Сегодня мы расскажем вам о часах, которые сделали настоящий переворот в морской навигации, с помощью которых можно не только узнать правильное время, но и определить точное положение корабля, а по большому счету любого объекта на поверхности земли.
Знать, где ты находишься, важно для любого путешественника, но если на суше есть множество примет, с помощью которых можно не заплутать, то на открытом пространстве морей и океанов, вдали от берега нет никаких ориентиров, позволяющих определить местоположение, единственная возможность – сделать это по наблюдениям небесных объектов – Солнца, Луны или звёзд. Координаты объекта определяются двумя показателями – широтой, положением точки на поверхности Земли к северу или югу относительно экватора, и долготой, положением относительно «нулевого» меридиана. Как правило, это «гринвичский» меридиан, проходящий через обсерваторию в Гринвиче, но может быть и любой другой.

Сегодня мы расскажем вам о часах, которые сделали настоящий переворот в морской навигации, с помощью которых можно не только узнать правильное время, но и определить точное положение корабля, а по большому счету любого объекта на поверхности земли.
Знать, где ты находишься, важно для любого путешественника, но если на суше есть множество примет, с помощью которых можно не заплутать, то на открытом пространстве морей и океанов, вдали от берега нет никаких ориентиров, позволяющих определить местоположение, единственная возможность – сделать это по наблюдениям небесных объектов – Солнца, Луны или звёзд. Координаты объекта определяются двумя показателями – широтой, положением точки на поверхности Земли к северу или югу относительно экватора, и долготой, положением относительно «нулевого» меридиана. Как правило, это «гринвичский» меридиан, проходящий через обсерваторию в Гринвиче, но может быть и любой другой. Русские моряки, например, вели отсчет от «пулковского» меридиана.
Широту определить достаточно просто – нужно только измерить угол направления на Полярную звезду (в южном полушарии  – на звезду “Сигма Октанта”) относительно горизонта, и мы получим широту места с некоторой погрешностью. Например, для точки расположения Специальной астрофизической обсерватории он составляет +43°39/12″. А вот Ставрополь находится на 45-й параллели, то есть ровно посередине от Северного полюса до экватора.
Определить долготу, казалось бы, тоже несложно. Нужно просто сравнить по одним и тем же часам время наступления полудня в отправной точке и месте нахождения объекта. Этот способ предложил еще в середине XVI века нидерландский математик и картограф Фризиус Гемма. По этому методу на корабле, который отправляется в плавание, часы выставляются по времени, соответствующему условному «нулевому» меридиану. Пройдя какое-то расстояние от порта, штурман должен выяснить, в какое время в этом месте наступает полдень. Если корабль шел на запад, то полдень должен наступить позже, чем в исходной точке, если движение осуществлялось на восток – раньше. Зная, что в родном порту Солнце достигало высшей точки небосклона в 12-00, а в том месте, где находился корабль, полдень пришелся, к примеру, на 15-00, легко определить, что это место в океане находится на 3 часа (15 – 12) западной долготы относительно исходной точки. Дальше – дело за математикой. В переводе на градусное исчисление 1 час составляет 15° долготы. На экваторе 1 градус соответствует примерно 111 км (в других широтах нужно делать соответствующую поправку), значит, 1 минута, т. е. 1/60°, равна около 1,85 км.
В принципе, ничего особо сложного, если бы не одно «но»… Речь, по существу, идёт о «хранении времени» нулевого меридиана. Поэтому первое требование к морскому хронометру – высокая точность, которая должна сохраняться в течение многих суток и даже месяцев. Без этого невозможно ни прокладывать путь по картам, ни наносить на них объекты. И хотя с появлением балансного маятника (см. предыдущий очерк) исчезла зависимость хода часов от гирь и в некоторых пределах от качки, создание абсолютно точных морских часов упиралось и в другие проблемы. Среди них – большая влажность, солевые испарения, изменения давления и температуры и т.д. Все это приводило к деформации элементов механизма, которые истирались и ломались. Ни о какой точности хода и речи не могло быть. А ведь погрешность всего в 10 временных минут выливается в ошибку определения местоположения в 20 км. При больших расстояниях и более длительном времени плавания погрешности возрастают многократно!
Проблема была столь важной, что в 1714 году Британский парламент учредил специальный орган – Комиссию долгот, единственным назначением которой было поощрение изобретательства, направленного на решение задачи измерения долготы. Эта комиссия учредила приз в 10000 фунтов (впоследствии сумму подняли до 20000 фунтов) за разработку часов, пригодных к использованию. Желающих получить приз было немало. Судите сами: на нынешние деньги эта сумма составляла от 2 до 4 миллионов фунтов стерлингов! Однако задача оказалась очень непростой, и призовой фонд долгое время оставался нетронутым.
Несмотря на огромную премию, на создание хронометра ушли десятилетия. Преуспел в этом английский часовщик-самоучка Джон Гаррисон. Гаррисон взялся за работу в 1730 году в возрасте 37 лет и свой первый морской хронометр, известный ныне как «H1», продемонстрировал в 1736-м. В том же году он совершил испытательное плавание из Лондона в Лиссабон и обратно. По прибытии время сверили с «образцовым» экземпляром – отклонение всё-таки было, хотя и не очень большое. Часовщик продолжил совершенствовать хронометр и скоро представил его новую модель – «Н2». Её планировали испытать при плавании через океан, но испытания отменили из-за начала войны между Англией и Испанией, а пока шли боевые действия, Гаррисон начал строить вариант «H3», ещё более совершенный. В нём он впервые в истории часового искусства применил подшипники, компенсаторы температуры и другие новшества. Позже появился ещё один вариант морского хронометра – «Н4», который решил наконец проблему морского хронометража. Его создание он закончил в 1761 году в возрасте 68 лет. При этом четвёртая модель Гаррисона была уже не настольным хронометром, а подобием карманных часов.
А что же Комиссия долгот с её премией? Она не торопилась выполнять своё обещание и всячески затягивала с выплатой. Работающей была официально признана лишь пятая модель хронографа «Н5», и в 1772 году престарелый Гаррисон наконец получил свой приз.
Часы Гаррисона распространились по всему миру – они стояли и на кораблях исследователей, в частности у Джеймса Кука, и на военных судах, однако были сложными и весьма дорогими. Делать такие часы умели немногие часовщики, и далеко не все кораблестроители оборудовали свои суда морскими хронометрами подобной точности. Вплоть до середины XIX века морские хронометры трудно было назвать серийной продукцией, а требовалось их очень и очень много, в особенности когда Англия первой издала указ об обязательной установке этих устройств на все военные и гражданские суда. Но, к счастью, у Д. Гаррисона в ряде стран появились талантливые последователи. Но об этом стоит рассказать отдельно.
Сегодня для многих читателей проблема определения координат и точного времени может показаться несколько странной – работают системы спутниковой навигации GPS и ГЛОНАСС, сигналы точного времени передаются многими радиостанциями, а уж точные кварцевые часы есть почти у каждого человека. Однако в эпоху парусного флота всего этого не было. Поэтому морской хронометр, секстант для измерения высоты светил и астрономические навигационные таблицы долго были единственно возможными средствами для навигации по картам. Всё это и сегодня входит в обязательный комплект корабельного имущества как запасной комплект для непредвиденных обстоятельств.

В. РОМАНЕНКО,
кандидат технических наук, заслуженный работник культуры РФ.
НА СНИМКАХ: Джон Гаррисон; Морской хронометр Гаррисона, модель «Н1»; «H5» –

финальная конструкция Гаррисона, за которую он получил приз Комиссии долгот.

При подготовке статьи были использованы материалы из открытых источников печати и Интернета.