую Академию.

1725 год — это год рождения Петербургской Академии Наук, где преподавали такие светила науки, как Леонард Эйлер, Даниил Бернулли, Михаил Ломоносов (1711-1765). Например, именно астрономические наблюдения и математическое описание движения планет Эйлера легли в основу высокоточных лунных таблиц для определения долготы. Гидродинамические исследования Бернулли позволили создать совершенные лаги для точного измерения скорости судна. Работы Ломоносова касались вопросов создания ряда новых навигационных приборов, послуживших прообразами приборов, которые используются и в настоящее время: курсопрокладчики, самописцы, лаги, кренометры, барометры, бинокли...

age-of-sail.net

Навигационные приборы и инструменты — Балтийский Ллойд

Навигационные приборы и инструменты

Навигационные приборы, инструменты, устройства, установленные и имеющиеся в рулевой рубке современного грузового судна и используемые капитаном и вахтенным помощником для безопасного управления.

Все фото кликабельны, что значительно улучшает их просмотр.

Судовые часы. По судовым часам фиксируется время всех событий.

Магнитный компас (Magnetic compass). Самый надежный и незаменимый прибор. Если конечно он исправен и регулярно проверяется в береговой мастерской. По крайней мере раз в два года у магнитного компаса должна под уничтожается девиация, определяться остаточная девиация и составляться таблица девиации (Deviation card). Магнитный компас является запасным источником курсоуказания для авторулевого и ECDIS. Отдельная статья о магнитном компасе находится Здесь

Гирокомпас (Gyro compass). Гирокомпас. Основной источник курсоуказания. Курсоуказание от гирокомпаса поступает на радиолокаторы, АРПА, ЭКНИС, авторулевой, цифровой индикатор курса, репитеры гирокомпаса в штурманской рубке, на мостике, крыльях мостика, румпельном отделении.

Репитер гирокомпаса с пеленгатором (Gyro repeater with taking bearing device). Устанавливаются на крыльях мостика и служат для взятия визуальных пеленгов. Пеленга маяков и знаков берутся для определения места судна в море в вблизи берегов. Пеленга небесных светил берутся для определения поправки компасов. Пеленга на приближающиеся суда берутся для определения наличия опасности столкновения с ними.

Цифровой индикатор курса (Transmitting heading device). Устройство цифрового отображения курса судна. Обязательное устройство.

Бинокль (Binocular). Служит для распознания объектов находящихся на некотором расстоянии от судна и плохо различимых невооруженным глазом. Также используется для наблюдения в соответствии с правилом 5 МППСС-72.

Радиолокатор (Radar). Радиолокатор служит для предупреждения столкновения с другими судами и для навигационных целей – определения места судна по пеленгам и дистанциям береговых ориентиров, измеренных при помощи радиолокатора. Служит для наблюдения за окружающей обстановкой в соответствии с правилом 5 МППСС-72.

АРПА (ARPA). Устройство для предупреждения столкновения с другими судами и плавучими объектами. Служит для наблюдения за окружающей обстановкой в соответствии с правилом 5 МППСС-72. В большинстве современных радиолокаторов реализована функция АРПА и поэтому в виде отдельного прибора АРПА практически не встречается.

Электронно-картографическая навигационно-информационная система – ЭКНИС (Electronic Chart Display and Information System ECDIS). Устройства электронной картографии служат для отображения навигационной карты, навигационной информации и местоположение судна по координатам приемника GPS на дисплеях. На многих судах установлены два комплекта оборудования ЭКНИС и бумажные навигационные карты отсутствуют.

Приемник спутниковой навигации (Global Positioning System – GPS). Служат для определения координат судна при помощи глобальной спутниковой системы. Отображает скорость судна относительно грунта. Пройденное расстояние. Служит для введения координат путевых точек маршрута перехода, составления маршрута перехода, передачи маршрута перехода на радиолокатор. Показывает направление и расстояние до путевых точек, отклонение от маршрута, время прихода в путевые точки.

Эхолот (Echo sounder). Устройство для измерения глубины под килем судна.

Лаг (Speed and distance Log). Устройство служит для измерения скорости судна и пройденного судном расстояния. Измеряет скорость судна как относительно воды, так и относительно грунта. Скорость относительно воды необходима для передачи в радиолокатор и АРПА для решения задач по расхождению с другими судами.

Автоматическая идентификационная система (Automatic Identification System – AIS). Служит для приема и передачи данных судна при помощи приемопередатчика УКВ. Отображает данные полученные от других судов на дисплее устройства и передает их на радиолокатор и ЭКНИС. Служит для наблюдения за окружающей обстановкой в соответствии с правилом 5 МППСС-72.

Панель навигационных огней (Navigation Lights). Каждое судно должно выставлять огни в соответствии с правилами МППСС-72. На панели навигационных огней предусмотрена световая и звуковая предупредительная сигнализация в случае если какой-либо огонь погаснет.

Судовой свисток Ship’s whistle). Судовой свисток служит для подачи предупредительных и туманных сигналов в соответствии с правилами МППСС-72.

Устройство для подачи туманных сигналов судна (Automatic fog signal device). Для подачи туманных сигналов в автоматическом режиме.

Система контроля дееспособности вахтенного помощника (Bridge Navigational Watch Alarm System — BNWAS. Служит для подачи звукового сигнала в случае недееспособности вахтенного помощника капитана. Должна быть включена во все время после отхода судна от причала и до швартовки у причала.

Авторулевой (Autopilot). Служит для удержания судна на курсе в автоматическом режиме. Если в устройстве имеется режим удержания судна на линии пути, то в этом авторулевой будет сам изменять курс судна, чтобы привести его в следующую путевую точку. При подходе к путевой точке на заданное расстояние устройство подаст звуковой сигнал, если вахтенный помощник нажмет кнопку подтверждения, то устройство переложит руль и выведет судно на следующий заданный курс.

Регистратор данных рейса — VDR – Voyage Data Recorder. Черный ящик судна. Устройство регистрации данных навигационных приборов и устройств.

Приемник НАВТЕКС – NAVTEX receiver. Служит для приема различных предупреждений в автоматическом режиме: навигационных, метеорологических, бедствия и других.

Терминал Инмарсат – С (Inmarsat – C). Служит для приема и отправки сообщений через систему спутниковой связи.

Система дальней идентификации и контроля местоположения судов — ОСДР (Long Range Identification and Tracking System — LRIT). Служит для передачи данных судна (координаты, курс, скорость, идентификатор судна) в автоматическом режиме через систему спутниковой связи.

Аксиометр перекладки руля (Rudder Angle Indicator). Устройство показывающее направление и угол перекладки руля.

Указатель угловой скорости поворота (Rate of turn indicator). Показывает угловую скорость поворота судна.

Устройство приема и воспроизведения звук (Sound Reception System). Устройство служит для воспроизведения наружных звуков в закрытых мостиках.

Секстан (Sextant). Секстан (Секстант) навигационный применяется для измерения высот небесных светил, которые используются для расчета линий положения и определения места судна астрономическими способами. Также им измеряют высоты береговых и плавучих навигационных знаков, и других объектов. Кроме этого, истинные штурмана-навигаторы, навигационным секстаном измеряют горизонтальные углы между тремя навигационными знаками и по двум горизонтальным углам определяют местоположение судна в море. Но так определяю место судна только очень истовые навигаторы, к сожалению большинство современных штурманов можно отнести к «GPS-навигаторам», то есть к тем, кто кроме как по GPS-у определить положение судна в море уже не в состоянии. Профессиональная деградация однако. О навигационном секстане отдельная статья Здесь

Хронометр (Chronometer). Показывает время на Гринвичском меридиане. До изобретения радио хронометр являлся единственным источником точного времени на судне. От точности хронометра и знании его суточного хода, зависела точность определения места парусного судна в море. Хронометры выверялись астрономами в обсерваториях, с максимально возможной точностью определялся их суточный ход и перед отплытием судна в море они с величайшей осторожностью доставлялись на борт. После длительного океанского плавания, при первой же возможности хронометры свозились на берег для их проверки и определения суточного хода. На каждом судне имелось несколько хронометров. С появлением радиоприемников появилась возможность принимать радиосигналы точного времени для определения суточного хода хронометров и требования к их точности несколько снизились. С появлением спутниковых средств навигации и значительного ослабления роли астрономических наблюдений в навигации, хронометры почти на всех торговых судах заменили на точные часы. Однако до сих пор отдельные точные часы используемые для хранения времени называют хронометрами. Штурман отвечающий за навигационные приборы обязан вести журнал хронометра в который записывать суточный ход хронометра.

Звездный глобус (Star Globe). Используется для решения задач мореходной астрономии. Более подробно об устройстве звездного глобуса можно прочесть Здесь

Ручной Анемометр (Wind anemometer). Служит для измерения скорости ветра.

Автоматическое устройство измерения скорости и направления ветра (Wind speed and direction indicator). Служит для измерения направления и скорости ветра в автоматическом режиме.

Лампа дневной сигнализации (Daylight Signaling Lamp). Служит для подачи сигналов и сигнализации в дневное и ночное время.

Судовой колокол (Ship’s Bell). Служит для подачи туманных сигналов в соответствии с правилами МППСС-72. Подробнее о судовом колоколе можно прочесть Здесь

Судовой гонг Ship’s gong). Служит для подачи туманных сигналов в соответствии с правилами МППСС-72.

Сигнальные флаги – МСС (ICS). Флаги служат для подачи сигналов в соответствии с Международным Сводом Сигналов – МСС (International Code of Signal — ICS).

Сигнальные фигуры – шары, цилиндр, ромб (Signaling Shapes). Служат для выставления сигналов в соответствии с правилами МППСС-72.

Стол для карт (Chart table). Установлен в святая-святых для каждого штурмана — в штурманской рубке. На нем в море раскладывается навигационная карта с выполненной предварительной прокладкой, на ней же ведется исполнительная прокладка с обсервациями места судна.

Штурманская параллельная линейка (Navigational ruler). Служит для прокладки, определения места судна и других штурманских задач на навигационной карте.

Штурманский транспортир (Protractor). Служит для прокладки, определения места судна и других штурманских задач на навигационной карте.

Штурманский измеритель (Navigational divider). Служит для прокладки, определения места судна и других штурманских задач на навигационной карте.

Протрактор навигационный. Навигационный инструмент, который служит для определения места судна по двум горизонтальным углам.

Барометр (Barometer). Служит для определения атмосферного давления.

Барограф (Barograph). Служит для определения атмосферного давления.

Термометр (Thermometer). Служит для измерения температуры окружающего воздуха.

Гигрометр (Hygrometer). Служит для измерения влажности окружающего воздуха.

Компьютер с подключенным спутниковым интернетом. Служит для приема карт погоды и планирования безопасного маршрута с учетом прогнозов погоды. Также служит для передачи и приема оперативной информации для обеспечения безопасной эксплуатации судна.

В зависимости от специального назначения на мостике устанавливаются специальные приборы и устройства, и вахтенный помощник использует их для решения специальных задач.

balt-lloyd.ru

Навигационные приборы

Где был изобретен компас?

Эпоха Великих географических открытий не состоялась бы без развития искусства навигации, без изобретения и совершенствования специальных приборов. Одним из самых главных навигационных приборов является компас. Он был изобретен в Китае более 2 тыс. лет назад и назывался там «сынань» — «ведающий югом»: главной его частью была пластинка из магнитного железняка, узкий конец которой указывал на юг. В Европу компас привез в XIII в. итальянский путешественник Марко Поло. Очень скоро европейцы научились делать такие приборы сами. Первые компасы представляли собой чашу с водой, внутрь которой помещалась пробка с воткнутой в нее намагниченной иголкой. В XIV в. итальянец Флавио Джойя придал компасу вид, в котором он дошел до наших дней. Вместо чаши с водой появился диск, разделенный на 32 сектора (румба), а в центре него было острие, на котором свободно вращалась намагниченная стрелка.

Компас

Куда указывает стрелка компаса?

На стрелку компаса воздействует магнитное поле Земли, и она располагается вдоль магнитных силовых линий (магнитных меридианов), сходящихся в магнитных полюсах планеты. Так как магнитные полюса находятся поблизости от географических полюсов, но не совпадают с ними и к тому же достаточно медленно изменяют положение, то стрелка компаса отклоняется от точного направления север — юг. Это отклонение, величина которого равна углу между магнитным и географическим меридианом, называют магнитным склонением.

Как определить долготу и широту?

Астролябия

Секстант

Мореплаватели давно знали, что при движении на север или юг изменяется высота стояния над горизонтом Солнца и звезд, что позволяет определить широту. Высоту светил измеряли градштоком, астролябией, а c XVII в. — секстантом. Сложнее было определить долготу места: при движении на восток или запад высота светил над горизонтом не изменяется. Но меняется время, когда Солнце находится в высшей точке: при прохождении каждых 15° на запад полдень наступает на 1 час позже. Но чтобы рассчитать разницу во времени, нужны очень точные часы. Сначала пользовались песочными часами, потом маятниковыми. И только в середине XVIII в. английский часовщик Дж. Гаррисон изобрел хронометр — очень точные морские часы, ошибка которых не превышала 33 секунд в год.

Что такое GPS?

Приемник GPS

Глобальная система позиционирования — GPS (Global Positioning System) появилась в конце ХХ в. Она произвела революцию в методах ориентирования и навигации. В состав GPS входят 24 спутника, управляющая станция и станция слежения. Один раз в секунду спутники передают на Землю сигналы, поступающие на приемники GPS. Орбиты спутников рассчитаны так, что с каждой точки земной поверхности можно поймать сигналы с четырех из них. Приемник может точно определить свои координаты, направление сторон света, высоту места, скорость движения. Система GPS создана по заказу Министерства обороны США. Потом ею стали пользоваться во всем мире -для этого необходим приемник, который устанавливается на любой машине, а портативные модели — чуть больше сотового телефона. Похожая система — ГЛОНАСС — есть и в России, но в ней пока мало спутников, поэтому она не охватывает всей территории Земли.

Поделиться ссылкой

sitekid.ru

На дне Индийского океана найден древнейший навигационный прибор

Правообладатель иллюстрации Philip Koch Image caption Моряки XVI века использовали прибор во время продолжительных экспедиций, чтобы установить, где находится их корабль

Артефакт, найденный внутри затонувшего в 1503 году в Индийском океане корабля, оказался древнейшим из когда-либо обнаруженных навигационным прибором - астролябией. Моряки XV-XVI веков использовали бронзовый диск, чтобы измерять высоту солнца над горизонтом.

Астролябию нашли на "Эсмеральде", корабле в составе флотилии Васко да Гамы, обломки которого были обнаружены у побережья Омана. Корабль затонул в 1503 году во время шторма.

Португальский мореплаватель Васко да Гама был первым в истории, кто смог пройти морским путем из Европы в Индию.

Монета Васко да Гамы, не доплывшая до Индии
Блог Кречетникова. Кем был Колумб, открывший Америку?

Специалисты по подводной археологии считают, что астролябия была сделана в период между 1495 и 1500 годами. Прибор представляет собой диск диаметром 17,5 см и толщиной меньше двух миллиметров.

Прибор обнаружила экспедиция компании Blue Water Recoveries, которая занимается исследованием затонувших кораблей. Исследование возглавлял Дэвид Мернс, исследователь и автор книги "Охотник за кораблекрушениями".

"Это большая честь - найти нечто настолько редкое, настолько важное с точки зрения истории. Нечто, что археологи будут изучать, чтобы заполнить пробелы", - говорит Мернс.

"Она была не похожа ни на что из того, что мы находили раньше, и я сразу понял, что это какой-то очень важный прибор, потому что на нем виднелись две эмблемы", - рассказывает Мернс.

"Одну из них я узнал сразу, это был герб Португалии [того времени]... Вторая, как выяснилось позже, были персональной эмблемой Мануэла I, который тогда был королем Португалии", - говорит Мернс.

Image caption С помощью лазерного сканирования ученые из Уорикского университета обнаружили на астролябии засечки, с помощью которых моряки определяли высоту солнца над горизонтом

Исследователи сразу предположили, что найденный ими артефакт - астролябия, но не могли найти на ней никаких отметок, которые обычно используются для определения местонахождения судна. Отметки нашли позже, при более глубоком изучении.

Лазерное сканирование, проведенное учеными из Уорикского университета, показало, что по краю диска была нанесена градуировка с делениями, отступавшими друг от друга на пять градусов.

Эти деления позволяли морякам устанавливать высоту солнца над горизонтом в полдень и таким образом определять, на какой широте находится их корабль.

Астролябии - довольно редкая находка в практике исследования затонувших кораблей. Найденный экспедицией Мернса прибор стал 108-м в истории исследований. Также эта астролябия - самая старинная из найденных исследователями, она старше самого древнего из найденных приборов на несколько десятилетий.

"Мы знаем, что прибор был сделан раньше 1502 года, потому что корабль вышел из порта в этом году, а Мануэл I стал королем в 1495-м. На этой астролябии не было бы его эмблемы, если бы [на момент ее изготовления] он не был королем", - говорит Мернс.

"Мне кажется, уместно было бы сказать, что она сделана между 1495 и 1500 годами. Мы не можем точно сказать, в каком году, но нам удалось сузить диапазон до этого периода", - говорит исследователь.

Как отмечает Мернс, найденный артефакт по меньшей мере на 30 лет старше самой древней из прежде найденных исследователями астролябий. Находка позволит лучше понять, как эволюционировали навигационные приборы, говорит он.

www.bbc.com

прибор для навигации, 6 букв, 3-я буква М, сканворд

прибор для навигации

Альтернативные описания

• магнитная стрелка

• ориентир для посланных на все четыре стороны

• под стеклом сижу, во все стороны гляжу, в лес со мной заберешься — с пути не собьешься

• под стеклом сижу, во все стороны гляжу; в лес со мной заберешься — с пути не собьешься (загадка)

• прибор для определения сторон горизонта

• прибор для ориентирования

• прибор, показыв. направление меридиана; южное созвездие

• прибор, указывающий направление географического или магнитного меридиана

• прибор, указывающий направление магнитного меридиана. С помощью компаса определяют направление пути и направление на ориентиры. Существенная принадлежность каждого охотника, отправлявшегося в незнакомый район

• созвездие Южного полушария или прибор для ориентирования

• спутник туриста

• магнитный гид

• созвездие Южного полушария

• «стрелочник», позволяющий найти верную дорогу

• фильм Кристофера Вейтца «Золотой ...»

• в качестве какого прибора древние мореплаватели на своих кораблях подвешивали на нити кусок магнитной руды?

• прибор в рюкзаке

• это английское слово имеет несколько значений: некая кривая, средство для построения этой кривой и прибор, имеющий форму этой кривой

• изобретенный в III веке этот прибор заменил китайским мореходам птиц

• прибор, с которым можно смело идти на все четыре стороны

• помощник заблудившегося

• прибор, показывающий расположение на небе Полярной звезды

• прибор, который поможет не заблудиться

• прибор туриста

• магнит на игле

• прибор для определения стран света, ориентирования на местности

• навигационный прибор

• показывает, где север

• помогает не заблудиться

• прибор с севером и югом

• его стрелка показывает на север

• определитель сторон света

• время — часы, а направление?

• карманный гид туриста

• магнитный указатель на судне

• «стрелочник» туриста

• с его помощью рулевой держит курс

• прибор туриста с магнитной стрелкой

• путеводная нить геолога и туриста

• «часы», показывающие стороны света

• время показывают часы, а направление?

• «часы», показывающие направление

• магнитный указатель направления

• определитель севера

• прибор для выбора курса

• «указатель» сторон света

• очень важный судовой прибор

• курсовод в рубке корабля

• какой прибор показывает север?

• «часы» с магнитной стрелкой

• Созвездие Южного полушария

• Прибор для определения стран света (сторон горизонта)

• Прибор, указывающий направление географического или магнитного меридиана

• Южное созвездие

• Прибор, с которым можно смело идти на все четыре стороны

• Прибор, показывающий расположение на небе Полярной звезды

• "Стрелочник" туриста

• "Указатель" сторон света

• "Часы" с магнитной стрелкой

• "Часы", показывающие направление

• "Часы", показывающие стороны света

• время - часы, а направление

• время показывают часы, а направление

• какой прибор показывает север

• м. немецк., беломорское, матка, магнитная стрелка на шпильке, с бумажною картушкою, на коей означены страны света или ветра, румба (арх. стрика). Горный компас служит для определения направления рудных жил. Компасный, к компасу относящ. Во флоте нашем приняты голландские названия румбов или стриков, но у беломорцев есть свои, прилагаемые здесь с общим руским переводом. Буквы означают, по морск.: норд, зюд, ост, вест (север, юг, восток, запад)

• фильм Кристофера Вейтца "Золотой ..."

• в качестве какого прибора древние мореплаватели на своих кораблях подвешивали на нити кусок магнитной руды

• "стрелочник", позволяющий найти верную дорогу

• ориентир туриста

scanwordhelper.ru

История навигации 16-19 век - История навигации - Корабельная наука - Каталог статей

В XVII в. ученым удалось достигнуть значительных успехов в таком важном для мореплавателей; деле, как вычисление широты, что было необходимо дли определения местонахождения корабля.

Одновременно произошел качественный скачок в картографии: применение меркаторовской проекции позволяло достаточно точно вычислять расстояния, что не представлялось возможным на сильно искаженных ранних картах. В XVII столетии появилось немало различных новшеств, облегчавших навигацию. Моряки начали широко использовать логарифмические таблицы и квадрант Дэвиса (достаточно точный и эффективный инструмент), совершенствовались и традиционные лоции.

Галилей и Кеплер совершили настоящий переворот в астрономии: их открытия привели к окончательному отказу от аристотелевской концепции вселенной и проложили дорогу классической физике Ньютона.

Рис.1 Фрагмент лоции Средиземного Моря участка от Барселоны до Лепанто. Автором считается Хуан Mapmuнec.

Лоции XVI веке были вполне пригодны для плавания по Средиземному Морю и использовались до ХУШ в. Названия географических, объектов размещались не на фоне моря, а на суше. Обратите внимание на линии, соединяющие различные города: они давали возможность вычислять курс с помощью простых геометрических методов.

Навигация в Средиземном Море

Лоции, содержавшие достаточно верные и полные сведения, помогали морякам точно прокладывать курс при плаваниях по Средиземному морю на сравнительно небольшие расстояния. Мореплаватели применяли методы навигации, основанные на вычислении курса с помощью «справочника» (счетной доски, которую использовали еще в XIV в). Несмотря на то что широко применялась астролябия (инструмент для определения положения звезд, широты и времени), клепсидра оставалась обязательной для измерения времени в пути и скорости судна до rex пор. пока механические; часы не получили повсеместного распространения. Моряки в Средиземном море вплоть до начала XVIII в. ограничивались использованием астролябии, магнитного компаса и ряда простейших приспособлений, а также лоций и постоянно совершенствующихся карт.

Рис.2 Пополнение запасапресной воды на галере в одном из портов Средиземноморья.

Дальние плавания

Для плавания в бассейне Средиземного моря особо точные приборы не требовались. поскольку маршруты были короткими и почти всегда имелась возможность уточнить свое местоположение — ведь побережье редко терялось из вида больше чем на три-четыре дня. Соответственно, мореходам было вполне достаточно традиционных способов определения географического положения. Напротив, плавания по океанским просторам требовали намного более точных расчетов.

Уже в XV в. португальские и испанские мореплаватели, накопившие во время своих дальних плаваний немалый опыт, постарались усовершенствовать имеющиеся методы определения географического места. Их достижения в области навигации вскоре стали перенимать и широко использовать моряки других стран. Такое положение дел сохранялось примерно до конца XVII в., когда научный прогресс привел к появлению новых способов вычислений и новых, намного более совершенных навигационных и астрономических приборов. Это радикально изменило ситуацию в мореплавании.

Торговая палата Севильи начиная с 1503 г., когда она и была основана, играла значительную роль в прогрессе навигации. Там многие годы работали видные ученые Педро де Медина и Мартин Кортес, авторы фундаментальных произведений «Искусство навигации» (Arte de navegar, 1545) и «Краткое описание небесного свода и искусства навигации» (Breve compendio de la esfera y del arte de navegar, 1551) соответственно. Эти труды были переведены на разные языки и широко использовались вплоть до конца XVII в. «Искусство навигации» содержало указания по определению.

Рис.3. Титульный лист одного из самых известных трактатов XVII в.The Navigator (1636) Капитана Чарльза Солтонстола, в подзаголовке: «Иллюстрация и объяснение принципов и основных элементов, как. практических так и теоретических которые содержатся в знаменитом «Искусстве навигации».

При создании своего труда Солтонстол руководствовался произведением, написанным примерно столетием ранее Педро де Мединой, космографом Торговой палаты в Севилье. Навигация основывалась на магнитном компасе, на определении широты с помощью измерения высоты Солнца и на подаете пройденного расстояния с помощью лага. Дополнительную известность работа приобрела в Англии благодаря переработке и комментариям капитана Чарльза Солтонстола в «Навигаторе» (Лондон. 1636).

Рис.4 Гравюра конца XVI в. с изображением корабля, на корме которого мореплаватель занимается определением его местоположения и прокладкой курса судна с помощью математических расчетов, а не с помощью карт, как это делали ранее (и что давало большую погрешность).

В XVI в. явление магнитного склонения еще не было достаточно изучено. Так, не было известно, что оно меняется как во времени, так и в пространстве. Все попытки определить и как-то компенсировать отклонение стрелки компаса не увенчались успехом. Поскольку наблюдения, сделанные в разное время, давали противоречивые результаты, путаница только усиливалась. Это продолжалось до тех пор. пока Мартин Кортес не предположил существование магнитного полюса, местонахождение которого не совпадает с географическим. В 1581 г. англичанин Роберт Норман в труде «The New Attractive» и его соотечественник Уильям Боро в работе A Discours of the Variation изложили новый способ определения магнитного склонения. Однако окончательное решение данной проблемы удалось найти только столетие спустя.

Рис.5 Астролябия и магнитный компас — оба основных, инструмента. Который пользовались мореплаватели в XVl-XVll вв. С помощью стрелки компаса определяли направление движения корабля, а астролябия служила для измерения высоты Солнца и звезд над горизонтом, позволяя, таким образом, определить широту.

Рис. 6 Карта Канарского архипелага, 1690 г. В XVII в. основные усилия картографов были направлены не столько на совершенствование уже существующие карт, сколько на учение ранее не исследованных земель.

Определение широты: от астролябии до квадранта Дэвиса.

Уже в XV-XVI вв. научные знания позволяли определять широту, что давало возможность разрешить одну из основных проблем дальних плаваний. Однако вопрос точного вычисления высоты Солнца и звезд до конца решен не был, хотя в распоряжении мореплавателей имелись детально разработанные и удобные таблицы. Так, в конце XV в. астрономом, математиком и астрологом из Саламанки Абрахамом Закуту был создан «Вечный альманах» {Almanack Perpetuum) — превосходный для своего времени сборник таблиц высоты Солнца. Он широко использовался португальцами весь XVI в. и большую часть следующего столетия. В течение XVII в. Широкое распространение получила астролябия, которая ранее уже начала заменять квадрант при измерении высоты звезд над горизонтом. Этот инструмент был усовершенствован, и его даже весьма простые образцы, которыми чаще всего пользовались мореплаватели, стали заметно более точными. Использовался также градшток (известный и под названием «посох Якова») — инструмент, появившийся еще во времена античности. В XVI в. он был существенно усовершенствован и с успехом заменял астролябию при измерении высоты Солнца в тех случаях, когда она не достигала 60° над горизонтом. Однако разработка более точных и надежных инструментов продолжилась.

В изданном в Севилье в 1606 г. труде Андреса Гарсии «Правила навигации» описывалась в числе прочего и так называемая армиллярная сфера (от лат. armilla — «кольцо»). На образующих сферу металлических кольцах находились передвижные диоптры, с помощью которых фиксировалось положение небесною объекта (светила). К концу XVI в. армиллярные сферы утратили функции измерительных приборов, поскольку было очень сложно расположить прибор таким образом, чтобы солнечный луч проходил через отверстие. Кроме того, градусная шкала не была достаточно точной.

Рис.7 Фрагмент карты Южной Америки, созданной в 1618 г. Лукасом Де КиросоМ.

Армиллярной сфере моряки предпочли другой инструмент, изобретенный незадолго до этого английским мореплавателем Джоном Дэвисом и описанный в трактате «Секреты моряка» (The Seaman's Secrets, 1594). Английский квадрант, или квадрант Дэвиса, состоял из градуированных линеек в форме усеченных дуг, которые скреплялись друг с другом с помощью древка. При этом большая дуга имела угловой размер 30°, а меньшая — 60°. На свободном конце древка располагался медный горизонт, а дополняли конструкцию ручки, с помощью которых наблюдатель держал прибор в руках. Для измерений наблюдатель устанавливал квадрант на плечо и вставал спиной к Солнцу. Затем с помощью линейки он выравнивал прибор по горизонту, чтобы его было видно в визир, закрепленный на большей дуговой линейке. После этого нужно было передвигать меньшую дуговую линейку до тех пор, пока тень от нижней шкалы не оказывалась в визире. Таким образом, по одной шкале отсчитывался угол к горизонту, а по второй — угол подъема Солнца.

Опыт навигации в океане

Несмотря на успели в мореплавании, для отправлявшихся в дальние плавания моряков в конце XVII в. точные навигационные вычисления оставались труднодостижимыми. Навигация основывалась на двух фундаментальных операциях: расчете счислимого места (то есть теоретического или расчетного местоположения судна) и определении широты. Знание широты было необходимо для определения положения судна, но вычислять ее умели лишь весьма приблизительно, способами, почти не изменившимися с XVI в. Солнечные часы позволяли штурману определить солнечный полдень, так как в этот момент Солнце пересекает меридиан, проходящий через точку, в которой находится наблюдатель, а высота Солнца дает величину широты. Однако кульминация не имеет постоянного значения в течение года, следовательно было необходимо воспользоватьсятаблицами, которые уже составили астрономы того времени.

Измерив высоту Солнца и используя таблицы, можно было получить (в зависимости от даты) величину, которую нужно было прибавить или вычесть из зенитного расстояния в том месте, где находится корабль. Зенитное расстояние — это угловое расстояние Солнца от зенита, его величину получали, вычитая 90° от угла высоты, то есть применяли формулу, в которой фигурировали две дуги: широта = склонение — (90° - высота Солнца). Величина склонения (то есть высота любого светила над горизонтом) имела положительное значение в северном полушарии и отрицательное — в южном. Полученный результат (широту) переносили на карту и выполняли необходимые вычисления, требовавшиеся для определения расчетной точки с помощью подсчета пройденного пути.

Курс определяли с помощью магнитного компаса, а чтобы узнать пройденное расстояние, измеряли скорость судна ручным лагом, изобретенным в XVI в. Этот инструмент состоял из деревянного поплавка, к которому была привязана веревка с узлами на расстоянии 15,43 м друг от друга (отсюда появился термин «узел», используемый для обозначения скорости корабля).

Рис.8 Песочные часы, которые позволяли с достаточной точностью отсчитать 15 секунд.

Для упрощения подсчетов расстояние между узлами выбрали таким, что 120 узлов соответствовали одной морской миле. В тот момент, когда моряк устанавливал песочные часы или клепсидру на определенное количество времени, в воду бросали поплавок, который оставался неподвижным, пока корабль удалялся. Веревка разматывалась: количество пройденных узлов за определенное время позволяло вычислить скорость корабля. Этот способ имел не слишком высокую точность и был очень зависим от погодных условий. Кроме того, карты того времени имели существенные искажения, обусловленные применением проекции Меркатора. Вообще, современному человеку порой просто невозможно даже представить себе все те сложности, с которыми сталкивались мореплаватели той эпохи, определяя местонахождение судна.

Карты и математические методы

Недостаточно было просто определить широту, требовалось использовать эти данные для прокладки курса судна на карте. В средиземноморских лоциях, которыми повсеместно пользовались еще в XVII в., широта не указывалась.

Зато в Атлантике стало необходимо определять значение широты для работы с картами, выполненными в проекции Меркатора (1569). Однако в XVII в. проекция Меркатора доставляла немало сложностей штурманам к тому же мореплаватели зачастую не стремились получать необходимые знания для выполнения расчетов — порой достаточно сложных, — необходимых для исправления искажений при измерении расстояний, обусловленных этой проекцией на картах. Однако развитие математики в целоми такого ее раздела, как тригонометрия, позволили значительно облегчить навигационные вычисления.

В 1623 г. английский математик валлиец Эдмунд Гюнтер предложил применять тригонометрические расчеты применительно к навигации. Также он внес совершенствования в конструкцию квадранта — инструмента, известного с давних времен. Используя незадолго до того описанные бароном Непером натуральные (неперовы) логарифмы, он для облегчения математических вычислений предложил механическое устройство, состоящее из шкалы и двух циркулей. Хотя мореплаватели XVII в. не спешили использовать последние достижения математики, развитие науки привело к появлению новой научной дисциплины, которая в XVIII в. Сделала весьма заметные успехи и впоследствии была названа астрономической навигацией.

Рис.9 Использование квадранта Дэвиса.

Наблюдатель смотрел в диоптр, P1, большего сектора, a через диоптр меньшего сектора, P2, проводил луг света. P2 определял для данного сектора угол а, который показывал высоту Солнца, которую хотели определить. Диоптрию P1 двигали по большему сектору,пока на пластинке Т тень, отбрасываемая диоптром Т2, не оказывалась на одной прямой с горизонтом. Высота Солнца равнялась сумме углов а и 6, отмеченных диоптрами.


Рис.10 Конструкция морского секстанта	Рис.11 Использование секстанта для определения возвышения солнца над горизонтом

В 1731 году английский оптик Джон Хэдли усовершенствовал астролябию. Новый прибор, получивший название октант, позволял решить проблему измерения широты на движущемся судне, так как теперь два зеркала позволяли одновременно видеть и линию горизонта и солнце. Но октанту не досталась слава астролябии: за год до этого Хадли сконструировал секстант - прибор, позволявший с очень большой точностью измерять местоположение судна.

Принципиальное устройство секстанта, т. е. прибора, использующего принцип двойного отражения объекта в зеркалах, было разработано еще Ньютоном, но было забыто и только в 1730 году было заново изобретено Хэдли независимо от Ньютона.

Морской секстант состоит из двух зеркал: указательного и неподвижного полупрозрачного зеркала горизонта. Свет от светила (звезды либо планеты) падает на подвижное зеркало, отражается на зеркало горизонта, на котором одновременно видны и светило и горизонт. Угол наклона указательного зеркала и есть высота светила.

Поскольку этот сайт по истории, а не по кораблевождению, то я не буду вдаваться в подробности и особенности различных навигационных приборов, но хочу сказать несколько слов о еще двух приборах. Это лот (лотлинь) и лаг (лаглинь).