Как найти ориентир на море

Определение своего местоположения в открытом море — непростая задача, а без необходимых знаний и инструментов — так почти невозможная. Морской индустрии известны случаи, когда корабельные компьютерные системы выходили из строя на неделю и более из-за вирусов. В некоторых случаях суда были вынуждены дрейфовать в море неделями, так как на борту не было ИТ-специалистов, которые могли бы справиться с проблемой.

Тем не менее задолго до прихода эры навигации и изобретения компьютеров первые мореплаватели — викинги и полинезийцы — отправлялись в далекие путешествия, во время которых совершили множество открытий. Да и Колумб открыл Америку без компьютеров. Как же им удавалось найти путь в океане?

Древнее древнего: как первые мореходы находили дорогу?

Полинезийцы были прекрасными навигаторами. За сотни лет до того, как Христофор Колумб пересек Атлантику, они уже бороздили Тихий океан на своих деревянных каноэ, преодолевая расстояния в тысячи километров между островами Полинезийского треугольника. Солнце, звезды, луна, ветры и течения — вот все, что полинезийцы использовали в качестве ориентиров. Еще они создавали своеобразные карты из палочек и ракушек.

This is a rebbelib stick chart by the Marshallese to navigate the Pacific Ocean by canoe. https://t.co/6sQVUbYjBi pic.twitter.com/JSrWn0LIV8

— Future Mapping Co. (@Futuremaps) May 20, 2016

Викинги также преодолевали тысячи километров, путешествуя межу Северной Европой, Британскими островами, Исландией, Гренландией и даже Северной Америкой. Помогали им в этом расчеты и необыкновенная наблюдательность. Древние мореходы плыли по течению, следили за китами, брали на борт специально обученных воронов, чтобы те летали на разведку и подсказывали, в какой стороне берег.

По разным версиям, они определяли свое местоположение в океане с помощью солнечных часов, вели учет дням, проведенным в море, примерно рассчитывали скорость корабля, ориентировались по солнцу и звездам. Предположительно викинги даже использовали поляризацию света, чтобы найти дорогу в плохую погоду, когда не видно ни солнца, ни звезд. Во многом все их способы были интуитивными и неточными. В легендах викингов часто говорится о походах, во время которых мореходы терялись в море из-за плохой погоды, отсутствия ветра и туманов.

Битва за долготу

Первые представления о координатах, по крайней мере те, о которых известно сейчас, появились в Древней Греции за 200 лет до нашей эры. Полвека спустя, в 90–160 годах нашей эры, Клавдий Птолемей первым предложил математически точную концепцию географической широты и долготы.

С помощью координат и подробной карты земли и неба моряки могли приблизительно определить свое местоположение. Однако вычислить свои координаты было непросто. Если широту еще можно было найти по солнцу, луне и звездам (и то приблизительно), то с долготой дела обстояли значительно сложнее.

Определить долготу можно лишь как разницу между временем в точке, где вы находитесь, и временем в некой референсной точке в тот же момент. Проблема состояла в том, чтобы, во-первых, как-то узнать точное местное время, а во-вторых, точно знать время в другой фиксированной точке (например, в пункте отправления или на Гринвичском меридиане). Точность измерений была критическим фактором: на экваторе отклонение в один градус долготы равно 109,5 километра, или 68 милям.

Время на борту судна можно было вычислить по солнцу и звездам, но задача определения времени в порту отправления долго казалась трудноразрешимой. Эта проблема стояла так остро, что Людовик XVI однажды заявил, будто из-за плохой работы астрономов Франция потеряла больше земель, чем из-за неудачных военных кампаний.

В XVI–XVIII веках Испания, Голландия, Португалия, Венеция и Англия — все ведущие морские державы — предлагали огромные премии за разработку метода надежного определения долготы. Приз Англии в XVIII веке составлял 20 тысяч фунтов стерлингов — целое состояние. Большую часть награды в итоге получил изобретатель хронометра — лондонский часовщик Джон Гаррисон, творение которого поступило на службу мореходам в 1760 году.

Чуть раньше, в 1757 году, человечество получило секстант (над ним одновременно работали несколько ученых: Исаак Ньютон, Джон Хэдли, Томас Годфри и другие), и вместе с хронометром он позволил решить проблему определения долготы.

Как работали эти два инструмента? Штурман измерял высоту солнца над горизонтом с помощью секстанта, чтобы вычислить точное местное время, и сравнивал его со временем по Гринвичу, которое показывал хронометр. Так определялась долгота — то, насколько западнее или восточнее относительно нулевого меридиана находится судно.

А что сегодня?

Сейчас все больше судов полагаются исключительно на электронную картографическую навигационную систему (ECDIS) и систему глобального позиционирования (GPS).

GPS использует сеть более чем из 30 спутников, чтобы помочь нам с вами определить наше точное местоположение. Изначально систему GPS разрабатывали для военных целей, но теперь ею пользуются практически все: от моряков и пилотов самолетов до туристов.

Также суда массово переходят на электронные карты, которые значительно облегчают прокладку и корректировку курса. Электронная картография позволяет тратить минуты на операции, которые раньше требовали нескольких часов. Например, внесение поправок курса вручную — это долгое и кропотливое дело. В ECDIS все проще — нужно лишь загрузить с носителя нужный раздел, ввести необходимые поправки и проложить курс.

«Черные ящики», установленные на морских судах, оказывается, уязвимы для хакеров: https://t.co/pib49JASZi pic.twitter.com/wVQxUdY6bb

— Kaspersky (@Kaspersky_ru) January 12, 2016

В результате офицер на вахте может уделить максимум времени наблюдению за окружающей обстановкой (погодой, скоростью хода судна и другими вещами) и принять верные решения. Автоматизация работы штурмана делает судоходство безопаснее, а это один из важнейших факторов для судовладельцев, заказчиков, доверяющих им свои грузы, и страховых компаний, рассчитывающих ставки по страховке.

Как и в авиации, в морской индустрии навигационная система ECDIS должна дублироваться. Если судно хочет полностью отказаться от бумажных карт и перейти на электронные, то на нем должно быть установлено минимум два независимых друг от друга ECDIS-компьютера, каждый с отдельным дисплеем и своей базой данных.

Что будет, если вдруг все сломается?

Существует вероятность, что обе системы ECDIS откажут: из-за программных ошибок или направленной атаки хакера. Кроме того, любой компьютерной системе приходится делать перерыв в работе, чтобы установить обновления. Периодически исследователи обнаруживают уязвимости в критически важных для судоходства технологиях: GPS, ECDIS, AIS (системе автоматической идентификации). Их латают, но появляются новые.

Сбой навигационных систем где-нибудь в проливе или у берега не так страшен, так как необходимые ориентиры видны невооруженным глазом, к тому же у моряков работают Интернет и мобильная связь. Случись такое на небезопасном участке, судно может связаться с ответственным лицом на берегу и получить от него карту в формате PDF, на которой будут указаны все мели, течения и другие опасности. А вот если такое случится вдали от берегов, то команде придется несладко.

Почему морская индустрия — лакомый кусок для хакеров: http://t.co/kppYBJOgeG pic.twitter.com/0gmmbNqaLd

— Kaspersky (@Kaspersky_ru) May 26, 2015

Система GPS тоже несовершенна. Спутники страдают от вспышек электромагнитного излучения, вызванных солнечной активностью. Кроме того, злоумышленники (скажем, пираты или террористы) могут заблокировать сигнал простым устройством, которое можно довольно дешево приобрести в Интернете.

Направленная атака на GPS легко может сбить судно с пути, а все приборы при этом будут показывать верный курс. В лучшем случае такое событие приведет к задержкам, в худшем — к столкновениям или посадке на мель. Чтобы избежать подобных ситуаций, в мореходных академиях США курсантов учат определять местонахождение судна не только по GPS, но и по солнцу и звездам.

Потеря связи со спутником или блокировка GPS посреди океана — это, пожалуй, самая очевидная угроза, которая способна заставить современных штурманов освежить навыки классической астронавигации.

Можно ли взломать GPS? Учитывая, что в “бытовой” версии навигации шифрование не используется, хак вполне реален: http://t.co/YBrNkZfoe0

— Kaspersky (@Kaspersky_ru) October 15, 2013

Впрочем, у моряков есть свои «народные» методы определения собственного местоположения: например, они могут загрузить GPS-координаты на свой смартфон. Так поступают современные мореходы, когда им нужно определить свое местоположение, а из каюты выходить лень.

Современному судну с рабочими двигателем и электрогенератором сложно потеряться в океане. Два года назад произошел случай, который доказывает, что человечество далеко продвинулось в искусстве мореходства и навигации в последние несколько сотен лет.

В 2014 году американский энтузиаст Реза Балучи попытался добежать от Флориды до Бермуд в гидропоне (гидропон — это такое надувное плавсредство, похожее на беговое колесо для мелких грызунов; оно приводится в движение бегущим внутри него человеком), попал в Гольфстрим и сбился с пути. В результате бедняга три дня скитался по морю и был вынужден притормозить проходящий мимо катер, чтобы спросить дорогу до Бермудских островов.

Многим из нас в современное время может показаться практически невозможным найти нужную улицу без использования GPS навигаторов на наших смартфонах.

А ведь ещё несколько тысячелетий назад у большинства исследователей морей и океанов не было даже самой простой карты под рукой.

Как тогда мореплавателям древности удавалось ориентироваться в бескрайних просторах морей и океанов, чтобы точно добираться до нужного места назначения?

Подробнее обо всём поговорим в нашей новой статье:

Древний мир и техника счисления пути

Древние египтяне и финикийцы были одними из первых мореплавателей, которые предпочитали плавать на своих кораблях лишь вдоль береговой линии и оставаться в поле зрения большой земли.

Однако, постепенно финикийцы начали учиться покорять моря и использовать примитивную астрономическую навигацию, наблюдая за Cолнцем и звездами для определения правильного направления.

Моряки минойской цивилизации на Крите были одними из первых, кто начал использовать нечто похожее на технику счисления пути, а также астрономию (как и финикийцы) во время плавания.

С помощью примитивного счисления пути минойцы умели высчитывать приблизительное местоположение корабля в море путём вычисления уже пройденного расстояния и скорости.

Для измерения скорости корабля минойцы бросали бревно в морскую воду прямо перед носом корабля. Моряк, отвечавший за навигацию, делал пометки, когда бревно проплывало носовую и кормовую части корабля. Затем, используя время, необходимое бревну для преодоления расстояния между двумя частями корабля, высчитывалась приблизительная скорость корабля. Эти измерения проводились каждый час и фиксировались на карте.

Благодаря этому счислению моряки могли удачно совершать короткие плавания между портами в нескольких часах пути друг от друга, но этот метод оказался совершенно неэффективным при плавании на дальние расстояния из-за влияния на расчеты течений и ветров.

Минойцы совершали частые морские путешествия на остров Тира и в Египет. Оба этих морских путешествия занимали у минойцев от 1 до 2-3 дней плавания, что усложняло плавание.

Из-за частых ошибок в расчетах, минойцам пришлось научиться пользоваться астрономической навигацией и точнее двигаться ночью по расположению звезд, в особенности по созвездиям Большой Медведицы.

Полярная звезда использовалась для навигации чаще всего, потому что она не скрывалась за горизонтом и её можно было видеть в течение всей ночи. Полярная звезда, расположена почти точно над точкой оси вращения Земли. Любой, глядя в ясное ночное небо, может определить направление на север — независимо от времени года, независимо от времени ночью.

В дальнейшем греки усовершенствовали астрономическую навигацию

Для моряков астронавигация — это настоящий шаг вперед по сравнению с техникой счисления пути. В астронавигации использовались звезды, Луна, Солнце и горизонт для расчета положения корабля в море. Это очень полезно в открытом океане, где нет ориентиров.

Один из самых простых способов выяснить, в каком направлении движется корабль, — это обратить внимание на движение Солнца. Но даже при том, что греческие мореплаватели научились понимать, шли ли они на восток или на запад по движению Солнца, они не смогли определить долготу.

Когда Солнце садилось, греческие моряки использовали звезды для навигации.

Во II веке до нашей эры греками был придуман антикитерский механизм, который содержал целых 30 бронзовых шестерён в круглом корпусе на передней и задней панелях которого были выгравированы циферблаты со стрелками. Этот прибор использовался как астрономическое, метеорологическое и картографическое устройство в качестве навигационного инструмента, который умел точно расчитывать движения небесных тел той эпохи.

Позднее греки придумали более удобную астролябию, служившую для измерения горизонтальных углов и определения широт небесных тел.

Солнечный камень викингов

Викинги считаются одними из самых успешных мореплавателей прошлого.

Чтобы не заблудиться во время своих длительных путешествий через Северную Атлантику 1000 лет назад, викинги полагались на Солнце, чтобы определять курс. (Это было задолго до того, как в Европе появились магнитные компасы).

В некоторые пасмурные дни даже днём Солнца не было видно за облаками и корабли викингов могли сбиться с курса, особенно в суровых крайних северных широтах. В скандинавских сагах упоминается таинственный «солнечный камень», с помощью которого викинги могли определять географическое направление на север, даже когда Солнце было скрыто облаками или густым туманом.

Даже в пасмурный день небо по-прежнему образует узор из концентрических колец поляризованного света с Солнцем в центре. C помощью кристалла, который поляризует свет, викинги могли определить точное расположение спрятанного Солнца за облаками.

Приложив этот кристал к глазу, викинг смотрел на горизонт и чем точнее наводился на месторасположение звезды, тем ярче кристалл становился. Так викинги всегда понимали, где именно находится «спрятавшееся за облаками» Солнце.

Некоторые учёные говорят, что для этих целей 1000 лет назад викинги использовали кристаллы кальцита.

Во время плавания викинги также использовали дикую природу в качестве ориентира. Птицы были особенно полезны, так как некоторые птицы летали только на определенное расстояние от земли.

Также викинги возили с собой ворон и выпускали птиц, когда им казалось, что они находятся близко к земле. Если вороны кружили над драккаром викингов, то земли, к сожалению, рядом не было.

Компасы и морские карты

Ко времени правления династии Тан (VII век) китайские ученые разработали способ намагничивания железных игл путем натирания их минералом магнетитом.

К XI веку китайские моряки уже использовали компасы для навигации и ориентирования на море. Так называемая «рыба, указывающая на юг» представляла собой деревянную рыбку с намагниченной железной иглой внутри, которая плавала в чаше с водой.

К XIII веку в Европе и на Ближнем Востоке также начали появляться первые магнитные компасы. Хотя некоторые историки утверждают, что европейцы самостоятельно создали водяные магнитные компасы с иглой из железной руды через несколько столетий после китайцев, большинство считает, что китайцы продали свой компас мусульманам, которые затем поделились этими знаниями с европейцами.

Появление водяного компаса с намагниченной иглой в блюдце с водой позволило европейским морякам путешествовать по морю в течение всего года, а не только в более ясные месяцы.

К XIII веку мореплаватели осознали важность составления морских карт как способа ведения записей о своих путешествиях. Первые карты не были очень точными, но они считались ценными и поэтому часто держались в секрете от других моряков.

С компасом и начерченными картами в руках европейские мореплаватели были лучше подготовлены к плаванию в открытом море вне поля зрения суши. Компас сыграл важную роль в эпохе Великих географических открытий: времени исследования мира европейцами, которое произошло примерно между XV и XVIII веками.

Астрономическая навигация в золотой век пиратства

В Золотой век пиратства в море можно было точно определить только широту. Все упомянутые навигационные инструменты не могли вычислить одну критическую метрику – точную долготу.

Во времена Золотого века наиболее продвинутым широко используемым инструментом был квадрант Дэвиса.

Устройство, используемое для измерения в градусах расстояния от небесного тела до горизонта.

Морской хронометр, секстант и лаг

В 1714 году британский парламент предложил щедрое вознаграждение тому, кто решит проблему долготы.

Первый морской хронометр был создан часовщиком Джоном Гаррисоном. Этот инструмент определял положение корабля, используя астрономическую навигацию, а затем сравнивать среднее время по Гринвичу и время в текущем местоположении, чтобы определить долготу.

В 1779 году британский капитан Джеймс Кук использовал секстант и хронометр Гаррисона, чтобы совершить кругосветное путешествие. После благополучного возвращения, Кук отметил, что его расчеты долготы, основанные на хронометре Гаррисона, оказались правильными с точностью до 13 километров.

Секстант

В 1730-х годах английский математик Джон Хэдли и американский изобретатель Томас Годфри практически одноверменно и отдельно друг от другах изобрели секстант. Секстант подарил мореплавателям возможность очень точно рассчитывать широту с минимальной погрешностью.

Секстанты также использовались для расчета долготы в море с использованием так называемого метода «лунных расстояний», осуществляемого путем сравнения точного измерения углового расстояния между Луной и неподвижной звездой с набором предварительно рассчитанных таблиц.

В XVI веке таке был изобретен лаг, который использовался в качестве измерения скорость корабля

К небольшому бруску привязывалась веревка с грузом. На веревке на одинаковом расстоянии друг от друга были завязаны узлы. Брусок выбрасывали за борт и моряк подсчитывал количество узлов, пройденных за определенный период времени, и понимал с какой скоростью корабль движется.

Конечно, современная навигация опирается не на звезды, а на GPS-позиционирование. Спутники на геостабильных орбитах над земной поверхностью посылают сигналы, которые можно использовать для определения точного положения корабля в море. Технологии сделали навигацию настолько точной, что какое-то время астронавигацию больше не преподают в современных военных морских академиях.

Однако, компьютеры могут сломаться, спутники могут быть сбиты, но звезды всегда будут с нами. Звезды могут быть нашими проводниками до конца времен.

ТАКЖЕ ЧИТАЙТЕ:

Если вам понравилась статья, то подписывайтесь на наш канал C A E S A R и ставьте лайки! У нас интересно!

Ориентироваться на воде, а вернее на открытом море не так-то просто как многие могут подумать. А все потому, что не всегда есть возможность спросить дорогу, когда рядом нет никого на расстоянии примерно до 500 километров. Именно поэтому многие мореплаватели пользовались различными знаниями, чтобы всегда иметь возможность сориентироваться и выплыть в нужном направлении.

Важно принимать в расчет, что плавание в морях и на открытых пространствах всегда имеет за собой различные нюансы, как быстрая смена дня и ночи, климатические условия и другие серьезные различия.

Именно поэтому за долгие века выработалось достаточно много примет, согласно которым можно определить не только приближающиеся рифы, но и другие приметные и напутственные знаки, которые так или иначе смогут полностью оказаться полезными, а в иной раз и вовсе спасут жизнь внимательному путнику.

Четкие направления и своевременная реакция на новые условия в море так же актуальны, как и статистика ВЭД которую можно узнать и получить по запросу. К примеру, если дельфины собираются в большие косяки то, скорее всего в скором времени будет шторм, который в свою очередь сможет полностью разрушить судно, если оно ветхое и ничего не предпринято. Если же ныряльщик баклан появляется у незнакомых и неизведанных берегов, можно быть уверенным в приближении рифов.

Примет существует много и все не запомнить, поэтому ориентироваться следует по звездам, так как это самый лучший и простой путь. Созвездия смогут с точностью сказать, где и что находится и как это может быть найдено. Как только вы сориентируетесь, где север и где юг можно будет с легкостью указать на маршрут, который вам необходим и направится в направлении своего пути по изначальному курсу.

Внимательный путник так же без труда сможет заметить различные природные явления. Вернее суть в том, что одни и те же явления будут вести себя по разному. И именно благодаря этому смогут полностью оказаться правильными и удобными для всех людей, которые захотят получить свои возможные варианты и увеличить все другие регалии основных служб и поисковиков. Стоит, как всегда быть аккуратным, но все, же стоит помнить, что море любит дерзких.