За полтысячи лет до Рождества Христова в Древней Греции была изобретена интересная штучка, которую впоследствии стали называть астролябия. Слово красивое, почти матерное, но и само устройство было достаточно забавным.
И нам не просто нужно определить наше положение — делать это нам придется на корабле, то есть на качающейся палубе. Поэтому всякие настольные варианты нам не годятся — прибор должен быть исключительно ручного применения.
Да подзорная труба — просто турецкая дешевка в сравнении с таким прибором! Неизвестно еще, что на корабле стоит дороже — фамильная шпага капитана с каменьями в рукояти или казенный секстант.
Главное отличие настоящего секстанта от наблюдательной астролябии — точное позиционирование на уровне горизонта и точный контроль наклона. Поэтому и измерения много качественнее. Весь смысл этой системы в том, что мы одновременно в окуляр видим и линию горизонта и солнце, и двигая рычаг, совмещаем их. Если же будет боковой наклон — то солнце в окуляре сместится в сторону.
Вот анимированная гифка из википедии, из которой ясно как это все происходит.
Обратите внимание — измерение производят по нижнему краю Солнца.
Но для настоящего секстанта все так просто не заканчивается. Существуют специальные таблицы, которые вносят поправку на параллакс — то есть преломляющее действие земной атмосферы. Все данные по положению Солнца, Луны и 56 звезд начиная с 1762 года печатаются в «Морском Альманахе» («Nautical Almanac»). Но из-за неточного значения земного года, прецессии Земли и Луны а также движения звезд, нужно не просто было иметь этот самый «Nautical Almanac», но его новое ежегодное издание. И, что интересно — он ежегодно выпускается до сих пор, и сейчас можно получить к нему доступ онлайн. Печатались и коммерческие альманахи, но этот — официальный для Royal Navy.
Конечно, круто. Остается только вопрос — а что мы получим в результате таких измерений? Мы получим свое положение на этой планете? К сожалению нет. Мы получим только половину положения — то есть широту (насколько мы сместились к югу или к северу), а вот долготу этим методом не получить. Для получения долготы были придуманы морские хронометры. Это было настолько важно, что в 1714 году Британское правительство объявило конкурс с призом от 10 до 20 тысяч фунтов (в зависимости от достигнутой точности), а эта сумма на сегодняшние деньги — несколько миллионов фунтов стерлингов. При этом что характерно — неточные часы на корабле бесполезны, это будет плюс-минус Африка.
Поэтому несмотря на немалые усилия, хронометр — половинчатый метод. Однако, если вы попали в Древний Египет и отправились на корабле в страну Пунт вдоль побережья Африки — то даже такая наблюдательная астролябия (примитивный секстант) будет за счастье. Тем более, что настолько качественных таблиц к ней не нужно — все равно она не даст такой точности измерений.
Не роняйте секстант! Прибор тонкий и медный. Обидно промахнуться мимо Австралии только потому, что однажды с перепоя руки дрожали.
P.S. Рекомендуется не забывать, что на корабле секстант называю «секстан», а вместо «кОмпас» говорят «компАс». За своего не сойдете, но совсем на береговую крысу похожи не будете.
И какой уровень технологий нужен, чтобы попаданец вообще имел возможность такой секстант изготовить? Грубо говоря — начиная с какого века для этого будут условия (в других статьях вы такое освещаете)
Наблюдательную астролябию — с медного века, у шумеров уже можно.
Проблемы будут не с астролябией, а составлением таблиц. Нужно сначала прикинуть теоретически, а потом посмотреть как они на практике соответствуют.
А вот полноценный секстант (имея чертеж конструкции) — много сложнее. Если подтянуть кое-какие технологии со стеклом и особенно со шлифованием линз, то можно будет попытаться в эпоху расцвета Древнего Рима. Или в Европе спустя почти тысячу лет — к веку 14-му, технологии уже постепенно подтягивались, но развивать все равно много надо.
Другой вопрос зачем это нужно. Для сухопутных путешествий мало применимо, это именно для морских и именно в открытом море, каботажное плавание вполне существует без этого.
Кое что можно упросить. Не использовать оптическую трубу, а просто трубку, как визир. Точность уменьшится, но линзы шлифовать не нужно. Зеркала плоские можно сделать золотыми (чтоб не окислялись) и стекло вообще не использовать. Надеюсь, в древней Греции и Риме уже были мастера, умеющие шлифовать хорошие плоские зеркала.
В каботажном плавании меряя горизонтальные углы береговых ориентиров секстантом — вполне можно прокладывать свой курс на карте.
Для Полярной таблица не нужна: её высота над горизонтом минус поправка на атмосферную рефракцию даст широту. А по Солнцу можно без таблиц определить долготу, всего лишь сравнив местное время с временем нулевого меридиана, какой бы меридиан за ноль ни был принят. Беда лишь в том, что по такой методе координаты определяются с разницей в несколько часов.
//А по Солнцу можно без таблиц определить долготу, всего лишь сравнив местное время с временем нулевого меридиана
ВСЕГО лишь?
А такая мелочь как часы, настроенные на точное время нулевого меридиана, у вас откуда взялась?
Собственно вся сложность определения долготы не в том чтобы увидеть звезду или солнце, а именно в том чтобы соотнести данное событие со временем нулевого меридиана.
Так что первое и главное для долготы — это хронометр.
Собственно таблицы нужны для того чтобы не ждать полудня или другого конкретного времени, в любой момент происходит хоть какое-то астрономическое событие, восход звезды или ее максимум. поймал событие, глянул что за звезда, посмотрел по справочнику когда оно должно происходить на нулевом меридиане, вычислил разницу — вот тебе и долгота.
>Существуют специальны таблицы
….которые называются эфемериды. Без них секстан — просто угломерный инструмент. И даже для полноценного использования угломера нужны таблицы синусов (косинусов). А где их взять? Вот тут-то мобилко с офисом может вполне выручить.
Еще пара слов про эфемериды. Тема знатно засижена астрологами и поэтому в поисковике вываливаются или тонны мусора или мульоны предложений «скачать бесплатно, но отправить СМС». Я когда-то находил годные для практического использования, но потратил некоторое количество времени, продираясь об «луна в пятом доме» и прочий бредан…
Да, я написал про это.
А вот где попаданцу их взять — это уже отдельная статья…
Открывайте в своей стране обсерваторию с тем, что в средние века сойдёт за профессиональный телескоп. Обязательно с угломерами на монтировке. И или составляйте сами, а в плавание отправляйте обученного аборигена, или наоборот. Точность гарантированно будет соответствовать используемым приборам и методам. С учётом того, что в море инструменты хуже и применяются в худших условиях, чем в стационарной обсерватории с куполом проблема будет в точности вовсе не таблиц. А синусы можно рассчитать. Ряды в институте проходили? И нам ведь не надо за несколько секунд искать один из многих миллионов синусов, нужен один за раз за достаточно большое время, так что можно считать на доске прямо на борту. Это будет проще, чем путаться в кнопках в три раза меньше пальца и то указательного.
Для начала можно мерять угол одной Полярной звезды — для нее никаких таблиц не надо.
Таблицу преломлений я бы сделал так:
— делаем БОЛЬШОЙ стационарный маятник — такой чтобы мог колебаться целый день с одного пуска.
— астролябией меряем сколько колебаний он делает за то время, пока солнце проходит 30 градусов РЯДОМ с полуднем(солнце выше всего и искажения от преломления минимальны) — теперь у нас есть калибровка часов.
— с часами мы можем составить таблицу преломлений, наблюдая за отклонениями движения солнца от равномерного при закате.
Проще построить солнечные часы с гномоном подлиннее, и уже его разбивать на градусы. Чтобы градусы были одинаковы — пусть бросает тень на полусферу.
Потому как маятник, который колеблется целый день — это нужно его вешать в вакууме и на гипотетической нерастяжимой нити.
Преломление сильнее всего на закате/востоке.
Солнечные часы в это время наименее точны — солнце идет максимально вертикально по отношению к горизонту, солнечный свет ослаблен атмосферой.
Для таблицы нам нужна точность порядка +/- десятков секунду(точность в минуты это уже ошибка на сотни километров). Может такую точность и можно получить на солнечных, но геморроя с маятником будет меньше.
Для маятника достаточно хорошей часовни и хорошей нити. Реально будет больше дня колебаться.
Фиг. Поправка на рефракцию зависит от двух величин: высоты над горизонтом и температуры воздуха. Так что только формулы. Да, эмпирические. Но формулы, а не таблицы.
Что такое синус, косинус, тангенс и т.д с геометрической точки зрения хорошо нарисовано в википедии
http://ru.wikipedia.org/wiki/Тригонометрические_функции
на рисунке 3.
Рисуем круг радиусом 1 м как можно точнее. Откладываем нужный угол. Меряем линейкой отрезки в сантимедрах и миллиметрах согласно вышеупомянутого рис. 3 получаем все нужные тригонометрические функции заданного угла. Считая свои измерени десятичными дробями метра.
Если нужна большая точность, рисуем круг радиусом 10 м. и проделываем те же измерения.
линейка нужна
И в чём проблема? Градуировать можно хоть в попугаях.
На сколько точно? Вот в чём вопрос.
Чем больше круг, тем больше абсолютная погрешность его радиуса и катетов. Так что увеличивать его километра толку мало, надо повышать относительную точность, а это не всегда делается так топорно. А только так относительная точность не повышается в принципе. Даже если проблема в том, что вы не видите, с какой риской инструмента совпадает линия, надо увеличить радиус, не меняя инструмент на слишком грубый. Потому что если метровый круг измерялся метровой линейкой, а десятиметровый измеряется шагами, то относительная точность выше на метровом.
>> маятник, который колеблется целый день — это нужно его вешать в вакууме и на гипотетической нерастяжимой нит
http://ru.wikipedia.org/wiki/Маятник_Фуко
10-20 метров подвеса, 50-100 кило груза.
Для нашей точности можно не учитывать влияние ветра и подталкивать каждый час.
Если подталкивать — то уже лучше солнечные часы. Смысла в таком маятнике нисколько нет. Тут либо дозировано подталкивать каждое колебание (как в часах), либо не сбивать совсем. Но собрать маятниковые часы в то время — не такая простая задача. И практика показывает, что они не были достаточно точными, уж очень много переменных в них. Посмотрите на напольные маятниковые 19-го века, там длина маятника больше метра, а точность — минут на 10 в сутки разъехаться могут. И это 19 века! И с плоским маятником, выверенной аэродинамики! А вы говорите — рукой подталкивать и не учитывать ветер. Эту идею можно просто выбросить.
А маятник фуко — это отдельная песня, он сам раскачивается, его толкать не нужно.
И да — к нему можно привязаться, причем кроме количества колебаний, можно привязываться к кругу, который он выписывает плоскостью колебаний. Только его надо рассчитывать, у него этот период привязан к звездным суткам, а не к земным. И хорошо бы его привязать на экваторе — тогда плоскость колебаний неподвижна.
И 10 метров точно мало. В фуко чем длиннее, тем точнее. И главное — в деревянной постройке его вешать нельзя, она будет пружинить. Для точности нужно иметь нить как можно более легкую, и при этом — чтобы опять не пружинила, иначе колебания погаснут. Вобщем — трудностей с ним будет никак не меньше. Строить для него специально каменный храм с каменным куполом — та еще идея по цене.
А эти пиздорожие козлы похерили такой маятник — был в музее атеизма, сейчас ликвидирован… 🙁
Вам всё равно башню обсерватории с раздвижным поворотным куполом строить, так что в относительных величинах вторая башня для маятника добавит несколько меньше. Так и так нужен приличный доход и возможность тратить его на науку.
Вся идея в том, чтобы обойтись без часов. Если есть мобильник или наручные часы, то вся это котовасия не нужна.
http://www.sunlit-design.com/infosearch/sundialaccuracy.php
>> sundial makers regularly achieve +/- 1 minute accuracy in their dials
Солнце не точечный источник. Принципиальная средняя точность порядка минуты(на закате еще меньше). Понижение точности на закате можно компенсировать строительством выемки полусферой. Но… Сколько грунта надо вынуть для полусферы радиусом 10м? Где-то 1000 тонн. И полусфера должна быть очень ровной. А колонна, отбрасывающая тень строго вертикальной.
>> И главное — в деревянной постройке его вешать нельзя, она будет пружинить. Для точности нужно иметь нить как можно более легкую, и при этом — чтобы опять не пружинила, иначе колебания погаснут. В общем — трудностей с ним будет никак не меньше. Строить для него специально каменный храм с каменным куполом — та еще идея по цене.
Находим обрыв покруче, дерево потолще через край. Метров 5 толстого ствола сильно пружинить не будут(нас интересуют малые амплитуды — на них маятник идет равномерно, при этом сила действующая на подвес минимальна).
>> напольные маятниковые 19-го века, там длина маятника больше метра, а точность — минут на 10 в сутки разъехаться могут
Наш маятник в 20 раз длиннее, нас интересует промежуток времени в 10 раз меньше. Чем тяжелее маятник тем меньше влияет аэродинамика. Так что минуту точности вытянем по любому — не хуже солнечных.
Материалы — один топор, одна веревка, одна корзина для камней. Нам надо замерять время в течении 2-3 часов. Одной раскачки маятника в 10-20 метров хватит на такое время.
Точность, максимально возможную для солнечных часов, мы достигнем за пару дней работы с примитивнейшими инструментами. Потому что точность солнечных часов сильно зависит от геометрии и при постройке нужна точность геометрии деталей. Точность маятника зависит только от жесткости веревки и подвеса — все что нужно это подобрать лучшие из доступных материалов. Если Вы считаете, что построить 5-10 метровый строго вертикальный столб и выкопать строго сферическую выемку можно быстрее — флаг в руки.
Толстый столб, закрепленный по одной стороне — будет пружинить однозначно, тут и к гадалке не ходи. Если у нас 20 метров длины подвеса, то выступать он должен от обрыва хотя бы метров на 10. Там такое крепление будет, что уж лучше котлован выкопать под солнечные часы, это возможно даже в каменном веке в отличие от. И вопрос в пружине не столько в том, что будет время раскачки другое, а в том, что в режиме фуко работать не будет. Если же его подталкивать — то под солнечные часы можно сферическую выемку не делать, все равно точность в разы лучше будет.
Из чего нить делать, кстати, так и неясно. Скажу сразу — нужно избегать крутильных колебаний. Классическая веревка не подойдет — она растягивается в разных фазах маятника и закручивается. Не вижу простоты.
Ну и как измерить длину маятника? Она ведь измеряется до центра тяжести, который определить крайне сложно. Хотя бы потому, что нить тоже весит (и в случае древнего времени весит немало). В часовых маятниках там просто — можно было подкрутить грузик выше-ниже, но у нас-то задача обратная! И, кстати, аэродинамика влияет именно на длину маятника — ведь сопротивление воздуха по длине не равномерно.
А установить строго вертикальный столб — как раз элементарно, отвес наше всё.
И сферическую выемку не нужно 10 метров — двух более чем достаточно. А ее можно контроллировать плюс-минус несколько сантиметров, просто меряя веревкой от столба, вкопаного в центре. И — никаких сложных материалов!
Эх, держите меня семеро )
20 метров подвеса, 5 метров от края. Обрыв отвесный.
|-
|
|
|
Вот как это выглядит. Где тут места не хватит?
Период колебаний 20-метрового маятника — примерно 12 секунд. Отклонение на полметра, вес 100 кило. Считаем тангенциальную силу — примерно 2,5 килограмма. Покажите мне пятиметровый ствол толщиной полметра который будет пружинить от ПЛАВНЫХ колебаний силы +/- 2.5 кило.
Маятники Фуко подвешивают на обычной проволоке/тросе. Крутильные колебания особо больших величин не достигают, если нет резонанса. В крайнем случае можно подвесить на двух веревках.
Измерять длину? Для чего? Посчитать период? Что кто-то тут помнит формулу? И пи до 10 знака после запятой? Мы просто меряем число колебаний маятника за время прохождения солнцем 45 градусов по небу(ставим два столбика и меряем угол из точки наблюдения астролябией), т.е. за 3 часа — 923 колебания — период 11.7 секунды.
>> аэродинамика влияет именно на длину маятника — ведь сопротивление воздуха по длине не равномерно
Пожалуй самый сильный аргумент. Потому что аргументированно возражать трудно ) Чтобы промоделировать влияние изгиба веревки от сопротивления воздуха на период маятника… Это на компе модель гонять надо. Так что мамой клянусь, покатит )
>> А установить строго вертикальный столб — как раз элементарно, отвес наше всё.
И сферическую выемку не нужно 10 метров — двух более чем достаточно.
Меряем отрезок времени три часа. Наклонение солнца в полдень — 45 градусов. Минимальный объем работ — сектор с дугой окружности 5 метров, глубиной 2 метра — объем примерно 50 кубометров. Железные лопаты в средневековье редкость )
В общем я утром рублю дерево и подвешиваю маятник. К полудню лежу в теньке и считаю колебания — калибрую. Вечером составляю таблицу.
За сколько вы рассчитываете выкопать 50 кубометров? )
Сначала про яму — нам нужно выкопать максимум половину шара радиусом 2 м. Объем всего шара — 33 кубометра, но нам нужно выкопать только полусферу, вернее даже меньше половины, (все равно мы не засечем 0 град — преломления велики и солнце у нас не на экваторе, оно не идет точно с востока на запад), то есть самый максимум — 10 кубометров. Можно сделать это в склоне холма — будет еще меньше.
Итак, я выкопал — и вы получаете инструмент, чтобы измерить 45 град движения солнца по горизонту. Теперь можете начинать строить свой маятник. 😀
На самом деле идея маятника и 45 град солнца — смысла нет. Просто с достаточной точностью вы эти 45 град не измеряете — нечем. Такую точность даст полусфера солнечных часов в 50 см (а то и 30 см — берусь выкопать за 20 минут). Даже и моя полусфера в 2 метра — не даст. Нужно стоить наблюдательную астролябию, которая все равно с точностью до градуса не даст. Более того — нам нужно не столько сам угол засечь, а именно время его достижения. Кто это будет не отрываясь на солнце смотреть? И если поставить двух разных человек — они эти данные выдадут с разницей в 30 сек, не меньше. И толку тогда в принципе?
Нужно стоить маятник фуко и замерять сутки. И вот тут начинается интересное — на длине в 20 метров гиря нужно будет круг около 4-х метров диаметром. Вам нужно вынос балки — 2 метра. Но еще раз — деревянная НЕ подойдет, будет пружинить ЛЮБАЯ, хоть из ливанского кедра толщиной в метр, просто такие свойства материалов, и еще — будет ходить точка подвески, в месте контакта дерево-камень, у нас же 50 кило не меньше.
Собственно вопрос — а как вы определите, что прошли ровно сутки? Рассчитать не получится, уж слишком неидеален будет маятник. А измерение точно суток — ну так же, как в предыдущем случае, даже касание солнцем горизонта не поможет — тут будет секунд 10 разницы у разных наблюдателей, даже если подобрать солнцестояние или равноденствие, чтобы время заката не изменялось пару дней.
Кстати, я что-то не понял о чем мы спорим — эталон чего мы хотим получить?
Эталон времени? И как и где его хранить и перевозить? Причем — что в вашем методе, что в моем!
НАФИГА МЫ ВДВОЕМ ВООБЩЕ ЭТО ИЗМЕРЯЕМ??
>> Кстати, я что-то не понял о чем мы спорим — эталон чего мы хотим получить?
>> Эталон времени? И как и где его хранить и перевозить? Причем — что в вашем методе, что в моем!
>> НАФИГА МЫ ВДВОЕМ ВООБЩЕ ЭТО ИЗМЕРЯЕМ??
ROFL. Вечная судьба всех холиваров. Бои идут, когда смысл войны уже забыт )
Мой первоначальный пост был о том, как составить таблицу преломления солнечного света в атмосфере.
Необходимость такой таблицы уже означает что неплохая астролябия у нас уже есть.
Кроме астролябии нам понадобятся часы — чтобы определить неравномерность движения солнца. И сферические солнечные часы тут подходят не очень поскольку на них влияет та же неравномерность.
>Маятники Фуко подвешивают на обычной проволоке/тросе. Крутильные колебания особо больших величин не достигают, если нет резонанса. В крайнем случае можно подвесить на двух веревках.
И после этого не факт, что с таким маятником разберутся хотябы Фуко и Обербек вместе.
>Что кто-то тут помнит формулу?
Покажите того, кто её не помнит.
> И пи до 10 знака после запятой? Мы просто меряем число колебаний маятника за время прохождения солнцем 45 градусов по небу(ставим два столбика и меряем угол из точки наблюдения астролябией),
То есть всё равно нужны солнечные часы и именно они определяют точность. Капец. Я хоть груз вдоль маятника предлагал бросать.
Вертикальной чего? И ну колонна. И что с ней не так? Не глотайте слова.
Хотя что-то я туплю. За счет чего солнечные часы со сферическим циферблатом точнее плоских? За счет того что они могут учитывать движение солнца и по вертикали, а плоские только по горизонтали. Что мы меряем? Преломление солнечных лучей атмосферой. На что влияет этот эффект? Он делает вертикальное движение солнца неравномерным.
Если мы будем замерять скорость движения солнца отмеряя время сферическими солнечными часами, то мы получим, что это движение равномерно и никакого преломления нет. А значит и таблицы ненужны.
Только маятники! Только хардкор!
Ну, кроме секстанта, хронометра и эфемеридов нужны еще и таблицы счисления (типа HO 229 или HO 211, подревнее). Или, что еще ужаснее, 🙂 таблицы логарифмов и секансов. Но для этого нужно неплохо знать сферическую тригонометрию.
Я, помню, однажды затеял решить такую навигационную проблему с тремя звездами, используя таблицы log sec. Два часа вычислений на бумаге, чтобы обнаружить, что взял не ту строку в эфемеридах… Затем еще полтора с правильными данными. После этого, начертил линии позиции на миллиметровой бумаге. Вроде, неплохо получилось 🙂
Ну так я же сказал про «Морской Альманах», там в нем все было. Хотя надо бы скачать и посмотреть что в него в действительности входит.
А вы, похоже, вообще за самый хардкор взялись. Хорошо, что вы не навигатор где-нибудь на дирижабле, который за это время будет очень далеко от расчитанной точки. 🙂
ЕМНИП, в Морском Альманахе таблицы только для редукции солнца. Поэтому, если хотите использовать звезды (что, кстати, нетривиально из-за проблем хорошего горизонта, если нет искусственного ртутного, с которым тоже свои проблемы), то нужны отдельные таблицы.
Когда я затеял решать сию навигационную проблему, я к тому же усложнил задачу, считая, что я вообще не знаю, где я нахожусь, даже в каком полушарии. Обычно, для метода редукции Сент-Илера нужна приблизительная позиция. Сейчас уже не помню, что я точно делал, но приблизительную позицию по фазам и высоте луны определял и направлению на солнце. Правда у меня, все же, были часы с точным временем. Иначе никак. Без часов нужно применять метод лунных дистанций, таблицы для которого не печатаются уже лет 200.
Да и секстанта у меня не было тогда, сделал что-то из картона с ниткой по центру и маленькой гайкой в качестве отвеса. Точность, естественно, никакая. Ну я все же оказался в 50 милях от моего настоящего местоположения. 🙂
Насколько я знаю, в альманахе кроме Солнца есть точно Луна и Полярная звезда.
Я имел в виду таблицы счисления. В альманахе должны быть еще где-то 60 звезд и все навигационные планеты. Но со звездами проще: надо только их угол SHA (который годами не меняется) и угол вернальной точки.
>Да и секстанта у меня не было тогда, сделал что-то из картона с ниткой по центру и маленькой гайкой в качестве отвеса. Точность, естественно, никакая. Ну я все же оказался в 50 милях от моего настоящего местоположения.
Это после Ваших вычислений капитан скомандовал «Смирно» и объяснил это тем, что судно только что пересекло порог овального кабинета?
50 миль – это 50 минут, меньше градуса.
Как интересно! С большим удовольствием прочитала статью, ещё раз убедилась, как мало я, оказывается знаю о морском деле и измерительных приборах. Астролябии-то видела, но никогда не интересовалась, как это непосредственно работает и зачем… Спасибо, просветили!
С не меньшим удовольствием почитала посты. Не поняла…
Имеется в виду Каменный век? Или ранее? Нет, безусловно, точность измерений важна, но!…
Господа-товарищи!… И шумеры, и египтяне, и микенцы, и греки(древние)занимались астрономическими наблюдениями не один год (столетие и, как бы, не тысячелетие…). Потомки нагло пользовались плодами их трудов.
Значительную часть необходимых Вам астрономических календарных измерений попаданец сможет (если постарается) уточнить у местных ученых (жрецов, монахов), и так вплоть до Позднего Средневековья / Возрождения, когда уже появились весьма точные, для того времени, приборы (Бруно, Браге, Галилей с чем-то ведь работали). Да ведь вся Европа усеяна(была) дольменами, которые, помимо прочего, служили также примитивными обсерваториями (Стоунхендж напоминать надо?). Тем же отличались храмы Египта, Греции, Рима. Даже многие христианские храмы строились иногда на дольменах, иногда с расчетами попадания солнечных лучей в определенный день в определенное место. Например, в день Покрова — освещена фреска с изображением Богородицы, и т.д.
Таким образом, «печка»-то есть, от неё и пляшите…
Вы путаете несколько вещей.
Одно дело — определить по Солнцу и звездам когда приходит весна и пора сеять. Ну или когда день солнцестояния и пора проводить обряд.
Другое дело (уже посложнее) определить по звездам где юг, где север и в каком полушарии мы находимся.
И совсем-совсем другое дело — определить с точностью несколько миль в каком месте земного шара мы стоим вот прямо сейчас.
И последняя задача — это куда как сложнее и круче, чем предыдущие две. И кроме прочего — сделать это нужно быстро. Поэтому секстант настолько сложнее астролябии.
Да ведь я и не спорю. Я только хочу заметить, что многие вычисления (астрономический полдень, например, долгота дня, дата — относительно уже известных нам, равноденствий, например; временные интервалы ) уже сделаны и на них можно опереться в дальнейших вычислениях. У тех же греков, помимо весьма точных солнечных часов были клепсидры довольно сложных конструкций. Точность, в зависимости от конструкции колебалась от 1 до 10 мин. за сутки (полдень/полдень).
Напомню Вам, kraz, ваш собственный пример — Эратосфе́н Кире́нский (276 год до н. э.—194 год до н. э.).
Имея дело с РЕАЛЬНОЙ (или близкой к ней) историей попаданец вовсе не обязательно вынужден ВСЁ начинать с нуля.
Все эти греческие вычисления и разные клепсидры бесполезны в случае реальной навигации посреди моря. В статье радио-часы я приводил точные значения — 2 минуты это 30 миль. Даже если ваша клепсидра абсолютно точна и дает не больше минуты в сутки (это в море-то!), то через неделю она даст отклонение больше 100 миль. А неделя плавания — это вам не в Индию сгонять, это так, только от берега отошли.
Требование к хронометру было — 2 минуты во время всего пути в Индию. Можете прикинуть, какую погрешность он должен давать в сутки.
И самое основное — Эратосфен и морские навигаторы решают противоположные задачи, и у навигаторов они куда сложнее.
Ой, стоп! Да где в море «склон оврага», «наклонное дерево», «яма полукруглой формы» …?
С чего начали то? С СОЗДАНИЯ (на суше) инструментария, с УТОЧНЕНИЯ!
Дык и я о том же: Определитесь с датами, географией, займите приборы измерения времени «коротких интервалов», проведите свои вычисления, на их основе можно значительно точнее изготовить более совершенные приборы.
Ну а уж тогда-то — 7 футов под килем и счастливого плавания!
Начали с инструментария, но противоположного. То есть на земле знали где они находятся и определяли высоту звезд над горизонтом.
А в море, измеряя высоту звезд над горизонтом, определяли положение.
Это разные задачи.
А-а-а… вот оно что, Михалыч..(…включаю БлондинкО…)
А шо, тоись таблицы преломлений уже и не надь? И астролябию градуировать тож на глазок?
Задумалась вот — зачем попаданцу секстант? Да-да, конечно, чтобы точно знать где плывем… А зачем?
Поймите меня правильно, точное ориентирование на море необходимо тогда, когда важно ТОЧНО и В СРОК придти в ОПРЕДЕЛЕННЫЙ порт.
Куда плыть до н.э.? Средиземноморье? Африка? Китай? Да с теми кораблями — только вдоль берега (прочность, извините…).
Ой, помню я про Кон-Тики и Тигрис, можно, доказали, повезло людям в живых остаться.
Так прошу вспомнить, в гробнице египетской царевны (Амонсептари, кажется, но тут могу врать) найдены листья КОКИ (это в Лат.Америке растет, ваще-то), В Африку и Азию египтяне плавали, финикийцы облазили половину Индийского океана, греки прогуливались вокруг всей Европы, св. Брендан плодотворно прогулялся по Атлантике где-то в 6 веке, а Эрик Рыжебородый веке в Х смотался аж до Канады (неоднократно), по пути заглядывая в Исландию и Гренландию. И, заметьте, без точных приборов. Кто по Полярной звезде, кто вдоль берега… Китайцы вот компас имели, но далеко не уплыли.
Если ГГ уже наладил регулярное морское грузопассажирское сообщение более чем в 5-8 портах, создание точных измерительных приборов (морской компас, хронометр, секстант) становится насущной необходимостью.
Помним, что прежде придется создать инструменты-для-создания-инструментов, ср-ва производства.
Когда есть излишки товаров на продажу, а у населения есть деньги на покупку, дальняя морская торговля (и пиратство, и военный флот) становится выгодной (корабли вместительнее телег, а в море нет границ) и оживленной, а значит пора принимать меры минимизации потерь времени и товаров. Спрос рождает предложение. Принцип окупаемости трудозатрат.
Если ГГ не имеет каравеллы, чайного клипера или парохода, ну или другой надежной лоханки, способной нести значительный запас ПРОДУКТОВ и ПРЕСНОЙ ВОДЫ, то, как бы точно не определил он свое местоположение, толку-то? Ветер, течение, льды… и он уже в… ну где-то не там, куда плыл… дальше шо?
Всё равно, как и все остальные, выгребать к ближайшему берегу. Пополнить запасы, выйти в море, там снова течения, ветра… опять к берегу…
Да, ГГ теперь точно знает, что этот берег когда-нибудь будет называться … а какая разница, что это за берег, если неизвестно что происходит там СЕЙЧАС, где леса, ручьи, болота, кто живет, что растит, как отнесется к пришлым… ?
Собственно, точное определение МЕСТОНАХОЖДЕНИЯ бесполезно без надежного СРЕДСТВА ДОСТАВКИ.
Ах, флот уже построили? В соседней ветке? Пойду посмотрю, катамараны и тримараны, интересно, вспомнили?…
Посмотрите мою статью «радио-часы» там все объяснено — и когда возникла необходимость в точной навигации и почему об этом вспомнили, и как решали.
Извиняюсь, была на права!
Зачиталась, представила наглядно корзины на веревках и солнечные часы в полукруглых ямах…
Да, если уже имеем приличные корабли для открытого океана, то секстант
сконструировать технологии примерно позволяют, не придется создавать с нуля.
Но таблицы века до 14-15 были вроде-бы только у арабов?
>Поймите меня правильно, точное ориентирование на море необходимо тогда, когда важно ТОЧНО и В СРОК придти в ОПРЕДЕЛЕННЫЙ порт.
Нет. Это нужно для того, чтоб знать, куда вообще идти, чтоб добраться хотябы до заранее выбранного берега и потом, идя уже вдоль него, попасть даже не в заранее выбранный порт, а вообще в пригодное для высадки место. Ну если само плавание не затеяно только для того, чтоб узнать, а что вообще есть в этом океане и за ним и составить карту. Но и тогда свои координаты нужны уже для того, чтоб знать, где конкретно рисовать открытые острова и континенты.
>Если ГГ не имеет каравеллы, чайного клипера или парохода, ну или другой надежной лоханки, способной нести значительный запас ПРОДУКТОВ и ПРЕСНОЙ ВОДЫ, то, как бы точно не определил он свое местоположение, толку-то? Ветер, течение, льды… и он уже в… ну где-то не там, куда плыл… дальше шо?
Именно если нет запаса продуктов и воды, то знать своё место надо обязательно. А если есть, то достаточно компаса. Ведь тогда можно идти просто «куда то туда», пока не упряшься в берег, а потом вернуться обратным курсом. В чём проблема? А вот если на этом пути закончатся продукты и вода, тогда труба. Именно поэтому эллины и предпочитали каботажное плавание: когда виден берег, то определить своё положение относительно наземных ориентиров можно с достаточной точностью даже на глаз. А Куку, Колумбу и Магелану уже понадобились хоть какие то навигационные приборы. Хотя он то как раз шли, сами не зная куда, в отличие от эллинов как раз.
>Точность, в зависимости от конструкции колебалась от 1 до 10 мин. за сутки (полдень/полдень).
То есть её просто не было. 10 минут временных — это 1/144-я круга, 2,5 градуса, 150 миль. Протяжённость Сахалина по долготе всего 66 миль. И это ещё в предположении, что плавание занимает всего сутки. А если 144 суток, то набегают сутки ошибки. Так что не имеет значения, 10 минут в сутки ошибка, или сутки в 10 минут, если нет ничего точнеЙ, то время не известно вовсе. Если задача — определить на суше время отбоя, то можно просто запускать часы на восходе Солнца и не мучится, да и то 10 минут устроят разве что раба. А навигационный хронометр должен убегать не за сутки, а за год, вопрос же в том, на сколько допустима погрешность в целый час (а также в одну минуту, в одну секунду и в 20 терций).
Минута – это 1/1440 экватора, 27 778 км. За сутки. Через 10 суток будет 277 778 км, через три месяца — 250 000 км. Весь экватор меньше.
Да, тоже обсчитался. Метров. Минута – это 1/1440 экватора, 27 778 м. За сутки. Через 10 суток будет 277 778 м, через три месяца — 250 000 м, через год — 10 145 625 м, через 10 лет — 101 456 250 м. Экватор меньше. С учётом высадок плавание может быть и дольше.
>Да ведь вся Европа усеяна(была) дольменами, которые, помимо прочего, служили также примитивными обсерваториями
И каким же это образом можно конуру приспособить для астрономических наблюдений?
Зашла, на свою голову… Флота нет, пока паруса кроят…
kraz, голубчик, ну, Вы меня убили >> Даже что-то типа тростникового «Кон-Тики» >>
Кон-Тики, — это тот, что бальсовый плот с парусом (прямым, ага), а из тростника — это которые Ра и Тигрис.
Автору: 1) срочно выяснить, что такое параллакс;
2) срочно выяснить, из чего изготовляются секстанты.
Нашла дополнительно неплохую статью про секстант
http://www.yachtbay.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=16&Itemid=13
И вот ещё забавные статьи (англоязычные) про современное кустарное изготовление
http://www.tecepe.com.br/nav/CDSextantProject.htm
http://www.tecepe.com.br/nav/XTantProject.htm
Самое сложное в секстанте — точно разметить шкалу. Нужна делительная машина с точностью 1/120 градуса. Потому что шкала секстанта сжата в 2 раза по сравнению со шкалой астролябии или квадранта.
А делительная машина вешь весьма сложная и дорогая. Даже в 19 веке такие машины приличного качества были только в Англии.
Если нет точной шкалы, то нет смысла заморачиваться с паралаксом и прочими поправками к положению светил.
Кроме понижения горизонта (от высоты наблюдения) и рефракции у горизонта.
>Самое сложное в секстанте — точно разметить шкалу. Нужна делительная машина с точностью 1/120 градуса.
На фоне шлифовки линз и юстировки оптики разметка шкалы даже с точностью 1/720 градуса не стоит даже упоминания.
>А делительная машина вешь весьма сложная и дорогая. Даже в 19 веке такие машины приличного качества были только в Англии.
А сколько в той же Англии было любительских телескопов, в которые эти же полминуты можно было различить? Если можно изготовить хоть какую то дифракционную решётку и измерить положение 6-го максимума с заметно точностью до градуса, то первый максимум можно отметить с большей точностью, а максимум со второй итерации будет достигнута точность, ограниченная качеством современных линз и точностью современной же юстировки. Максимум с третьей, если на первой была точность +/- несколько градусов. И максимум с четвёртой, если на первой положение шестого максимума прикинуть на глазок.
Кстати, если делать в одну шкалу, то даже 1/15 градуса просто не читается. А скорей всего не прочитается даже 1/5 градуса. Так что поинтересуйтесь точностью разметки нониусов.
Несколько дополнений.
Астролябия не упрощённый секстант. Это два разных по принципу измерения прибора.
Секстант меряет высоту светила относительно горизонта, совмещая светило и горизонт. Притом горизонт кажущийся. И требуются поправки на понижение горизонта в зависимости от высоты наблюдения и рефракции у горизонта. Эта самая рефракция несмотря на теорию и формулы всё равно остаётся достаточно непредсказуемой в конкретном месте и времени.
Астролябия представляет собой отвес с угломером. Она автоматически устанавливается по вертикальной линии направленной от центра земли в зенит. И меряет она не высоту над горизонтом, а зенитное расстояние. Из этого измерения можно сразу рассчитывать линию положения по методу зенитных расстояний, а можно от 90 градусов отнять измеренный угол (зенитное расстояние) и получить высоту над горизонтом. Даже не видя этот самый горизонт, даже не зная, какая там на текущий момент рефракция и высота наблюдения. Как говорится: нет горизонта, нет проблем. Получается, что самая чувствительная поправка для секстанта – для астролябии не имеет значения.
Так, что для попаданца астролябия не вынужденная мера, а единственно разумный выход. Причём делать четверть круга или половину – нежелательно. Поскольку астролябия отвес, то симметричная фигура (круг) намного лучше центрируется и ориентируется по отвесной линии.
У секстанта кстати довольно много ограничений. Он не работает:
— если не виден горизонт в открытом море (туман)
— если не виден горизонт в узком проливе.
— если ночь и горизонт опять таки не виден.
— на суше (горизонт никогда не виден – горы, деревья, здания).
А астролябия работает всегда.
Точность измерений… Ну, зависит от точности разметки шкалы. Даже если мы разметим одинаковым способом шкалу астролябии и секстанта, то не забудем, что шкала секстанта сжата в 2 раза по отношению к шкале астролябии и, значит точность шкалы секстанта в 2 раза меньше.
Секстант хорошо работает если выполнен с микрометрической точностью, отъюстирован, имеются нужные таблицы и методики расчёта. В первую очередь он заточен под методику определения места методом зенитных расстояний по 2-4 светилам.
Астролябия может быть применена в других методиках, не требующих ежегодных таблиц. А все справочные данные могут быть напечатаны прямо на самой астролябии, а именно график склонений и график уравнения времени. Этого достаточно и для широты и для долготы по солнцу.
Вот например интересный прибор и методика:
http://www.chava.ru/emenavy.htm
Про ограничения, связанные с секстантом, когда нет горизонта — вы не правы. Иначе секстантом невозможно было бы пользоваться на самолете или дирижабле. Просто существуют секстанты со встроенным уровнем. Например — тот же советский ИМС-3 (который, кстати, называется «морским»).
С другой стороны про точность и остальное — вы абсолютно правы, попаданцу не светит как построить точный секстант, так и составить таблицы — чтобы эта точность имела смысл. И действительно — попаданческий секстант будет больше напоминать астролябию, если не по принципу действия, то по результатам измерений.
Авиационные (и морские) секстанты с уровнем, конечно, существуют с начала 20 века. Но там имеется существенное усложнение системы. Оптически точная пятигранная призма. Скорее всего это технологически неподъёмная вещь для попаданца. Секстант существует примерно с 1730 года. Более менее реальная конструкция с уровнем появилась только в 20 веке. Значит почти 200 лет попытки создать искусственный горизонт не приносили успеха.
Ограничения описанные в предыдущем посте относятся к простому секстанту и о них знали практически сразу после создания секстанта. И, разумеется, пытались преодолеть.
Один из самых изящных выходов – измерять высоту звезды не относительно горизонта, а относительно её отражения.
Ставили на землю тазик с жидкостью (некоторые шутники предлагали со ртутью, но полезнее для здоровья будет – с густым маслом). И меряли угол между звездой и её отражением. Измеренный угол делили на 2, получали высоту светила относительно искусственного горизонта. Просто и гениально (на суше), никаких поправок на понижение горизонта.
Такое дополнение сразу переводит секстант из разряда ручного прибора в передвижной. Кроме того упражнение с тазиком и секстантом на качающейся палубе – аттракцион не для слабонервных. Ну, тоесть, при малом волнении, на большом судне, с парой помощников это, конечно, работало. И снимало все ограничения простого секстанта, но это решение ограниченного применения.
Кстати, этот способ идеально подходит для определения поправки на понижение горизонта.
Вместо того, чтобы выкапывать кубометры грунта, как тут предлагалось.
Суть: располагаемся на берегу с хорошим видом на восходящее солнце (луну, яркую звезду или планету) меряем двумя хорошо выверенными секстантами одновременно высоту светила у горизонта:
— относительно горизонта,
— относительно искусственного горизонта.
Разность этих двух измерений и даст суммарную поправку на понижение горизонта для данных конкретных условий. Меряя при разных условиях – можно составить для себя табличку, чтобы понять порядок величин.
Если нас интересует именно рефракция, то из суммарной поправки вычесть геометрическую поправку на высоту точки наблюдения. Сложная геометрия, конечно, но решаемая без астрономических ежегодников.
Рефракция входит в оба результата одинаково, так что фиг.
Хотелось бы и мне вставить пару копеек. Для безопасной навигации придумано много разных инструментов и сооружений и один из них это маяк. Я предлагаю конструкцию маяка с размещением горящего-светящегося материала на одном конце длинного шеста(в корзине или что-то в этом роде) типа журавль, который подвижно крепится к верху башни. Опускаясь и поднимаясь посредством блоков он дает возможность дозаправиться и не требует постройки высокой башни, а значит экономит материалы и время на возведение.
У маяка два недостатка:
1. Он работает только у берега, где и без него не так все сложно (каботажное плавание было придумано задолго до выхода в открытое море).
2. Чаще всего он нужен на чужой территории, что вообще грустно..
У берега не так всё просто. В открытом море, ну, или на достаточном удалении от берега под килем большие глубины и кораблю ничто не угрожает. А вот при приближении к берегу, входам в бухты и порты глубины небольшие, моряков ждут подводные камни, скалы, рифы, косы, отмели и прочие проблемы. И всевозможные створы, бакены и маяки морякам указывают безопасный путь.
Ну, а взять, например, маяк Белл Рок, стоящий в 19 км от берега. Даже если вперёдсмотрящего усадить на клотик грот-мачты, он всё равно не увидит берега (да-а-алеко не всякий парусник имел грот-мачту высотой более 30 метров, да и марс располагается гораздо ниже клотика). Фактически, этот маяк стоит в открытом море.
Но это стационарный маяк. А существовали же и существуют плавучие маяки — они вообще могут стоят где угодно, где в них есть необходимость и хватает длины якорного каната.
А объектив на чём закрепите? Ваш маяк хуже костра прямо на берегу.
Да их и на своей ставили к примеру в районе Севастополя и Камчатки. Подобную конструкцию я увидел в «Технике Молодежи».
Для гостей по его версии.
«Посох Якова» не помянут, угломерЪ такой. Я про него узнал когда-то в «Занимательной геометрии» Перельмана, но там просто сказано, что был такой, а как им измерить широту боль-мень точно — не дано. В Википедии — больше инфы.
ИнстрУмент на вид простой. Похож на гибрид логарифмической линейки с чем-то плотницко-столярным.
Может кто напишет отдельную статью? 🙂
https://www.youtube.com/watch?v=sl-XdT_ad4c
Такой гномон для совсем нищебродов, не лучше астролябии, ошибка более градуса, что превышает 100 тыс.км на поверхности. Напр., у современного секстанта СНО-Т инструментальная погрешность 12 секунд.
Ээээ ничего не перепутал??? 1 градус 100 тыс км???? Для сравнения длинна экватора 40 тысяч :))) т.е. один градус по твоему ошибка в 2,5 витка вокруг шарика?
Опечатка, метры.
112 км == 1 градус = 112 000 метров.
Только кто учтёт течения и прочее. Широта ладушки, но вот мередианы? Толку то от 12 секунд? метры не указаны.
Для нормального всегда берут лоцмана, тогда мели и прочее не страшны.
Достаточно и одной широты для задачи пересечь океан и попасть в заданную область побережья. Требуется лишь плыть до упора.
Это точно — без упора не работай!
Упор в скалу или мель или коса или, или…
Вообще то АнтиМат все правильно сказал, так и плавали до появления Хронометра.
Сначала пилишь по диагонали пока не оседлаешь нужную широту, дальше строго на восток/запад по широте, ежедневно корректируя сносы. Мимо цели не пройдешь. Так плавали к островам в океане, так же плавали и к портам на другом берегу океана. Рифы и скалы они все больше у берега бывают, а до этого берега еще доплыть надо… А там уж, по ориентирам определяем точное положение и дальше по карте смотрим где там известные рифы 🙂
Плавает пакость в проруби. Или пассажиры.
Корабль находится где то около Африки, надо попасть на Мадагаскар. Текущая широта 5 градусов южной. Идём на юг до 40 градусов и не понятно, оказался ли корабль межу Африкой и Мадагаскаром, или Мадагаскар между Африкой и кораблём. Если во втором случае предположить первый, то можно умереть в океане от жажды, цинги, или даже голода, так как скорость не велика, а пройти придётся более семи тысяч километров до Австралии. Так что если совсем нет информации о долготе, то знание широты даже до секунды не даёт вообще ничего. Посмотрите поиски капитана Гранта. Там как раз только широта была известна. Сколько поиски продлились? И это с учётом злостного колдунства под названием «авторский произвол». То Дункан их по ошибке встречает и орудийным огнём отгоняет дикарей, то ещё что. Ну если требуется попасть на континент от другого континента, тогда ещё можно: на каком континенте находишься, известно точно и перепутать направление нельзя. А если на остров? Из Индии в Японию надо идти вдоль берега на север, потом на восток, а с Камчатки сначала строго на юг, а потом на запад. И так с любым островом. Если долгота не известна хотя бы с точностью +/- протяжённость по долготе того острова, на который требуется попасть, то положение корабля не известно вовсе.
>Существуют специальные таблицы, которые вносят поправку на параллакс — то есть преломляющее действие земной атмосферы.
Параллакс не имеет ни какого отношения к атмосферным преломлениям. Параллакс есть угол между зрительными лучами, направленными из разных точек наблюдения на один и тот же объект.
>Если же будет боковой наклон — то солнце в окуляре сместится в сторону.
Расскажите, как.
И почему распространение получил именно секстант, а не квадрант? Ведь квадрант то позволяет измерять высоту над горизонтом вплоть до зенита, а секстант — нет. Причём, в тропиках в зените может быть даже Солнце, а на севере — полярная. Больше 90 ладно, действительно не нужно, так как если угол больше, то с другой стороны он меньше (например, если угол между направлением на Полярную звезду и на точку юга больше 90, то угол между направлением на Полярную звезду и на точку севера меньше 90). Но почему 60? От зенита мерить как то не очень.