Тайните на Навигацията

17 юли Тайните на Навигацията

Асен Дремджиев

Къде е север, къде е изток, кои са посоките на хоризонта? Движението на човека се определя от някаква посока.

navigacia-1Първите моряци са пътували само край брега и за ориентир са използвали забележими брегови предмети. Но има и много доказателства, че първите мореплаватели не само са се отдалечавали извън видимостта на брега, но редовно са предприемали преходи в открито море. Тогава единствено слънцето е бил техният пътеводител. От незапомнени времена ориентирането ставало по посоките на изгрева и залеза на слънцето. И днес нашите рибари с малките си лодки тръгват сутрин към открито море срещу изгряващото слънце, за да потеглят привечер срещу залеза — към родния бряг.

От древността ни е завещано и определянето на останалите две основни посоки на хоризонта : юг — посоката, в която се намира слънцето, когато е най-високо по обед, и север — обратната посока.

Сред равното и навсякъде еднакво море хората свикнали да вдигат очи към небето — там е слънцето, по него ще се ориентират. Нощем ориентирите са пак на небето. Забелязано било, че звездите, обсипали небосвода, се въртят около една малка „неподвижна“ звезда, която се намира в обратната посока на обедното слънце.

Омир пише, че когато Одисей напуснал острова на Калипсо, за да пресече морето, „държал Голямата мечка от лявата си страна“, което говори вече за една макар и груба звездна ориентация.

Смята се, че древните гърци първи са разделили хоризонта на повече от четири основни посоки. Те отчитали посоките в които изгрява и залязва слънцето през зимата и през лятото. За географската ширина на Гърция тази разлика е от около тридесет градуса. Когато се явила необходимостта от по-голяма точност относно северните и южните направления, гърците определили от двете страни на линията север—юг още две посоки, разположени симетрично на около 30° от нея. Така се стигнало до класическото Тимостеново деление на хоризонта.

navigacia-3В северните страни посоките на изгрева и залеза на слънцето осезателно по-бързо се променят през годината. Затова северните народи възприели основната посока да е непроменливата линия север—юг, а за останалите посоки разделили хоризонта на равни четвъртинки и осминки. Появила се компасната роза. Викингите, когато населявали Норвегия, наричали четвъртичните посоки от компасната роза според това, дали ги водят към брега или към открито море. Така североизточната посока наричали „Land-North“, тоест „север към брега“, северозападната — „Out-North“, тоест „север навън, към морето“. Тези названия викингите пренесли при преселничествата си в Гренландия и в Северна Америка, където се запазили в този си вид, макар че по смисъл би трябвало да са обратни, защото от океана към брега на Северна Америка посоката не е североизток (Land-North) или югоизток (Land-South).

Точността на викингската компасна роза и възможността да се увеличава тази точност чрез разполовяване на получените сектори между посоките стават причина по време на великите географски открития португалците да изоставят средиземноморската (Тимостеновата) система и да възприемат тази на викингите, просъществувала до наши дни.

В далечното минало, когато ветроходството навлизало в корабоплаването, посоките на хоризонта се отъждествявали с посоките на ветровете. Постепенно едновременно с компасната роза се обособява и розата на ветровете. Естествено е, че за моряци, които плават из морета с постоянни сезонни ветрове ориентирането ще става главно по розата на ветровете. При отделните народи названията на ветровете са различни, но в Средиземноморието се оформя единна роза на ветровете, която според някои историци води началото си още от етруските мореплаватели.

роза-на-ветровете-Несебър

Знае се, че корабите на първите мореплаватели можели да плават малко или повече само в посоката на вятъра, затова пътешествията започвали, когато вятърът бил благоприятен, тоест попътен. Така например Плиний пише: „От Папос има 3800 стадия с бореас до Александрия“ или „От Карпатос. . . с Африкус до Родос“. Бореас и Африкус са названия на ветрове с постоянна посока. Думите на Плиний може би са били за моряците като наставление за мореплаване — като лоция. Той дава начална и крайна точка, курс и разстояние. Нещо, което по принцип и сега се върши. Първообраз на лоциите са древногръцките перипли. „Периплус“ на гръцки значи обиколка — морско околовръстно пътуване. Това са описания на извършени пътувания, които могат да служат за пътеводител. Писмени или устни, те се предавали от поколение на поколение.

Aleksandriiski-FarВ античността много известно било практическото наставление за пътуване до пристанище Александрия, съставено от Херодот. Най-старата известна морска лоция е „Перипл“ от Скилак, съставена 500 г. преди н. е. Интересно е, че в нея разстоянията между пристанищата са дадени в „денонощия“ плаване. Необикновената за нас единица мярка е съответствала на тогавашната техника на корабоплаване, както до миналото столетие по каналите на Холандия единицата мярка за разстояние била „лула тютюн“! Постепенно лоциите стават писмен документ, постоянно допълван и илюстриран със скици рисунки. В първите писани лоции имало твърде оскъдни данни. В лоцията ,,Lo Com passe da Navigare“ от 1250 г. е написано: „Александрия е голям град. Откъм морето има голяма кула, наречена Фаро, тя е отличителен знак на този град.“

С течение на времето и с развитието на корабоплаването лоциите стават все по-подробни. Така например португалските лоции, наричани „рутейро“ (roteiro), са щурмански дневници-пътеводители, които вече съдържат сведения за брегови ориентири, котвени стоянки, приливи, вятър, плитковиии, източници за прясна вода и храна.

През древността, включително началото на средновековието, когато нямало още карти и магнитен компас, хората направлявали корабите си из моретата според посоката на вятъра, според слънцето, звездите и описанията в лоциите. Единственият навигационен инструмент, който познавали тогава, бил лотът.

navigacia-4Останал непроменен през хилядолетията, ръчният лот (дъномер) представлява парче олово, завързано за дълга връв, белезите по която показват каква е дълбочината. Вдлъбнатата долна част на оловото се напълва с лой, за да може да се залепват частици от дъното. Дълбочината на мястото, цветът и характерът на дъното давали ценна информация на мореплавателите относно уточняване мястото на кораба. Това било много важно за северните народи, които плавали предимно по сравнително плитките води на континенталния шелф. Доказателство за това са английските лоции „Pilot-book“, наричани отначало„Кикег“, име, заимствано от френските „Routier“. Те съдържат и подробности относно дълбочини и течения. Наистина условията, при които плават англичаните — мъгли, постоянно променящи се течения, приливи и много плитчини, доста се различават от тези в Средиземно море. Ето какво пише в една „Rutter“ от петнадесетото столетие: „Идвайки от Кейп Финистер, когато се пътува север-североизток, ако имате осем сажена (дълбочина) и дъното е от малки черни камъчета и едър червен пясък, вие сте на двадесет левги от брега. При същия курс, когато достигнете шестдесет сажена, намирате се на двадесет до четиридесет левги от брега.“

Липсата на точен метод за определяне скорост на кораба открай време била една от най-големите трудности за корабоводенето. В далечното минало много се ценяло умението „на око“ да се определя скоростта. Разбира се, окомерните скорости едва ли някога са си схождали. И сега сред нашите моряци се употребява изразът „созополски мили“ за скорост, явно преувеличена.

По-късно широко разпространение получил „холандският лаг“ (бързомер). Това е метод, при който от носа на кораба се спуска парче дърво и се отчита времето, за което ще стигне до кърмата. Щом се знае дължината на кораба и времето, за което парчето дърво изминава това разстояние, скоростта лесно се определя. Но както винаги, нещо все не достига. Как точно да се определи времето? Много странни начини се използвали тогава — пулсът на сърцето, сричане на молитва, броене и пр. С въвеждането на пясъчния часовник точността на метода станала задоволителна.

LogЕдва през шестнадесетото столетие започнал да се използва секторният лаг, който просъществувал в първоначалния си вид до деветнадесетото столетие. Предполага се, че първи англичаните са завързали с тънко въже дървен сектор, наричан „патешки крак“. Като го пуснели във водата, отчитали за определено време каква дължина от въжето ще се изниже. Въжето се бележело с възли през равни интервали от 14,62 м и колкото възела минели през ръката на моряка за 30 секунди (времето, през което изтича един пясъчен часовник), толкова мили в час била скоростта на кораба. Оттогава единицата мярка за скорост на Море се нарича „възел“.

Първият документ, в който се споменава за използването на магнитната игла при корабоводенето са писанията на английския монах Александър Некхман, датиращи от 1180 г. Той пише за „стрелка, поставена върху острие, която моряците използват за управление, когато Мечката е закрита от облаци.“

Знае се, че още преди новата ера китайците са използвали магнитната стрелка, но не може с точност да се установи кога и как тя е преминала на запад. Не е изключено магнитната стрелка да е изобретена и в Европа, без да се е знаело за съществуването и в Китай. В подкрепа на това твърдение е и пътеописанието на италианския пътешественик Николо Конти. Той пише, че през XV век моряците от Индийския океан не познавали магнитната стрелка. navigacia-7Някои историци са на мнение, че магнитната стрелка е дошла в Европа чрез арабите, които още през 1200 г. плавали с „rosae ventorum“. Но в един арабски ръкопис от 1282 г. се твърди, че в ислямския свят не е позната магнитната стрелка. В същия ръкопис се отбелязва като нещо нечувано умението на левантийските моряци да се ориентират, като използват плаваща в съд с вода магнитна игла, забодена в сламка. Интересно е с подробностите си описанието от XII век на Винсент Баувайс: „Когато моряците не могат да видят слънцето, те натриват върха на една игла върху магнитен камък. След това поставят иглата върху късче тръстика и ги пускат в съд с вода. Магнитният камък се п риближава и бавно се завърта около съда с вода, в който плава тръстиката с иглата, така че да направи пълна обиколка, и след това се отстранява далеч. Иглата спира да се движи и застава като мъртва, като сочи „Stella Maris“ (Полярната звезда).

Първоначално около или под магнитната игла се бележела компасната роза или розата на ветровете. Така ориентирането ставало по-нагледно.

Смята се, че Флавио Джойя от Амалфи е изобретил компаса през 1302 г. Но вероятно той само е усъвършенствал компаса, като е закрепил към магнитната стрелка компасната роза и тя започнала да се върти заедно със стрелката. Така компасната роза, след като служила столетия на мореплавателите, намира ново приложение по времето, когато магнитната стрелка става навигационен прибор. От тяхното обединяване се ражда морският магнитен компас, който след XIX век започва масово да се използва в корабоводенето.

След като благодарение на магнитния компас моряците можели да определят вече съвсем точно различните посоки, старите лоции започнали да се допълват с карти.

Според някои историци още древните гърци и римляните използвали морски карти. През историческия период, предхождащ откриването на магнитния компас, едва ли може да се говори за истински морски карти, които реално да послужат за корабоводене. Може би става дума за скици като допълнения към лоциите, но не и за морски карти с някаква относителна точност, каквато може да се постигне само благодарение на магнитния компас.

Carta Pisana

Carta Pisana

Първата истинска морска карта, стигнала до нас, датира от около тринадесетото столетие. Това е прочутата Carta Pisana, нарисувана върху овча кожа. Характерното за нея е. че е ориентирана към Stella Maris (Полярната звезда), а не към Йерусалим, както всички тогавашни карти. С цветно мастило били начертани курсовите линии, така наречените „локсодромии“ съответстващи на направленията от компасната роза. Ако се сравни със съвременните карти (като не се вземе предвид магнитното склонение, което тогава не се отчитало, защото не се знаело за съществуването му). Carta Pisana учудва с голямата точност на бреговите контури. Тя не е чертана по координатна градусова система, а по компасни курсове и пресметнати разстояния. Carta Pisana е план-карта, линейният мащаб, начертан хоризонтално и вертикално, за да се избягнат грешките от свиването на кожата, е еднакъв за всяко място на картата, тоест мащабът е непроменлив. Особеностите на Carta Pisana водят до извода, че след като са били събрани и систематизирани в една всички лоции на Средиземно море, някой неизвестен компасен майстор е изработил първата морска компасна карта съобразно пеленгите и разстоянията, дадени в лоцията. Птолемеевият „Алмагест“ бил преведен от арабски на латински едва в началото на дванадесетото столетие и геоцентричната теория за устройството на света постепенно започва да се усвоява от учените на средновековието. В началото на XV век започва да се усвоява и Птолемеевата география, чертаят се нови карти, които в основата си почиват на система от линии с определена географска ширина и дължина.

Когато през XV век португалците започват да се спускат покрай африканския бряг все повече и повече на юг, разбират, че техните портулани (морски навигационни компасни карти) са неверни. Макар по същество и по техническо изпълнение да са много по-съвършени от предхождащите ги морски карти, портуланите са запазили основния недостатък на картите планове от средиземноморския тип — пренебрегване сферичността на земята. Всяко плоскостно представяне трябва по някакъв начин да от чете тази сферичност. Португалците мислели, че с едно „разтегляне“ на картите планове затрудненията ще бъдат отстранени. Обаче неверните курсове и пеленги дълго време създавали грижи на моряците, които плавали на далечни разстояния. Едва през шестнадесетото столетие били създадени „верни карти“, основани на меркаторската проекция, за усъвършенстването и внедряването на които били необходими още 150 години.

Въоръжени с карти, компас, лаг, лот и лоции, моряците от Средиземноморския басейн можели да определят чрез изчисление своето местоположение още през тринадесетото столетие. Повече или по-малко точните методи за определяне мястото на кораба били напълно задоволителни за мореплаването в Средиземно море. Но завоевателните далечни плавания поставили нови проблеми.

Използването на небесните светила за направляване на кораба е нещо твърде различно от определяне географското място на кораба по тях. За това е необходимо да се измери височината им или ъгловото им възвишение над хоризонта. Трудно е да се повярва, че издигането или спущането на Полярната звезда над хори зонта с промяната на географската ширина е убягнало от наблюдателния поглед на финикийците, които още 600 години преди новата ера са пътували до Англия и са предприели обиколка на Африка. Обаче няма доказателства, че те са измервали тази височина.

Квадрант

Квадрант

В една своя поема Лукиян пита капитана на кораба с който пътува за Сирия, как познава по звездите, които наблюдава, в коя страна е. Коя е ориентировъчната точка и коя звезда показва Сирия, коя Либия? Капитанът му отговаря, че ориентировъчната точка е оста, която никога не залязва, най-силната звезда от двете мечки. „Когато Малката мечка се издига и застава високо над мен в реята, ние трябва да сме около Босфора и морето, което мие бреговете на Скития. Когато големият Арктурус се спусне от върха на мачтата и близкият Киносур е до водата, в близост до кораба е сирийско пристанище.“ Очевидно, отчитането на височината на звездите става спрямо мачтата и рангоута. Стотици години след това все още няма никакви доказателства за по-точни начини за измерване. Португалците първи създали точен астрономически метод за определяне мястото на кораба. Те измервали височината на Полярната звезда и тази височина им давала географската ширина на местоположението. Първият инструмент, използван за това измерване, е астрономическият квадрант. Когато правият горен ръб с визирни мушки се насочи към звездата, отвесът отчита по скалата ъгъла на възвишение.

Мореходният квадрант, който по същество не се различава от астрономическия, често вместо градуси по скалата имал белези за височината на Полярната звезда при някои забележителни места или, както ги наричали, „алтура“. Имало алтура за Лисабон, алтура за Гибралтар, алтура за нос Сент Винсен и др. Така по време на плаване достатъчно било да измерят височината на Полярната звезда и по отбелязаната алтура да разберат срещу коя брегова точка се намира корабът и като поемат по компаса курс на изток, да я достигнат. Въпреки простотата на метода, знае се, че до XV век моряците рядко използвали квадранта, те с презрение гледали на това „нововъведение“ и предпочитали да водят корабите си, като разчитали на компаса, лота и широко отворените очи.

Мореходна астролабия, намерена в потънал кораб от Великата армада

Мореходна астролабия, намерена в потънал кораб от Великата армада

Най-старият и най-полезен инструмент за астрономите и астролозите в миналото — астрономическата астролабия — бил изобретен през 160 г. пр. н. е. от гръцкия астроном Хилархус от Родос. По-късно, през II век от н. е., Птолемей я опростява и ползването й става лесно дори за моряците. Така мореплавателите се сдобиват с морската астролабия. Обаче необходимостта от нея се породила едва когато португалците около 1471 година се приближили до екватора и вече не можели да определят ширината си по скриващата се зад хоризонта Полярна звезда. Създаден бил нов метод за определяне географската ширина на кораба по меридионалната височина на слънцето.

С морската астролабия манипулирали трима души. Единият държал инструмента за връхната халка и го оставял да виси свободно. Вторият насочвал алидадата (еъртяща се около ос подвижна линийка с две визирни мушки) към светилото и в това време третият отчитал височината на светилото по градусовата скала на връхния ляв квадрант на инструмента.

За да се използва астролабията за определяне мястото на кораба, необходимо е да се знае точното положение на небесните светила по небосвода в даден момент. Пръв фламандецът Региомонтан през 1467 г. изчислил за 30 години напред координатите на светилата за всеки ден от годината — така наречените ефемериди. астролабия-2През 1485 г. португалците изчислили склоненението на слънцето и благодарение на това мореплавателите им вече имали точен начин за определяне мястото на кораба чрез измерване височината на слънцето. Съставени били много и най-различни астрономически таблици. Най-известни били таблиците на Авраам Закуто, професор по астрономия в Саламанка (Испания) и по-късно кралски астроном в Португалия. Неговите таблици Almanach Perpetum били издадени през 1473—1478 г. и въз основа на тях били съставени опростени таблици, които да могат да се ползват на практика от малограмотните моряци.

В миналото най-популярният инструмент за измерване на височината на едно светило бил градщокът. Той представлява градуирана летва (щок) с подвижна кръстачка. Простотата и лесното манипулиране направили градщока най-разпространения навигационен инструмент въпреки наличието на астролабията. След шестнадесетото столетие едва ли е имало кораб за далечно плаване без градщок. От античната рисунка се вижда, че за да се измери височината на едно светило, единият край на градщока се допира до окото и подвижната кръстачка се плъзга по щока, докато горният край дойде в линия със светилото, а долният— е хоризонта. Отчитането става по градуировката върху щока.

Съществен недостатък на градщока е това, че при наблюдаване на слънцето то заслепява наблюдателя. За да отстрани този недостатък, Джон Дейвис създал през 1594 г. обратния градщок, известен повече като Дейвисов квадрант. При него градуировката е нанесена по двете срещуположни дъги с визирни мушки. Върху една рисунка от началото на осемнадесетото столетие се вижда как се употребява Дейвисовият квадрант. Наблюдателят нагласява така инструмента с подвижни мушки, щото слънчевият лъч, пропуснат през мушката на малката полудъга (В), да докосне хоризонта, който се наблюдава в отвор с мушката от голямата полудъга (С) и там от най-предната част на инструмента (А). Дейвисовият квадрант просъществувал и след въвеждането на октанта в корабоводенето.

Октант

Октант

През 1731 г. независимо един от друг Джон Хадлей (Англия) и Томас Годфрей (САЩ) създали първия отражателен ъгломерен инструмент — октанта. Измервателната дъга на инструмента представлява 1/8 от окръжността (45°). С октанта можели да се измерват ъгли до 90°, като точността е несравнимо по-голяма от тази на всички предшестващи го инструменти. Голямото удобство на октанта се състои в това, че чрез използване принципа на двойното пречупване на светлинния лъч образът на светилото се сваля до хоризонта. Това дава възможност за точно измерване височината на светилото въпреки люлеенето на кораба. По-късно октантът бил усъвършенстван: секторът на ъгломерната дъга бил увеличен до 60°, което е равно на 1/6 от окръжността, заради което инструментът се нарича секстант. Благодарение на качествата си октантът, а по-късно секстантът стават незаменими навигационни инструменти за мореплавателите до наши дни.

За класическата навигация, при която още не се използва електричеството, последният голям проблем бил определянето на географската дължина. С начините, използвани в миналото, допусканите грешки били много големи — от 10 до 45°. С това се обяснява „изчезването“ не на малки острови, а на цели архипелази. Така например през 1567 г. Соломоновите острови били открити за пръв път от испанската експедиция на Мендани. След това „изчезват“ и цели две столетия не могат да бъдат намерени, докато френската експедиция на Бугенвил ги „открива“ отново през 1768 г.

При тогавашната техника най-точният астрономически метод за определяне на географската дължина се основава на изчисляването на разликата между местното време в точката на наблюдателя и местното време на началния меридиан. Това обаче изисква наличието на съвършено точно измерване на времето, което с пясъчните часовници или с по-късно появилите се неусъвършенствани механични часовници било немислимо.

Решаването на проблема за определяне на географската дължина станало толкова неотложно, че по предложение на Нютон през 1713 г. в английския парламент била създадена специална комисия „за дължината“, която просъществувала 114 години.

Първият морски хронометър

Първия морски хронометър на Джон Харисън

През 1736 г. Джон Харисън изработил първия морски хронометър. Този точен часовник, който е без махало и е компенсиран за свиване и разширяване на металите, дълго време бил изпробван от комисията. През това време Харисън изработил втори и трети все по-съвършени хронометри. Едва през 1773 г. четвъртият хронометър, който имал вече форма на часовник и след петмесечно плаване дал грешка само 1/10 от секундата, спечелил фантастичната за времето си парична награда от 20 000 лири стерлинги. Копие на този хронометър (изработено от Л. Кендал, което сега е в Английския национален морски музей) било използвано от капитан Джеймс Кук по време на историческите му плавания. За точността на корабоводенето след много месеци плавания капитан Кук пише, че се дължи на „техния никога ненапускащ ги водач — „часовника“.

Морският хронометър е последната веха от дългия път на развитие, изминат от класическата навигация. Отдавна е отминало „доброто старо време“ с романтиката в мореплаването, когато дървените кораби били водени от железни моряци.



Прочетена 28760 пъти
Tags:
, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,
2 коментара

Коментирай