Читать книгу "История географических карт"

Первоначально бэкстаф состоял из палки и перекладины, причем последняя изготавливалась в виде «половинки креста» и ездила по посоху сверху. Дэвис указывал, что пользование этим инструментом противоположно пользованию градштоком, так как наблюдатель при этом стоит спиной к Солнцу и смотрит на горизонт сквозь горизонтальную щель на дальнем конце посоха. Чтобы определить угловую высоту Солнца, нужно было двигать перекладину, пока тень от ее конца не упадет точно на щель. Таким способом можно навести прибор одновременно на горизонт и на Солнце, не переводя глаза. Прибор этот изначально был придуман для измерения исключительно высоты Солнца – причем только если она не превышает 45° над горизонтом, – и больше ни для чего не годился. Однако Дэвис на этом не успокоился.

Предположительный вид усовершенствованного бэкстафа Джона Дэвиса с двумя скользящими перекладинами. Этот инструмент был изобретен и описан, но, по всей видимости, не был воплощен в жизнь

«Узнав на практике, что градшток превосходен и лучше всякого другого инструмента отвечает ожиданиям моряков, – пишет Дэвис, – и зная также, что чем крупнее у инструмента деления, тем он точнее, я весьма тщательно работал над поиском хорошего и наглядного средства, как сделать градшток длиннее, не только чтобы градусы на нем стали больше, но также чтобы избежать неопределенности прицела, если неверно приставить посох к глазу». Более того, он уверял читателей, что усовершенствованный инструмент, недавно испытанный им в море, будет работать по ту сторону экватора не хуже, чем по эту.

Этот второй инструмент, длиной в ярд, был снабжен двумя «полукрестами», или поперечинами. Одна из них, прямая, была 14 дюймов в длину и бегала по верхней стороне основания прибора, или жезла, под прямым углом к нему, а вторая, изогнутая в форме сектора окружности, смотрела с основания вниз и тоже могла передвигаться вдоль него. Дэвис обещал дать подробное описание этого прибора – усовершенствованного бэкстафа – в отдельной публикации (которую так и не написал); пока же он лишь заверил читателей, что «он обладает большими возможностями и многими применениями». Дэвис был не слишком высокого мнения о применении квадранта в морском деле, но признавал, что это «прекрасный инструмент для проведения любых астрономических наблюдений на суше». Тем не менее, несмотря на такую точку зрения, его усовершенствованный бэкстаф с изогнутой поперечиной стал предвестником другого инструмента, который в Англии был позже известен как «квадрант Дэвиса», а во Франции – как «английский квадрант».

Английский квадрант был изобретен Джоном Дэвисом, по всей видимости, при участии Эдварда Райта из Кембриджа – человека, который, кроме всего прочего, применял свои математические познания к исправлению и улучшению навигационных морских карт. Усовершенствованный инструмент представлял собой разделенный квадрант, то есть четверть круга, а на самом деле старый добрый бэкстаф с некоторыми улучшениями. Изогнутую поперечину, которая первоначально могла скользить вдоль жезла, передвинули к ближнему его концу и зафиксировали. Для жесткости к нему добавили еще одну перекладину, или откос. Вторую верхнюю поперечину – прямую – прежнего бэкштока тоже заменили на изогнутую поперечину в виде сектора окружности. Ее тоже усилили откосом и закрепили на дальнем конце жезла. Инструмент был снабжен тремя диоптрами; один из них был, как прежде, закреплен на дальнем конце жезла, а два – на скользящих рамках, установленных на каждом из двух секторов. Теперь, вместо того чтобы двигать поперечину взад и вперед по жезлу, достаточно было двигать скользящие диоптры по своим секторным поперечинам вверх и вниз и таким образом получать необходимый угол. При реальном применении прибора наблюдатель обычно заранее грубо настраивал верхний скользящий прицел. Затем он подносил жезл к глазу и проводил точную настройку при помощи прицела на нижнем секторе. Угловая высота Солнца при этом определялась как сумма углов на двух градуированных секторах.

Первое усовершенствование английского квадранта пришло из Франции. За два года до того, как Джон Хэдли (Гадлей) описал свой первый квадрант, француз по имени Пьер Бугер, профессор гидрографии в Круассике и член Королевской академии Бордо, представил в Королевскую академию наук работу под заголовком «О методе точного наблюдения высоты звезд в открытом море». Академия опубликовала работу как одну из лучших за 1729 г. Во введении к описанию усовершенствованного инструмента для определения широты Бугер приводит краткий обзор различных инструментов, которыми пользовались в то время моряки и ученые всего мира, и простым языком формулирует их недостатки. Все подобные инструменты он разделил на две общие группы. В первую вошли все портативные инструменты, наилучшим образом приспособленные для использования на суше, такие как астрономический квадрант, астролябия, астрономическое кольцо, полусфера Михиля Куанье и т. п. Эти инструменты, указывает Бугер, носят свой горизонт с собой – либо в виде отвеса и вертикальной линии, либо, скажем, кольца для подвешивания, так чтобы они в любом случае занимали необходимое вертикальное или горизонтальное положение. Вторая группа включала в себя такие инструменты, как градшток Геммы Фризия (baton astronomique) и бэкстаф Дэвиса. Для этих приборов необходим видимый горизонт, поэтому они лучше всего подходят для навигаторов, ведь на море – теоретически – всегда имеется горизонт. Всем подобным инструментам, по словам Бугера, приходится терпеть жуткую качку и броски на неустойчивой палубе; к тому же их вечно винят в ошибках, в которых они не виноваты.

Квадрант Дэвнса, или английский квадрант, – логическое развитие бэкстафа, или оборотного жезла, и предшественник современного секстанта

В качестве иллюстрации к первой группе Бугер продемонстрировал коллегам несколько инструментов с кольцами для подвески, и оказалось, что их точность зависит от веса и аккуратного закрепления кольца на подвесе. Простое астрономическое кольцо представляло собой плоскую металлическую окружность с маленьким отверстием возле верхушки и градуировкой на внутренней поверхности, куда падают лучи Солнца. Несмотря на ограниченность применения, инструмент этот пользовался значительной популярностью среди астрономов и некоторых навигаторов; с его помощью часто проверяли широту, измеренную астролябией. То же относилось и к полукругу; его использовали так же и с такой же целью, как астрономическое кольцо. Бугер приписывал изобретение полукруга месье Мэйнье, королевскому профессору гидрографии в Гавр-де-Грас. Сам Бугер этого инструмента не видел, но читал его описание. Очевидно, во времена Бугера использовались две разновидности квадранта – во-первых, металлическая плоская четвертинка кольца с маленьким отверстием и, во-вторых, полукольцо. Четверть кольца подвешивали за один из радиусов, а на втором радиусе имелся спиртовый уровень для определения горизонта, которого могло и не быть; пользоваться таким квадрантом можно было и на суше, и в море. Бугер говорит о том, что эти инструменты необходимо подвешивать за центр тяжести, и в завершение своего эссе описывает остроумное приспособление – астрономическое кольцо, которое, подобно морскому нактоузу для компаса, способно в любую погоду сохранять верное положение относительно горизонтали. Кольцо предлагалось закрепить на круглом деревянном плотике, плавающем в бочке воды или масла. Сама бочка тоже крепилась на карданном подвесе в жесткой раме. В теории сотрясения бурного моря сначала примет на себя карданный подвес, затем жидкость в бочке; так что плавающий инструмент в любой ситуации сохранит горизонтальность. Вот наконец, казалось бы, прекрасное решение проблемы определения широты; у него, похоже, совсем нет недостатков. Бугер при помощи серии диаграмм и сложных уравнений продемонстрировал, что плавающее кольцо – прекрасная идея сама по себе – не будет работать так, как предполагал изобретатель. В отличие от плавающего компаса кольцо невозможно использовать для измерения широты, если оно будет прыгать вверх-вниз и постоянно отклоняться от вертикали то в одну, то в другую сторону. Вывод: именно человек может лучше всего удерживать инструмент при проведении измерений в море.

Астрономический квадрант и полукруг пользовались при измерении угловых высот меньшей популярностью, чем астрономическое кольцо. Однако и то, и другое, и третье использовалось для измерения высоты Солнца даже в XVIII в.

Многие французские штурманы полагались при определении широты места на градшток, но Бугер считал этот прибор не слишком удачным, так как обычно его градуировка не отличалась точностью, а поперечина, изнашиваясь, начинала болтаться, вызывая серьезные ошибки. Сам Бугер предпочитал английский квадрант Дэвиса и Райта; он показал, что нужно всего лишь слегка усовершенствовать этот инструмент, чтобы сделать его идеальным для использования в море. Например, он считал, что две дуги окружности – это излишнее усложнение конструкции. На настройку диоптров и прицеливание уходило слишком много драгоценного времени, и часто случалось, что полуденное измерение высоты Солнца на самом деле происходило на несколько минут позже. Почему бы не объединить обе дуги в одну? – спрашивает Бугер. Даже если инструмент от этого станет немного громоздким, его будет проще градуировать и гораздо легче использовать. Он предложил проградуировать свою четверть окружности на градусы и минуты при помощи поперечных линий.

Плавающее астрономическое кольцо и ванна на карданном подвесе были придуманы для использования в море. Французский ученый Пьер Бугер указал на недостатки этого устройства

Предложенный Бугером прибор представлял собой бэкстаф в форме квадранта с небольшими дополнительными новшествами. Квадрант должен был иметь три диоптра, из них два неподвижных – в точках С и Е. Всю настройку угла следовало проводить при помощи одного-единственного подвижного диоптра F на градуированной дуге ED. Скрещивающиеся перекладины внутри квадранта должны были придать инструменту дополнительную прочность и жесткость. Два диоптра на инструменте Бугера – Е и F – были снабжены маленькими выпуклыми линзами, отшлифованными таким образом, чтобы фокусироваться на диоптре С. Диоптр С вообще очень важен, так как именно здесь находится новая деталь – отражатель. С точки зрения наблюдателя, P представляет собой прорезь, посредством которой диоптр закрепляется на вершине инструмента, как прежде в английском квадранте. MN представляет собой щель для фиксации горизонта длиной около 1 ²/₃ дюйма. C – точка, в которой солнечные лучи должны сойтись в фокусе, а прямоугольник QRTO – тень, отбрасываемая диоптром, который обозначен на большой диаграмме как E. Таким образом, в области размером примерно 2 на 3 дюйма наблюдатель может, не переводя взгляда, поймать горизонт в щель и настроить подвижный прицел так, чтобы резкое маленькое пятнышко солнечного света оказалось на одной линии с горизонтом в пределах прямоугольника тени. Бугер предупреждал, что для работы прибора в точке Е абсолютно необходима линза с надлежащим фокусным расстоянием; если поставить там обычный прицел с отверстием, то возникнет область полутени, которая ухудшит точность измерений.

Квадрант Бугера устроен таким образом, что позволял спустить Солнце к горизонту. Наблюдатель мог одновременно видеть и Солнце, и горизонт

Проследить происхождение современного секстанта от примитивного градштока совершенно невозможно. В конце XVII и начале XVIII в. в Европе так широко развернулась научная деятельность, да и сами задачи были настолько универсальны и просты, что одновременно делалось множество аналогичных открытий и изобретений. Активно работали научные общества, такие как Королевское общество в Англии, Королевская академия наук во Франции, Королевская академия Бельгии и Американское философское общество, причем члены одного общества зачастую являлись членами-корреспондентами нескольких других. Каждое научное общество достаточно хорошо представляло себе, что происходит в остальных, и одинаковые идеи неизбежно возникали и разрабатывались параллельно. Международная конкуренция была очень острой и, хотя временами возникали неприятные ситуации, в целом оказывала на прогресс науки благоприятное влияние.

Рассмотрим пример – изобретение отражательного квадранта. Никто не знает, кому принадлежала первоначальная идея. Известно, что в 1669 г. Жан Пикар пользовался квадрантом со зрительными трубками («телескопами») вместо привычных отверстий-диоптров, но сам по себе его инструмент был лишь чуть усовершенствованным вариантом того, которым пользовался датский астроном Тихо Браге. Что же касается отражательной способности квадранта и секстанта, то в плавильный котел науки было брошено несколько независимых идей, прежде чем из этого получилось хоть что-то практически применимое. В докладе, прочитанном перед Королевским обществом 23 марта 1691 г., Эдмунд Галлей сказал: «Ясно сознавая великие преимущества зрительных труб при наблюдении объектов на суше, я давно думал, нельзя ли придумать инструмент, который позволил бы применить эти преимущества в наблюдениях, которые моряки проводят при определении широты, поскольку нет ничего более желательного, нежели добиться в этом деле достаточной достоверности. Тешу себя надеждой, что мне наконец удалось сделать то, что поможет проводить необходимые действия со всей возможной точностью: а именно морской квадрант, в котором и объект, и горизонт видны четко и в увеличенном виде, как можно наблюдать в фокусе обычной зрительной трубы».

Далее Галлей описал устройство, которое можно назвать складным отражательным квадрантом, а в заключение сделал интересное замечание. «Инструмент, который я предложил некоторое время назад для наблюдения на море при помощи зрительных трубок и в котором, как я обнаружил, доктор Хук [Роберт Гук] меня обошел». По всей видимости, Гук действительно обошел Галлея, так как в журнале общества имеется следующая запись: «Доктор Гук сказал, что он давно уже изобрел такой инструмент, как этот, что он тоже использовал один и тот же объектив для обоих объектов…» Более того, в 1678 г. ничего не подозревающий Галлей с гордостью привез в Данциг двухфутовый квадрант, чтобы показать астроному Яну Гевелию, как хитро он приспособил к нему зрительные трубки, не зная, что Гук и Гевелий уже некоторое время спорят о том, кому принадлежит приоритет в этом вопросе. Интересная, должно быть, вышла встреча!

Известно также, что на собрании Королевского общества 11 марта 1672 г. в ряды общества был принят некий Исаак Ньютон, профессор кафедры Святого Луки в Кембридже, – ему было тогда тридцать лет. Новый член прочел перед собравшимися доклад об одном из своих изобретений – отражательном телескопе. Ни изобретение Ньютона, ни его дальнейшая работа не встретили всеобщего одобрения. Он начал конфликтовать с учеными коллегами, чьи самые серьезные претензии к этому человеку заключались в том, что он молод, а они – в преклонных годах; а превосходство в возрасте часто путают с умственным превосходством. Одним из самых яростных его оппонентов стал Люка, профессор математики из Льежа; Ньютон стойко защищался, но оказался прижатым к стенке. Он писал Ольденбургу, одному из секретарей общества, который в то время вел протоколы: «Если я освобожусь от дела мистера Люка, то решительно распрощаюсь с [исследованиями] навсегда, исключая те, что я провожу для собственного удовлетворения или оставляю их результаты неопубликованными; ибо я вижу, что человек должен либо отказаться от изобретения чего-то нового, либо становиться рабом, чтобы только защитить свое изобретение».

Более трети палубного пространства на этом корабле XVI в. выделено навигатору и его качающемуся креслу, изобретенному для измерения широты в море. В реальности такое устройство никогда не использовалось

Учитывая возникшие у Ньютона многочисленные проблемы, неудивительно, что мир ничего не знал о том, что он изобрел отражательный угломерный инструмент до смерти Эдмунда Галлея. В 1742 г. в бумагах Галлея было обнаружено описание такого инструмента, октанта, написанное рукой Ньютона. Позже оно было напечатано в «Философских протоколах» Королевского общества. Основным интересом Ньютона в тот момент было измерение расстояний до звезд и расстояний между звездами и Луной; его октант хорошо подходил для этой цели. «И хотя инструмент трясется из-за движения вашего судна в море, – писал он, – все же Луна и звезда движутся вместе, как если бы они действительно были скреплены друг с другом на небесах; так что наблюдение можно так же точно провести в море, как и на суше. И этим же инструментом, – добавлял он, – можно с точностью наблюдать высоты Луны и звезд, посредством приведения их к горизонту; и таким образом широту и время наблюдения можно определить более точно, чем теми способами, которые используются сейчас».

Еще до того, как было опубликовано описание ньютоновского отражательного квадранта, Джон Хэдли, деревенский джентльмен и вице-президент Королевского общества, изготовил инструмент «для измерения углов», которому суждено было стать прообразом современного секстанта. Послание обществу, в котором он описал свой прибор, датировано 13 мая 1731 г. Брат Хэдли Джордж позже засвидетельствовал, что инструмент был изготовлен летом 1730 г. Для чего потребовалось такое свидетельство и почему так важна эта дата? Дело в том, что по другую сторону Атлантики «бедный стекольщик из Филадельфии» по имени Томас Годфри в том же году закончил работу над аналогичным квадрантом; его прибор был готов к морским испытаниям в ноябре.

Джеймс Логан из Филадельфии прочел о новом инструменте Хэдли в «Протоколах» Королевского общества и внезапно вспомнил юного Годфри с его морским квадрантом, «к которому он приспособил два оптических стеклышка таким образом, чтобы совместить две звезды, разделенные почти любым расстоянием». Этот инструмент практически точно совпадал с первым вариантом прибора Хэдли. В мае 1732 г. Логан написал Эдмунду Галлею – тогдашнему королевскому астроному – и детально описал инструмент Годфри.

Вопрос был вынесен на заседание Королевского общества 31 января 1734 г. К этому моменту Логан успел прислать два свидетельства, сделанные под присягой, которые и были представлены членам общества. Документы доказывали, что квадрант Годфри был передан в руки Дж. Стюарта, помощника капитана шлюпа «Трумэн» Джона Кокса 28 ноября 1730 г. Помощник капитана взял его в рейс на Ямайку, а в августе 1731 г. те же капитан с помощником взяли прибор в рейс на Ньюфаундленд. Логан приносил обществу извинения за то, что не поднял этого вопроса раньше, и объяснял это тем, что был очень занят и не знал, что в этой области у Годфри есть конкуренты. Однако все обошлось миром, и общество любезно согласилось признать заявление Годфри и позволить ему разделить честь изобретения с Хэдли. Вот еще один пример тех непостижимых совпадений, когда два человека, работая независимо друг от друга – по разные стороны океана, – практически одновременно пришли к одним и тем же выводам.

Отражательный квадрант, октант или секстант не был и не мог быть, строго говоря, изобретением одного или двух человек. Этот инструмент, позволявший измерять небесные углы при любых условиях, на суше и на море, с достаточной точностью, стал логическим развитием древнего градштока. Годфри и Хэдли просто объединили лучшие черты множества инструментов в одно измерительное устройство и применили законы оптики. В новом приборе отразились усовершенствования, сделанные Галлеем и Гуком, Гевелием и Пикаром, Ньютоном, Бугером, Дэвисом и, вероятно, десятками других людей. Просто пришло время инструмента, способного переносить любые погодные условия, ярость моря и человеческие слабости. Инструменты, созданные Хэдли и Годфри, на долгое время решили проблему угловых измерений.

Описывая свое изобретение, Хэдли отмечал, что инструмент создан, «дабы быть полезным там, где движение объектов или любые другие обстоятельства, вызывающие неустойчивость обычных инструментов, делают наблюдения трудными или сомнительными». Хэдли назвал его, по образцу прежних инструментов, октантом (то есть восьмой частью круга), «поскольку он имеет на своем лимбе… дугу в 45 градусов, разделенную на 90 частей или полуградусов; каждый из них соответствует при наблюдении полному градусу». У прибора есть указатель, или радиус, который «поворачивается вокруг центра, чтобы отмечать деления», то есть фиксировать измеряемый угол. Возле оси поворота подвижного радиуса перпендикулярно плоскости инструмента закреплено плоское зеркальце (speculum) под углом, «наиболее удобным для тех применений, для которых придуман этот инструмент». Когда подвижный радиус показывает на градуированном лимбе 00°00'00", зеркало стоит под углом около 65° к нему. Второе зеркальце крепится к раме октанта также перпендикулярно к его плоскости, причем таким образом, что, когда указатель стоит на 00°00'00", второе зеркало оказывается параллельно первому и направлено в противоположную сторону, то есть к глазу наблюдателя.

Оптическая труба этого прибора крепится вдоль одного из радиусов параллельно ему таким образом, что в объектив – а значит, и в глаз наблюдателя – проходит только половина лучей, а вторую половину перехватывает неподвижное зеркало. До этого момента первый квадрант Хэдли по принципу действия и дизайну примерно соответствовал квадранту Ньютона. Правда, с кое-какими заметными усовершенствованиями, которые позже стали стандартом для мастеров-инструментальщиков. Например, добавилась открывающаяся рамка, в которую при необходимости можно было вставлять пластинки темного стекла разных оттенков. Таким образом, вставив темное стеклышко или просто частично заслонив объектив, можно было уменьшить яркость солнечного света, попадающего в глаз наблюдателя. Аналогичным приспособлением было оборудовано и второе зеркальце, закрепленное на поворотном радиусе. Для облегчения настройки прибора неподвижное зеркальце крепилось не непосредственно к раме, а к круглой поворотной пластинке на оси, положение которой через несколько шестеренок и червячную передачу регулировалось настроечным винтом. Третье усовершенствование относилось к подвижному указателю. Если обычный указатель ходил вдоль градуированного лимба сужающимся концом, то новый имел на конце прорезь с натянутым волосом, а вдоль всей длины – треугольную канавку. Волос и канавка обозначали центр указателя по всей длине – от оси вращения до самого конца. Значение угла считывалось в прорези по волосяной линии.

В окуляре своей оптической трубы Хэдли установил филярный микрометр из трех нитей, две из которых были уложены горизонтально и параллельно друг другу, а третья закреплена вертикально; нити позволяли наблюдателю точнее настроиться, причем одновременно в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Хэдли предупреждал о том, что лимб прибора следует градуировать с величайшей тщательностью – в приборе такого рода все ошибки удваиваются, поскольку угол падения равен углу отражения.

В результате всех усовершенствований, которые Хэдли внес в устройство квадранта, ему стало не нужно массивное неподвижное основание. Пользоваться этим прибором было не сложнее, чем просто смотреть в зрительную трубу, которой он был оборудован. Если прибор по каким-то причинам раскачивался, то все его части раскачивались вместе, так же как оба объекта наблюдения, например Солнце и горизонт. Их все равно можно было совместить в окуляре зрительной трубы, особенно если она была достаточно мощной и обеспечивала увеличение в четыре-пять раз.

Второй квадрант Хэдли (точнее, октант) был разработан специально для моряков и отличался от первого в основном расположением зрительной трубы и зеркал относительно градуированного лимба и подвижного указателя. Именно такая схема расположения – указатель, который ходит по лимбу, подобно маятнику в часах, а зрительная труба установлена перпендикулярно радиусу – и досталась от него в наследство современному секстанту. Хэдли добавил также третье зеркало и дополнительный прицел – окуляр в виде маленького отверстия и прямоугольный объектив с волосяным перекрестьем. Теперь можно было наблюдать Солнце, стоя к нему спиной, – другими словами, если угловая высота Солнца превышала 90°. Этот октант был испытан на борту яхты «Чатем» 30–31 августа и 1 сентября 1732 г. во исполнение приказа лордов адмиралтейства. Это был инструмент, «предназначенный преимущественно для измерения высоты Солнца, Луны и звезд по отношению к видимому горизонту, спереди или сзади». Позже мистер Дж. Сиссон воспроизвел деревянную модель, которую Хэдли демонстрировал обществу, в бронзе. Инструмент был установлен на подставке, высоту которой можно было регулировать, а вместо шарового шарнира снабжен двумя дугами, чтобы октант можно было наклонять в любую сторону.

Отражательный октант Исаака Ньютона. Записи о нем были обнаружены уже после смерти автора и опубликованы впервые в 1742 г.

Адмиралтейство на испытаниях квадранта Хэдли представлял мистер Джеймс Янг, старший служитель в Чатеме; присутствовали также достопочтенный сэр Роберт Пай, Роберт Орд и двое братьев Хэдли, все члены Королевского общества. Наблюдения проводились, когда яхта стояла на якоре в устье Медуэя возле Ширнесса, в одиннадцати милях к востоко-северо-востоку от Чатема. Погода была свежей, и иногда из-за туч наблюдения приходилось прерывать. Все данные, включая высоту Солнца в разное время и угловые расстояния многочисленных звезд друг от друга и от горизонта, проверялись по данным Джона Флемстида, собранным в Гринвичской обсерватории; время засекали по часам. В общем и целом результаты оказались хорошими. Ошибки наблюдения, обобщенные после завершения испытаний, в большинстве измерений не превысили одной минуты дуги в ту или иную сторону; часто они не превышали тридцати секунд.

В 1732 г. Хэдли представил в Королевское общество еще одну работу под заголовком «Спиртовой уровень, который следует прикрепить к квадранту для измерения меридиональной высоты в море, когда горизонт не виден». Как указывал Хэдли в своей работе, необходимость непременно видеть горизонт, чтобы определить широту судна, всегда представляла такие трудности, что любой метод, позволяющий сделать это без помощи горизонта, был бы достижением, даже если он повлечет за собой ошибку в несколько минут дуги. Поэтому Хэдли предложил для решения этой проблемы квадрант со спиртовым уровнем довольно сложной конструкции, изогнутым в дугу и закрепленным на основании инструмента. Он подробнейшим образом расписал, каким должно быть отверстие в трубке уровня, как ее нужно наполнять и как настраивать инструмент в целом. Но инструмент вновь получился таким, что пользоваться им в одиночку было невозможно. Точно градуированная трубка уровня требовала полного внимания одного человека, в то время как наблюдатель должен был заниматься непосредственно квадрантом. Хэдли, однако, не особенно настаивал на этом усовершенствовании; в заключение дискуссии он сказал, что в бурную погоду не следует удивляться ошибке в семь-восемь минут дуги, но в штиль достаточно умелый наблюдатель сможет измерить угол гораздо точнее.

Два варианта отражательного октанта Джона Хэдли. Второй из них (нижний) был испытан в море в 1732 г.

Как ни поразительно, но до нас дошли данные о звездах за несколько тысяч лет. Информацию такого рода мы черпаем из сборников, которые позже стали называть альманахами. Если вначале ими занималось исключительно жреческое сословие, то позже альманахи превратились в журналы научной астрономии, сборники всевозможных фактов и цифр, имеющих отношение к небесам. После изобретения книгопечатания астрономия объявила свои права на научные данные, такие как угловые расстояния между звездами, прямое восхождение звезд, склонение Солнца, Луны и неподвижных звезд, предсказание солнечных и лунных затмений. В то же время поборники астрологии приспособили для своих целей информацию о знаках зодиака, о смене времен года и т. п., украсив ее дополнительно собственными каббалистическими знаками и символами. Отследить применение звездных данных и астрономических альманахов при создании карт очень трудно. Если картограф достаточно сильно нуждался в небесных данных, он их использовал; ясно, что без использования астрономических альманахов и солнечных таблиц развитие картографии застопорилось бы.

Кроме общеастрономической базы, которая для всех практических целей постоянна и неизменна, и астрономы, и картографы с древнейших времен не могли обойтись без таблиц эфемерид: без них от наблюдений и вычислений было мало толку. Необходимость в таблицах объясняется нерегулярностью календарного года, наклонным движением Солнца по небосводу и изменениями в небесах, которые вызывает предварение равноденствий. На каком именно этапе развития картографии таблицы Солнца и неподвижных звезд стали применять к определению земной широты, история умалчивает. Ибн Юнис (ок. 950—1008) в Египте составил Хакимитские таблицы планет по каирским наблюдениям. Насиреддин (1201–1274) составил Ильханские таблицы и определил постоянную прецессии равную 51" в год. Улугбек (1394–1449), внук Тамерлана, около 1420 г. основал в Самарканде обсерваторию, где заново определил координаты большинства Птолемеевых звезд. Двести лет астрономы всего мира считали его таблицы лучшими. Арабская астрономия, завезенная маврами в Испанию, расцвела ненадолго в Кордове и Толедо. Толедские таблицы, составленные Арзахелем в 1080 г., получили свое название по названию города. Там же, в Толедо, были опубликованы Альфонсинские таблицы, составленные в 1252 г. по поручению Альфонсо X, короля Кастилии и Леона (Альфонсо Мудрый), покровителя искусств и наук. Альфонсинские таблицы появились в Европе примерно в то же время, когда йоркширец по имени Джон из Холивуда (Иоанн Сакробоско) опубликовал учебник по сферической астрономии под заголовком «О сфере мира» (De Sphaera Mundi). Книга появилась в тот самый момент, когда изголодавшаяся Европа жадно хватала любые крохи научных данных, и выдержала пятьдесят девять изданий.

Самые ранние таблицы склонения Солнца – пользовались ими картографы и моряки или нет, можно только гадать, – принадлежат Роберту Англичанину из Монпелье и составлены для 1292–1295 гг. Почти двести лет спустя был опубликован «Постоянный альманах» (Almanach Perpetuum) испанского еврея Абрахама Закуто; в печатном виде он вышел только в 1496 г.