Прибор для определения местоположения корабля. Определение места корабля в море

В рулевой рубке каждого торгового судна установлено разнообразное навигационное оборудование, приборы, устройства и инструменты, при помощи которых капитан и штурмана обеспечивают безопасное управление судном.

Навигационное оборудование - это судовые технические средства, которыми укомплектовано судно для решения задач навигации.

Навигация - процесс принятия решения и управления курсом и скоростью судна при движении из одного пункта в другой, с учетом окружающих условий и интенсивности судоходства.

Навигационное устройство - это судовое техническое средство, предназначенное для решения одной или нескольких задач навигации.

Навигационный инструмент - это судовой навигационный прибор, предназначенный для выполнения работ вручную при решении задач навигации.

Навигационный прибор - это прибор, предназначенный для выполнения отдельных функций по измерению навигационных параметров, обработке, хранению, передаче, отображению и регистрации данных при решении задач навигации на судне.

Для лучшего просмотра все фото кликабельны.

Судовые часы. По судовым часам фиксируется время всех событий. Судовые часы должны ежедневно сверяться по сигналам точного времени и должны иметь точность не боле одной минуты. Все судовые часы должны быть выставлены по одному часовому поясу. Одни судовые часы должны быть выставлены по Гринвичскому времени или Всемирному координированному времени (Coordinated Universal Time – UTC).

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). На некоторых судах устанавливают главный магнитный компас и путевой. Если на судне установлен только один компас, то как правило должен иметься один запасной компас. Магнитный компас является запасным источником курсоуказания для авторулевого и ECDIS. Отдельная статья о магнитном компасе находится . В спасательных и дежурных шлюпках обязательно должны быть магнитные компасы для курсоуказания.

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

Репитер гирокомпаса с (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. На фото изображен простой пеленгатор. Бывают также оптические пеленгаторы, в которых установлены линзы для приближения пеленгуемых объектов.

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 определяют 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

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.

Секундомер механический (Stopwatch). Служит для фиксирования времени в момент астрономических и навигационных наблюдений, для определения поправки хронометра, для сличения и установки судовых часов. Для определения характеристики огней маяков и других навигационных знаков и буёв. Используется для определения периода бортовой и килевой качки судна и периода волны.

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

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.

Судовой гонг Ship ’ s gong ). Служит для подачи туманных сигналов в соответствии с правилами МППСС-72. Обязателен для всех судов, длиной 100 метров и более. Гонг представляет из себя латунный диск с бортиком. В него в ручную ударяют билом, которое представляет из себя рукоятку с шарообразной ударной частью на конце.

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.

Штурманский 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. В выдвижных ящиках стола хранятся навигационные карты. В боковых рундуках могут храниться навигационные инструменты.

Грузики для карт. Служат для удержания навигационной карты на штурманском столе во время качки судна. Как правило изготавливаются из резины. В качестве утяжелителя, внутри грузика находится свинец. Более подробно о применении грузиков можно ознакомиться в статье « ».

Лупа штурманская (magnifier). Служит для увеличения трудно различимых изображений на навигационной карте.

Штурманская параллельная линейка (Navigational ruler ).

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. Измерители изготавливаются из латуни или хромированной стали. Они бывают различного вида и размеров.

Штурманский циркуль. Как правило, для штурманских целей используется обычные чертежные циркули разных размеров и типов, главное, чтобы они были удобны в работе на навигационной карте и не наносили карте значительных повреждений.

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

Порядок определения места судна по двум горизонтальным углам .

Кренометр (inclinometer). Служит для определения угла крена судна.

Барометр (Barometer ). Служит для определения атмосферного давления.

Барограф (Barograph ). Служит для определения атмосферного давления и наблюдения за его изменением. Показание барометра записывается на бумажной ленте.

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.

Любой судоводитель, как в древности, так и сейчас, оказавшись в открытом море вне видимости берегов, прежде всего хочет знать, в каком направлении движется его ко­рабль. Прибор, по которому можно определить курс корабля, хорошо известен - это компас. По свидетельству большинства ученых-историков, магнитная игла - предок со­временного компаса - появилась примерно три тысячи лет назад. Общение между на­родами в те времена было затруднено, и, пока чудесный указатель направления дошел до берегов Средиземного моря, миновало немало веков. В результате это изобретение попа­ло в Европу только в начале II тысячелетия н. э., а затем уже широко распространилось.

Едва оказавшись в Европе, прибор претерпел ряд усовершенствований и получил на­звание компас, сыграв огромную роль в развитии цивилизации. Лишь магнитный компас вселил в людей уверенность в море, помог им преодолеть страх перед океанскими про­сторами. Великие географические открытия были бы просто немыслимы без компаса.

Имени изобретателя компаса история не сохранила. И даже страну, подарившую человечеству этот замечательный прибор, люди науки не могут назвать точно. Одни при­писывают его изобретение финикийцам, другие уверяют, что первыми, кто обратил вни­мание на чудесное свойство магнита устанавливаться в плоскости магнитного меридиа­на, были китайцы, третьи отдают предпочтение арабам, четвертые упоминают францу­зов, итальянцев, норманнов и даже древних майя, последних - на том основании, что когда-то в Эквадоре был найден магнитный стержень, который (при пылком воображе­нии) можно было посчитать прообразом магнитной стрелки.

Сначала прибор для определения стран света был очень прост: магнитную иглу вты­кали в кусочек пробки и опускали в чашку с водой, которую впоследствии стали называть котелком компаса. Иногда вместо пробки брали кусочек тростника или просто вставля­ли иглу в соломинку. Даже это нехитрое устройство принесло морякам неоценимые удоб­ства, с ним можно было выходить в открытое море и не бояться, что не найдешь дорогу назад к родному берегу. Но морякам-то хотелось большего. Они смутно чувствовали, что чудесная плавающая стрелка, точность показаний которой была, понятно, очень невысо-ка, еще не раскрыла всех своих великолеп­ных возможностей. Да и вода нередко вып­лескивалась из котелка, бывало, даже вме­сте со стрелкой. Только в XIII веке появил­ся компас с сухим котелком, а главное - с прикрепленной к стрелке картушкой. Картушка была нехитрым на первый взгляд, но поистине замечательным изоб­ретением: небольшой кружок из немаг­нитного материала вместе с жестко при­крепленной к нему магнитной стрелкой свободно подвешивается на острие верти­кальной иглы. Сверху на картушку нано­сили четыре главных румба: Норд, Ост, Зюйд и Вест, - да так, чтобы Норд точно совпадал с северным концом стрелки. Дуги между главными румбами делили на не­сколько равных частей.

Вроде бы ничего особенного? Но до этого старый компас с неподвижной кар­тушкой каждый раз приходилось повора­чивать в горизонтальной плоскости до тех пор, пока северный конец стрелки не со­впадал с Нордом. Только тогда можно было определить курс, по которому идет судно. Это, конечно, было очень неудобно. Но если картушка сама вращалась вместе со стрелкой и сама устанавливалась в плос­кости меридиана, достаточно было лишь мельком взглянуть на нее, чтобы опреде­лить любое направление.

И все же, несмотря на вносимые усо­вершенствования, компас долго оставался достаточно примитивным прибором. В России в XVII - начале XVIII века наибо­лее искусно его изготавливали поморы в городах и селах нашего Севера. Это была круглая коробочка диаметром 4-5 санти­метра из моржовой кости, которую помо­ры хранили у пояса в кожаном мешочке. В центре коробочки на костяной шпиль­ке находилась картушка с укрепленными снизу намагниченными металлическими иглами-стрелками. Если компасом (или меткой, как называли его поморы) не пользовались, сверху на него надевали глу­хую крышку. О подобном приборе напи­сано в Морском уставе Петра I: «Должны компасы добрым мастерством делать и смотреть, чтобы иглы, на чем компас вертится, были остры и крепки и не ско­ро бы сламывались. Также чтобы прово­лока (имеется в виду стрелка. - В.Д) на компасе к Норду и Зюйду крепко была на­терта магнитом, дабы компас мог быть верным, в чем надлежит крепкое смот­рение иметь, ибо в том зависит ход и целость корабля».

В наше время котелок компаса наглу­хо закрывается толстой стеклянной крыш­кой, туго прижатой к нему медным коль­цом. Сверху на кольцо наносят деления от О до 360° - по часовой стрелке от Норда. Внутри котелка протягивают две черные медные вертикальные проволочки, так чтобы одна из них приходилась точно под 0°, а другая - под 180°. Эти проволочки называются курсовыми чертами.

Компас на корабле устанавливается так, чтобы линия, проведенная между кур­совыми чертами, точно совпадала с лини­ей нос - середина кормы (или, как гово­рят во флоте, с диаметральной плоско­стью судна).

О том, кто именно изобрел компас с вращающейся картушкой, история также ответа не дает. Правда, существует распро­страненная версия, что в 1302 году италь­янец Флавио Джойя (по другим источни­кам, Жиойя) укрепил на магнитной стрел­ке картушку, разделенную на 32 румба, а стрелку поместил на острие шпильки. Бла­годарные земляки даже поставили Джойе бронзовый памятник на его родине - в городе Амальфи. Но уж если кому-то дей­ствительно стоило бы поставить памятник, так это нашему соотечественнику Петру Перегрину. В его сочинении «Послание о магнитах», датированном 1269 годом и посвященном описанию свойств магнита, содержатся достоверные сведения об усо­вершенствовании им компаса. Компас этот картушки не имел. На вертикальной шпильке была укреплена магнитная стрел­ка, а азимутальный круг на верхней части котелка был разделен на четыре части, каждая из которых имела разбивку в гра­дусах от 0 до 90. На азимутальный круг на­девался подвижный визир для пеленгова­ния, пользуясь которым можно было оп­ределять направления на береговые предметы и на светила, находящиеся не­высоко над горизонтом. Визир этот был очень похож на современный пеленгатор, до сих пор исправно служащий флоту.

Прошло примерно полтора века, прежде чем после Перегрина появилось новое изобретение, позволившее еще боль­ше облегчить работу с компасом.

Море очень уж редко бывает спокой­ным, и любое судно испытывает качку, а она, естественно, отрицательно влияет на работу компаса. Иногда волнение моря бывает настолько сильным, что вообще выводит компас из строя. Поэтому воз­никла необходимость в приспособлении, которое позволило бы котелку компаса оставаться спокойным при любой качке.

Как и большинство гениальных изоб­ретений, новая подвеска компаса была предельно проста. Котелок компаса, не­сколько утяжеленный снизу, подвешивал­ся на двух горизонтальных полуосях, опи­рающихся на кольцо. Это кольцо, в свою очередь, крепилось на двух горизонталь­ных полуосях, перпендикулярных первым, и подвешивалось внутри второго кольца, неподвижно скрепленного с судном. Та­ким образом, как бы круто и часто ни на­клонялось судно, причем в любую сторо­ну, картушка оставалась всегда горизон­тальной. По имени итальянского математика Д. Кардано, предложившего это замечательное устройство, подвес на­звали кардановым.

Португальцы же предложили делить картушку компаса на 32 румба. Они оста­лись на картушках морских компасов до нашего времени. Каждый получил свое название, и еще сравнительно недавно, лет пятьдесят назад, можно было застать где-нибудь в кубрике матроса, который зуб­рил компас с тенями: «Норд Норд тень Ост, Норд Норд Ост, Норд Ост тень Ост, Норд Ост, Норд Ост тень Зюйд» и так да­лее. Тень в данном случае по-русски озна­чает: в сторону. Сейчас же, хотя все 32 рум­ба остались на многих современных ком­пасах, на них прибавились и деления в градусах (а иногда и в долях градуса). И в наше время, сообщая курс, который надо держать рулевому, предпочитают гово­рить, например: «Курс 327°!» (вместо пре­жнего «Норд Вест тень Норд», что, по су­ществу, одно и то же - разница в 1/4° округляется).

С тех пор как в XIX веке магнитный компас обрел свою современную конст­рукцию, он усовершенствовался очень не­значительно. Но зато далеко вперед про­двинулось представление о земном магне­тизме и о магнетизме вообще. Это обусловило ряд новых открытий и изоб­ретений, которые если собственно компа­са и не касаются, то к навигации имеют прямое отношение.

Чем сложнее были задачи, которые ложились на военные и торговые (коммер­ческие) флоты, тем большие требования к показаниям компасов предъявляли моря­ки. Точнее стали наблюдения, и вдруг со­вершенно неожиданно для себя моряки заметили, что главный их помощник, ком­пас, которому они безгранично доверялись столько веков, очень редко дает правиль­ные показания. Любой магнитный компас на два-три градуса, а иногда и намного больше, мягко говоря, привирает. Замети­ли, что в разных местах Земли ошибки компаса не одинаковы, что с годами в од­них точках они увеличиваются, в других - уменьшаются, и что, чем ближе к полюсу, тем больше эти ошибки.

Но в начале XIX века на помощь мо­рякам пришла наука и к его середине спра­вилась с этой бедой. Немецкий ученый Карл Гаусс создал общую теорию земного магнетизма. Были проделаны сотни тысяч точных измерений, и теперь на всех нави­гационных картах отклонение стрелки компаса от истинного меридиана (так на­зываемое склонение) указано прямо на карте с точностью до четверти градуса. Здесь же указывается, к какому году при­ведено склонение, знак и величина его го­дового изменения.

Работы штурманам прибавилось - теперь стало нужно вычислять поправку на изменение склонения. Это было спра­ведливым лишь для средних широт. В вы­соких же широтах, то есть в областях от 70° северной и южной широт до полюсов, магнитному компасу вообще было верить нельзя. Дело в том, что в этих широтах очень большие аномалии магнитного скло­нения, так как сказывается близость маг­нитных полюсов, не совпадающих с гео­графическими. Магнитная стрелка стре­мится тут занять вертикальное положение. В этом случае и наука не помогает, и ком­пас врет без зазрения совести, а порой на­чинает и вовсе то и дело менять свои пока­зания. Недаром, собираясь к Северному по­люсу на самолетах (1925), знаменитый Амундсен не решился довериться магнит­ному компасу и придумал специальный прибор, который назвали солнечным ука­зателем курса. В нем точные часы повора­чивали маленькое зеркальце вслед за сол­нцем, и, пока самолет летел над облаками, не отклоняясь от курса, «зайчик» не ме­нял своей позиции.

Но на этом злоключения магнитного компаса не кончились. Судостроение бы­стро развивалось. В начале XIX века появи­лись пароходы, а вслед за ними и металли­ческие суда. Железные корабли быстро стали вытеснять деревянные, и вдруг... Один за другим при загадочных обстоя­тельствах утонуло несколько больших па­роходов. Разбирая обстоятельства круше­ния одного из них, на котором погибло около 300 человек, специалисты установи­ли, что причиной аварии были неверные показания магнитных компасов.

В Англии собрались ученые и мореп­лаватели, чтобы разобраться, что же тут происходит. И пришли к выводу, что ко­рабельное железо столь сильно влияет на компас, что ошибки в его показаниях просто неизбежны. Выступивший на этом со­брании доктор богословия Скорсби, быв­ший когда-то известным капитаном, по­казал на опыте присутствующим влияние железа на стрелку магнитного компаса и сделал вывод: чем больше масса железа, тем больше она отклоняет стрелку компа­са от меридиана. «Мы, - сказал Скорс­би, - плаваем по старинке, как на дере­вянных судах, то есть без учета влияния корабельного железа на компас. Боюсь, что никогда не удастся добиться на стальном судне правильных показаний компаса...» Отклонение стрелки магнит­ного компаса под влиянием судового же­леза назвали девиацией.

Противники железного судостроения ободрились. Но и на этот раз наука при­шла на помощь магнитному компасу. Уче­ные нашли способ свести это отклонение к минимуму, разместив рядом с магнит­ным компасом специальные магниты-уничтожители. Пальма первенства в этом, безусловно, принадлежит капитану Мэтью Флиндерсу, по имени которого и назван первый уничтожитель - флиндерсбар. Их стали размещать в нактоузах рядом с ко­телком компаса.

Прежде нактоузом называли деревян­ный ящичек, в который на ночь вместе с фонарем ставили компас. Английские мо­ряки так его и называли: ночной домик - найт хаус. В наше время нактоуз - дере­вянный четырех- или шестигранный шкафчик, на котором устанавливают ко­телок компаса. Слева и справа от него на нактоузе находятся массивные железные шары размером с маленькую дыньку. Их можно передвигать и закреплять поближе и подальше от компаса. Внутри шкафчика запрятан целый набор магнитов, которые тоже можно передвигать и закреплять. Изменение взаимного расположения этих шаров и магнитов почти полностью унич­тожает девиацию.

Сейчас перед выходом в рейс, когда груз уже погружен и закреплен, на судно поднимается девиатор и в специально отведенном районе моря на ходу часа пол­тора осуществляет уничтожение девиации. По его командам судно движется разны­ми курсами, а девиатор перемещает шары и магниты, уменьшая влияние судового железа на показания компаса. Уходя с бор­та, он оставляет маленькую таблицу оста­точной девиации, которую штурманам приходится учитывать каждый раз, когда корабль изменяет курс, как поправку на девиацию. Вспомним роман Жюля Верна «Пятнадцатилетний капитан», где негодяй Негоро подложил под нактоуз компаса то­пор, резко изменив его показания. В ре­зультате судно вместо Америки приплы­ло в Африку.

Необходимость периодически уничто­жать и определять остаточную девиацию заставила задумываться над проблемой создания немагнитного компаса. К началу XX столетия были хорошо изучены свой­ства гироскопа, и на этой основе сконст­руирован гироскопический компас. Прин­цип действия гирокомпаса, созданного немецким ученым Аншютцем, состоит в том, что ось быстро вращающегося волч­ка сохраняет неизменным свое положение в пространстве и может быть установлена по линии север - юг. Современные гиро­компасы заключены в герметически запа­янную сферу (гидросферу), которая, в свою очередь, помещена во внешний корпус. Гидросфера плавает во взвешенном состо­янии в жидкости. Положение ее регули­руется с помощью катушки электромаг­нитного дутья. Электромотор доводит ско­рость вращения гироскопов до 20 тысяч оборотов в минуту.

Для обеспечения комфортных условий работы гирокомпас (основной прибор) помещают в самом спокойном месте ко­рабля (поближе к его центру тяжести). С помощью электрокабелей показания ги­рокомпаса передаются на репитеры, рас­положенные на крыльях мостика, в цент­ральном посту, в штурманской рубке и других помещениях, где это необходимо.

В наши дни промышленность выпус­кает различные типы этих приборов. Пользование ими не составляет особых трудностей. Поправки к их показаниям, как правило, инструментальные. Они малы и постоянны. Но сами приборы сложны и требуют для своего обслуживания квалифицированных специалистов. Есть и дру­гие сложности в эксплуатации. Гироком­пас необходимо включать заблаговремен­но, до выхода в море, чтобы он успел, как говорят моряки, «прийти в меридиан». Что и говорить, гирокомпас обеспечивает не­сравненно более высокую точность курсоуказания и устойчивость работы в высо­ких широтах, но авторитет магнитного компаса от этого ничуть не снизился. Бое­вые действия флота в годы Великой Оте­чественной войны показали, что на кораб­лях он по-прежнему необходим. В июле 1943 года в ходе боевой операции гиро­компас на эсминце «Сообразительный» вышел из строя. Штурман перешел на маг­нитный компас и ночью, в штормовую по­году, вне видимости берегов, пройдя око­ло 180 миль (333 километров), вышел к базе с невязкой 55 кабельтовых (10,2 ки­лометров). Участвовавший в той же опе­рации лидер эсминцев «Харьков» в тех же условиях, но с исправным гирокомпасом имел невязку 35 кабельтовых (6,5 кило­метров). В августе того же года из-за по­жара на борту вышел из строя гироком­пас на канонерской лодке «Красный Аджаристан». Штурман корабля в ходе боевых действий успешно вел точную про­кладку, пользуясь только магнитными компасами.

Вот почему и сегодня даже на самых современных кораблях, оборудованных навигационными комплексами, радиотех­ническими и космическими системами, имеющими в своем составе несколько курсоуказателей, не зависящих ни от девиа­ции, ни от склонения, обязательно есть магнитный компас.

Но как бы точно мы ни измеряли курс, графически проложить его можно только на карте. Карта представляет собой плос­костную модель земного шара. Моряки используют только специально изготов­ленные, так называемые навигационные карты, расстояния на которых измеряют­ся в милях. Чтобы понять, как создавались такие карты, придется заглянуть в XV век, в те далекие времена, когда люди только-только научились наносить сушу и море на них и плавать, пользуясь ими. Были, конеч­но, карты и раньше. Но они были больше похожи на неумелые рисунки, сделанные на глазок, по памяти. Появились и карты, основанные на научных представлениях своего времени, довольно точно изобра­жавшие известные мореплавателям бере­га и моря. Конечно, и в этих картах было много ошибок, и строились они не так, как строятся карты в наше время, но все же они были подспорьем для моряков, пус­кавшихся в плавания по морям и океанам.

Это было время, полное противоречий. С одной стороны, «бывалые люди» клят­венно уверяли, что встречали в океане ужасных чудовищ, огромных морских змей, прекрасных сирен и прочие чудеса, а с другой - одно за другим совершались великие географические открытия. С од­ной стороны, святая инквизиция душила всякую живую мысль, а с другой - мно­гие просвещенные люди уже знали о ша­рообразной форме Земли, спорили о том, каков размер земного шара, имели пред­ставление о широте и долготе. Больше того, известно, что в том самом 1492 году, ког­да Христофор Колумб открыл Америку, немецкий географ и путешественник Мар­тин Бехайм уже построил глобус. Конеч­но, он был совсем не таким, как современ­ные глобусы. На глобусе Бехайма и более поздних, более совершенных моделях Зем­ли белых пятен было больше, чем точно показанных континентов, многие земли и берега изображались по рассказам «быва­лых людей», которым было опасно верить на слово. Некоторые материки на первых глобусах вообще отсутствовали. Но главное уже было - по большому кругу, перпен­дикулярному оси вращения, опоясывал модель Земли экватор, что по-латыни зна­чит уравнитель.

Плоскость, в которой он лежит, как бы разделяет земной шар пополам и уравни­вает его половины. Окружность экватора от точки, принятой за нуль, разделили на 360° долготы - по 180° к востоку и запа­ду. К югу и к северу от экватора на глобусе до самых полюсов нанесли малые круги, параллельные экватору. Их так и назва­ли - параллели, а экватор стал служить началом отсчета географической широты. Дуги меридианов, перпендикулярные эк­ватору, в Северном и Южном полушари­ях под углом друг к другу сошлись на по­люсах. Меридиан по-латыни значит «полуденный». Это название, конечно, не случайно, оно показывает, что на всей ли­нии меридиана, от полюса до полюса, пол­день (впрочем, как и в любой другой мо­мент) наступает одновременно. От эква­тора к северу и к югу дуги меридианов разбили на градусы - от 0 до 90, назвав соответственно градусами северной и южной широты.

Теперь, чтобы найти точку на карте или глобусе, достаточно было указать ее широту и долготу в градусах.

Географическая координатная сетка была наконец построена.

Но одно дело - найти точку на карте и совсем иное - отыскать ее в открытом море. Несовершенные карты, магнитный компас и примитивный угломерный ин­струмент для определения вертикальных углов - вот и все, чем располагал моряк, отправляясь в дальнее плавание. С арсена­лом даже таких навигационных приборов прийти в пункт, который находится в пре­делах видимости или пусть даже за гори­зонтом, - дело несложное. Если, конечно, вершины далеких гор, расположенных у этого пункта, были видны над горизонтом. Но стоило моряку отойти в море подаль­ше, как берега пропадали из виду и со всех сторон судно обступали однообразные волны. Даже если мореплаватель знал точ­ное направление, которое должно приве­сти его к цели, то и тогда трудно было рас­считывать на успех, так как капризные ветры и неизученные течения всегда сно­сят судно с намеченного курса. Это откло­нение от курса моряки называют дрей­фом.

Но и при отсутствии дрейфа выбрать нужное направление, пользуясь обычной картой, и провести по нему судно практи­чески невозможно. И вот почему. Допус­тим, что, вооружившись обыкновенной картой и компасом, мы задумали плавание вне видимости берегов из точки А в точку Б. Соединим эти точки прямой. Допустим теперь, что эта прямая в точке А ляжет точно по курсу 45°. Другими словами, ли­ния АБ в точке А будет расположена под углом 45° к плоскости меридиана, прохо­дящего через точку А. Направление это нетрудно удержать по компасу. И мы при­шли бы в точку Б, но при одном условии: если бы меридианы были параллельны и наша линия курса и в точке Б соответство­вала направлению 45°, как и в точке А. Но в том-то и дело, что меридианы не парал­лельны, а постепенно сходятся под углом друг к другу. Значит, и курс в точке Б будет не 45°, а несколько меньше. Таким обра­зом, чтобы прийти из точки А в точку Б, нам пришлось бы все время подворачивать вправо.

Если же, выйдя из точки А, мы будем постоянно держать курс по нашей карте 45°, то точка Б останется справа от нас, мы, продолжая идти этим курсом, пересечем все меридианы под одним и тем же углом и по сложной спирали приблизимся в кон­це концов к полюсу.

Спираль эта называется локсодромия. По-гречески это значит «косой путь». Все­гда можно подобрать такую локсодромию, которая приведет нас в любую точку. 14, пользуясь обычной картой, пришлось бы сделать много сложных вычислений и по­строений. Вот это-то моряков и не устра­ивало. Не одно десятилетие они ждали та­кую карту, по которой удобно будет про­кладывать любые курсы и плавать по любым морям.

И вот в 1589 году известный матема­тик и картограф фламандец Герард Мер-катор придумал карту, которая наконец удовлетворила моряков и оказалась на­столько удачной, что до сих пор ничего лучшего никто не предложил. Моряки всего мира и сегодня пользуются этой картой. Она так и называется: меркаторская кар­та, или карта равноугольной цилиндри­ческой меркаторской проекции.

Основания, заложенные в построение этой карты, гениально просты. Невозмож­но, конечно, восстановить ход рассужде­ний Г. Меркатора, но предположим, что рассуждал он так.

Допустим, что все меридианы на гло­бусе (который довольно точно передает взаимное расположение океанов, морей и суши на Земле) сделаны из проволоки, а параллели - из упругих нитей, которые легко растягиваются (резины в то время еще не знали). Разогнем меридианы так, чтобы они из дуг превратились в парал­лельные прямые, прикрепленные к эква­тору. Поверхность глобуса превратится в цилиндр из прямых меридианов, пересе­ченных растянувшимися параллелями. Разрежем этот цилиндр по одному из ме­ридианов и расстелем на плоскости. По­лучится географическая сетка, но мериди­аны на этой сетке не будут сходиться, как на глобусе, в точках полюсов. Прямыми параллельными линиями они будут идти вверх и вниз от экватора, а параллели - пересекать их везде под одним и тем же прямым углом.

Круглый островок у экватора как был на глобусе круглым, так и на этой карте останется круглым, в средних широтах такой же островок значительно растянет­ся по широте, а в районе полюса он будет вообще выглядеть как длинная прямая полоса. Взаимное расположение суши, моря, конфигурация материков, морей, океанов на такой карте изменятся до не­узнаваемости. Ведь меридианы остались такими, какими и были, а параллели-то ра­стянулись.

Плавать, руководствуясь такой картой, конечно, было невозможно, но это оказа­лось поправимым - надо было только уве­личивать расстояние между параллелями. Но, конечно, не просто увеличить, а в точном соответствии с тем, на сколько растя­нулись параллели при переходе намеркаторскую карту. На карте, построенной с помощь такой сетки, круглый островок и у экватора, и в любом другом участке кар­ты оставался круглым. Вот только, чем бли­же было к полюсу, тем больше места за­нимал он на карте. Другими словами, мас­штаб на такой карте от экватора к полюсам увеличивался, зато очертания объектов, нанесенных на карту, получались почти без изменений.

А как же учесть изменение масштаба к полюсам? Конечно, можно для каждой широты высчитать масштаб отдельно. Только очень хлопотным делом будет та­кое плавание, в котором после каждого передвижения к северу или югу придется делать довольно сложные расчеты. Но ока­зывается, что на меркаторской карте та­ких расчетов делать не приходится. Карта заключена в рамку, на вертикальных сто­ронах которой нанесены градусы и мину­ты меридиана. У экватора они покороче, а чем ближе к полюсу, тем длиннее. Пользу­ются рамкой так: расстояние, которое нужно измерить, снимают циркулем, под­носят к той части рамки, которая находит­ся на широте измеряемого отрезка и смот­рят, сколько минут в нем уложились. А так как минута и градус на такой карте изме­няются по величине в зависимости от ши­роты, а на самом-то деле остаются всегда одинаковыми, именно они и стали осно­ванием для выбора линейных мер, кото­рыми моряки измеряли свой путь.

Во Франции была своя мера - лье, рав­ная 1/20 градуса меридиана, что составляет 5537 метров. Англичане измеряли свои морские дороги лигами, которые тоже представляют собой дробную часть граду­са и по величине составляют 4828 метров. Но постепенно моряки всего мира со­шлись на том, что удобнее всего пользо­ваться для измерения расстояний на море величиной дуги, соответствующей одной угловой минуте меридиана. Так до сих пор и измеряют моряки свои пути и расстояния именно минутами дуги меридиана. А чтобы придать этой мере название, похо­жее на названия других путевых мер, ок­рестили минуту меридиана милей. Ее дли­на составляет 1852 метров.

Слово «миля» нерусское, поэтому заг­лянем в «Словарь иностранных слов». Там написано, что слово это английское. Потом сообщается, что мили бывают разные: гео­графическая миля (7420 м), сухопутные мили различны по величине в разных го­сударствах, наконец, морская миля - 1852,3 метра .

Все верно сказано о миле, кроме анг­лийского происхождения слова; на самом деле оно латинское. В древних книгах миля встречалась довольно часто и означала ты­сячу двойных шагов. Из Рима, а не из Анг­лии, впервые пришло к нам это слово. Так что в словаре ошибка Но эту ошибку мож­но понять и простить, так как составитель словарной статьи имел, конечно, в виду международную морскую, или, как англи­чане ее называют, адмиралтейскую, милю. В петровские времена она пришла к нам именно из Англии. У нас ее так и называли - английская миля. Иногда и сегодня ее называют так же.

Пользоваться милей очень удобно. Поэтому моряки и не собираются пока заменять милю какой-нибудь другой ме­рой.

Проложив свой путь на меркаторской карте по линейке, рассчитав и запомнив, какого курса при этом следует придержи­ваться, моряк смело может пускаться в плавание, не задумываясь над тем, что его путь, прямой как стрела, на карте вовсе не прямая линия, а как раз та самая кривая, о которой говорилось чуть раньше, - лок­содромия.

Это, конечно, не кратчайший путь между двумя точками. Но если эти точки лежат не очень далеко друг от друга, то моряки не огорчаются и мирятся с тем, что сожгут лишнее горючее и истратят лиш­нее время на переход. Зато на этой карте локсодромия выглядит прямой, которую ничего не стоит построить, и можно быть уверенным, что приведет она как раз туда, куда нужно. А если предстоит большое плавание, такое, например, как переход через океан, при котором дополнительные затраты на кривизну пути выльются в зна­чительную сумму и время? В этом случае моряки научились строить на меркаторс­кой карте другую кривую - ортодромию, что значит по-гречески «прямой путь». Ор­тодромия на карте совпадает с так называемой дугой большого круга, которая и является на море кратчайшим расстояни­ем между двумя точками.

Плохо укладываются в сознании эти два понятия: кратчайшее расстояние и дуга, стоящие рядом. С этим тем более трудно примириться, если смотреть на меркаторскую карту: ортодромия выгля­дит значительно длиннее, чем локсодро­мия. Если на меркаторской карте обе эти кривые проложить между двумя точками, ортодромия изогнется, как лук, а локсод­ромия вытянется, как тетива, стягиваю­щая его концы. Но не нужно забывать, что плавают-то корабли не по плоской карте, а по поверхности шара. А на поверхности шара отрезок дуги большого круга как раз и будет кратчайшим расстоянием.

С единицей измерения расстояний в море - милей - тесно связана единица скорости, принятая в мореплавании, - узел, о чем мы расскажем дальше.

Если на линии курса, проложенной на карте, периодически откладывать рассто­яния, пройденные кораблем, то судоводи­тель всегда будет знать, где находится его корабль, то есть координаты своего места в море. Такой метод определения коорди­нат называется счислением пути и широ­ко применяется в навигационной про­кладке. Но необходимым условием для этого является умение определять скорость корабля и измерять время, только тогда можно рассчитать пройденное рас­стояние.

Указатели скорости корабля. 2. Скляночки. 2. Лаг ручной. 3. Лаг механический

Выше мы уже говорили, что на кораб­лях парусного флота для измерения времени применялись песочные часы, рассчитан­ные на полчаса (склянки), один час и на че­тыре часа (вахта). Но были на кораблях и еще одни песочные часы - скляночки. Все­го на полминуты были рассчитаны эти часы, а в отдельных случаях даже на пятнадцать секунд. Можно только удивляться искусст­ву стеклодувов, ухитрявшихся изготовить такие точные по тем временам приборы. Как ни малы были эти часы, как ни коро­ток был промежуток времени, который они отмеряли, услуга, которую оказывали в свое время эти часы морякам, неоценима, и их, так же как и склянки, вспоминают каждый раз, когда говорят об определении скорости корабля, а также при измерении пройденного пути.

Проблема определения пройденного и предстоящего пути всегда стояла и сто­ит перед моряками.

Первые способы замера скорости были едва ли не самыми примитивными из навигационных определении: просто с носа корабля бросали за борт кусочек де­рева, коры, птичье перо или другой плава­ющий предмет и одновременно замечали время. Идя вдоль борта с носа на корму корабля, не выпускали из глаз плывущий предмет и, когда он проходил срез кормы, вновь замечали время. Зная длину кораб­ля и время, за которое предмет проходил ее, рассчитывали скорость хода. А зная общее время в пути, составляли приблизительное представление и о пройденном расстоянии.

На парусных судах при очень слабых ветрах этим древним способом определя­ют скорость судна и сегодня. Но уже в XVI веке появился первый лаг. Из толстой доски делали сектор градусов в 65-70, ра­диусом около 60-70 сантиметров. По дуге, ограничивающей сектор, укрепляли, как правило, свинцовый груз в виде поло­сы, рассчитанный таким образом, что сек­тор, брошенный в воду, погружался на две трети стоймя и над водой оставался виден небольшой уголок. К вершине этого угол­ка крепили тонкий прочный трос, кото­рый называли лаглинь. В секторе, прибли-зителыю в геометрическом центре погру­женной части, сверлили коническое отвер­стие 1,5-2 сантиметра диаметром и к нему плотно подгоняли деревянную проб­ку, к которой прочно привязывали лаглинь сантиметрах в восьми - десяти от при­крепленного к углу лага конца. Эта проб­ка довольно прочно держалась в отверстии погруженного лага, но резким рывком ее можно было выдернуть.

Зачем же так сложно крепили лаглинь к сектору лага? Дело в том, что плоское тело, движущееся в жидкой среде, распо­лагается перпендикулярно направлению движения, если сила, движущая это тело, приложена к его центру парусности (ана­логично воздушному змею). Стоит, одна­ко, перенести точку приложения сил к краю этого тела или к его углу, и оно, как флаг, расположится параллельно направ­лению движения.

Так и лаг, когда бросают за борт дви­жущегося судна, держится перпендику­лярно направлению хода его, так как лаг­линь прикреплен к пробке, стоящей в цен­тре парусности плоскости сектора. При движении судна сектор испытывает боль­шое сопротивление воды. Но стоит резко дернуть лаглинь, как пробка выскакивает из гнезда, точка приложения силы пере­носится на угол сектора, и он начинает планировать, скользить по поверхности воды. Сопротивления он практически не испытывает, и в таком виде вытащить сек­тор из воды было совсем нетрудно.

В лаглинь на расстоянии примерно 15 метров друг от друга (точнее, 14,4 м) вплетались короткие шкертики (тонкие кончики), на которых были завязаны один, два, три, четыре и так далее узелков. Иног­да отрезки между двумя соседними шкер тиками тоже называли узлами. Лаглинь вместе со шкертиками наматывался на не­большую вьюшку (типа катушки), кото­рую удобно было держать в руках.

Двое матросов становились на корму корабля. Один из них бросал сектор лага за борт и держал в руках вьюшку. Лаг, упав в воду, упирался и сматывал лаглинь с вьюшки вслед за идущим кораблем. Мат­рос же, подняв над головой вьюшку, вни­мательно следил за сматывающимся с вьюшки лаглинем и, как только первый шкертик подходил близко к кромке кор­мового среза, кричал: «Товсь!» (это значит «Готовься!»). И почти вслед за этим: «Вертай!» («Переворачивай!»).

Второй матрос держал в руках скля­ночки, рассчитанные на 30 секунд, но ко­манде первого переворачивал их и, когда весь песок пересыпался в нижний резер­вуар, кричал: «Стоп!»

Первый матрос резко дергал лаглинь, деревянная пробочка выскакивала из от­верстия, сектор лага ложился плашмя на воду и переставал сматывать лаглинь.

Заметив, сколько шкертиков-узелков ушло за борт при сматывании лаглиня, матрос определял скорость хода корабля в милях в час. Сделать это было совсем не­трудно: шкертики вплетались в лаглинь на расстоянии 1/120 мили, а часы показывали 30 секунд, то есть 1/120 часа. Следователь­но, сколько узлов лаглиня смоталось с вьюшки за полминуты, столько миль ко­рабль прошел за час. Отсюда и пошло вы­ражение: «Судно идет со скоростью столько-то узлов» или «Корабль делает столько-то узлов». Таким образом, узел на море - не линейная путевая мера, а мера скорости. Это нужно твердо усвоить, потому что, говоря о скорости, мы так при­выкли прибавлять «в час», что, бывает, и читаем в самых авторитетных изданиях «узлов в час». Это, конечно, неправильно, ибо узел - это и есть миля/час.

Сейчас ручным лагом уже никто не пользуется. Еще М.В. Ломоносов в своей работе «О большей точности морского пути» предложил механический лаг. Опи­санный М.В. Ломоносовым лаг состоял из вертушки, похожей на большую сигару, вдоль которой были расположены под уг­лом к оси крылья-лопасти, как на роторе современной гидротурбины. Вертушку, привязанную в лаглиню, сделанному из троса, который почти не скручивался, М.В. Ломоносов предлагал опускать за кор­му идущего судна. Она, естественно, вра­щалась тем быстрее, чем быстрее был ход этого судна. Передний конец лаглиня предлагалось привязывать к валу механи­ческого счетчика, который должен был крепиться на корме судна и отсчитывать пройденные мили.

Ломоносов предложил, описал, но не успел построить и испытать свой механи­ческий лаг. Уже после него появилось не­сколько изобретателей механического лага: Уокер, Мессон, Клинток и другие. Их лаги несколько отличаются друг от друга, но принцип их работы тот же, который был предложен М.В. Ломоносовым.

Еще совсем недавно, едва судно или корабль выходили в море, штурман с мат­росом выносили на верхнюю палубу вер­тушку лага, лаглинь и счетчик, который обычно называли машинкой. Вертушку с лаглинем броетли за борт, а машинку кре­пили на планшире кормового среза, и штурман списывал в навигационный жур­нал показания, которые значились на ее циферблате на момент начала работы. В любой момент, взглянув на циферблат та­кого лага, можно было довольно точно уз­нать о пути, пройденном кораблем. Есть лаги, которые одновременно показывают и скорость в узлах.

В наше время на многих кораблях ус­тановлены более совершенные и точные лаги. Их действие основано на свойстве воды и всякой другой жидкости оказывать давление на движущийся в ней предмет, увеличивающееся по мере увеличения ско­рости движения этого предмета. Не очень сложное электронное устройство величи­ну этого давления (динамического напора воды) передает в прибор, установленный на мостике или на штурманском команд­ном пункте корабля, предварительно, ко­нечно, преобразив эту величину в мили и узлы.

Это так называемые гидродинамичес­кие лаги. Есть и более совершенные лаги для определения скорости судна относи­тельно морского дна, то есть абсолютной скорости. Такой лаг работает по принци­пу гидролокационной станции и называ­ется гидроакустическим.

В заключение скажем, что слово лаг происходит от голландского log, что озна­чает расстояние.

Итак, получив в свое распоряжение компас, навигационную карту и единицы измерения расстояния и скорости -милю и узел, штурман может спокойно вести на­вигационную прокладку, периодически от­мечая на карте расстояния, пройденные кораблем. Но наличие счислимых коорди­нат своего места в море нисколько не от­вергает обсервованных, то есть определен­ных инструментальным способом по небес­ным светилам, радиомаякам или по береговым ориентирам, нанесенным на карту, а, наоборот, обязательно их подра­зумевает. Разницу между счислимыми ко­ординатами и обсервованными моряки на­зывают невязкой. Чем меньше невязка, тем искуснее штурман. При плавании в види­мости берегов определять обсервованное место лучше всего по маякам, которые днем хорошо видны, а ночью излучают свет.

Немного найдется на свете инженер­ных сооружений, о которых сложено столько преданий и легенд, как о маяках. Уже в поэме «Одиссея» древнегреческого поэта Гомера, датируемой VIII-VII века­ми до н.э., рассказывается, что жители Итаки зажигали костры для того, чтобы ожидаемый домой Одиссей мог узнать родную гавань.

Вдруг на десятые сутки явился нам
берег отчизны.
Выл он уж близок; на нем все огни
уж могли различить мы.
Это, собственно, первые упоминания об использовании моряками огней обык­новенных костров в навигационных целях при плаваниях вблизи берегов в ночное время.

С тех далеких времен прошли века, прежде чем маяки приобрели знакомый для всех внешний вид - высокая башня, увенчанная фонарем. А когда-то выполняв­шие функцию первых маяков смоляные бочки или жаровни с углем пылали прямо на земле или. на высоких шестах. Со вре­менем для увеличения дальности видимо­сти источников света они устанавливались на искусственных сооружениях, достигав­ших порой грандиозных размеров. Наибо­лее почтенный возраст имеют маяки Сре­диземного моря.

Одно из семи чудес древнего мира - Александрийский, или Фаросский, маяк высотой 143 метра, сооруженный из бе­лого мрамора в 283 году до н.э. Строитель­ство этого самого высокого сооружения древности продолжалось 20 лет. Огром­ный и массивный маяк, окруженный спи­рально идущей лестницей, служил путе­водной звездой для моряков, показывая им путь днем дымом от сжигаемой на его вер­шине нефти, а ночью - с помощью огня, как говорили древние, «более блестящего и неугасимого, нежели звезды». Благодаря специальной системе отражения света дальность видимости огня в ясную ночь до­стигала 20 миль. Маяк был построен на острове Фарос у входа в египетский порт Александрию и служил одновременно на­блюдательным пунктом, крепостью и ме­теостанцией.

Не меньшей известностью пользовал­ся в древности и знаменитый Колосс Ро­досский - гигантская бронзовая фигура Гелиоса, бога Солнца, установленная на острове Родос в Эгейском море в 280 году до н.э. Сооружение ее длилось 12 лет. Эта тоже считавшаяся одним из семи чудес света статуя высотой 32 метра стояла в Родосской гавани и служила маяком до разрушения ее землетрясением в 224 году до н. э.

Кроме названных маяков, в тот пери­од было известно еще около 20. Сегодня из них уцелел только один - маячная баш­ня у испанского портового города Ла-Корунья. Возможно, что этот маяк сооружен еще финикийцами. За свою долгую жизнь он не раз подновлялся римлянами, но в целом сохранил свой первозданный вид.

Строительство маяков развивалось чрезвычайно медленно, и к началу XIX века на всех морях и океанах земного шара их насчитывалось не больше сотни. Это объясняется прежде всего тем, что имен­но в тех местах, где маяки были более все­го нужны, их сооружение оказывалось очень дорогим и трудоемким делом.

Источники света маяков непрерывно совершенствовались. В XVII-XVIII веках в фонарях маяков горело одновременно несколько дюжин свечей массой по 2- 3 фунта (около 0,9-1,4 кг). В 1784 году по­явились масляные лампы Арганда, в кото­рых фитиль получал масло под постоян­ным напором, пламя перестало коптить и сделалось более ярким. В начале XIX века на маяках стали устанавливать газовое ос­вещение. В конце 1858 года на Верхнефорлендском маяке (английский берег Ла-Манша) появилась электрическая освети­тельная аппаратура.

В России первые маяки были построе­ны в 1 702 году в устье Дона и в 1704 году на Петропавловской крепости в Петербурге. Строительство старейшего маяка на Балти­ке - Толбухина близ Кронштадта - растя­нулось чуть ли не на 100 лет. Здание начали строить по приказу Петра I. Сохранился его собственноручный эскиз с указанием основ­ных размеров башни и припиской: «Протчее дастся на волю архитектору». Соору­жение каменного здания требовало значи­тельных средств и большого числа искусных каменщиков. Строительство затягивалось, и царь приказал срочно построить временную деревянную башню. Его приказание было выполз юно, и в 1719 году нa Котлинском ма­яке (название происходит от косы, на кото­рой он был установлен), вспыхнул свет. В 1736 году была предпринята еще одна по­пытка возвести каменное здание, но закон­чить его удалось только в 1810 году. Проект разрабатывался с участием талантливого русского зодчего АД. Захарова, создателя зда­ния Главного Адмиралтейства в Петербур­ге. С 1736 года маяк носит имя полковника Федора Семеновича Толбухина, разгромив­шего в 1705 году шведский морской десант на Котлинской косе, а затем военного ко­менданта Кронштадта

Древнейшие маяки мира. 1, 2. Старинные маяки с открытым огнем. 3. Фаросский (Александрийский) маяк. 4. Маяк Ла-Корунья

Круглую невысокую, кряжистую баш­ню Толбухина маяка знают десятки поко­лений русских моряков. В начале 70-х го­дов XX века маяк реконструировали. Бе­рег вокруг искусственного островка укрепили железобетонными плитами. На башне сейчас установлена современная оптическая аппаратура, позволяющая уве­личить дальность видимости огня, и пер­вая в стране автоматическая ветровая электростанция, обеспечивающая его бес­перебойное действие.

В 1724 году в Финском заливе начал работать маяк Керн (Кокшер) на острове того же наименования. К началу XIX века на Балтийском море действовало 15 мая­ков. Это старейшие маяки в России. Срок их службы превышает 260 и более лет, а маяк Кыпу на острове Даго существует уже более 445 лет.

На некоторых этих сооружениях впервые внедрялась новая маячная техни­ка. Так, на Кери, которому в 1974 году ис­полнилось 250 лет, в 1803 году был уста­новлен восьмигранный фонарь с масляны­ми лампами и медными отражателями -? первая в России светооптическая система. В 1858 году этот маяк оборудуется (так­же первой в России) френелевой системой освещения (по фамилии изобретателя французского физика Огюстена Жана Френеля). Эта система представляла собой оптическое устройство, состоявшее из двух плоских зеркал (бизеркал), располо­женных под малым (в несколько угловых минут) углом друг к другу.

Таким образом, Кери дважды стал ро­доначальником различных систем освеще­ния: капитрической - зеркальной отра­жающей системы, и диоптрической - системы, основанной на преломлении све­та при прохождении через отдельные пре­ломляющие поверхности. Переход на эти оптические системы во многом улучшил качественные характеристики маяка и повысил эффективность обеспечения бе­зопасности мореплавания.

Роль маяков выполняли и известные 34-мстровые Ростральные колонны, со­оруженные в 1806 году в ознаменование славных побед России на море. Они ука­зывали на разветвление Невы на Большую и Малую Неву и были установлены по обе стороны Стрелки Васильевского острова.

Один из старейших маяков на Черном море - Тарханкутский с башней высотой 30 метров. Он вошел в эксплуатацию 16 июня 1817 года. На одном из зданий маяка начертаны слова: «Маяки - святы­ня морей. Они принадлежат всем и непри­косновенны, как послы держав». Сегодня его белый огонь виден на 17 миль. Кроме того, он оборудован радиомаяком и зву­ковой сигнализацией.

В 1843 году на самой оконечности Карантинного мола Одесского залива был поставлен брандвахтенный постдом с мач­той, на которой с помощью лебедки под­нимали два масляных фонаря. Таким об­разом, этот год следует считать годом рождения Воронцовского маяка. Однако настоящий маяк на Карантинном молу был открыт только в 1863 году. Это 30-фу­товая (более 9 м) чугунная башня, увенчан­ная специальным фонарем.

В 1867 году одесский маяк стал пер­вым в России и четвертым в мире, переве­денным на электрическое освещение. Во­обще переход на новый источник энергии происходил крайне медленно. В 1883 году из пяти тысяч маяков земного шара толь­ко 14 были с электрическими источника­ми света. Остальные же еще работали на керосиновых, ацетиленовых и газовых све­тильниках и горелках.

После того как рейдовый мол значи­тельно удлинили, в 1888 году был постро­ен новый Воронцовский маяк, который простоял до 1941 года. Это была чугунная башня высотой 17 метров. В дни обороны Одессы маяк пришлось взорвать. Но имен­но он изображен на медали «За оборону Одессы». Новый маяк, тот, что мы видим сегодня, построен в начале 1954 года. Баш­ня, имеющая цилиндрическую форму, стала намного выше - 30 метров, не считая 12-метрового основания. В маленьком до­мике, что на втором причале, смонтиро­вано дистанционное управление всеми ме­ханизмами. Строгая белая башня, стоящая на самом краю рейдового мола, изображе­на на марках и почтовых открытках и ста­ла одним из символов города.

К 1917 году на всех морях России было построено 163 световых маяка. Наиболее слаборазвитую сеть маяков имели моря Дальнего Востока (всего 24 при протяжен­ности побережий в несколько тысяч ки­лометров). На Охотском море, например, действовал всего лишь один маяк - Ели­завета (на острове Сахалин), на Тихооке­анском побережье также, один - Петро­павловский на подходе к порту Петропав­ловск-Камчатский.

Во время войны значительная часть маяков была разрушена. Из 69 маяков на Черном и Азовском морях оказались пол­ностью уничтоженными 42, из 45 на Бал­тийском море - 16. Всего же было разру­шено и уничтожено 69 маячных башен, 12 радиомаяков, 20 звукосигнальных ус­тановок и более ста светящих навигаци­онных знаков. Почти все сохранившиеся объекты средств навигационного оборудо­вания находились в неудовлетворительном состоянии. Поэтому после окончания вой­ны Гидрографическая служба ВМФ при­ступила к восстановительным работам. По данным на 1 января 1987 года, на морях нашей страны действовало 527 световых маяков, из них 174 - на морях Дальнего Востока, 83 - на Баренцевом и Белом мо­рях, 30 - на побережье Северного Ледо­витого океана и 240 - на других морях.

В начале 1982 года огни еще одного дальневосточного маяка - Дум восточ­ная - загорелись на побережье Охотско­го моря. В пустынной местности между Охотском и Магаданом на склоне сопки поднялась 34-метровая красная чугунная башня.

В 1970 году закончилось строитель­ство стационарного маяка в Таллинском заливе в 26 километрах к северо-западу от порта Таллин (Эстония).

Современные манки. 1. Маяк Песчаный (Каспийское море). 2. Маяк Чибуйиый (остров Шумшу). 3. Маяк Передний Сиверсов (Черное море). 4. Маяк Пильтун (остров Сахалин). 5. Маяк Швентой (Балтийское море). 6. Маяк Таллии

Маяк Таллин был первым в СССР автоматическим ма­яком, все системы которого получают питание от атомных изотопов. Маяк ус­тановлен на глубине 7,5-10,5 метра в районе банки Таллинмадал на гидротех­ническом основании (каменная постель диаметром 64 метра и железобетонный конический массив-гигант с диаметром основания 26 метров). Коническая фор­ма основания (45°) значительно снижает ледовые нагрузки на сооружение. Маяк ограждает банку и обеспечивает подхо­ды к порту. Железобетонная монолитная цилиндрическая башня маяка высотой 24,4 метра заканчивается остекленным круговым стальным фонарным сооруже­нием. Общая высота маяка от уровня моря 31,2 метра, от дна - 41 метр. Баш­ня облицована чугунными тюбингами, ок­рашена в черный (нижняя уширенная часть), оранжевый (средняя часть) и бе­лый (верхняя часть) цвета. Имеет восемь этажей, в которых размещены техничес­кие и служебные помещения (изотопная энергетическая установка - на первом этаже). Светооптический аппарат обеспе­чивает дальность действия белого огня на 28 километров. Таллинский маяк обору­дован радиомаяком дальностью действия 55 километров, радиолокационным мая­ком-ответчиком и аппаратурой системы телеуправления всеми навигационными средствами маяка. На высоте 24,2 метра установлена тяжелая бронзовая мемори­альная доска, на которой, отлиты назва­ния эскадронных миноносцев, стороже­вых кораблей, подводных лодок и вспо­могательных судов - всего 72 корабля, погибших во время Великой Отечествен­ной войны в районе Таллина.

Маяки, подобные таллинскому, не нуждаются в обслуживающем персонале. Поэтому в настоящее время взят курс на строительство именно таких маяков.

Среди маяков, построенных и введен­ных в действие за последние годы, особое место принадлежит автоматическому ма­яку Ирбенский. Он построен в открытом море на гидротехническом основании. Все технические средства маяка работают ав­томатически. Маяк оборудован вертолет­ной площадкой.

Значительное место в навигационном оборудовании, особенно в последнее вре­мя, стали занимать импульсные светотех­нические средства, с внедрением которых отпадает необходимость в сложных опти­ческих системах. Светотехнические им­пульсные системы, обладающие огромной силой света, особенно эффективны на высокозасвеченных фонах портов и городов.

Для предупреждения об опасных ме­стах, расположенных в отдалении от бере­га, или в качестве приемных при подходе к портам используются плавучие маяки, представляющие собой суда специальной конструкции, стоящие на якорях и имею­щие маячное оборудование.

Чтобы уверенно опознать маяки днем, им придают различную архитектурную форму и окраску. Ночью же и в условиях плохой видимости экипажам кораблей помогает то, что каждому из маяков при­сваиваются радиосветовые и акустические сигналы определенного характера, а так­же огни различных цветов - все это эле­менты кода, по которому моряки опреде­ляют «имя» маяка.

На каждом корабле или судне имеет­ся справочник «Огни и знаки», в котором, содержатся сведения о типе постройки каждого маяка и его окраске, высоте его башни, высоте огня над уровнем моря, ха­рактере (постоянном, проблесковом, зат­мевающемся) и цвете маячного огня. Кро­ме того, данные о всех средствах навига­ционного оборудования морей внесены в соответствующие лоции и обозначены на навигационных картах у мест их располо­жения.

Дальность действия светящих мая­ков - 20-50 километров, радиомаяков - 30-500 и более, маяков с воздушными акустическими сигналами - от 5 до 15, с гидроакустическими сигналами - до 25 километров. Акустические воздушные сигналы ныне подают наутофоны - реву­ны, а раньше на маяках гудел колокол, пре­дупреждая об опасном месте - о мелях, рифах и других навигационных опасностях.

Сейчас трудно себе представить мо­реплавание без маяков. Погасить их свет - все равно, что каким-то образом убрать звезды с небосклона, используемые мореплавателями для определения места корабля астрономическим способом.

Выбором мест, установкой, обеспече­нием непрерывного действия маяка зани­маются люди особой специальности - гидрографы. В военное время их работа приобретает особое значение. Когда утром 26 декабря 1941 года корабли Черномор­ского флота и корабли, входившие в состав Азовской флотилии и Керченской военно-морской базы, начали высадку десанта на северо-восточное побережье Керченского полуострова, успешным действиям десан­та способствовало хорошо организованное гидрографическое обеспечение. Накануне высадки были оборудованы створы из двух светящих портативных буев вблизи бере­га на подходах к Феодосии, а также уста­новлены ориентирные огни, в том числе и на скале Эльчан-Кая.

Глухой ночью 26 декабря лейтенанты Дмитрий Выжулл и Владимир Моспан скрытно высадились с подводной лодки Щ-203, на резиновой шлюпке добрались до обледенелой отвесной скалы, с большим трудом поднялись с аппаратурой на ее вер­шину и установили там ацетиленовый фо­нарь. Этот огонь надежно обеспечивал подход наших кораблей с десантом к бе­регу, а также являлся хорошим ориенти­ром для подходивших к Феодосии десант­ных судов. Подводная лодка, с которой вы­садились смельчаки, была вынуждена отойти от скалы и погрузиться из-за появ­ления вражеского самолета. В установлен­ное время к месту встречи с гидрографа­ми лодка не подошла, а поиск их, произ­веденный несколько позднее, закончился неудачей. Имена лейтенантов Дмитрия Ге­расимовича Выжулла и Владимира Ефимо­вича Моспана занесены на мемориальную доску погибших, установленную в здании Гидрографического отдела Черноморско­го флота, их фотографии помещены на стенде гидрографов, погибших в годы Ве­ликой Отечественной войны, в Главном управлении навигации и океанографии.

Во время героической обороны Сева­стополя Херсонесский маяк под непре­рывной бомбежкой и артобстрелом про­должал действовать, обеспечивая вход и выход кораблей.

В период третьего штурма города, 2 июня - 4 июля 1942 года, на Херсонес обрушились атаки более 60 вражеских бомбардировщиков. Все жилые и служеб­ные помещения маяка были разрушены, оптика разбита.

Начальник маяка, отдавший флоту более 50 лет своей жизни, Андрей Ильич Дударь, несмотря на тяжелое ранение, ос­тавался на боевом посту до конца. Вот строки из ходатайства о присвоении пас­сажирскому теплоходу имени «Андрей Дударь»: «... потомственный моряк Чер­номорского флота - его дед был участ­ником первой обороны Севастополя, отец 30 лет служил смотрителем Херсонесского маяка. Родился Андрей Ильич на маяке, служил матросом на эскадрен­ном миноносце «Керчь». По окончании гражданской войны работал по восста­новлению флота. Великую Отечествен­ную войну начал в должности начальни­ка маяка...» Работа на маяке требует от людей особой закалки. Жизнь маячников устроенной не назовешь, особенно зимой. Народ этот большей частью суровый, не­избалованный.

У маячников удивительно остро отто­чено чувство долга и ответственности. Од­нажды Александр Блок писал матери из маленького порта Аберврак в Бретани: «Не­давно на одном из вертящихся маяков умер сторож, не успев приготовить ма­шину к вечеру. Тогда его жена заставила детей вертеть машину руками всю ночь. За это ей дали орден Почетного легиона». Американский поэт-романтик Г. Лонгфел­ло, автор замечательного эпоса о народном герое индейцев «Песнь о Гайавате», так писал о вечной связи маяка с судном:

Как Прометей, прикованный к скале, Держа похищенный у Зевса свет, Встречая грудью шторм в ревущей мгле, Он посылает морякам привет: «Плывите, величавые суда!»

Океан заставил гидрографов создать целую систему защиты от морских опас­ностей, которая совершенствовалась вме­сте с мореплаванием. Она будет развивать­ся и совершенствоваться до тех пор, пока существуют океан и корабли.

Таким образом, при плавании вблизи берегов маяки, вершины гор, отдельные приметные места на побережье давно слу­жат ориентирами для моряков. Определив по компасу направления (пеленги) на два-три таких предмета, моряки получают на карте точку - место, в котором находит­ся их корабль. А как быть, если нет при­метных мест или берег скрылся за гори­зонтом? Именно это обстоятельство дол­гое время было непреодолимым препятствием для развития мореплавания. Даже изобретение компаса - ведь он по­казывает лишь направление движения суд­на - не разрешило проблему.

Когда стало известно, что можно оп­ределить долготу по хронометру, а широ­ту - по высотам светил, потребовался на­дежный угломерный прибор для опреде­ления высот.

Прежде чем появился и утвердил свое превосходство угломерный прибор, устра­ивающий моряков, секстант, немало дру­гих приборов, его предшественников, пере­бывало на кораблях. Самым первым среди них, пожалуй, Была, морская астролябия - бронзовое кольцо с делениями на граду­сы. Через центр проходила алидада (линей­ка), обе половины которой были смеще­ны относительно друг друга. При этом край одной был продолжением противо­положного края другой, дабы линейка воз­можно точнее проходила через центр. На алидаде имелось два отверстия: большое - для поиска светила, а малое - для его фик­сирования. Во время измерений ее держали или подвешивали за кольцо.

Угломерные приборы и хронометр. 1. Астролябия. 2. Квадрант. 3. Хронометр. 4. Секстант

Такой ин­струмент годился лишь для грубых наблю­дений: он колебался не только во время качки и в ветреную погоду, но и от простого прикосновения рук. Тем не менее самые первые дальние плавания были со­вершены именно с подобным прибором.

Впоследствии в употребление вошло астрономическое кольцо. Кольцо тоже приходилось подвешивать, но во время измерений не было надобности касаться его руками. Крошечный солнечный зай­чик, проникая через отверстие на внутрен­нюю поверхность кольца, падал на шкалу с делениями. Но и астрономическое коль­цо было примитивным прибором.

Вплоть до XVIII века навигационным инструментом для измерения углов служил посох Иакова, известный также под назва­ниями астрономический луч, стрела, зо­лотой жезл, но больше всего как градшток. Он состоял из двух реек. На длинную рей­ку перпендикулярно ей была насажена под­вижная поперечная. На длинной рейке на­несены деления на градусы.

Для измерения высоты звезды наблю­датель располагал длинную рейку одним концом у глаза, а короткую передвигал так, чтобы она одним своим концом коснулась звезды, а другим - линии горизонта. Одна и та же короткая рейка не могла служить для измерения любых высот звезд, поэто­му к прибору их прилагалось несколько. Несмотря на свое несовершенство, град­шток просуществовал около ста лет, пока в конце XVII века известный английский мореплаватель Джон Дэвис не предложил свой квадрант. Он состоял из двух секто­ров с дугой в 65 и 25° с двумя подвижны­ми диоптрами и одним неподвижным в общей вершине секторов. Наблюдатель, глядя в узкую прорезь глазного диоптра, проектировал нить предметного диоптра на визируемый предмет. После этого сум­мировали отсчет по дугам обоих секторов. Но и квадрант был далек от совершенства. Стоя на раскачивающейся палубе, совме­щать нить, горизонт и солнечный зайчик было делом нелегким. В спокойную пого­ду это удавалось, но на волнении высоты измерялись очень грубо. Если солнце све­тило сквозь мглу, его изображение на ди­оптре расплывалось, а звезды и вовсе были невидимы.

Для измерения высот нужен был при­бор, который позволял бы совместить све­тило с линией горизонта один раз и неза­висимо от движения корабля и положе­ния наблюдателя. Идея устройства такого прибора принадлежит И. Ньютону (1699), но сконструирован он был Дж. Гадлеем в Англии и Т. Годфреем в Америке (1730- 1731) независимо друг от д руга. Этот мор­ской угломерный прибор имел шкалу (лимб), которая составляла одну восьмую окружности, и потому был назван октан. В 1757 году капитан Кампелл усовершен­ствовал этот навигационный инструмент, сделав лимб в одну шестую окружности, прибор получил название секстант. Им можно измерять углы до 120°. Секстан, так же как и его предшественник октан, от­носится к многочисленной группе инстру­ментов, в которых использован принцип двойного отражения. Поворачивая боль­шое зеркало прибора, можно послать от­ражение светила на малое зеркало, совме­стить край отраженного светила, напри­мер солнца, с линией горизонта и в этот момент взять отсчет.

Стечением времени секстан совершен­ствовался: была поставлена оптическая трубка, ввели ряд цветных фильтров для защиты глаза от яркого солнца во время наблюдений. Но, несмотря на появление этого совершенного угломерного прибора и на то, что к середине XIX века мореход­ная астрономия стала уже самостоятельной наукой, методы определения координат были ограничены и неудобны. Определять широту и долготу в любое время суток мо­ряки не умели, хотя ученые и предложили ряд громоздких и трудных математических формул. Эти формулы практического рас­пространения не получили. Широту обыч­но определяли только раз в сутки - в ис­тинный полдень; в этом случае формулы уп­рощались, а сами расчеты сводились к минимуму. Хронометр позволял опреде­лить долготу в любое время суток, но при этом надо было знать широту своего места и высоту солнца. Лишь в 1837 году англий­ский капитан Томас Сомнер благодаря сча­стливой случайности сделал открытие, ока­завшее значительное влияние на развитие практической астрономии, он разработал правила получения линии равных высот, прокладка которых на карте меркаторской проекции давала возможность получить обсервованное место. Эти линии были назва­ны сомнеровыми в честь открывшего их ка­питана.

Имея секстант, хронометр и компас, штурман может вести любой корабль, не­зависимо от того, есть на нем другие, пусть даже самые современные навигационные электронные комплексы. С этими испы­танными временем приборами моряк сво­боден и независим от любых превратнос­тей в открытом море. Штурман, пренеб­режительно относящийся к секстану, рискует оказаться в тяжелом положении.

(1) В 1928 году Международное гидрографичес­кое бюро приняло округленное значение средней величины, равное 1852 метра. СССР присоединил­ся к этому решению в 1931 году (Циркуляр ГУ ВМС № 317 от 8 июля 1931 года).

Вперед
Оглавление
Назад

История мореплавания, а, стало быть, и пиратства, тесным образом связана с историей навигации и картографии. История мореплавания, а, стало быть, и пиратства самым тесным образом связана с историей навигации и картографии. Когда появились морские карты? Как люди в древности ориентировались в море? Ответить на эти вопросы не так просто, как может показаться вначале.

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 обеих 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.

Карта Птолемея (II век н. э.) Благодаря опросу купцов и мореплавателей, а также чтению всех отчетов античных путешественников, ему удалось нарисовать карту мира в конической проекции, с параллелями и меридианами

Вероятно, это дало толчок к появлению портулан, хотя точное время зарождения этих карт я бы не рискнул назвать даже приблизительно. Что же такое портуланы?

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.

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.

Квадрант — примитивный инструмент для измерения высоты звезд и определения широты.

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.

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.

Палочка Леви — средневековый инструмент для определения широты местоположения.

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.

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.

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.

а). Один из первых компасов, представлявший собой плавающую в наполненной водой раковине дощечку. К одному из ее концов был прикреплен кусочек магнитного камня;
б). Обычная буссоль, 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.
в). Компас или сухая буссоль со стрелкой, 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.

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.

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.

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).

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.

Сегодня 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!

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).

В заключение, мне хотелось бы вкратце остановиться на некоторых исторических датах в истории развития навигации в России.

Тысяча семьсот первый 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.

Через два года, в 1703 году, 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, прообразы которых используются и в настоящее время: курсопрокладчики, самописцы, лаги, кренометры, барометры, бинокли…

Представьте себе, что корабль находится в открытом море. Его со всех сторон окружают только небо и вода; вокруг не видно ни берега, ни островка. Плыви куда хочешь! , когда не было ни спутников Земли, ни радиосвязи? Если капитан судна не умеет производить астрономические наблюдения, он не сможет определить местоположение своего корабля. Останется один выход - отдаться «на волю волн». Но в этом случае корабль обречён почти на верную гибель.

Параллели и меридианы

Вся поверхность земного шара покрыта рядом воображаемых взаимно перпендикулярных линий, которые называются параллелями и меридианами , а их совокупность составляет так называемую градусную сетку. Линия, которая образуется сечением земного шара плоскостью, проходящей через центр Земли перпендикулярно к оси её вращения, называется экватором . Экватор одинаково удалён как от Южного, так и от Северного полюсов. Долготой называется расстояние в градусах от некоторого «нулевого» меридиана к западу (западная долгота) и к востоку (восточная долгота). Долгота отсчитывается от 0 до 180 градусов по земному экватору. Широтой называется расстояние в градусах от экватора до некоторой точки, лежащей либо между Северным полюсом и экватором (северная широта), либо между Южным полюсом и экватором (южная широта). Широта отсчитывается от 0 до 90 градусов. Введение понятия долготы и широты имеет громадное значение: оно позволило отмечать, фиксировать местопребывание той или иной далекой экспедиции в малоизведанных районах земной поверхности или определять местонахождение корабля в открытом море. Широта и долгота вместе с тем служат основой любой географической карты. Долгота и широта любого места определяются при помощи астрономических наблюдений. На этих наблюдениях было основано безопасное плавание в открытых морях и океанах.

Морская миля

Координаты местонахождения корабля в открытом море определялись только путём астрономических наблюдений. Отсюда взята и величина морской мили - основной единицы измерения расстояний, пройденных кораблем. Морская миля соответствует изменению положения какого-либо светила ровно на одну минуту дуги. Для наглядности представим себе, что Солнце находится в меридиане и его наблюдают с двух кораблей. Если при этом разность высот Солнца составит одну минуту дуги, то, следовательно, расстояние между этими кораблями будет равно одной морской миле.

Наука мореходства

Отсутствие точных знаний о движении небесных тел и неумение производить астрономические наблюдения долго служили громадным препятствием для развития мореходства. Итак, возникала настойчивая необходимость совершенствовать науку мореходства и мореходную астрономию. Английский парламент в 1714 году назначил премию в 20 тысяч фунтов стерлингов тому, кто предложит метод для определения долготы места в море, хотя бы с точностью до половины градуса. Много людей работало над этим вопросом десятилетия. Заманчиво было стать автором такого важного изобретения, не менее заманчиво было получить право на столь солидную премию. Прошло более полстолетия, а задача, поставленная парламентом, всё ещё не была решена.

Метод определения долготы

Наконец, в 1770 году часовщик Арнольд предложил парламенту метод определения долготы в открытом море . Этот метод был основан на перевозке хронометров. Первые пригодные для этого хронометры были построены Гаррисоном ещё в 1744 году. Этот метод заключался в следующем. Отправляясь в море из какого-нибудь порта, долгота которого известна, пользуются правильно идущим хронометром, который показывает время отправного пункта. Находясь в открытом море, путешественники по наблюдению небесных светил определяли местное время. Из сравнения местного времени с показанием хронометра находили разность времён. Эта разность времён и является разностью долгот отправного пункта и пункта нахождения. Этим методом в 1843 году с большой точностью (до сотой доли секунды) была определена долгота Пулковской астрономической обсерватории.

Положение точки на земной поверхности

Итак, положение какой-либо точки на земной поверхности определяется долготой и широтой. Величина дуги меридиана от земного экватора до данного места определяет его широту. Величина дуги экватора от нулевого (главного) меридиана до меридиана данного места определяет его долготу. Главным, или нулевым, меридианом принято считать тот, который проходит через знаменитую Гринвичскую астрономическую обсерваторию, находящуюся в Англии, неподалёку от Лондона. Чтобы определить долготу какой-либо точки на Земле, достаточно знать показания часов в этом месте и в Гринвиче в один и тот же момент . Это основано на том, что разность показаний часов в один и тот же момент каких-нибудь двух мест равна разности долгот этих мест. Вся окружность, как известно, составляет 360 градусов, что соответствует 24 часам; одному часу соответствует 15 градусов, а одной минуте времени соответствует 1/4 градуса, или 15 минут дуги. Так, например, разность показаний часов для одного и того же момента времени в Ленинграде и Гринвиче составляет 2 часа и 1 минуту. Следовательно, Ленинград находится к востоку от Гринвича на 30 градусов и 15 минут. Или, как принято говорить, Ленинград имеет 30 градусов и 15 минут восточной долготы. Широта - дуга меридиана от земного экватора до какого-либо определённого места. Или, иначе говоря, широта точки на земной поверхности равна угловой высоте полюса над горизонтом . Поэтому для определения широты местонахождения корабля в море проводили ряд астрономических наблюдений. Эти наблюдения обычно вели при помощи угломерного инструмента, называемого секстаном . Днём при помощи этого инструмента измеряют высоту , а ночью высоту Луны, Полярной или какой-нибудь другой звезды. В связи с изобретением радио определение долготы в море производится гораздо проще.

Международная комиссия времени

Была создана специальная Международная комиссия времени , которая весь земной шар условно разделила на девять зон. Выработана специальная схема, обязательная для всех стран мира, передачи точных, так называемых ритмических, сигналов времени, основанных на наблюдениях звезд. Ритмические сигналы времени передавались несколько раз в сутки по радио с девяти наиболее мощных радиостанций в различные часы гринвичского времени. Наиболее известны из этих радиостанций были ЭйРегби в Англии и станция имени Коминтерна в Москве. Поэтому, в каком бы пункте земного шара ни находился корабль, он при помощи радио, хотя бы с одной из девяти станций, получал сигнал точного времени и, следовательно, знал показание часов для главного меридиана в данный момент. Затем при помощи астрономических наблюдений определялось точное местное время и по разности этих двух времён - долгота местонахождения корабля.

О перемещении континентов

Известный геолог Вегенер когда-то высказал предположение, что континенты постоянно несколько перемещаются . Это перемещение, по его мнению, столь значительно, что оно при помощи астрономических наблюдений может быть обнаружено через небольшой сравнительно срок. Отсюда следовало, что долгота места тоже меняется, и это изменение можно заметить на протяжении сравнительно небольшого отрезка времени. Предположение, высказанное Вегенером, вызвало большой интерес у специалистов. Комиссия из представителей Международного астрономического и Международного геодезического союзов разработала проект определения мировых долгот по радио через каждые несколько лет. Впервые это определение долгот было проведено в 1926 году. Вершинами основного полигона были избраны три группы обсерваторий. Первая группа - в Алжире (Африка), Зи-Ка-Вей (Китай) и Сан-Диего (Калифорния); вторая группа - в Гринвиче, Токио, Ванкувере и Оттаве (Канада); третья группа - Манилла (Филиппины), Гонолулу (Сандвичевы острова), Сан-Диего и Вашингтон. Эти обсерватории имели связь с рядом обсерваторий, ведущих работу по службе времени. Вместе с тем долготные наблюдения велись многими обсерваториями и временными станциями. Работа была проведена успешно. Радиосигналы принимались на огромных расстояниях. Так, например, радиосигналы станций Бордо (Франция) принимались в Америке и Австралии. Долготы определялись с исключительно высокой точностью, и ошибка замыкания основного полигона не превышала 0,007 секунды. В 1933 году это предприятие было повторено в ещё более грандиозных масштабах, а технический уровень проведенных работ был ещё выше, чем в 1926 году. В результате оказалось, что предположение, высказанное Вегенером, не вполне подтвердилось. Если и имеет место вековое смещение Америки относительно Европы, то его величина, во всяком случае, не может превышать трёх сантиметров в год. Небезынтересно, однако, отметить, что из сравнения приёма сигналов времени, проводимых систематически обсерваториями Европы и Америки, обнаружено заметное (около 18 метров) колебание долгот с периодом примерно в 11 лет, почти совпадающим с периодом солнечных пятен.

Искусство вождения судна кратчайшим путем от порта к порту называется навигацией. Другими словами, навигация - это способ прокладки курса судна от места отправления до места назначения, контроля курса, а при необходимости и его корректировка.

На ходовом мостике находятся приборы и устройства, необходимые для управления судном. Навигационные приборы - компасы, гироазимуты, автопрокладчики, лаги, лоты, эхолоты, секстаны и другие устройства, предназначены для определения местоположения судна и измерения отдельных элементов его движения судна.

Компасы

Компас – основной навигационный прибор, служащий для определения курса судна, для определения направлений (пеленгов) на различные объекты. На судах применяются магнитные и гироскопические компасы.

Магнитные компасы используются в качестве резервных и контрольных приборов. По назначению магнитные компасы делятся на главные и путевые.

Главный компас устанавливают на верхнем мостике в диаметральной плоскости судна, так чтобы обеспечить хороший обзор по всему горизонту (рис. 3.1). Изображение шкалы картушки при помощи оптической системы проектируется на зеркальный отражатель, установленный перед рулевым (рис. 3.2).

Рис. 3.1. Главный магнитный компас

Путевой магнитный компас устанавливают в рулевой рубке. Если главный компас имеет телескопическую передачу отсчета к посту рулевого, то путевой компас не устанавливают.

Рис. 3.2. Зеркальный отражатель магнитного компаса

На магнитную стрелку на судне действует судовое магнитное поле. Оно представляет собой совокупность двух магнитных полей: поля Земли и поля судового железа. Этим объясняется, что ось магнитной стрелки располагается не по магнитному меридиану, а в плоскости компасного меридиана. Угол между плоскостями магнитного и компасного меридианов называется девиацией.

В комплект компаса входят: котелок с картушкой, нактоуз, девиационный прибор, оптическая система и пеленгатор.

На спасательных шлюпках используется легкий, небольшой по размерам компас, не закрепленный стационарно (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Шлюпочный магнитный компас

Гирокомпас - механический указатель направления истинного (географического) меридиана, предназначенный для определения курса объекта, а также азимута (пеленга) ориентируемого направления (рис. 3.4 - 3.5). Принцип действия гирокомпаса основан на использовании свойств гироскопа и суточного вращения Земли.

Рис. 3.4. Современный гирокомпас

Гирокомпасы имеют два преимущества перед магнитными компасами:

• они показывают направление на истинный полюс, т.е. на ту точку, через которую проходит ось вращения Земли, в то время как магнитный компас указывает направление на магнитный полюс;
• они гораздо менее чувствительны к внешним магнитным полям, например, тем полям, которые создаются ферромагнитными деталями корпуса судна.

Простейший гирокомпас состоит из гироскопа, подвешенного внутри полого шара, который плавает в жидкости; вес шара с гироскопом таков, что его центр тяжести располагается на оси шара в его нижней части, когда ось вращения гироскопа горизонтальна.

Рис. 3.5. Репитер гирокомпаса с пеленгатором, установленный на пелорусе

Гирокомпас может выдавать ошибки измерения. Например, резкое изменение курса или скорости вызывают девиацию, и она будет существовать до тех пор, пока гироскоп не отработает такое изменение. На большинстве современных судов имеются системы спутниковой навигации (типа GPS) и/или другие навигационные средства, которые передают во встроенный компьютер гирокомпаса поправки. Современные конструкции лазерных гироскопов не выдают таких ошибок, поскольку вместо механических элементов в них используется принцип разности оптического пути.

Электронный компас построен на принципе определения координат через спутниковые системы навигации (рис. 3.6). Принцип действия компаса:

1. на основании сигналов со спутников определяются координаты приёмника системы спутниковой навигации;
2. засекается момент времени, в который было сделано определение координат;
3. выжидается некоторый интервал времени;
4. повторно определяется местоположение объекта;
5. на основании координат двух точек и размера временного интервала вычисляется вектор скорости движения:
   • направление движения;
   • скорость движения.

Рис. 3.6. Электронные компасы

Эхолот

Навигационный эхолот предназначен для надежного измерения, наглядного представления, регистрации и передачи в другие системы данных о глубине под килем судна (рис. 3.7). Эхолот должен функционировать на всех скоростях судна от 0 до 30 узлов, в условиях сильной аэрации воды, ледяной и снежной шуги, колотого и битого льда, в районах с резко меняющимся рельефом дна, скалистым, песчаным или илистым грунтом.

Рис. 3.7. Указатель эхолота

На судах устанавливаются гидроакустические эхолоты. Принцип их работы заключается в следующем: механические колебания, возбуждаемые в вибраторе-излучателе, распространяются в виде короткого ультразвукового импульса, доходят до дна и, отразившись от него, принимаются вибратором-приемником.

Эхолоты автоматически указывают глубину моря, которую определяют по скорости распространения звука в воде и промежутку времени от момента посылки импульса до момента его приема (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Принцип работы эхолота

Эхолот должен обеспечивать измерение глубин под килем в диапазоне от 1 до 200 метров. Указатель глубин должен быть установлен в рулевой рубке, а самописец – в рулевой или штурманской рубке.

Для измерения глубин применяется также ручной лот в случаях посадки судна на мель, промера глубин у борта во время стоянки у причала и т.п.

Ручной лот (рис. 3.9) состоит из свинцовой или чугунной гири и лотлиня. Гиря выполняется в форме конуса высотой 25 - 30 см и весом от 3 до 5 кг. В нижнем широком основании гири делается выемка, которая перед замером глубины смазывается солидолом. При касании лотом морского дна частицы грунта прилипают к солидолу, и после подъема лота по ним можно судить о характере грунта.

Рис. 3.9. Ручной лот

Разбивка лотлиня производится в метрических единицах и обозначается по следующей системе: на десятках метров вплетаются флагдуки различных цветов; каждое количество метров, оканчивающееся цифрой 5, обозначаются кожаной маркой с топориками.

В каждой пятерке первый метр обозначается кожаной маркой с одним зубцом, второй - маркой с двумя зубцами, третий - с тремя зубцами и четвертый - с четырьмя.

Лаг

Примерно с конца XV в. получил известность простой измеритель скорости - ручной лаг. Он состоял из деревянной дощечки со свинцовым грузом формой в 1/1 круга, к которой прикреплялся легкий трос, имеющий узлы через равные промежутки (чаще всего 7 м). Для измерения скорости парусных судов, плававших в те времена, лаг, как приблизительно постоянная отметка на поверхности воды, бросали за борт и поворачивали песочные часы, отмеряющие определенную продолжительность времени (14 с). За время, пока сыпался песок, матрос считал количество узлов, которые проходили через его руки. Число узлов, полученных за это время, давало в пересчете скорость судна в морских милях в час. Этот способ измерения скорости объясняет возникновение выражения «узел».

Лаг - навигационный прибор для измерения скорости судна и пройденного им расстояния. На морских судах применяются механические, геомагнитные, гидроакустические, индукционные и радиодоплеровские лаги. Различают:

• относительные лаги, измеряющие скорость относительно воды; и
• абсолютные лаги, измеряющие скорость относительно дна.

Гидродинамический лаг - относительный лаг, действие которого основано на измерении разности давления, которая зависит от скорости судна. Основу гидродинамического лага составляют две трубки, выведенные под днище судна: выходное отверстие одной трубки направлено к носовой части судна; а выходное отверстие другой трубки находится заподлицо с обшивкой. Динамическое давление определяется по разности высот воды в трубках и преобразуется механизмами лага в показания скорости судна в узлах. Кроме скорости, гидродинамические лаги показывают пройденное судном расстояние в милях.

Индукционный лаг - относительный лаг, принцип действия которого основан на зависимости между относительной скоростью проводника в магнитном поле и наводимой в этом проводнике электродвижущей силой (ЭДС). Магнитное поле создается электромагнитом лага, а проводником является морская вода. Когда судно движется, магнитное поле пересекает неподвижные участки водной среды, при этом в воде индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости перемещения судна. С электродов ЭДС поступает в специальное устройство, которое вычисляет скорость судна и пройденное расстояние.

Гидроакустический лаг - абсолютный лаг, работающий на принципе эхолота. Различают доплеровские и корреляционные гидроакустические лаги.

Геомагнитный лаг - абсолютный лаг, основанный на использовании свойств магнитного поля Земли.

Радиолаг - лаг, принцип действия которого основан на использовании законов распространения радиоволн.

На практике отсчеты лага замечают в начале каждого часа и по разности отсчетов получают плавание S в милях и скорость судна V в узлах. Лаги имеют погрешность, которая учитывается поправкой лага.

Радионавигационные приборы

Судовая радиолокационная станция (РЛС) предназначена для обнаружения надводных объектов и берега, определения места судна, обеспечения плавания в узкостях, предупреждения столкновения судов (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Экран РЛС

В РЛС используется явление отражения радиоволн от различных объектов, расположенных на пути их распространения, таким образом, в радиолокации используется явление эха. РЛС содержит передатчик, приемник, антенно-волноводное устройство, индикатор с экраном для визуального наблюдения эхо-сигналов.

Принцип работы РЛС следующий. Передатчик станции вырабатывает мощные высокочастотные импульсы электромагнитной энергии, которые с помощью антенны посылаются в пространство узким лучом. Отраженные от какого-либо объекта (судна, высокого берега и т. п.) радиоимпульсы возвращаются в виде эхо-сигналов к антенне и поступают в приемник. По направлению узкого радиолокационного луча, который в данный момент отразился от объекта, можно определить пеленг или курсовой угол объекта. Измерив, промежуток времени между посылкой импульса и приемом отраженного сигнала, можно получить расстояние до объекта. Так как при работе РЛС антенна вращается, излучаемые импульсные колебания охватывают весь горизонт. Поэтому на экране индикатора судовой РЛС создается изображение окружающей судно обстановки. Центральная светящаяся точка на экране индикатора РЛС отмечает место судна, а идущая от этой точки светящаяся линия показывает курс судна.

Изображение различных объектов на экране радара может быть ориентировано относительно диаметральной плоскости судна (стабилизация по курсу) или относительно истинного меридиана (стабилизация по норду). Дальность «видимости» РЛС достигает несколько десятков миль и зависит от отражательной способности объектов и гидрометеорологических факторов.

Судовые РЛС позволяют за короткий промежуток времени определить курс и скорость встречного судна и избежать, таким образом, столкновения.

Рис. 3.11. Экран САРП

Все суда должны обеспечивать радиолокационную прокладку на экране РЛС, для этого их оборудуют системой автоматической радиолокационной прокладки (САРП). САРП выполняет обработку радиолокационной информации и позволяет производить (рис. 3.11):

• ручной и автоматический захват целей и их сопровождение;
• отображение на экране индикатора векторов относительного или истинного перемещения целей;
• выделение опасно сближающихся целей;
• индикацию на табло параметров движения и элементов сближения целей;
• проигрывание маневра курсом и скоростью для безопасного расхождения;
• автоматизированное решение навигационных задач;
• отображение элементов содержания навигационных карт;
• определение координат местоположения судна на основе радиолокационных измерений.

Автоматическая информационная система (АИС) является морской навигационной системой, использующей взаимный обмен между судами, а также между судном и береговой службой для передачи информации о позывном и наименовании судна для его опознавания, координатах, сведений о судне (размеры, груз, осадка и др.) и его рейсе, параметрах движения (курс, скорость и др.) с целью решения задач по предупреждению столкновений судов, контроля за соблюдением режима плавания и мониторинга судов в море.

Электронные картографические навигационные информационные системы (ЭКНИС) являются эффективным средством навигации, существенно сокращающим нагрузку на вахтенного помощника и позволяющим уделять максимум времени наблюдению за окружающей обстановкой и выработке обоснованных решений по управлению судном (рис. 3.12).

Рис. 3.12. ЭКНИС

Основные возможности и свойства ЭКНИС:

• проведение предварительной прокладки;
• проверка маршрута на безопасность;
• ведение исполнительной прокладки;
• автоматическое управление судном;
• отображение "опасной изобаты " и "опасной глубины";
• запись информации в электронный журнал с возможностью дальнейшего проигрывания;
• ручная и автоматическая (через Internet) корректура;
• подача сигнала тревоги при приближении к заданной изобате или глубине;
• дневная, ночная, утренняя и сумеречная палитры;
• электронная линейка и неподвижные метки;
• базовая, стандартная и полная нагрузка дисплея;
• обширная и дополняемая база морских объектов;
• база приливов более чем в 3000 точек Мирового Океана.

Спутниковая система навигации - это система, состоящая из наземного и космического оборудования, предназначенная для определения местоположения (географических координат), а также параметров движения (скорости и направления движения и т. д.) для наземных, водных и воздушных объектов (рис. 3.13).

Рис. 3.13. Индикатор GPS

GPS - это глобальная навигационная спутниковая система определения местоположения Global Position System. Система включает группировку низкоорбитальных навигационных спутников, наземные средства слежения и управления и самые разнообразные, служащие для определения координат. Принцип определения своего места на земной поверхности в глобальной системе позиционирования заключается в одновременном измерении расстояния до нескольких навигационных спутников (не менее трёх) - с известными параметрами их орбит на каждый момент времени, и вычислении по изменённым расстояниям своих координат.

Навигационные инструменты

Навигационный секстан - угломерный инструмент (рис. 3.14), служащий:

• в мореходной астрономии - для измерения высот светил над видимым горизонтом;
• в навигации - для измерения углов между земными предметами.

Рис. 3.14. Секстан

Слово «секстан» происходит от латинского слова «Sextans» - шестая часть круга.

Морской хронометр - высокоточные переносные часы, позволяющие получать в любой момент достаточно точное гринвичское время (рис. 3.15).

Рис. 3.15. Хронометр

Судовое время определяется по меридиану местонахождения судна и чаще всего корректируется ночью вахтенным офицером. Так, например, при изменении долготы на 15° на восток часы переводятся на 1 час вперед, а при изменении долготы на 15° в западном направлении - на 1 час назад.

Для того чтобы в машинном отделении, столовой команды, каютах, салонах, барах, камбузе иметь точное и одинаковое показание времени, устанавливают электрические часы, корректируемые от главных часов, находящихся на мостике.

Рис. 3.16. Прокладочный инструмент

К прокладочным инструментам относятся (рис. 3.16):

• измерительный циркуль - для измерения и откладывания расстояний на карте;
• параллельная линейка - для проведения на карте прямых, а также параллельных заданному направлению линий;
• навигационный транспортир - для построения и измерения углов, курсов и пеленгов на карте.

Кроме этого, на мостике находятся журналы, папки с документацией, навигационные карты, обязательные справочники и пособия и др. (рис. 3.17).

Рис. 3.17. Документация