На службе у войны: негласный союз астрофизики и армии - Эвис Лэнг

Так сложилось, что вселенные мореплавателей и ученых строились на разных основаниях. Мореходы не слишком интересовались научными проблемами, а ученые – трофеями мореходов. Но данные, полученные Пифеем, использовались астрономами и географами спустя столетия после его смерти. Они были нужны и пиратам, и завоевателям, и купцам, и дипломатам. Гиппарх – математик и астроном, установивший исчисление координат в градусах и сеть параллелей и меридианов, которые до сих пор используются для описания широт и долгот, – перевел в градусы широты аккуратно измеренные Пифеем в разных точках земной поверхности длину тени гномона, продолжительность светового дня, высоту Солнца и пройденные расстояния. Именно поэтому мы и знаем, что Пифей помещал Массалию на северной широте 43°3’ (он ошибся всего на четверть градуса) и что на своем пути к северу он делал остановки на северных широтах 48°40’ (северо-запад Британии, вероятно, остров Ушант в проливе Ла Манш), 54°14’ (остров Мэн), 58°13’ (остров Льюиса в архипелаге Внешних Гебрид), около 61° (Шетландские острова) и около 66° (Северная Исландия). Гиппарх, сам обладавший немалым авторитетом, обращался к авторитету Пифея, когда исправлял промахи других ученых:

Поистине, касаемо Северного полюса, Евдокс очевидным образом не знает, о чем он говорит, когда пишет: «Существует определенная звезда, всегда остающаяся на одном и том же месте; эта звезда является полюсом космоса», тогда как никакая отдельная звезда не лежит в точке полюса, но там [вместо того] лишь пустое пространство, близ которого лежат три звезды. Область, содержащая в себе полюс, очерченная этими [звездами], образует фигуру, очень напоминающую четырехугольник, – в точности как это описано у Пнфея Массалнота.

Честолюбивые первопроходцы древности, по-видимому, отправлялись и в другом направлении: на юг. Одно из таких путешествий, занявший несколько лет обход морским путем Африки в направлении движения часовой стрелки, был предпринят финикийскими моряками примерно в 600 году до н. э. по повелению воинственного царя Египта Нехо II. Столетием позже полководец и правитель Карфагена Ганнон посадил много тысяч колонистов на огромное количество судов и поплыл вокруг Африки в противоположном направлении, против часовой стрелки. Насколько далеко им удалось продвинуться? Трудно сказать наверняка .

___________________

Введенная Гиппархом 360-градусная система счета широт и долгот и вычисления, которые выполнялись на ее основе, дали мощный импульс географии, картографии и астрономии. Термины «широта» и «долгота» происходили от греческих слов, обозначавших «ширину» и «длину» соответственно, и отражали два основных направления на древних картах мира. Но различие между этими координатами очень глубокое. Американский историк Дэйва Собель описывает его так:

Нулевой градус широты определяется законами природы, тогда как нулевой меридиан, нулевая долгота может двигаться, подобно зыбучим пескам времени. Из-за этого различия определение широты выглядит просто детской игрой, а вычисление долготы, особенно посреди моря, – задача для взрослых. Над ней ломали головы мудрейшие умы человечества на протяжении большей части истории.

Хотя положение Полярной звезды в то время еще не позволяло ей служить удобным ориентиром, указывающим на север, греки понимали: если одна и та же звезда или звезды почти касаются горизонта в двух разных городах, значит, эти города лежат на одной и той же широте. Широту можно вычислить из самой большой высоты, которой достигают в данном месте определенные каталогизированные звезды. Одной из таких звезд, которую можно было использовать как саму по себе, так и в паре с другой, служил Канопус, яркая южная звезда, арабы называли ее Сухейль. Евдокс знал, что Канопус-Сухейль почти не видна на Родосе, но достигает угла в 7½ градуса над горизонтом в Александрии. Средневековый арабский мореплаватель и поэт Ахмад ибн Маджид, который умел измерять углы и в градусах, и в «ишба» (видимая угловая ширина костяшки среднего пальца вытянутой руки), советовал своим читателям запомнить: когда звезда Альдебаран достигает наивысшего подъема, угол Сухейль составит шесть градусов в Синдабуре (в нынешнем Гоа) и 7¾ ишба на мысе Мадрака (в нынешнем Омане). «Лучший способ измерить широту дает Сухейль, – писал ибн Маджид, – и другого такого не будет во веки веков».

Вечность длится долго. Пройдет меньше тысячи лет, и Полярная потеснит Сухейль, став в свой черед лучшим мерилом широты. Сейчас в любой точке к северу от экватора высота Полярной над горизонтом позволит вам определить вашу действительную широту на земном шаре с точностью лучше одного градуса.

Яркая южная звезда Зульбар (еще ее называют Ахернар, что по-арабски значит «устье реки») служила еще одной опорной точкой для вычисления широты; согласно ибн Маджиду, муаллимы («навигаторы»), тратившие недели на пересечение Индийского океана с попутными муссонами, полагались только на нее:

Жизнью клянусь, что, когда б не Зульбар, кормчим

Ни фиги, ни финики, ни бетель не смогли б помочь выплыть.

Никакой инструмент не сравнится со звездою этой

Путеводной для кормчих

Хоть ибн Маджид здесь восхваляет ценность наблюдений, выполняемых невооруженным глазом, в навигации давно уже доказали свою ценность специализированные инструменты. Некоторые из них, такие как квадрант и астролябия, вначале были разработаны астрономами и математиками для наземных измерений и лишь позже упрощены настолько, что стало возможно применять их и в море.

Среди легко доступных измерительных приборов в первую голову, конечно, надо назвать движущиеся части человеческого тела: рука, ее пальцы и кисти, ширина шага. В 1150-х годах один исландец, только что вернувшийся из Святой земли, рассказывал, что там человек может определить высоту Полярной звезды, лежа на земле, положив сжатый кулак на поднятое колено и оттопырив от кулака большой палец. Венецианский мореплаватель на службе у португальской короны, совершивший в 1450-х морское путешествие, описывал высоту Полярной звезды в определенном месте на побережье Западной Африки как «рост человека на морском берегу». Даже в 1950-х коммодор королевского флота Британии еще спокойно заявлял, что и современный навигатор может приблизительно определять высоту звезды по размеру запястья (восемь градусов) или ладони (восемнадцать градусов), отнесенных на расстояние вытянутой руки. Да и сегодня любой любитель астрономии знает, что его собственный кулак на вытянутой руке закрывает на небе угол в десять градусов. Эта система мер работает с довольно большой точностью, потому что люди с большими ладонями и кистями обычно имеют и более длинные руки, и значения измеряемых углов ненамного меняются в зависимости от того, кто их измеряет.

Первые навигаторы Индийского океана тоже мерили углы фалангами пальцев, но, кроме того, пользовались и камалом. В самом простом случае камал – это прямоугольная дощечка, через центр которой пропущена бечевка с завязанными через равные интервалы узелками, представляющими единицы измерения широты. Один конец бечевки вы зажимаете между зубами, а другой держите на вытянутой руке. Дальше начинается измерение высоты звезды. Туго натянув бечевку параллельно горизонтальной поверхности, вы другой рукой двигаете дощечку, пока ее верхний край не совпадет с визируемой звездой, Полярной, а нижний – с линией горизонта. Количество узелков между вашими зубами и дощечкой пересчитывается в широту. Камал широко применялся моряками Индийского океана еще в XIX столетии, а уже в конце XX века использовался при реконструкции плавания из Омана в Китай, в которой его эффективность вновь подтвердилась. Марко Поло отмечает, что китайские мореходы применяли похожий инструмент, цяньсинбань, «пластинки для наводки на Полярную звезду» – набор пластин разного размера, удерживаемых на расстоянии вытянутой руки так, чтобы совместить их верхнюю и нижнюю кромки со звездой и горизонтом соответственно. Выбор пластинки из набора зависел от высоты звезды. Тысячелетием раньше китайцы оценивали широту с помощью лянтяньчи – «звездной линейки».