Гринвичское время и открытие долготы

1530 г., в главе 19, озаглавленной «Содержание нового метода определения долготы» он пишет:

4. Хронометрический метод определения долготы - английское описание, 1559 г. Из труда У. Канингэма 'Космографическое зеркало' (The Cosmographical Glasse, 1559). (Национальный морской музей.)

В нашем веке мы имеем некоторое количество небольших искусно изготовленных часов, находящих себе определенное применение. В связи с их небольшими размерами эти часы необременительны в путешествии. Часто они могут идти непрерывно свыше 24 ч. Ас вашей помощью они смогут идти вечно. Используя такие часы и некоторые методы, можно определить долготу. Прежде чем отправиться в путешествие, мы должны позаботиться о том, чтобы точно найти время в исходном пункте, из которого мы отправляемся. Когда мы отойдем на 15-20 миль, пожалуй, можно узнать разность долгот между тем местом, которого мы достигли, и местом нашего отправления. Мы должны подождать до тех пор, пока часовая стрелка наших часов не подойдет точно к часовой отметке циферблата, и в этот же момент с помощью астролябии или глобуса определить время в том месте, где мы находимся. Если это время с точностью до минуты совпадает с тем временем, которое показывают наши часы, то можно быть уверенным, что мы до сих пор находимся на том же самом меридиане, или на той же долготе, и наше путешествие проходило в южном направлении. Но, если эта разность достигнет одного часа или некоторого количества минут, тогда эти величины мы должны перевести в градусы или градусные минуты методом, который я описывал в предыдущей главе, и таким образом получить долготу. При помощи этого способа я могу определить долготу любого места, даже если я неожиданно прошел тысячу миль и даже если расстояние, которое я прошел, мне неизвестно. Но прежде всего, как всегда, нужно определить широту. Я уже рассказывал, как это сделать, а также объяснил, каким образом ее можно получить при помощи методов, связанных с определением времени. Итак, действительно нужно иметь очень надежные часы, не меняющие свой ход при изменении окружающих условий [17].

В издании 1533 г. есть изречение, в котором, кажется, впервые упоминается об определении долготы в море:

Таким образом, в длительных путешествиях, особенно морских, полезно пользоваться большими клепсидрами (водяными часами) или песочными часами, которые смогут точно измерять время круглые сутки и благодаря которым можно исправлять ошибки других часов [18].

В 1555 г. Ричард Эден перевел это описание на английский язык и добавил к нему собственный постскриптум:

И таким путем долгота будет найдена. При помощи этого искусства я смогу найти долготу местоположения, даже если я буду находиться за тысячу миль от избранного мной курса и на неизвестном расстоянии, но для этого сначала должна быть хорошо известна широта. Конец [19].

Но все это пока оставалось лишь мечтой, которая осуществилась только через два столетия.

На эту же тему Канингэм написал трактат в форме диалога между «собеседниками» Филоникусом и Сподиусом, страница которого воспроизведена на рис. 4 [20].

Долготные призы

Хотя теоретически, казалось, все было ясно, настоятельно требовалось практическое решение вопроса об определении долготы, причем не только в море, но и на суше; к этому побуждало развитие океанских путешествий, а также все возрастающая зависимость ряда стран от торговли с Вест-Индией.

В 1567 г. испанский король Филипп II назначил вознаграждение за решение проблемы определения долготы в открытом море. В конце столетия Мигель Сервантес и другие испанские писатели острили по поводу попыток некоторых «сумасшедших» определить местоположение в море - el punto fijo [21]. «Определение долготы», как и «квадратуру круга», стали отождествлять с чем-то в сущности неразрешимым; так, математик из «Новеллы о беседе собак» Сервантеса говорит:

Вот уже двадцать два года, как я стараюсь отыскать неподвижную точку [punto fijo]: то она у меня пропадает, то снова находится; стоит мне только поверить, что я ее нашел и что она от меня больше не уйдет, смотришь - опять я от нее так далеко, что просто диву даешься! Не лучше обстоит у меня дело и с квадратурой круга: одно время я был так близко к цели, что до сих пор мне кажется, будто решение лежит у меня в кармане... [22].

В 1598 г. Филипп III обещал вознаграждение - 6 тыс. дукатов в качестве постоянного взноса, 2 тыс. дукатов в виде пожизненной ренты и 1 тыс. дукатов для оказания помощи-любому, кто сможет «открыть долготу». Полностью этого приза не удостоился никто, но для поощрения возможных изобретателей были выплачены значительные суммы. Гулд упоминает о семи случаях вознаграждений за период 1607-1626 гг., большинство из которых было связано с работами по созданию компасов и по магнетизму [23]. Приблизительно в то же время Соединенные провинции Голландии назначили приз в 30 тыс. флоринов [24]. Вознаграждение обещали также Португалия и Венеция [25].

Очевидно, самой известной личностью среди причастных к испанскому призу был итальянский астроном Галилео Галилей (1564-1642). С помощью недавно изобретенного телескопа он сделал одно из своих первых блестящих открытий, а именно обнаружил у Юпитера четыре спутника, которые при наблюдениях с Земли с периодами от 1,75 до 17 сут появлялись и исчезали, скрываясь за Юпитером или попадая в тень планеты. Затмения и покрытия всегда происходили фактически в один и тот же момент для любого наблюдателя, в какой бы точке земной поверхности он ни находился. Галилей понял, что это явление можно использовать как самые совершенные небесные часы, которыми, если затмения будут заранее предвычислены, можно воспользоваться для определения долготы подобно тому, как в свое время Гиппарх предлагал использовать затмения нашего спутника, Луны. Метод Галилея обладал дополнительным преимуществом вследствие того, что затмения юпите-рианских спутников происходят много чаще: один-два раза за ночь.

Но этот метод обладал и недостатками: во-первых, для того чтобы им воспользоваться, был необходим телескоп, который, как считалось, применять в море затруднительно (позднее это стало возможным); во-вторых, сами затмения происходят не мгновенно. Однако Галилей, уверенный в том, что эта задача разрешима, занялся изучением движения юпитерианских спутников и составил таблицы, предсказывающие моменты затмений. В 1616 г. в надежде выиграть «долготный приз», он предложил свой метод Испании. На испанцев этот метод впечатления не произвел, и в 1632 г. после продолжительной переписки Галилей, по всей видимости, оставил мысль о его продаже Испании. В 1636 г. Галилей попытался предложить свой проект Голландии, отмечая, что он потратил двадцать четыре года на совершенствование своих таблиц. В отличие от Испании Соединенные провинции Голландии заинтересовались предложением Галилея, но переговоры шли с трудом. В это время Галилей находился фактически под домашним арестом в Арсетри вблизи Флоренции, пребывая под тайным надзором инквизиции, которая не позволила ему даже принять золотую цепь, подаренную правительством Голландии. Смерть Галилея, последовавшая в 1642 г., положила конец всем переговорам.

Достижения семнадцатого столетия

Исследуя колебания маятника как механизма, позволяющего регулировать ход часов, Галилей внес новый вклад в развитие искусства измерения времени, а также в историю определения долготы. Первое упоминание об использовании гиревых часов в астрономии относится к 1484 г., когда Бернард Уолтер, ученик Региомонтана, применил такие часы для измерения промежутка времени между моментами восходов планеты Меркурий и Солнца [26]. Часы были неотъемлемой частью астрономического инструментария, которым пользовался знаменитый датский астроном Тихо Браге (1546 1601); составленный им каталог 777 звезд, расширенный до 1005 звезд и опубликованный современником Галилея Иоганном Кеплером (1571-1630) в его Рудольфовых таблицах в 1627 г. [27], оставался самым совершенным вплоть до основания в 1675 г. Королевской обсерватории. Тихо Браге приобрел и испытал в период 1577- 1581 гг. четыре экземпляра часов, после чего пришел к заключению, что из-за дефектов часового механизма эти часы непригодны для решения большинства астрономических задач.

В 1637 г. Галилей первым обратил внимание на то, что длина маятника может служить элементом,