Привет! Меня зовут Colt и я пишу посты на яхтенную тематику.
Предлагаю продолжить историю о том как наши предки предки ориентировались на море.
Если в седой старине они применяли посох Якова и солнечный камень с точностью ± 300 км, то 17 век подарим морякам почти современные средства определения положения.
Друзья приглашение в яхтенный поход по Турции разместил в конце поста.
Напомню детали для не читавших 1 часть:
Солнце, как мы знаем, в
зависимости от места -находится в полдень на разной высоте над горизонтом. На
экваторе четко в зените (тени от вертикальной палки нет), а на полюсе оно сильно
ниже. Замерив уровень солнца над горизонтом в полдень можно получить широту
места (долго объяснять, просто поверьте).
Осталась долгота.
Солнце не подвело моряков и тут. За сутки оно делает полный оборот вокруг земли. Поэтому если замерить время в которое солнце в зените в одном месте, а потом посмотреть на разницу между нахождение солнца в зените в другом месте, то мы получим долготу (или сможем измерить расстояние между этими 2 точками, т.к. диаметр Земли достаточно точно посчитали еще древние греки).
Проблема была в том, что часы отсутствовали были неточные. А именно песочные, которые надо было регулярно переворачивать. Именно их моряки звали «склянки» и, перевернув, били в колокол.
Склянки которые надо было переворачивать
Мало того что сами склянки были неточные, так еще и вахтенный переворачивал их не моментально, поэтому ошибка позиционирования корабля во времена великих географических открытий спокойно достигала 2-5 сотен километров.А на стрелочные часы надеяться не приходилось- достаточно сказать, что на большинстве часов тех лет была только одна стрелка – часовая.
Конечно, плавать через Атлантический океан из Европы в Америку можно, и не умея определять долготу: плыви себе на запад, и рано или поздно упрешься в материк. А вот найти небольшой острое посреди океана, не зная его долготу, было гораздо сложнее.
Например Соломоновы острова
были открыты в 1568 году испанским мореплавателем Альваро Менданья де Нейра.
Через 27 лет Альваро отправился их колонизировать. Однако, из-за того, что
долгота этих островов была неизвестна, найти их вторично не удалось (хотя в
ходе поисков экспедиция открыла несколько других островов). И лишь через 200
лет после открытия, в 1767 году, на Соломоновы острова случайно наткнулся
англичанин Филипп Картерт.
А уж когда великие державы обрели огромные флоты, проблема стала колоссальной. Конец 17 века в Англии ознаменовался рядом крупных морских катастроф. В 1691 у берегов Англии село на мель несколько военных кораблей, принявших в районе Плимута мыс Доуман за мыс Берри-Хид. В 1694 из-за ошибки в расчете своего местоположения в Гибралтарском проливе села на мель эскадра Уилера. Ее штурманы ошиблись в счислении, полагая, что пролив уже пройден.
Наиболее трагичной же оказалась гибель кораблей английской эскадры адмирала Клаудисли Шовела, унесшая около 2000 человеческих жизней, в том числе и самого адмирала. В сентябре 1707 эскадра из 21 корабля направилась из Средиземного моря к родным берегам. 21 октября она подошла к устью Ла-Манша. В предшествовавшие дни бушевал шторм, солнца не было, уточнить широту моряки не могли, вследствие чего ошиблись в расчете своего места и оказались на камнях вблизи островов Силли.
Приблизительно так выглядит остров Силли в хорошую погоду, а в шторм представьте сами...
Гибель большого числа людей и потеря за короткий промежуток времени стольких судов взволновали Англию. Было очевидно, что катастрофы связаны в первую очередь с неточностью карт, некачественными лоциями и, главным образом, с неумением достаточно точно определять свое местоположение. Проблема долготы обострилась, именно она считалась ключом к обеспечению безопасности плавания.
Вопрос определения долготы стал предметом частых дебатов в английском парламенте, по его решению была создана специальная комиссия, в которую вошли выдающиеся ученые Ньютон, Галлей, Флемстид. Парламент поручил комиссии разработать билль, который бы стимулировал работы по обеспечению безопасности плавания и предусматривал крупное вознаграждение человеку или группе лиц, предложивших решение задачи определения долготы на море.
Согласно этому биллю автору, предложившим проект, позволяющий определять долготу с точностью 30 морских миль, была обещана крупная премия в 20 тысяч фунтов стерлингов.Чтобы перевести эти деньги в современные - надо умножить их в 120-130 раз (приз составлял около 3 000 000 сегодняшних долларов).
Задача была непростой -требовались часы точность которых за 70-80 дней (путь в Индию) не уходила бы больше чем на 30 секунд.
За дело взялись многие и история курьезных предложений заслуживает отдельного поста. Победителем же вышел не маститый ученый, а сын сельского плотника из Уэкфильда -Джон Гаррисон, который в молодости увлекался часами и добился в этом неплохих результатов — конструкции созданных им часов отличались точным и стабильным ходом. В 1730г, находясь в Лондоне, он впервые узнал о назначенном парламентом призе и о том, что один из путей решения долготной проблемы лежит в области создания точных часов. Задача показалась ему по силам (комментарий автора «о, наивный молодой оптимист») и он приступил к работе.
Джон Гаррисон до начала изобретания хронометра
Историю создания хронометра тоже можно расписать на целый пост, поэтому буду краток.
Гаррисон начал с важного - надо было снизить до минимума зависимость хода часов от изменения температуры, влажности, качки и хода корабля. Еще в 1725 он для обеспечения температурной компенсации разработал маятник, собранный из цинковых и стальных стержней, т.е. из разнородных металлов с разными коэффициентами расширения. Стержни были соединены так, что при изменении температуры длина одних увеличивалась, а других уменьшалась. При надлежащем подборе размеров стержней длина маятника при колебаниях температуры оставалась неизменной. Это техническое решение дало отличные результаты, и теперь он решил реализовать его в новых часах в виде составного балансира. Он сделал колесо его не сплошным, а состоящим из двух спаянных полосок, одна из которых была выполнена из латуни, а другая — из стали. Это позволило обеспечить устойчивость хронометра к колебаниям температуры.
Гаррисон закончил работу над первым хронометром в 1735 г. и представил его в Совет по долготе. Конструкция его была весьма необычна. Маятник заменяли два больших балансирных колеса, которые качались во встречных направлениях, вследствие чего влияние движения корабля на один балансир компенсировалось другим. Сами балансиры, как мы уже упоминали, были составными. Для указания времени были предусмотрены четыре циферблата — для секунд, минут, часов и суток. Хронометр был весьма громоздок и весил более 30 килограммов, хотя многие детали его были изготовлены из дерева.
В 1736 при содействии Галлея и непосредственном участии изобретателя были проведены испытания этого хронометра на кораблях “Центурион” и “Орфорд”. Прибор показал неплохую точность, что письменно подтвердили капитаны судов. Однако ни сам Гаррисон, ни члены Совета не были в полной мере удовлетворены результатами, так как суда совершали рейс до Лиссабона и обратно, т.е. вдоль меридиана, а при таком плавании оценить точность сохранения начальной долготы было трудно.
В 1739 был изготовлен второй образец хронометра. Но он мало отличался от первого — был громоздок и тяжел, как и его предшественник (высота около 1,5 метров, а масса почти 50 килограммов). Работа не удовлетворила Гаррисона, но натолкнула на ряд новых идей, и он приступил к изготовлению третьего варианта хронометра, на что ушло 19 лет. Совет решил провести испытания нового хронометра в сложных условиях длительного похода в Вест-Индию. Пока шла подготовка к походу, Гаррисон представил четвертый вариант, который, по его словам, “превзошел все ожидания”.
18 ноября 1761 корабль “Дептфорд” с хронометрами, которые сопровождал сын Джона -Уильям взял курс на Ямайку. За 81 день плавания часы накопили ошибку всего в 5 секунд. Достаточно высокую точность они показали и на обратном пути в Англию — ошибка в координатах по прибытии в Портсмут составила всего 16 секунд.
Таким образом, через 36 лет после начала работ, условия закона от 1714 г. были выполнены и Гаррисон вправе был рассчитывать на долгожданный приз. Однако Совет по долготе решил ограничиться пока вознаграждением в 5000 фунтов стерлингов, ссылаясь на недостаток данных и уникальность изготовленного в одном экземпляре образца. Гаррисон отказался от этих денег, желая получить все 20 тысяч и настоял на повторении испытаний в еще более жестких условиях. Они были проведены в 1784 во время похода корабля Его величества “Тартар” из Портсмута к острову Барбадос. Были предприняты самые строгие меры по обеспечению беспристрастности испытаний и объективной оценки их результатов. И на этот раз они были отличными. Для принятия окончательного решения о призе Совет потребовал открыть секреты изготовления хронометра и, чтобы убедиться в возможности его повторения, поручил часовому мастеру Леркуму Кендэллу сделать с него копию.
Эту модель Кендэлла и три других, изготовленных Дж. Арнольдом, по рекомендации Совета, взял в свое второе плавание капитан Дж. Кук. За время трехлетнего плавания хронометр, изготовленный Кендэллом, зарекомендовал себя великолепно. Кук писал по этому поводу секретарю Адмиралтейства: “Часы мистера Кендэлла превысили ожидания даже самых рьяных их защитников; этот инструмент, показания которого корректировались по лунным наблюдениям, являлся нашим верным проводником через все приватности и климаты”. Проблема долготы таким
образом была, наконец, решена. Сомнения Совета по долготе рассеялись и Гаррисон получил заслуженную премию через 50 лет после начала работ.
Джон Гаррисон после окончания изобретания хронометра
Вернемся же к хронометрам
Для того чтобы точно определить долготу, хронометр должен быть выставлен по Гринвичскому времени и ход его должен постоянно контролироваться. На первом этапе задачу эту решали или астрономическими наблюдениями, или сличением с эталонными часами, показывающими Гринвичское время в пункте отхода судна.
Для сличения хронометров с
эталонными “хранителями всемирного времени” пользовались переносными часами,
так как хронометр не рекомендовалось лишний раз перемещать, чтобы не подвергать
его тряске и воздействию изменений окружающей среды. Для выставки времени на переносных
часах на заре появления хронометров пользовались сигналами, подаваемыми с
берег,специально для кораблей, находящихся в гавани.
В 1824 капитан британского военно-морского флота Уошоп предложил для подачи сигнала точного времени использовать сигнальный шар. В 1833 г. такое сигнальное устройство было сооружено на восточной башне Королевской обсерватории в Гринвиче.
Над башней ежедневно в 12 часов 58 минут поднимался красный шар, что служило предупреждением к готовности проверки времени. Ровно в 13.00 по эталонным часам сотрудник обсерватории освобождал шар от опоры, и он падал. С 1852 момент падения шара стали контролировать с помощью электрического сигнала. Гринвичский сигнальный шар был хорошо виден на судах, находящихся на Темзе.
Тот самый сигнальный шар
С внедрением телеграфа задача упростилась. Теперь электрический импульс, посылаемый эталонными часами, мог привести в действие в любом месте сигнальное устройство, пушку, колокол итп, расположенные даже на большом расстоянии от обсерватории. Во второй половине 19в. сигнальные устройства точного времени, приводимые в действие по телеграфу, были установлены во многих крупных морских портах Европы.
В Петербурге же еще в 1735 астроном Ж. Н. Делиль предложил для сверки часов ежедневно ровно в пол день по сигналу из астрономической обсерватории производить выстрел из пушки с одного из бастионов Адмиралтейства.
Но к идее обозначать полдень выстрелом из пушки вернулись лишь в середине 19 веке. В 1862 между Пулковской обсерваторией и Петербургом была проложена телеграфная связь, по которой стали передавать сигналы точного времени. По этим сигналам было решено выстрелом из пушки с территории Адмиралтейства “возвещать Петербургу полдень”. Первый такой выстрел был произведен 6 февраля 1865.
А уже в 1905 командир морского порта С.-Петербурга заявил, что сигнальные выстрелы позволяют проверять судовые хронометры лишь с точностью до 1,5 секунды, что недостаточно для навигационных целей. С тех пор сигналы подавались только для гражданских нужд, а потом и вовсе были прекращены. В настоящее время выстрелы с Петропавловской крепости — лишь дань традиции. Их возобновили в июне 1957 в дни празднования 250-летия Ленинграда.
А после 1910 года во всем мире сигналы точного времени вместо телеграфа начало передавать радио. Вы до сих пор можете услышать их на радио "Маяк" например.
Вернемся же к предкам- долготу они узнавали при помощи хронометра, с точность 2-16 миль. Этого было достаточно для 17 века. А широту, все так же измеряли посохом Иакова?
Нет, конечно! Еще в 1730 году Джон Хендли и Томас Годфри изобрели секстан (не без помощи Исака Ньютона (ага, снова он) с его идеей о парных зеркалах). Денежного приза они не получили, но сделали для мореплавания ничуть ни меньше изобретателя хронометра.
Секстант Джона Хендли и Тамоса Годфри вышел настолько хорош, что не претерпел практически никаких изменений с 1730 года по наши дни. И форма и принцип работы остались неизменными.
Трубка, через которую видно горизонт и зеркало расположенное перед ним, и второе зеркало которое двигается при помощи лимба. Второе зеркало двигают так, чтоб оно отразило солнце в первое. Тогда перед наблюдателем в трубке будет видно и солнце и горизонт. У на лимбе -будет угол возвышения солнца над горизонтом (см ниже картинки)
Через смотровую трубку наблюдатель выводил прибор на уровень горизонта. Через систему из 2 зеркал наводился на светило (солнце или звезду), а затем двигал ручку на градуированной дуге, сдвигая зеркала так, чтобы солнце «легло» на горизонт.
На дуге показывался угол между солнцем и горизонтом. При этом сделать такое измерение достаточно просто несмотря на качку, в отличии от посоха Якова.
Движение, которое делается руками и то, что наблюдатель должен увидеть в трубку . Слева в трубке видно сквозное отверстие с горизонтом, справа зеркальце в которое отражается солнце (через систему зеркал)
Сделав это измерение в полдень мы получаем (высоту солнца над горизонтом)- широту.
Обладая хронометрами (обычно брали 3 шт. для усреднения показателей и на случай если один вдруг начнет врать) и секстаном вы без особых ухищрений способны определить координаты с точностью в несколько миль.
А с ухищрениями - с точностью в сотни метров.
И даже сегодня, в век всемирного покрытия сигнала GPS/Glonass, на каждом корабле (иногда и самолете) обязательно есть старые добрые секстан и хронометр. Электроника может накрыться, сгореть или сойти с ума. А теплое ламповое Солнышко — нет.
Если хотите знать прям пошагово как пользоваться секстаном пишите в комментах, сделаю отдельный пост.
That's all, folks!
Желающие читать меня в телеграмме -ищите на канале "Яхта" @ProstoYachta.
Донаты традиционно порицаю))
Друзья, я подумываю
о яхтенном походе на 2 недели по зимней Турции. Но учитывая нестабильность обстановки, не понимаю -сможем мы собрать 6-8 человек или нет. Потому хочу попросить желающих пойти в поход, отписаться
мне в телегу. Там я вывешу объявление.
Будет 4/6 мест на яхте/катамаране в зависимости от того сколько нас наберется.
Будет прохладно (14-22 градуса), малолюдно и очень красиво. Турция с моря разительно отличается от береговой. Голубые безлюдные бухты, заброшенные замки и крепости, соленый ветер и обязательное теплое солнце после штормового дня.
Мои другие посты
История паруса, судов и людей
1. Косой парус - исторический прорыв сравнимый с колесом. И причем тут легенда об Икаре?
2. Парусная революция 15 века. Идеальный рецепт парусного вооружения. Зачем нужен был парус-"носовой платок" на носу?
3. Чайный клипер. Как построить необычайно быстрый парусник, рецепт из 19 века
4. Экипаж на старинных парусных судах. Почему матрос парусника получал на порядки больше солдата и работал молча?
5. Как ходили на абордаж в античности. И что смастерить если вражий флот силен, а у тебя лишь пехота?
6. История абордажа. Часть 2 –после появления пороха до наших дней. Почему сегодня в моде абордаж, а не таран?
7. Джон Сильвер - квартирмейстер! Почему его боялся Флинт?
8. История корабельных пушек. Часть 1 - тяжелое становление
9. Пушка! Они заряжают пушку! Как зарядить корабельное орудие 18 века (лл долго и муторно)
10. Забил заряд я в пушку туго... А что именно забил? Боеприпасы для корабельных пушек 17-19 века
11. <!--[endif]-->Почему судовой винт победил гребное колесо. И почему весло будет даже в аварийном комплекте звездолета?
12. <!--[endif]-->Почему штурман на старинном корабле всегда выживал в бунт и редко переживал атаку конкурентов. На примере космолета
13. Иголка, палка, две доски.Как в старину ориентировалисьв море
Яхты, как они устроены и как им управлять
1. Парусная яхта. Об устройстве и помещениях. Где и как жить)
2. Парусный катамаран. Как там внутри?
3. Парусная яхта, почему она движется? И как работают паруса
4. Как подать сигнал бедствия на море
5. Средства спасения на парусных яхтах/судах. Что, как и когда
6. Снова в школу! Получаем яхтенные права. Как выбрать яхтенную школу и главное подготовиться к ней)
7. Как устроены коммуникации парусной яхты
8. Парусная яхта. Как устроена система подъёма парусов + Инструкция выживальщику как поднять парус)
9. Как сделать из морской воды – питьевую. Опреснитель на парусной яхте. Как это работает
10. Надувная лодка. Как это сделано. И зачем она нужна на яхте
11. Простой и надежный дизель. Яхтенные двигатели. Как это устроено
12. Якорь, как это работает. +Инструкция выживальщику по постановке судна на якорь
13. Плавучий якорь, что это такое и зачем оно на яхте? + Инструкция по подъёму якоря для выживальщика
14. Надувные яйца = безопасность или как не поцарапать яхту. Что такое "крАнцы"
15. Туалет на парусной яхте. Как "это" сделано))
16. Двигатели катеров и яхт. Почему чих-пых, а не врум-врум? Бензо, дизельные и электродвигатели
17. Движители катеров и яхт. Способы провести вал винта через днище яхты. Как это сделано
18. Как легко оценить силу ветра и состояние моря. Шкала Бофорта на картинах Айвазовского
Яхты, цены, деньги и путешествия
1. Путешествие на парусной яхте, как осуществить обычному человеку
2. Как выглядит яхтенное путешествие или как пикабушники на яхте по Греции ходили
3. Путешествия на яхте. Какие они бывают. Яхтенные байки)
4. Сколько стоит собственная парусная яхта. Почему двухлетка стОит дороже новой?
5. Можно ли купить яхту за миллион рублей? И какую именно можно)
6. Сколько стоит владеть парусной яхтой. В деталях
7. Сколько стоит арендовать парусную яхту в Средиземном море. И правда ли, что арендовать выгоднее, чем иметь свою?
