1421 - год, когда Китай открыл мир
Шрифт:
Это теневое пятно передвигается по ходу вращения Луны вокруг Земли. Таким образом, наблюдатели в разных местах видят солнечное затмение в разное время.
При лунном затмении Земля находится между Солнцем и Луной. Поскольку Земля во много раз больше Луны, тень от Земли полностью перекрывает Луну. Когда речь заходит об астрономии, разница между солнечным и лунным затмением очень велика. Дело в том, что лунное затмение наблюдатели могут видеть одновременно чуть ли не на половине земного шара, тогда как солнечное затмение в один и тот же момент можно наблюдать на очень ограниченном участке земной
Ключом к определению географической долготы является именно тот факт, что (а) лунное затмение можно наблюдать одновременно и (б) на почти 50 % поверхности земного шара при продолжающемся вращении Земли. Это выглядит так, будто темное небо вращается в противоположном от Земли направлении.
В процессе лунного затмения наблюдаются 4 фазы (или «контакта»). Условно их можно обозначить следующим образом: U-1 — так называемый первый контакт, когда Луна начинает входить в зону затемнения; U-2 — второй контакт, когда Луна входит в зону полного затемнения (полностью закрывает часть Земли); U-3 — третий контакт, когда начинает появляться незатемненный край Луны; U-4 — четвертый контакт, когда Луна полностью выходит из тени и появляется на небосводе, так сказать, во всей своей красе. Все эти явления можно наблюдать от востока до запада под углом почти 180°, то есть практически на половине земного шара.
Как китайцы измеряли географическую долготу с помощью лунных затмений
Используя гномоны и водяные часы, китайцы имели возможность фиксировать ход времени час за часом, минута за минутой, днем и ночью. Кроме того, они умели предсказывать лунные затмения, которые происходят примерно каждые полгода в разных частях земли. Инструкция, даваемая перед отплытием навигаторам и астрономам, звучала примерно так: «Если вы бросили якорь у неизвестной земли или острова и если в этот момент происходит полное лунное затмение, вам следует дождаться начала третьей фазы (U-3), а потом ждать, когда Луна снова засияет на небе. Все это время, разумеется, вы должны посвятить наблюдению за небесным сводом. Как только появится первый лучик лунного света (U-3) и Луна начнет выходить из тьмы, наблюдатель на вновь открытых землях и астроном в Пекине должны делать одно и то же — смотреть в звездное небо, чтобы отметить, какая самая яркая звезда в этот миг пересекает местный меридиан». Местный меридиан — это воображаемая линия на небе, которая начинается на небесной сфере к северу от наблюдателя, проходит над его головой и заканчивается к югу от него. Разглядывая небо в этом направлении, наблюдатель отмечал известную ему звезду, которая пересекала в этот момент воображаемую линию меридиана. Эта яркая звезда и становилась своеобразным знаком, с помощью которого наблюдатель «маркировал» свой меридиан.
Когда исследователь новых земель возвращался в Пекин, он сравнивал свои рисунки и записи с рисунками и записями астронома в Пекине. К примеру, исследователь мог сказать столичному ученому, что в тот момент, когда Луна находилась в фазе U-3, местный меридиан пересекала некая звезда «альфа». Пекинский же астроном мог ответить, что его меридиан в этот момент пересекала звезда «бета». Положим, они оба хорошо знали и ту, и другую звезды. После этого оба они доставали свои часы, которые были откалиброваны с помощью гномона, и начинали ждать, когда звезда «альфа» пересечет на небесном своде зенит. Как только это происходило, они начинали отсчитывать время на своих часах, дожидаясь, когда небосклон пересечет другая звезда — «бета». Учитывая вращение Земли, разница между временем, когда «альфа» и «бета» пересекают зенит, показывала расстояние, отделявшее в момент наблюдения исследователя новых земель от астронома, находившегося в Пекине. Земля делает полный оборот — 360° — вокруг Солнца за 24 часа. Таким образом, если мы, к примеру, выясним, что между прохождениями через разные меридианы звезд «альфа» и «бета» прошло 6 часов (другими словами, 1/4 суток, или 1/4 полного оборота Земли вокруг Солнца), то будет совершенно ясно, что разница в географической долготе между Пекином и вновь открытыми землями составляет ровно 1/4 оборота Земли, то есть четвертую часть от 360°, или 90°.
Примечание: чтобы погрешность была меньше, часто при вычислениях использовали не одну, а все 4 фазы лунного затмения.
Доказательство теории и ее практическое применение
Чтобы проверить теорию на практике, мы решили воспользоваться наблюдением за полным лунным затмением между 16 и 17 июля 2000 г. Наши наблюдатели
Наблюдение за лунным затмением велось с началом весеннего равноденствия, которое фиксировалось в тот момент, когда первая звезда пересекала местный меридиан, то есть воображаемую прямую линию, начинавшуюся на севере, проходившую над головами наблюдателей и уходившую на юг. Географическая долгота в такой момент измеряется вдоль экватора звездной карты. Благодаря таким измерениям положение первоначально определявшегося на 339° долготы Таити на вращающейся звездной карте изменилось. (Наблюдатели старались учитывать время, проходившее между фазами U-2 и IJ-3) При вращении цилиндрической карты звездного неба она меняла свое положение в соответствии с нанесенными на нее отметками: изначально широта Таити отмечалось на 339°, а потом, когда цилиндр карты делал необходимый доворот, долгота Таити стала равняться 8° — то есть изменилась на 2 часа. В общем, погрешности в определении долготы, конечно, были, но незначительные. К примеру, погрешность при определении положения долготы Таити равнялась 1,1 %, Новой Зеландии — всего 0,1 %, долгота Мельбурна тоже варьировалась в пределах 0,1 %. Не стоит забывать, что наши наблюдатели были в основном любителями, и будь у них хоть чуточку больше опыта и профессионализма, погрешности в долготе, несомненно, были бы еще меньше.
Короче говоря, игра стоила свеч, а погрешность в 66 морских миль в долготе между Таити и Сингапуром представлялась, в общем, ничтожной. Погрешность в географической долготе между Сингапуром и Новой Зеландией была еще меньше и равнялась всего 6 морским милям. А вот в определении долготы между Австралией и Новой Зеландией погрешности не было вовсе.
Что я думаю в связи со всеми этими данными? А вот что: китайцы научились определять географическую долготу с не меньшей точностью, чем профессор Оливер и его последователи 500 лет спустя. Метод профессора Оливера был еще хорош тем, что его людям не нужны были какие-либо специальные инструменты вроде секстанта. Да что там секстант! Им даже часы были не нужны. Единственное, что требовалось наблюдателю, — это четкое определение начала и конца процесса, а эту роль с успехом выполняли древние гномоны, расставленные китайцами в незапамятные времена чуть ли не по всему миру.
Определив со всей доступной XV веку точностью географическую долготу порта Малакка (Сингапур), китайские флоты могли с большим успехом использовать астрономические площадки и гномоны, установленные на своих базах по всему Тихому океану — в Семудере, на Андаманских островах, в Дондра Хэд (Шри-Ланка), в Кочине и Каликуте на Малабарском побережье Индии, Малшщи и Занзибаре в Восточной Африке, на Сейшельских и Мальдивских островах. Все эти базы, конечно же, были аккуратно занесены в старейшую китайскую лоцию «У Пэй Чи» с указанием правильной долготы.
Теперь следует разобраться с установлением географических долгот. В принципе не было никакой необходимости проводить эту операцию в течение всего единичного лунного затмения, но у китайцев, по счастью, был все-таки очень большой флот. Делалось это, видимо, с одной целью: чтобы еще больше увеличить точность этого действительно глобального действа.
Теперь о другом. Установив склонение Канопуса, а также звезд Альфа и Бет а (основных в созвездии Южный Крест) к Южному полюсу, китайцы получили возможность сравнивать их положение с Полярной звездой. Это давало им возможность вычислять с большой точностью местонахождение своих кораблей во всех океанах и морях (Северное полушарие — Полярная звезда; Южное полушарие — Канопус и самые яркие звезды Южного Креста). Примеры этому имелись: китайцы, миновав экватор, прошли несколько тысяч морских миль в Южном полушарии, причем ориентировались там ничуть не хуже, чем в Северном. При всем том они очень старались установить истинное положение Северного и Южного магнитных полюсов, чтобы избежать погрешностей при пользовании корабельным магнитным компасом.