Горинова Ольга
независимый журналист
rudwolf
архив статей
Горинова Ольга
Дорога и небо
История навигаторов
Один из парадоксов, лежащий в основе человеческой жизни, состоит в том, что, прокладывая путь по земле, мы обязательно смотрим на небо. Наши глаза слишком мало видят впереди, по прямой: деревья, города и горы мешают обзору. И только на небесном своде мерцают точные, неизменные знаки, ведущие нас к цели. С древнейших времен до наших дней небо остается самым надежным путеводителем.

Африканская легенда говорит, что когда-то давно людям вообще не было нужды путешествовать. Вместо неба над миром висел зеркальный купол, и даже те, кто находился далеко друг от друга, могли обменяться знаками приветствия, глядя в мировое зеркало. Так было до тех пор, пока глупая обезьяна не швырнула в небо камнем. Осколки зеркала обрушились вниз, и вместе с ними прекратилась связь между людьми. Мир стал разрозненным, и чтобы увидеться с друзьями, человек теперь должен отправляться в далекий путь. Но не все осколки упали на землю. Те, что остались наверху — это звезды и планеты, и они отныне указывают дорогу.
Те или иные вариации легенды встречаются у разных народов: древнейший способ ориентации на местности — это наблюдение звезд. На научном языке он называется «антретным», то есть «на глаз». Главнейшие ориентиры его — Полярная звезда в Северном полушарии и Южный Крест в Южном, а также точка восхода и захода солнца. Для сухопутного маршрута хватало знания четырех сторон света.

«Домоседы» и «поедатели воды»
Однако для тех народов, которые освоили мореплавание, или навигацию, нужно было гораздо больше ориентиров. Ответы на три главных «морских» вопроса: «Где судно?», «Сколько уже пройдено?» и «Куда плыть дальше?» — жизненно важны. Любой навигатор в каждый момент плавания должен знать эти вещи, иначе судно может погибнуть, напоровшись на риф или сев на мель.
Греки, финикийцы, критяне — вот первые народы-мореплаватели. Они настолько точно знали береговую линию, что караваны судов постоянно (кроме зимнего сезона) курсировали между всеми портами этих стран. Но это — «домоседы», потому что корабли их никогда не отходили от знакомого побережья. К примеру, греки считали, что Геркулесовыми столпами (ныне Гибралтарский пролив) кончается весь населенный мир.
Совсем иначе думали те, кто называл себя «поедателями воды» — племена полинезийских островов. На своих катамаранах-«тонгиаки» эти отважные мореплаватели еще 60 тысяч лет назад покорили Тихий океан, добрались до Австралии и Южной Америки.
Но что же помогало полинезийцам не заблудиться в «водной пустыне»? Опыт их навигации складывался сотни лет. Древние моряки пользовались описаниями маршрутов (в форме песен) и картами, составленными из палочек и ракушек, а также умели «видеть скорость», то есть всегда знали, какое расстояние уже за кормой. «Поедатель воды» ориентировался ночью по звездам, причем когда одна звезда заходила за горизонт, он точно знал, за какой нужно следовать дальше (так за ночь сменялось до 7 ориентиров); днем подсказками ему служили облака, температура воды, форма волн, рыбы и птицы. К примеру, пассатные кучевые облака над островом группируются особым образом, как бы буквой V, указывающей острием как раз на землю; волны, набегая на остров, отражаются полукругом, по закону интерференции, а волны между двумя островами имеют крестообразную форму. Все это в совершенстве знали полинезийцы.
Дорогой древних моряков
Историки не сразу поверили, что на простых деревянных суденышках полинезийцы могли доплыть от своих островов до Америки, но теория была с блеском подтверждена в XX веке знаменитым норвежским путешественником Туром Хейердалом, который построил точную копию древнего полинезийского катамарана «Кон-Тики» и проплыл на нем 8000 км по Тихому океану. Книга Хейердала о его путешествии переведена на 66 языков мира, а фильм по ней получил премию Оскар.
Верблюд как мерило Земли
Между тем средиземноморские мореплаватели вместо подобных хитростей использовали карты. Наносить рисунки с изображением береговой линии научились уже во II в до н.э., однако точность карт страдала: поскольку Земля круглая, невозможно нарисовать большую площадь поверхности без искажения. Глава Александрийской библиотеки, греческий ученый Эратосфен сумел вычислить радиус Земли (6366,7 км). Для этого он использовал… верблюда! Количество шагов животного между двумя точками и длина солнечной тени служили ученому исходными данными. Точности его вычисления поражаются до сих пор.
Располагая сведениями о радиусе планеты, Эратосфен создал первую в мире карту в проекции.

Не запутаться в сетке широт и долгот
Шло время, и карт, или «портолан» («путеводителей по портам» с итальянского) становилось все больше. Некоторые из них были более точными, некоторые — менее. Но самой полезной для моряков оказалась книга греческого ученого Птоломея, который в своем труде «География» ввел систему широт (исчисляющихся от экватора) и долгот (от самой западной точки исследованного мира). Местоположение указывалось в градусах. Эта система дошла до наших дней лишь с одним изменением: в качестве нулевой точки для измерения долготы 1 ноября 1884 года был принят Гринвичский меридиан, проходящий через Лондон. Кстати сказать, если широта — понятие географическое (от реально существующего экватора), то долгота — скорее временное. Насколько мы удалились от той или иной точки с запада на восток, мы можем судить по тому, насколько время восхода или заката совпадает с показаниями наших часов. Поэтому часы были важнейшим навигационным прибором. Поначалу использовались песочные, затем был разработан хронометр — точный, сложный механизм с минимальной погрешностью, приспособленный к работе в качку. В настоящее используются показания атомных часов.
Также для определения координат капитаны использовали приборы, измеряющие угол положения звезд и солнца. «Палочка Леви» (похожая на арбалет) позволяла вычислить высоту солнца в зените, астролябия (от слов «звезда» и «хватаю») показывала положение звезд. Однако эти приборы были несовершенны, порой погрешность составляла до 2,5 градусов, а ведь один географический градус — это 110 тысяч метров, то есть судно могло «промахнуться» на 250 км!
Ошибки были устранены в XVIII веке английским ученым Джоном Хэдли, который сконструировал секстант — прибор, с помощью системы зеркал максимально точно определяющий высоту звезд над горизонтом. Снова, как в старой сказке, зеркало, небо и звезды объединяли людей, странствующих по земным просторам.
И наконец, еще одним важнейшим прибором стала для путешественников буссоль, или компас. Еще древние викинги, совершая набеги на Европу, вели свои струги с помощью «соларстейна» — магнитного камушка, прикрепленного к стрелке. Затем компас узнали и европейцы, и Колумб, отправляясь в свое знаменитое путешествие, имел на борту точную буссоль. Он «отстал» в своем путешествии от древних полинезийцев на 60 тысячелетий по времени, но все-таки именно он открыл для человечества Новый Свет.

По волнам
В течение дальнейших веков совершенствовались карты и приборы. Но принципиально новые способы навигации появились лишь в начале XX века. Связаны они снова с явлением «магнетизма», электромагнитными колебаниями — а точнее, с изобретением радио.
Вспомним три главных вопроса навигатора: «Где я?», «Сколько пройдено?» и «Куда плыть?». Оказалось, ответы на них могут быть получены с помощью радиоволн. Русский «отец радио» Александр Степанович Попов испытывал свои модели на судах Балтийского флота. Когда руководимый радиопередачами ледокол «Ермак» спас с льдины 50 рыбаков — это стало триумфом нового вида связи. Итальянский изобретатель радио Гильермо Маркони передал радиосигналы через Ла-Манш, а затем и через Атлантический океан. В 1907 году Николай Маутсевич, русский гидрограф, сконструировал радиоприбор, позволяющий определять долготу. Кроме того, поскольку радиоволны по-разному отражаются и поглощаются различными предметами, стало возможным изобрести такой аппарат, который отправлял бы сигналы, а потом, принимая их обратно, давал бы представление о том, между какими объектами находится судно. Честь изобретения принадлежит шотландцу Роберту Ватсону-Ватту, который в 1935 году сконструировал первый в мире радар (от слов Radio Detection and Ranging — радиообнаружение и дальнометрия).
Радары (а также радиолоты, радиосекстанты, радиокомпасы) стали главными навигаторами. Огромные мощности и размеры антенн позволяли судам связываться друг с другом и со всеми континентами. Покорители Антарктиды ждали радиограмм с «Большой земли». Первый искусственный Спутник связался с Землей с помощью радио…

Возвращение в небо
Но именно в этот момент история навигации снова круто изменилась. Словно в древние времена, путеводителями человека стали небесные тела. Но на этот раз — созданные самим человеком.
Спутники связи, излучающие сигналы в диапазоне нескольких сотен мегагерц, способны принимать и передавать радиосигналы в любую точку планеты. Поначалу спутниковая система использовалась для спасения в чрезвычайных ситуациях, а также в военных целях. Американское правительство дало задание разработать универсальную систему спутниковой навигации. В 1973 году на шесть околоземных орбит поднялись 24 спутника NAVSTAR (NAVigation Satellite providing Time And Range — навигационная система, измеряющая время и местоположение). Сокращенно она называется Global Positioning System (система глобального позиционирования) — GPS.
Для всей планеты
NAVSTAR (GPS) на сегодня является наиболее удобной и универсальной системой спутниковой навигации. Российский аналог ГЛОНАСС и европейский Galileo пока не имеют достаточного распространения.
С помощью GPS осуществляется военное, туристическое, спортивное ориентирование на местности. Спутники GPS, оснащенные атомными часами, используются для сигналов точного времени. Также с их помощью работают охранные системы. И наконец, космическая навигация пригодилась любителям геокешинга — спортивно-туристической игры, участники которой, ориентируясь по координатам, находят специально скрытые тайники.
В 1983 году GPS рассекретили. Она стала открыта для всего мира, и отныне и морские, и сухопутные путешествия используют для ориентации на местности космические спутники. GPS построена так, что над любой точкой Земли одновременно находятся 4 спутника. Каждый посылает сигнал, показывающий, на каком расстоянии космический передатчик находится от GPS-приемника. По измерениям расстояния до каждого из спутников и могут быть вычислены координаты наземного объекта. Погрешность показаний составляет
2-3 м.
Поначалу GPS-приемники были довольно громоздкими, но постепенно размеры их уменьшались, а удобство использования росло. К примеру, небольшой изящный Samsung W690 («раскладушка») имеет встроенный GPS-приемник. А модель Samsung i8105 помимо приемника оснащена большим четким экраном, по которому легко проследить все подробности маршрута.

Доброго пути!
Давно прошли времена древних путешественников. Но до сих пор, желая узнать верный путь, человек обращается к небу — спутниковый навигатор поможет добраться в любую точку планеты и не заблудиться. Покорить горную вершину, проплыть неведомым маршрутом, проехать новой дорогой. Остановиться и полюбоваться звездами — просто так.


Опубликовано в журнале «S-Files»