Моряците и Звездите

01 февр. Моряците и Звездите

Огнян Младенов

Пред мореплавателите от миналото, щом изгубели познатите очертания на брега, изниквал въпросът: къде се намираме? Те вдигали очи към небето, за да потърсят там отговор.

От най-дълбока древност е известно, че на небосвода има една звезда, която никога не променя своето място сред постоянно движещите се други звезди. Това е Полярната Звезда, известна и с красивото латинско наименование „Stella maris“. Направлението към тази звезда ще бъде винаги едно и също и може да се използува за ориентиране. Знаело се, че ако сме обърнати с лице към Полярната звезда, Слънцето ще изгрява винаги от дясната ни страна и ще залязва от лявата.

Около XII век в Европа се появил компасът. Но плаванията се извършвали все още без карти, нямало методи за определяне координатите на кораба в открито море. Отделните сведения опитните капитани пазели в дълбока тайна.

"Камък на слънцето" - календарен камък - паметник на Ацтекското изкуство, завършен през 1479г. след петдест годишен труд. Тежи 25 тона и диаметър 3,6 метра

„Камък на слънцето“ – календарен камък – паметник на Ацтекското изкуство, завършен през 1479г. след петдест годишен труд. Тежи 25 тона и диаметър 3,6 метра

Мореходната астрономия, както и всички приложни, науки, се развива съобразно нуждите на общественото производство. Нейното значение нараства заедно с производството и океанските плавания, а усъвършенстването и е в тясна връзка с развитието на науката и техниката. В повечето от страните през XV — XIX в. напредъкът на практическата и теоретическата астрономия, откриването на обсерватории и създаването на прибори и инструменти е предизвикано от нуждите на корабоплаването.

Периодът от XV до XVIII в. може да се определи като първи период в развитието на мореходната астрономия.

Моряците и търговците на Португалия и Испания, най-развитите страни на XV в., търсят пътища към баснословните богатства на Индия. В неутолимата си жажда за печалба те проникват покрай западния бряг на Африка все по на юг, докато на края пред тях се открива Индийският океан. По време на тези плавания все повече се засилва необходимостта от някакъв метод за определяне мястото на кораба или поне метод за определяне на ширината. Toзи въпрос постепенно придобива първостепенна важност и от него започват да се интересуват не само моряците и търговците, а и правителствените кръгове. Голяма помощ на корабоплаването по това време оказва португалският принц Хенрих, наречен Мореплавателя (1394—1460). Неговата заслуга се изразява в организиране на експедиции и поощряване на науките, свързани с корабоплаването. През 1416 г. той създава първото „мореходно училище“, а през 1420 г. построява обсерватория, привлича учени по проблемите на мореходната астрономия.

писмо на маите - IV-VIII век. В писмото се проследява движението на Венера в период от 104 години

писмо на маите – IV-VIII век. В писмото се проследява движението на Венера в период от 104 години

За определяне географската ширина по Полярната звезда с помощта на квадрант за пръв път се споменава в източници от 1462 г. в описание на плаването на Диего Гомес.

Първите сведения за определяне на ширината по меридианна височина на слънцето датират от 1484 г. Данните, необходими за тези астрономически определения, били пръснати в различни ръкописи, пазени в секрети и повечето били с малка точност. Около 1475 г. големият немски астроном Йохан Мюлер, известен с латинизираното име Региомонтан, издава големия си труд „Ефемериди от година 1475 до година 1506″. Тази книга съдържа координатите на Слънцето, Луната, планетите от наблюдения правени в течение на 31 години, с доста голяма за времето си точност. Така например Региомонтан определя, че максималното склонение на Слънцето, т.е. максималното му отдалечаване от екватора е равно на 23°30′ (в действителност то е 23°26’4″). В тази книга авторът предлага и метод за определяне на дължината, един проблем, на който все още не се обръща достатъчно голямо внимание, но за разрешаването на който след време ще се дават баснословни награди.

Въпреки всички тези положителни качества таблиците на Региомонтан не намират голямо приложение на море. По това време мореплавателите използват главно таблиците на Авраам Закуто, издадени около 1473 г., въпреки че са с по-малка точност (Закуто приема максимално склонение на Слънцето 23°33′).

Персийска Астролабия

Персийска Астролабия

По същото време се появява първата книга, оформена вече като учебник по корабоводене — „Ръководство към астролабията и квадранта“, издадена в Лисабон около 1 509 г. Неизвестният автор разделя книгата на пет части: определяне ширината по Слънцето, определяне ширината по Полярната звезда, таблици за определяне ширината на мястото, инструкция за управление на ветрилата, календар и ефемериди на Слънцето.

В началото на XVI в. се появяват вече няколко книги по корабоводене — „Сведения по география“ на Фернанд Енциско, „Изкуството на мореплаването“ на Франциско Фалейро, „Изкуството на навигацията“ на Педро Медина, първото английско ръководство „Тайни на мореплавателя“, издадено през 1594 г. от Джон Дейвис, и др. В почти всички книги обаче са приети ефемеридите на Закуто.

За определяне мястото на кораба са необходими обаче не само таблици, но и инструменти, с които да се извършват наблюденията на небесните светила. С увереност може да се каже, че именно липсата на точни инструменти е главният проблем на щурманите от онази епоха. За измерване височините на светилата се използват познатите от дълбока древност квадрант, астролабия, градщок, ноктурнал. Независимо от опитите за усъвършенстването им измерването с тези прибори е трудно и несигурно — най-голямата точност, която може да се постигне, е от порядъка на 5 — 10 минути. За измерване на промеждутъци от време от половин час до четири часа се използват пясъчни часовници, чиято точност не е необходимо да се коментира.

Ягелонският глобус

Ягелонският глобус

Точността на определената ширина на море с такива прибори по времето на Колумб е от порядъка на 2 — 3°. През XVII в. ширината се определя сравнително по-точно — с грешка около ±30°, а към средата на XVIII в. — до 10 – 15°. Увеличаването на точността се дължи на по-голямата прецизност при изработката на инструментите.

Основен проблем на мореходната астрономия през този период е определяне на географската дължина на море: един от начините е да се сравнява времето на началото (края) на затъмнението на Луната на някакъв начален меридиан с времето на меридиана, на който се намира корабът. Времето на затъмнението на основния меридиан се дава в алманаха на А. Закуто. Точността му обаче е твърде малка. Още по-ненадеждни са наблюденията и измерването на времето. И тъй като този начин има приложение само в брегови условия, фактически моряците не са имали възможност да определят своята дължина. Например Колумб през 1494 г. така определя дължината на остров Хаити спрямо нос Сен Винсент и допуска грешка 22° 5°, а през 1504 г. определя дълбината на остров Ямайка спрямо Кадис и греши с 37°. До средата на XVIII в. по време на плаване дължината се определя изключително по счисление и грешките от 10—12° не са рядкост.

За по-точно определяне на дължината работят почти всички видни астрономи от XV до XVIII в. Още през 1472 г. Региомонтан предлага метода на „Лунните разстояния“. Той се основава на измерване ъгловите разстояния между Луната и определени зодиакални съзвездия. Точността обаче зависи от точността на използваните таблици, а тя е твърде малка. Като се прибавят и големите грешки на ъгломерните инструменти, се вижда, че способът става практически неприложим.

През 1522 г. Фризиус предлага дължината да се определя като разлика между времената на дадения и някой начален меридиан. По същество това е метод, който и сега се използва за определяне дължината на море. Но тогава приложението му в корабоводенето е било невъзможно поради липса на точни измерители на времето. Около 1614 г. Галилей предлага на най-големите морски държави на онова време Испания и Холандия нов начин за определяне на дължината — по времето на затъмнение на откритите от него спътници на Юпитер. Но и този начин не се утвърждава, тъй като изисква на всеки кораб не само телескоп с голямо увеличение, а и опитен астроном за работа с него.

Проблемът за определяне на дължината през XVI—XVII в. придобива държавно значение. В почти всички големи морски държави се вземат специални мерки за разрешаването му. Обявяват се големи премии за точен (до 0,5°) метод за определяне на дължината и части от премията — за приблизително решаване на задачата. През 1598 г. Филип II Испански обявява за тази цел награда 100 хиляди ескудос. Холандия не остава назад — обявява награда 30 хиляди флорина, Англия — 20 хиляди фунта и т.н. Освен това постоянно се създават комисии от видни астрономи, основават се обсерватории. С оглед подпомагане на корабоплаването кралят на Англия Чарлз II възлага на все още неизвестния по това време астроном Джон Флеймстийд построяването на обсерватория в Гринуичкия парк. Обсерваторията е открита през 1676 г. и за кратко време се превръща в голям научен център.

astronom_pra_teleskop1Към началото на XVIII в. методите на корабоводенето се усъвършенстват. Появяват се нови пособия: таблици за логаритмите на Непер и Бриз, по-точни таблици с ефемеридите на светилата, карти в проекцията на Меркатор и т.н. Но основните проблеми на мореходната астрономия остават нерешени.

Периодът от средата на XVIII до средата на XIX в. се определя като втори етап в развитието на мореходната астрономия. Това е период, в който развитието на науката и техниката е на достатъчно високо ниво, за да разреши основните проблеми на корабоводенето, а именно: създаване на достатъчно точни измерители на ъгъл и време, както и създаване на достатъчно точни таблици с координатите на небесните светила чрез усъвършенстване теорията на тяхното движение.

През 1730 г. независимо един от друг американецът Годфрбй и англичанинът Хадлей решават проблема за точно измерване височината на светилата чрез създаването на октана. Октанът е прибор, построен на принципа на отражателна система от две огледала. (Същата принципна схема, но с усъвършенствана оптика и отчетно устройство се използва в съвременните морски ъгломерни инструменти — секстантите.) Нещо повече — през този период се правят опити и за създаване на ъгломерен прибор с изкуствен хоризонт.

Друго революционно откритие на този етап е създаването на морския хронометър през 1735 з. от англичанина Джон Харисън. След като конструира първия образец, Харисън започва да го усъвършенства. Четвъртият му образец е изпитан по време на плаване от Лондон до остров Барбадос и обратно. Преходът трае 156 дни и за това време грешката в поправката на хронометъра е 54 секунди. Фантастична за времето си точност. Хронометърът се смята за приет през 1767 г., когато Харисън публикува труда си „Основа и устройство на указателя на времето“. По това време и във Франция се работи много по създаване на хронометър — през 1767 г. Леруа също предлага собствена конструкция хронометър. Създаването на октана и хронометъра, както и издаването на вече достатъчно точни таблици с координатите на небесните светила дават силен тласък в развитието на методите за определяне координатите на кораба в открито море, което всъщност е главната задача на мореходната астрономия. Вече стават приложими и широко се използуват методите за определяне на дължината, предложени още от Фризиус и Региомонтан. Успешно работят върху създаването на нови методи за определяне на координатите и учени като К. Гаус, Ж. Деламбр, Ф. Шубер и др.

По такъв начин към средата на ХIХ в. мореходната астрономия се развива вече като самостоятелна наука, отделна от навигацията, като разполага със собствени удобни инструменти, таблици, методи. Не бива да се забравя обаче, че тя все още не може да даде на корабоплаването най-главното — да определи мястото на кораба с голяма точност. Методите за определяне на координатите (особено на дължината) са все още неудобни и ограничени, добрите инструменти са все още много скъпи и неразпространени. Така например по време на околосветското плаване на Крузенщерн и Лисянски (1803—1806 г.) грешката, с която те определят дължината, е ±10°, а грешката в ширината е ±4°.

Началото на нов период в развитието на мореходната астрономия поставя капитанът от американския търговски флот Томас Сомнер (1807—1 851) с откриването на т.нар. „Височинна линия на мястото“, което дава възможност за едновременно определяне на ширината и дължината. Неговият начин е лесен и сравнително точен.

Ето как Сомнер описва своето откритие: „Излизайки от Чарлзтън (32°7’ Норд, 80°0’ Уест) на 25 ноември 1837 г. и отправяйки се за Гринок (55°9′ Норд, 4°8′ Уест), имах ред силни щормове от запад, обещаващи бърз преход. След Азорските острови преобладаващите ветрове бяха от юг при мрачно време. След 21-ия градус западна дължина нямах наблюдения по светилата до бреговете на Англия. Измерените дълбочини показваха, че брегът е близо. Времето беше още щормово, мрачно, вятърът — от юг.

В полунощ на 17 декември направих завъртане на югоизток и ирландският бряг стана подветрен. По изчисление сметнах, че се намирам на 40 мили от фара Тускар. Придържах се към вятъра и правех кратки галбове до разсъмване. Сутринта, без да виждам нищо, легнах на курс изток-североизток с щормови ветрила.

Hevelius-QuadrantОколо 10 часа сутринта взех височина на слънцето и отбелязах момента по хронометъра. Тъй като нямах обсервации, смятах, че в изчислимата ми ширина има голяма грешка и не разчитах на нея. Въпреки това получих дължината си с изчислимата ширина. Изменяйки ширината си с 10° към север, получих друга дължина. Трета дължина изчислих, като измених ширината с още 20° към север от изчислимата. Нанесох тези три предполагаеми места върху картата и забелязах, че те лежат на една права линия с направление изток — североизток и запад — югозапад. Като продължих тази линия в първото направление, забелязах, че тя преминава през фара Смолс. Оттук следваше заключението, че в тези три точки, както и на фара Смолс височината на Слънцето е била една и съща в един и същи момент, т.е. макар и абсолютното положение на кораба да е съмнително, истинският пеленг към фара Смолс е определен вярно, стига хронометърът да е верен.

Затова продължих на курс изток — североизток и след по-малко от час видях фара Смолс, който се откри точно по носа. С обратно изчисляване се убедих, че ширината ми е била грешна с 8°.“ Сомнер е твърде образован за времето си моряк, завършил Харвардския университет. Той обработва резултатите от това откритие и ги публикува в Бостън през 1843 г. под заглавие „Нов и точен способ за определяне мястото на кораба на море по проекция върху меркаторската карта. Съчинение на капитан Томас Сомнер“.

Предимствата на този метод са очевидни и веднага започват търсения за усъвършенстването му. Акимов, Полудан, Лаланд, Матусевич — това са имена, оставили следи в мореходната астрономия с разработването на метода на височинната линия на мястото. Създават се таблици за улеснение на изчислителния процес, нови методи за нанасяне на линията на мястото върху навигационната карта.

През 1875 г. френският моряк адмирал Марк Сент-Илер предлага нов начин за нанасяне на височинната линия на мястото върху навигационната карта, който постепенно измества всички останали със своята простота, универсалност и точност. Това е методът, по който се работи днес във всички флотове-Откритието на височинната линия на мястото от Сомнер е последното голямо откритие на класическата мореходна астрономия. В началото на XX в. А. И. Попов изобретява радиото и с това слага началото на последния, съвременния етап в развитието на мореходната астрономия.

Текст: Огнян Младенов; Алманах ФАР79



Прочетена 10540 пъти
Tags:
, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,
Няма коментари

Коментирай