Книга: Ориентировка по звездам

ВВЕДЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

С давних времен и до настоящего времени звезды были и остаются надежными ориентирами, по которым человек определял направление точек горизонта и свое местонахождение, т. е. ориентировался на суше и на море, а затем и в воздухе.

Еще в древнее время, наблюдая ежедневный восход и заход Солнца, его видимое движение по небесной сфере, люди замечали, что в середине дня оно достигает наивысшей точки на небе, что время восхода и захода, а также высота Солнца над горизонтом в полдень меняются в течение года. Вместе с тем меняется продолжительность светлого и темного времени. Наблюдения ночью помогли обнаружить также закономерность вращения звездного неба, закономерность движения и изменения вида Луны. Это дало возможность людям использовать наблюдения за небесными светилами для решения важнейших жизненных задач: счета времени и определения направления в пространстве.

Данные об астрономических явлениях накапливались очень медленно. Наблюдения проводились преимущественно старейшинами племен или жрецами, которые держали в тайне свои открытия, чтобы легче было поддерживать не только физическое, но и духовное порабощение народа.

Не умея объяснить причины видимых движений небесных светил, грома, молнии, ветра, люди слепо преклонялись перед этими непонятными им явлениями природы, обожествляли их. Весь мир казался им полным чудес, творимых богами.

Почитание небесных светил, религиозные заблуждения, непонимание биологических и социальных явлений, происходящих в природе, породили ложные представления о зависимости земных явлений от небесных светил. На этой основе возникла фантастическая вера в «счастливые звезды» и «несчастливые планиды» (планеты).

Постепенно распространение правильных научных представлений о Вселенной все более и более ограничивало область суеверий, освобождало людей от беспомощности перед силами природы, помогало им решать очень важные практические задачи.

Слово «ориентироваться», обычно употребляемое в смысле разобраться в чем-либо, связано с направлением точек горизонта. Оно происходит от латинского слова oriens, что в переводе означает восток. С первобытных времен восток считался почитаемой стороной: с востока появлялось Солнце — источник жизни на Земле, поэтому на восток молились, обращали алтари православных церквей.

Первые записи астрономических наблюдений велись примерно за 3000 лет до нашей эры народами Африки и Азии.

Более 2000 лет назад великий древнегреческий астроном Гиппарх составил список около тысячи хорошо различимых звезд. Он впервые определил яркость каждой звезды, положение ее на небе, ввел определение положения точки на земной поверхности при помощи широты и долготы.

Ф. Энгельс в «Диалектике природы», говоря о последовательности развития отраслей естествознания, указывает, что раньше начала развиваться астрономия, «которая уже из-за времен года абсолютно необходима для пастушеских и земледельческих народов».

Изучение законов Вселенной помогло также развитию математики, физики и других наук. Например, известно, что один из химических элементов — гелий вначале был открыт на Солнце спектральным анализом и только после усиленных поисков через 27 лет (в 1895 г.) его нашли и на Земле.

Помогая развитию других наук, астрономия в свою очередь широко пользовалась их данными. Так, с помощью математики производились многочисленные астрономические вычисления, физика помогала изучать законы движения, строение небесных светил.

Более ста лет назад французский ученый Леверье, анализируя уравнение движения планеты Уран, установил, что данные расчетов не совпадают с астрономическими наблюдениями. Он предположил, что существует еще одна планета, своим притяжением влияющая на планету Уран. Леверье рассчитал, где должна находиться эта планета. И когда астрономы направили телескопы в указанную точку, они действительно обнаружили новую планету, впоследствии названную Нептуном.

Астрономия на протяжении всей своей долгой истории играла исключительно большую роль в развитии материалистического мировоззрения. И в настоящее время она помогает разоблачать неправильные, лженаучные, буржуазно-идеалистические представления о мире.

С возникновением и развитием торговых отношений между различными народами появилась необходимость в передвижении на значительные расстояния. Преодоление больших морских пространств вдали от берегов до появления магнитного компаса было возможно только при помощи небесных светил, наблюдение за которыми помогало мореплавателям держаться нужного направления и определять в открытом море свое местонахождение. Небесные светила служили первыми ориентирами. Но с течением времени простых наблюдений оказалось недостаточно, началось детальное изучение звездного неба и закономерностей движения небесных светил, производились более точные расчеты.

Ориентироваться на местности по звездам люди начали с тех пор, как научились определять широту места. Известно, что еще за 250 лет до нашей эры Эратосфен определил широту городов Александрии и Сиены, а по расстоянию между ними приближенно определил радиус земного шара.

В развитии методов и средств ориентировки на незнакомой местности по звездам большая роль принадлежит выдающемуся ученому-астроному Улуг-беку. Правитель могущественного государства, располагавшегося на территории нынешнего Узбекистана, внук монгольского завоевателя Тимура, Улуг-бек построил в Самарканде в первой половине XV века самую большую в то время в мире астрономическую обсерваторию. Основной задачей этой обсерватории было использование звезд для ориентировки на незнакомой местности. Создание обсерватории было вызвано жизненной необходимостью, так как, не умея ориентироваться, было трудно совершать большие переходы в пустынной местности на огромной территории государства, простиравшегося от Кавказа до Индии.

Великий узбекский поэт Алишер Навои писал, что таинственное и недоступное небо благодаря работам Улуг-бека стало служить с большой пользой людям, что «небо стало близким и опустилось вниз».

Интересно отметить, что по звездам ориентируются не только люди, но и некоторые птицы.

В одном из зарубежных планетариев был проведен простой и убедительный опыт. Несколько небольших птиц — славок, совершающих свои перелеты по ночам, выпустили в планетарии, погасили свет и «зажгли» звезды, создав искусственную ночь. Птицы полетели в направлении, в котором они обычно совершают свои сезонные перелеты. Потом искусственное небо повернули на 180° и птицы довольно скоро заметили это и тоже развернулись в обратном направлении.

Положение звезд меняли несколько раз, и каждый раз славки правильно ориентировались и летели в ту сторону, где привыкли зимовать. Эти маленькие пернатые «штурманы», по-видимому, хорошо помнили звездную карту, и, когда намеренно искажали положение звезд на небе, они начинали беспокойно метаться по планетарию, жалобно кричать.

Исключительную роль в развитии материалистического мировоззрения, в победе материализма над идеализмом сыграли открытия в астрономии, математике и физике таких ученых, как Коперник, Кеплер, Галилей, Ньютон.

Новые знания о законах движения небесных светил меняли представление не только о небесном своде, но и о форме и размерах Земли.

Астрономия и в настоящее время служит познанию различных явлений природы. В астрономических обсерваториях регулярно ведется наблюдение за Вселенной, производятся различные измерения движений небесных светил, обработка данных, получаемых от искусственных спутников Земли и космических ракет, и т. д. Все эти данные используются в различных отраслях науки и техники, в быту.

Так, например, данные наблюдений за движением небесных светил помогают точно определять время и проверять часы. Измерение и «хранение» точного времени производит Служба времени во многих странах. У нас в СССР она находится. при астрономических институтах и обсерваториях. Например, в Москве Служба времени Астрономического института им. П. К. Штернберга ведет систематические наблюдения за небесными светилами, и по их положению определяет и «хранит» время с точностью до тысячных долей секунды.

По сигналам точного времени, которые ежечасно передаются по радио, проверяются часы по всему Союзу. Эти сигналы подаются шестью точками в последние пять секунд каждого часа. Начало шестой точки соответствует началу отсчета следующего часа.

Для чего нужно знать время с точностью до долей секунды, когда в повседневной жизни люди обычно не замечают целые секунды?

Представим себе корабль в открытом море ночью. Штурману нужно определить местоположение корабля. Пи звездам он может вычислить широту, а для вычисления долготы необходимо точно знать время. Ошибись штурман всего на 10 сек, и ошибка в положении корабля может достигнуть в средних широтах 2—3 км.

Для составления географической карты геодезисты, наблюдая звезды, определяют на земной поверхности места опорных точек. Если при этом время будет определено с ошибкой в 1 сек, ошибка в положении точки на земле может дойти до 300—400 м. А карты крупного масштаба должны изображать местность с точностью до 10 м.

В астрономических обсерваториях при наблюдении звезд необходимо учитывать уже тысячные доли секунды, так как сигналы точного времени передаются на основе астрономических наблюдений. Не будь этих наблюдений, даже имея очень точные часы, обсерватории не могли бы определять и передавать по радио сигналы точного времени.

К наблюдениям небесных светил обращаются и воины Советской Армии при ночных переходах и маршах. Во время Великой Отечественной войны Большая Медведица, Полярная звезда, Луна не раз помогали ориентироваться в тылу врага.

В ракетных войсках и в артиллерии измерения положений небесных светил успешно применяют для определения точного направления пуска ракет и стрельбы по целям. Существуют типы крылатых ракет (например, американская ракета «Снарк»), направление полета которых автоматически корректируется астронавигационными системами управления по положению звезд.

Особенно большое применение астрономическая ориентировка нашла в морском флоте и авиации. Есть даже самостоятельные отрасли науки — мореходная астрономия и авиационная астрономия.

Одной из основных задач мореходной и авиационной астрономии является определение местоположения корабля или самолета по небесным светилам.

Средства и методы этих определений складывались веками. Уже древнегреческие мореплаватели применяли простейшие, весьма приближенные методы определения места корабля по небесным светилам. С течением времени астрономические приборы и методы их применения совершенствовались, особенно в эпоху великих географических открытий XV и XVI вв., когда корабли всего мира бороздили неизведанные пространства океанов.

Своего значения для кораблевождения астрономия не утратила и с появлением магнитного компаса, так как точность его показаний зависит от трудно учитываемых ошибок. Знаменитый мореплаватель Колумб, открывший в 1492 г. Америку, отмечая ненадежность работы магнитного компаса, говорил: «Существует лишь одно безошибочное корабельное исчисление — это астрономическое, счастлив тот, кто с ним знаком».

Но в то время умели находить только широту места. Поэтому, выйдя из порта, корабль обычно направлялся по меридиану до той широты, на которой находился порт назначения, а уже достигнув ее, следовал к месту назначения вдоль параллели, контролируя свое положение наблюдением Полярной звезды.

Неудобство такого метода астрономической ориентировки настойчиво выдвигало требование научиться определять долготу места.

В 1514 г. было предложено определять долготу по расстоянию между звездой и Луной, но в то время истинные положения звезд и Луны определялись еще неточно и этот способ не мог найти практического применения.

Во второй половине XVII века были разработаны два способа определения долготы: сравнением измеренной величины магнитного склонения с указанной на карте магнитных склонений и по затемнениям спутников Юпитера, наблюдаемым почти ежедневно 1—3 раза. Однако и эти способы не нашли широкого применения, так как данные о положении небесных светил были неточными из-за несовершенства астрономических приборов.

Более точно определять долготу стало возможно только с созданием в 1761 г. точных часов-хронометров.

Научившись определять разность во времени на двух различных меридианах, моряки в конце XVIII века находили широту и долготу места корабля путем разновременного наблюдения высот светила.

В 1808 г. была предложена теория одновременного определения широты и долготы места, но она требовала довольно сложных вычислений.

Только в середине прошлого столетия на основе накопившегося опыта был открыт приемлемый метод определения широты и долготы места корабля в открытом море. Большие заслуги в этом принадлежат нашим соотечественникам — ученым и морякам: М. В. Ломоносову, Ф. Ф. Шуберту, Ф. П. Литке, М. А. Акимову и многим другим.

В 1849 г. морской штурман М. А. Акимов предложил близкое к современному решение задачи определения места корабля нанесением линий его положения, найденных в результате измерений высот светил и расчетов их азимутов на момент наблюдения.

Авиационная астрономия — наука относительно молодая. Она зародилась и развилась на основе многовекового опыта использования небесных светил в мореплавании и восприняла от мореходной астрономии основные методы астрономических навигационных определений, соответственно переработав их для условий полета самолета.

В авиации, как и в морском флоте, весьма важно уметь определять свое местонахождение в любой момент полета.

Как морской корабль, находящийся в открытом море вдали от берегов, нуждается в точном знании своего места, чтобы взять курс для следования в назначенный пункт, так и самолет — воздушный корабль, пролетая значительные расстояния, часто при невидимости Земли, нуждается в точном определении своего места для своевременного выхода в пункт назначения.

Впервые в мире опыты астрономических измерений для определения местоположения воздушного шара в воздухе были произведены русскими воздухоплавателями в 1897—1898 гг.

Применять астрономические приборы на самолетах также впервые начали наши русские летчики при дальних полетах на тяжелых самолетах «Илья Муромец» и «Русский витязь» еще в 1913—1916 гг., намного опередив в этом зарубежную авиацию.

Наиболее быстро авиационная астрономия начала развиваться после Великой Октябрьской социалистической революции, и особенно в годы советских пятилеток.

Во время первых трансарктических перелетов через Северный полюс в 1936—1937 гг. штурманы самолетов А. В. Беляков и С. А. Данилин, умело применяя новейшие технические средства самолетовождения, блестяще выполнили поставленные задачи. Особо важную роль в этих полетах сыграли астрономические измерения, которые в условиях Арктики помогли экипажам не сбиться с намеченного пути и постоянно иметь данные о своем местонахождении.

Выдающиеся авиационные штурманы Б. В. Стерлигов, Герои Советского Союза А. В. Беляков, С. А. Данилин, И. Т. Спирин в дальних полетах добивались высокой точности самолетовождения благодаря умелому применению астрономической навигации.

А. В. Беляков, рассказывая о своем полете через Северный полюс в составе экипажа В. П. Чкалова, пишет, что до Северного полюса астрономические средства применялись вместе с другими средствами самолетовождения, момент пролета полюса определялся по высоте Солнца, которая здесь равна его склонению. На участке от Северного полюса до американского материка курс выдерживался в основном по солнечному указателю курса, а путь контролировался прокладкой астрономических линий положения самолета, определяемых по высоте светил.

«...Самый важный прибор на нашем самолете — солнечный указатель курса», — пишет А. В. Беляков в своей книге «Из Москвы в Америку через Северный полюс».

И. Т. Спирин в книге «Покорение Северного полюса» также отмечает: «Единственно точной и неизменно безотказной мы считали лишь воздушную астрономию, и это целиком подтвердилось в перелете; только она выручала нас в трудные минуты, вела и точно привела к намеченной цели».

В период Великой Отечественной войны отважные авиационные штурманы дважды Герой Советского Союза В. В. Сенько, Герои Советского Союза С. М. Романов, Ф. С. Яловой, Н. А. Гунбин, А. П. Штепенко, В. И. Аккуратов и многие другие мастерски применяли астрономические средства самолетовождения при выполнении боевых заданий.

Большую роль в развитии отечественных, астрономических методов и средств самолетовождения, в обучении летного состава астронавигации, в обеспечении полетов различными расчетными пособиями сыграли Л. П. Сергеев, Н. Ф. Кудрявцев, Н. К. Кривоносое, Р. В. Куницкий, Д1 Ф. Горшков, Н. А. Носов, И. Д. Жонголович, В. И. Кононенко, Н. С. Сороковик. Их труды в области авиационной астрономии внесли ценный вклад в совершенствование астрономических методов навигации.

В настоящее время дальние полеты, как правило, выполняются с применением астрономических средств. Штурманы, умело применяющие эти средства, добиваются высокой точности самолетовождения в учебно-боевых полетах. Опытные авиационные штурманы В. И. Чернышев, В. А. Быхал, Н. М. Косьяненко, П. Г. Кудинов, А. В. Черкасов высоко оценивают значение астрономических средств, их простоту, надежность, независимость от времени полета и местности, над которой пролетает самолет, особенно при полетах в северных широтах.

Автору этой книги приходилось выполнять полеты над арктическими просторами нашей Родины в качестве штурмана. И можно с уверенностью сказать, что без астрокомпаса и секстанта — основных астрономических приборов на самолете — успешное выполнение этих полетов было бы невозможно даже при совершенных радиотехнических самолетных и наземных средствах самолетовождения. В Арктике, особенно в ее центральном бассейне, а также в районах Антарктиды, где горизонтальная составляющая силы земного магнетизма мала, а распространение радиоволн подвержено сильным помехам, необходимо самое широкое использование астрономической ориентировки в полетах.

За последние годы астрономические средства самолетовождения значительно автоматизированы. Это повышает точность измерений и упрощает работу. Однако для грамотного применения астрономических средств необходимо хорошо знать эти средства и законы движения небесных светил.

Успешный запуск искусственных спутников Земли, которые тоже становятся небесными телами, дает возможность и их использовать для целей ориентировки. Искусственные спутники Земли даже имеют преимущества перед небесными светилами, так как на их борту имеются радиопередатчики. Спутники можно пеленговать в любое время суток и в любую, самую ненастную погоду.

В наше время, когда успешно изучается Вселенная, каждый грамотный человек должен уметь отыскивать на небе наиболее яркие созвездия и звезды, понимать сущность видимых движений звезд, Солнца, Луны и планет, уметь ориентироваться относительно стран света и определять время по небесным светилам. Основное пособие — звездное небо — всегда перед глазами человека, оно представляет собой великолепное зрелище. Почаще наблюдайте его, это не только полезно, но и очень интересно! Как правило, увидев всего несколько раз фигуры созвездий, их расположение на .небе, человек запоминает это на всю жизнь.