Измерение широты и долготы (инструменты, хронометры)

Навигационные приборы

Во второй половине XV-го века началась Эпоха Великих географически открытий. Плавания на дальние расстояния (зачастую в совершенно неизвестные края) поставило перед моряками новые задачи. Они были связаны, в первую очередь, с необходимостью точно определить свое местонахождение. А значит, необходимы были приборы для определения широты и долготы. Со времен Древней Греции были известны гномон и астролябия — астрономические инструменты для нахождения широты.

Сферическая астролябия. Источник: wikipedia.org

Изобретателем астролябии считается женщина — Гипатия Александрийская. Примерная дата создания — 370 год до нашей эры. Причем применяли астролябию в начале в архитектуре для измерения высоты объектов. В Европе ее начали использовать лишь в XII-м веке для определения высоты небесных тел. Позднее, уже в XVIII-м веке был изобретен секстант — более совершенный прибор для определения широты. Принцип определения описал еще Исаак Ньютон. Он, правда, не опубликовал его, так что «отцом» секстанта считается английский математик Джон Хейли.

Начиная со второй половины 19 века, на смену астролябии пришли квадранты, позволявшие проводить более точные измерения.

 

Квадрант.

 

Секстант Гевелия. Источник: wikipedia.org

С измерением долготы все обстояло сложнее. Определить ее по углу возвышения Полярной звезды, как широту, возможным не представлялось. В XVII-м веке Англия, Франция и Голландия объявили, что выплатят солидные награды тому, кто найдет способ точного определения долготы. Свои методы предлагали многие ученые, включая Галилео Галилея. Его проект состоял в том, чтобы измерять долготу по положению спутников Юпитер. Метод этот, однако, требовал не только сложнейших вычислений, но и новых астрономических инструментов, которых в то время еще не существовало. Голландец Фризиус Гемме, в конце концов, предложил определять долготу, сравнивая время в точке нахождения со временем в порту отправки. Точные часы, позволявшие воплотить эту идею в жизнь, были созданы в 1749-м году Джоном Харрисоном.

 

Джон Гаррисон. Источник: wikipedia.org

Его хронометр вскоре стал неотъемлемой частью любого выходившего в море корабля. Долгота определялась по разнице во времени между точкой нахождения и Гринвичем.

В настоящее время повышению точности и производительности способов астрономических определений координат и азимутов способствует появление принципиально новых технических средств наблюдений, новых методов астрономических определений и методов обработки результатов определений; методов учёта инструментальных постоянных и внешних влияний [9 - 11]. Теодолиты с электронной системой отсчитывания кругов и компенсаторами наклона позволяют модернизировать способы определений астрономических координат и азимутов. Преимуществами автоматизации

отчётов является большая скорость и точность, исключение личных ошибок наблюдателя при отсчитывании кругов, запись отчётов в цифровом виде в память прибора, что позволяет вести их дальнейшую обработку на компьютере. Наличие точного компенсатора наклона позволяет исключить необходимость отсчитывания по уровню, что также способствует уменьшению личных и инструментальных ошибок и повышает производительность определений. Возможность одновременно отсчитывать горизонтальный и вертикальный круги позволят совмещать зенитальные и азимутальные способы астрономических определений. При этом в зависимости от наблюдения пар звезд вблизи меридиана или первого вертикала можно получать по отсчетам вертикального круга широту или долготу, а по отсчетам горизонтального круга наоборот — долготу или широту.