| Сомнерова линия
«Ученый моряк», - то ли с уважением, то ли с издевкой так называли его бостонские шкиперы и судовладельцы. Еще бы, он был единственным из капитанов шхун и барков, приписанных к порту, который получил университетское образование. Но это не прибавило ему ни славы, ни богатства. Его скромный «Кэбот» совершал неторопливые рейсы из Соединенных Штатов в Старый свет и обратно, и в свои три десятка лет Томас Хаббарт Сомнер отличался от других капитанов разве только тем, что часами мог торчать на невысоком капитанском мостике с секстаном в руках, выжидая, когда в просветах облаков покажется своевольное дневное светило.
Секстан, изобретение такого же, как он, скитальца-моряка Томаса Годфри из Филадельфии, был любимым, если не единственным другом Сомнера. инструмент, казалось бы, куда как нехитрый: два зеркальца, одно – закрепленное на раме, а другое – на оси вращающейся линейки, прикрепленная к раме коротенькая зрительная труба, да винт для плавного перемещения линейки – вот и вся механика. Однако, иной бывалый шкипер разве что ракушками не оброс, а секстаном орудует, как мушкелем – деревянным молотком, с помощью которого конопатят палубу.
А Томас в совершенстве постиг мастерство измерения высот небесных светил над видимым морским горизонтом. Прежде всего, нужно понадежнее укрепиться на зыбкой палубе: ноги на ширине плеч, не напрягать колени, переносить тяжесть своего тела с одной ноги на другую в такт качке так, как будто бы не судно раскачивает тебя, а ты раскачиваешь судно. Правильное удержание инструмента в руках – это тоже подлинное искусство. Четыре фунта веса секстана не должны приходиться на правую руку. Основная тяжесть – на указательный палец левой руки, своего рода подставку под инструмент. А правая рука, в которой удерживается рукоятка, должна одновременно выполнять тонкие и точные движения, покачивая изображение светила вокруг оси зрительной трубы.
У Томаса Сомнера было две любимые книги: Морской Альманах, содержащий таблицы координат небесных светил, и Практический навигатор Натаниэла Боудича. Томас мог часами разглядывать колонки цифр, которые говорили ему не меньше, чем какой-нибудь авантюрный французский роман. Сопоставляя значения величин на соседних страницах Альманаха, он зримо представлял, как диск Солнца (обязательно с большой буквы!) день за днем перемещается по эклиптике – назначенному природой большому кругу небесной сферы. Он почти физически ощущал крохотные перемещения звезд, вызванные явлением прецессии, открытым еще древнегреческим астрономом Гиппархом, и нутации, обнаруженным столетие назад английским королевским астрономом Джеймсом Брэдли, тем самым, который просил королеву не увеличивать ему жалованье, дабы его должность не привлекала недостойных. Впрочем, он любил мысленно беседовать и с Гиппархом, и с Брэдли, как будто бы они вместе с ним несли вахту на мостике в бурном море.
В особенности хорошо Сомнер владел навыками вычислений по логарифмическим таблицам, в отличие от своих коллег – капитанов, которые не получили порядочного образования и для которых подобные вычисления были мучением похуже зубной боли. Такие капитаны из возможных способов определения места судна по небесным светилам выбирали простейший – по полуденной высоте Солнца, известный еще со времен того же Гиппарха. Этот способ позволял обойтись без логарифмических вычислений, но зато и возможности его были весьма ограничены: с его помощью можно было определить единственную координату – географическую широту места, то есть, в сущности, отстояние судна от земного экватора. Что же касается определения второй координаты – географической долготы, выражающей отстояние от начального меридиана, который проведен через Гринвичскую обсерваторию близ Лондона, то вместо этого при плавании через Атлантический океан просто следили, когда же прямо по носу покажется берег. Конечно, при этом нередко проигрывали в пройденном расстоянии, зато не требовалось связываться с логарифмами, изобретенными, должно быть, самим дьяволом. Определение долготы стало возможным после изобретения хроометра - высокоточных пружинных часов, хранящих на судне время начального меридиана.
Томас, пожалуй, вряд ли помнил, кто изобрел способ определения географической долготы по небесным светилам. Способ этот был, с его точки зрения, не так уж и сложен. Конечно, кто-то механически выполнял эту работу, но Сомнер хорошо понимал, что он основан на существующей математической взаимосвязи между географическими координатами – широтой и долготой – и измеренной высотой светила над горизонтом в данный момент времени. Если широта известна, то можно вычислить долготу, при том, однако, условии, что светило находится на востоке или на западе, или более-менее недалеко от этих направлений.
Так бы, наверное, и оставался Томас Хаббарт Сомнер грамотным, но все же рядовым мореходом, если бы однажды в рейсе с ним не произошло малопримечательное, на первый взгляд, событие.
Оставив порт Чарлстон в Южной Каролине 25 ноября 1837 года, Сомнер повел свой «Кэбот» в Гринок, находящийся на западе Шотландии, вблизи Глазго. Попутный штормовой ветер мощно гнал судно на восток. Длинные полосы пены, срываемые ветром, плотно покрывали склоны волн. Туго обтянуты шкоты зарифленных парусов, и на руле надо быть особенно внимательным, чтобы не позволить бьющим в кормовой подзор валам развернуть судно лагом к волне.
После Азорских островов ветер зашел к югу, а мутно-серые облака плотно затянули всё небо. Друг-секстан дремал в своем ящике из красного дерева, а его собрат-хронометр равнодушно отщелкивал половины секунд, раскачиваясь в кардановом подвесе, как матрос после вахты в подвесной койке. По расчетам, называемым у моряков «счислением» (в английском языке – «мертвые, то есть не подкрепляемые наблюдениями, вычисления»), где-то далеко по правому борту осталась Португалия; пройден и крайний западный мыс Европы – Финистерре, «конец Земли». Там же, справа, уже остался пользующийся дурной славой Бискайский залив, а в облаках ни одного просвета, и все тревожнее на душе у капитана: каково, не зная точно своего местоположения, протискиваться между Великобританией и Ирландией? Измерение глубины ручным лотом показывало, что берег где-то близко, но если бы знать, где именно. Продвигаться дальше стало опасным, особенно в ночное время, когда приближающийся берег можно не увидеть.
А ветер, который зашел к юго-востоку, как назло, усилился, вся поверхность моря покрылась слоем пены, брызги перелетали через палубу, бушприт то и дело зарывался в воду.
Чтобы хотя бы удержаться на месте, Сомнер привел свое судно круто к ветру и, лавируя галсами, ожидал рассвета.
Наутро 17 декабря, поставив штормовые паруса, продолжил движение прежним курсом, внимательно вглядываясь вперед и на всякий случай достав секстан из ящика.
Погода вдруг как будто бы смилостивилась. Было около десяти часов утра. В мчащихся над морем низких облаках образовался просвет, он, изменяя форму, быстро перемещался по небу, и в какое-то мгновение косые лучи солнечного света, как будто прочерченные по линейке на свинцово-сером фоне, упали на белые гребни. Большое светлое пятно на воде приближалось к «Кэботу». «Только не спрячься, только не спрячься», – взмолился капитан, обращаясь к Солнцу. «Есть!» – вслух закричал он, посадив край солнечного диска на линию видимого горизонта, и, считая в уме секунды, спустился в свою каюту, чтобы заметить момент по хронометру. Просвет в облаках тем временем закрылся.
Дальше все пошло как обычно, по давно выработанному стереотипу: исправление результата измерения известными поправками, выборка нужных величин из Морского Альманаха, расчет долготы по таблицам логарифмов, помещенным в Практическом Навигаторе Боудича. Вот широта, снятая с карты, а вот и долгота; что же, живи и радуйся. Но никакой радости Томас не испытывал: «Я уже несколько суток не имел возможности определить широту места судна и, конечно, знаю ее со сколь угодно большой погрешностью. Вывод простой: долгота, рассчитанная по неверной широте, тоже не верна, а насколько – знать мне не дано. ломаного пенни не стоят мои наблюдения и расчеты».
Томас Сомнер, человек деятельный, недолго пребывал в мрачных раздумьях.
«Хорошо, – рассуждал он, – допустим, что в моей широте была большая ошибка, и на самом деле я нахожусь на десять морских миль севернее. Какое значение долготы получится, если ее рассчитать с этой широтой?»
Сказано – сделано. Не прошло и десяти минут, как новая точка была нанесена на навигационную карту.
«Ну и что же? – капитаном вновь овладели сомнения. – Мое предположение ровным счетом ни на чем не основано. Я могу находиться еще ближе к опасности, еще севернее, и долгота, должно быть, получится иная». Томас повторил расчеты еще раз, используя значение широты, соответствующее смещению еще на десять миль к северу.
«Что-то в этом есть, – еще неуверенно соображал он, разглядывая карту с тремя нанесенными на нее точками. – Да, вот что: все три точки находятся, как будто бы, на одной прямой… А, впрочем, могло ли быть иначе?.. Из дифференциальных соотношений, выведенных в сферической астрономии, следует… что?»
Томас приложил к полученным точкам край штурманской линейки и, продолжив проведенную через них линию, увидел, что она проходит через место маяка Смолс! Еще не успев облечь в слова озарившую его мысль, он всё четко понял! «Сейчас, сейчас… Значит, так: в этих трех точках с произвольно принятыми мною значениями широты, а также в действительности на судне и на маяке Смолс в один и тот же момент высота Солнца была одинакова, как и в любой точке проведенной мною на карте прямой линии. Если теперь я приведу судно на курс, совпадающий с направлением этой линии, я должен выйти прямо на маяк».
ВЛП - линия Сомнера
Часа не прошло, как маяк Смолс открылся прямо по носу.
II
Обычная суета капитанских забот надолго захлестнула Сомнера. Прошло целых шесть лет до того дня, когда в Бостоне была опубликована его статья под названием «Новый и точный способ определения места судна в море по проекции на меркаторской карте». В ней Сомнер обстоятельно рассказал о своем открытии, суть которого заключалась в том, что точки, вычисленные по одной и той же высоте светила, но с разными значениями широты, лежат на одной прямой, названной автором «проектированной линией». Чтобы определить место судно в море, нужно получить не менее двух таких линий, в пересечении которых и находится место.
Метод, предложенный Сомнером, пришелся по вкусу капитанам и штурманам и быстро распространился среди мореходов. Только вот название «проектированная линия» не прижилось: моряки всего мира говорили «линия Сомнера», «сомнерова линия положения».
Джек Лондон, большой любитель и знаток мореходной астрономии, по достоинству оценивал открытия Сомнера.
«Капитан Девенпорт приободрился в надежде на тихую погоду. – Место корабля определим утром, – сказал он Мак-Кою, - хотя, на какой мы теперь долготе, для меня загадка. Но я думаю воспользоваться способом равных высот Сомнера. Вы знаете, что такое линия Сомнера? И он подробно объяснил Мак-Кою метод определения места по способу Сомнера. Утро выдалось ясное. С востока дул ровный пассат, и шхуна так же ровно бежала вперед со скоростью девяти узлов. Капитан и старший помощник определили местонахождение судна по способу Сомнера, цифры у обоих сошлись, и сделанные в полдень наблюдения лишь подтвердили правильность полученных утром данных». (Дж. Лондон, «Потомок Мак-Коя»).
А сам Сомнер не извлек никакой выгоды из своего открытия. Бедный Томас! Он закончил жизнь в психиатрической больнице.
В России сообщение о статье Т. Сомнера появилось в журнале «Морской сборник» в январе 1849 года. А спустя два месяца в том же журнале была опубликована статья «Другой прием графического способа определения места на море», автором которой был М.А. Акимов, поручик корпуса флотских штурманов, работавший под руководством академика Кнорре, астронома штаба Черноморского флота. В статье предлагалось строить сомнерову линию способом, требующим несколько меньшего объема вычислений, что, конечно, было совсем неплохо. Только не стоит противопоставлять одного моряка другому. Ведь тогда, в XIX веке, астрономический способ определения места судна был единственным, применимым в открытом море, и поэтому представляется вполне естественным, что многие моряки вносили свой вклад в развитие и совершенствование метода, впервые примененного Томасом Сомнером.
Датский моряк Палудан расширил область применения сомнеровых линий: он предложил строить такую линию, задаваясь не широтой, как Сомнер, а долготой двух точек, и рассчитывая широту каждой точки.
Англичанин Джонсон в 1863 году выпустил таблицы, с помощью которых упрощались расчеты по построению сомнеровой линии. последнее, решающее слово сказал в 1875 году французский адмирал Марк Сент-Илер. Его способ получения сомнеровой линии не только требует меньшего объема вычислительной работы, но он универсален – не зависит от того, по какому направлению находилось наблюдавшееся светило. С той поры появились многие десятки таблиц, предназначенных для вычисления элементов высотной линии положения – линии Сомнера – и ее прокладки по методу Сент-Илера.
Прокладка высотных линий положения по методу Сент-Илера
| |
