Рассуждение о большей точности морского пути.
Часть первая. О сыскании долготы и широты в ясную погоду

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

О СЫСКАНИИ ДОЛГОТЫ И ШИРОТЫ
В ЯСНУЮ ПОГОДУ

Глава I

О ОПРЕДЕЛЕНИИ ВРЕМЕНИ НА МЕРИДИАНЕ КОРАБЛЯ

§ 1

В ясное время днем Солнце, ночью неподвижные звезды к сысканию обыкновенным образом ширины и времени представляются. Что до дневных наблюдений, на сей конец определяемых, надлежит, видимый горизонт весьма бывает явственен, особливо когда сторона, на которой Солнце обращается, чиста и поверхность морская волнами колеблется; однако преломления лучей непостоянство чинит его неверным, особливо для того что луч от него простирается по некоторой токмо части атмосферы, а от звезды исходящий оную всю проницает, отчего переменные преломления разности к верным правилам привести почти невозможно кажется. Однако ж найденные сим обыкновенным способом ширины будут довольны к употреблению, которое тотчас покажем.

§ 2

Ночью, сверх своего непостоянства, горизонт для темноты не явственен и не точен; для того мне рассудилось из положения звезд неподвижных точнее определить время на корабельном меридиане. Ибо весьма часто случается, что неподвижные звезды приходят на одну вертикальную линею в то же мгновение ока, которое их положение, точно наблюденное, невзирая на темность и непостоянство горизонта, время на меридиане корабля точно покажет. Не инаким образом весьма часто приключается, что звезды являются на одной вышине, из которого положения вышеписанное также заключить можно. Но как второй^1* способ много удобнее первого в исчислении, для того к его истолкованию прилагается всё старание.

§ 3

Инструмент к наблюдению звезд на тех же линеях вертикальных таков мною вымышлен (фиг. I). Сделать равновесие из медных полос в виде продолговатых четвероугольников немного отменным образом, как бывают компасы в ящиках поставлены¹⁷ для отвращения от волн колебания, однако тройной a, b, c так, чтобы противолежащие бока, свободно двигаясь около осей dd, ee, склонялись к сохранению параллельного с горизонтом положения. Сие для того, чтобы склонения зеркал в сто́роны отвратить можно было, которому

Фиг. I.

перпендикулярное уничтожается расположением оных. Ибо хотя aa наклонениям корабля последовать будет, однако bb много спокойнее останется, а dd^2* h и l от осей на обе стороны равным расстоянием; меж ними утвердить два плоские металлические зеркала. Одно N неподвижное, на 45 градусов к плану четвероугольника наклоненное и прикрепленное; [другое] — P, обращающееся около осей rs (фиг. I, II). К сим можно привинчивать зрительную астрономическую трубку TT (фиг. III) такой величины, чтобы без чувствительной неудобности ее употреблять можно было. Для установки зеркала P в разные положения, как бы приводить звезды через отвращение луча на одну вышину, употребить винт бесконечный k.¹⁸

Фиг. II.

Фиг. III.

§ 4

Наблюдение двух звезд на том же вертикальном круге¹⁹ чинить должно таким образом: зеркало P поставить²⁰. с другим зеркалом N в том положении, как требует угол, которого мера есть дуга,²¹ две наблюдаемые звезды соединяющая, которую в сочиненных нарочно таблицах искать должно. Угол по полукружию сколько надобно бесконечным винтом расширить и сузить можно. Таким образом устроенный инструмент направив на звезды в то время, в кое к одному вертикальному кругу приближаются, увидишь их на одном возвышении. И как скоро одна с другой в такую близость придут, что почти в один пункт сойдутся, в то время на морских часах, или (ежели потом разность времени на первом меридиане по астрономическим наблюдениям исследовать предприемлешь) на карманных с секундами назначить, подав знак соединения звезд. Ежели ж колебание корабля весьма сильное, несмотря на равновесие описанного инструмента и корабельной обсерватории, произведет боковое зеркал качание, отчего звезды горизонтальным движением станут встречаться и расходиться, то примечать должно, когда с одной стороны движущаяся звезда в зеркале коснется звезды вне зеркала, потом, по нескольких колебаниях оной, коснется в последний раз. Время, сими двумя крайними прикосновениями ограниченное, разделить на две равные части и приложить ко времени первого, чрез что покажется подлинное время положения звезд на одном круге вертикальном.

§ 5

К подобным наблюдениям покушался я употребить квадрант Гадлеев, который по моему прибавлению двойным называю ради горизонтального купно с вертикальным звезд соединения, что показать должно здесь кратко. Большое зеркало, которое обыкновенно к прави́лу RR [фиг. IV] приставляется перпендикулярно, и с ним по дуге BB движется, и известными углами звезды к горизонту приводит, припаять должно к оси A A звезда r (фиг. V) достигнет до верху угла t. По тому установлению, как надлежит, прави́ла RR звезда r опустится из пункта t к звезде s, и время по данному знаку от наблюдателя товарищ его на часах приметит, градусы разные вышины звезд r и s от горизонта разделение на дуге покажет. Наконец, вычислить можно время, в которое на данной широте от экватора наблюденные звезды в показанной разности высоты должны обращаться.

Фиг. IV.

Фиг. V.

§ 6

Боковые колебания сведенных в одно место звезд, как теперь показано, производят в них шатание,²² которое, приложив внимание в наблюдении первого взаимного звезд прикосновения, также по нескольких встречаниях последнего, разделением пополам времени и приданием половины к первому или убавлением от последнего прикосновения также узнать можно час и проч. на корабельном меридиане.

§ 7

Хотя ж, употребляя первый инструмент,²³ одно или другое колебание в первом звезд встречании и в последнем расставании наблюдатель и пропустит, однако всякое колебание во внутреннем четвероугольнике, следовательно, и в зеркалах должно меньше секунды продолжаться; то погрешность во времени больше четырех секунд, как уповаю, быть не может и в сильное колебание.²⁴ Трясения корабля, которые грозят ему погружением и наблюдателю инструмент из рук и надежду из сердца выбивают, никаких и самых грубых наблюдений не допустят.

§ 8

Для умаления скуки точного разделения целого квадранта и для получения большей исправности сие средство за лучшее почитаю. 1) Разделить дугу на 9^3* LL (фиг. VI), на 10 градусов и каждый градус на 6 частей, по 10 минут, разделенную так, чтобы разделение десяти градусов соответствовало по возможной точности девятой части квадранта. Движимая по дуге BB показанная дощечка должна утверждаться против каждых десяти градусов круглыми гвоздьми cc. Отсюду воспоследует: 1) что по известному общему в математике закону та же вещь равна сама себе величиною, и то же разделение каждых 10 градусов²⁵ равнее разделено быть не может; 2) труд и рачение на точное разделение на десять градусов удобнее употреблено быть может, нежели на девяносто. Потом пристроить прави́ло RR так, чтобы бесконечным винтом C и колесами SS двигаться могло по дощечке LL, чем положение линей q, по прави́лу из центра C проведенной, в секундах по Нониеву наставлению²⁶ разделенных, видеть можно, к чему спомоществует микроскоп M, который состоит из части цилиндра, отсеченной параллельно к его оси, и увеличивает части самые мелкие по ширине и ясно зрению представляет.

Фиг. VI.

§ 9

Зеркала употребляю металлические²⁷ и другим употреблять советую, которыми четырекратное лучей преломление, четырекратное прохождение их сквозь зеркальные стекла отнимается: ибо первым обыкновенно параллельное положение лучей приходит в замешательство, вторым сила света притупляется. И хотя делание плоских металлических зеркал труднее и дороже быть почитается, но я противно тому рассуждаю, затем что из одного металлического зеркала в половину фута квадратного двадцать зеркал, к вышепомянутому употреблению по мере вырезанных, одним литьем и точеньем можно приготовить. К краям целого выпуклости опасаться должно; средина всегда остается самой точной плоскости.

§ 10

Сие всё ночью, когда течение звезд к сему мореплавательскому употреблению представляется на позорище, но днем разную высоту Солнца от горизонта обыкновенным образом употреблять должно, ежели от ночных светил помощи запрещает ожидать сомнительное погодье. Гадлеев квадрант на морской обсерватории сидящему наблюдателю (фиг. VII) подаст помощь.²⁸ Преломление лучей, от светил и от горизонта простирающихся, как упомянуто (§ 1)²⁹ в сем случае воздуха, то, конечно, количество его, лучом пронзенное, есть мера преломления.³⁰ Посем количество воздуха, которое лежит на видимом горизонте, соответствует вышине барометра,³¹ так что чем ртуть стоит выше, тем больше должно быть лучей преломление. Сие многими наблюдениями звезд и сравнением их преломления

Фиг. VII.

с вышиною барометра определить со временем за преодолимое дело почесться может.³²

§ 11

По наблюдении ночью звезд неподвижных на одном вертикальном кругу сыскивается время на меридиане корабля следующими способами: 1) ежели звезды на одном меридиане, что редко случается, то выкладка весьма легка: ибо градусы, между вертикальным кругом³³ и колуром равноденственным³⁴ заключенные, показывают время без познания широты; 2) когда звезды, наблюденные на одном вертикальном кругу, стоят не на том же меридиане, то выбрать должно сперва звезду, близко лежащую к полюсу, какова Полярная северная звезда или другие, созвездия Малой Медведицы составляющие. Сие для того, чтобы, познав сперва, хотя не точно, широту обыкновенным способом, время определить можно было следующим порядком.

§ 12

Пусть будет северный полюс P (фиг. VIII), зенит Z, D — Полярная звезда, F — звезда Полярной в наблюдении дру́жка, будет линея ZD — дуга вертикальная, ZP — дуга корабельного меридиана, PF — дуга между полюсом и дружкою, DP — меж полюсом и Полярною; все дуги кругов самых великих, из которых PD и PF по склонению Полярной звезды и ее дружки, FD — по углу N PFD будет по сферическим правилам сыскан. А по известному повышению полюса известна линея ZP; итак, из данных дуг ZP и FP и угла побочного a углу t сыщутся и прочие части треугольника FPZ. Наконец, сысканный угол b должно придать или вычесть

Фиг. VIII.

из угла, что между первым меридианом mP и линеею FP: сумма или остатки будет разность между первым меридианом mP и меридианом корабельным ZP и мера времени по прехождении равноденственного колура чрез меридиан корабельный.

§ 13

Широты точность тем меньше требуется, чем ближе стоят наблюденные звезды к одному меридиану и чем угол, который содержится между ZP и ZD, острее. Для того Полярная звезда всех к тому способнее; другая звезда может быть ниже полюса в случае великого его повышения в странах северных.

Глава II

О СЫСКАНИИ ШИРОТЫ КОРАБЛЯ ПО СЫСКАННОМУ ВРЕМЕНИ

§ 14

чтобы определить время точно, довольна, однако, по моему рассуждению, широта, точнее определенная, не токмо сама собою мореплавателям полезна, но и для проверки других способов, во второй части предложенных, много дает вспоможения. Того ради особливо в сей главе показываю, каким образом, оставив горизонт, на сысканного точно времени широту много точнее обыкновенного сыскать можно.

§ 15

Сие немного отменным образом искать должно от того, коим нахожу время (§ 12) на меридиане корабельном. Инструментом и порядком вышепоказанным должно наблюдать две звезды на том же кругу вертикальном, особливо которые помянутую линею скоро протекают, встречаясь, как те, которые долготою и широтою немало одна от другой разнятся. Из оных весьма многими в ясное время пользоваться может, выбирая любую пару, всяк, кто только посредственное имеет в астрономии знание.

§ 16

Из наблюдения явствует, что линея, от Z (фиг. VIII) через FD до hh простирающаяся, есть вертикальная. Линеи PF и PD от полюса до наблюденных звезд суть дуги самых великих кругов; также и угол меж ними к полюсу известен из расписания неподвижных звезд; того ради известна по сферической тригонометрии каждая часть треугольника PFD. Потом и расстояние колура Pm от корабельного меридиана ZP найдено по определению времени (§ 12) на том же меридиане; откуду угол mPZ известен. Но понеже и угол FPm известен по расстоянию колура от дуги PF из каталога звезд неподвижных, для того вычесть его из угла mPZ; остатки будут — угол b. Наконец, побочный угол a по известному углу PFD или t знаем; то известны будут уже в треугольнике ZPF два угла a и b и дуга PFZP, как дополнение к дуге Ph, то есть самое возвышение полюса на месте корабля.

§ 17

Уже довольно явствует, что наблюдения для определения времени и широты на месте корабля без употребления горизонта по предписанным правилам ночью способно употребить можно, когда толь великое множество звезд почти беспрерывно к сему употреблению представляются, чтобы повторением сколько раз угодно наблюдений время и широта места с крайнею точностью могли быть сысканы.

Глава III

О ПОКАЗАНИИ ВРЕМЕНИ НА ПЕРВОМ МЕРИДИАНЕ ЧАСАМИ

§ 18

Часы, качающимся отвесом и гирями движимые, отнюдь не годны к показанию времени между колебанием корабля на море. Пружинами приведенные к движению следующим образом употребительны быть могут: четверы часы пружинные (чем больше, тем вернее сделать их можно) с секундами, и чтобы не останавливать, когда заводятся, расположить в одном ящике так, чтобы их заводить было в разные времена можно; например, пускай первых часов обращение начнется в полдень, других — в окончании шестого часа пополудни, третьих — в полночь, четвертых — в шесть часов поутру (в больших часах могут четверти дня превратиться в целые сутки). Сим образом погрешности, от неравности сил пружинных и прочих частей,³⁵ часы составляющих, происходящие, по большой мере отвращены быть могут, ибо времени, на разных часах показанного, сумма, разделенная на четыре части, разделит погрешности, которые, одна другую уничтожая, к истинному времени больше приближится.³⁶

§ 19

Рачением художников можно четыре пружины и столько ж спиральных привести, чтобы двигали одно колесо и чтобы они силы свои и исправности на оное употребляли, и коим бы прочее строение часов одним маятником управляемо было. E (фиг. IX) значат пружины; c — спиральные; A — колесо,

Фиг. IX.

на которое общие силы простираются; t — шестерня, которою всё прочее строение часов обращается. Маятник, по моему мнению, должен быть круг твердый, высечен из полос, из которых для тиснения монет полосы заготовляют и в которых на плотность и на равную толщину понадеяться можно.

§ 20

Помешательства сих часов, от шатанья корабля и от перемены теплоты и стужи происходящие, таким образом отвратить можно. Первое, на проволочных витых пружинах повешенные ящики не так чувствуют крутые удары, к чему обыкновенные компасные равновесия немало спокойности прибавить могут. От перемен теплоты и стужи происходящие перемены таким образом избывать надобно^4*.³⁷ с места часам исправные небольшие карманные устанавливать и при наблюдениях употреблять должно.

§ 21^5*

Но от всех сих трудностей уклониться свободнее можно, кажется, ежели бы на высыпные часы (песчаными называют), из металлических частиц состоящие, столько положить труда, как на пружинные, о чем так рассуждаю. Надлежит сперва вытянуть в волос тонкую проволоку, потом изрезать на короткие куски, чтобы равны были длиною и толщиною, уставленными к тому особливыми ножницами, и чтобы вдруг много нарезать можно было. Сея материи по мере количество смешать с довольным числом толченого уголья, поставить в горшке в плавильную печь, чтобы все частицы крутым жаром огня сплылись в шарички, которые обмыв, трепелом навесть на них лоск. Таковые мелкие шарички на высыпные часы несравненно лучше песку служить должны, для того что гладки, равны, песку тяжелее, и словом будут жидкая материя, союза частей не имеющая и которыя поверхность от колебания свободна.

§ 22

Потом в соединенные обыкновенным образом склянки вместо проверченной жести поставить стальные конические с обеих сторон скважины, наподобие воронок, чтобы медный оный песок (или, еще лучше, серебряный) без остановки мог пересыпаться в ту и в другую сторону по переменам. Наконец, металлического песку количество чрез опыт вымерять по точным стенным астрономическим часам, чтобы окончанием течения точно один час или больше определялся.

§ 23

Таковые металлические высыпные часы ни перемен теплоты и стужи, ни огущения масла, к свободному их движению употребляемого, не боятся. Насильные движения, как от пружинных часов, равным образом отвращены быть могут. Сколько течение металлической дроби или песку качанием ускорено быть может, должно искусством исследовать, чтобы знать, сколько в сравнении времени прибавить и убавить.

§ 24

Употребление сих высыпных часов много разнствует от часов пружинных, ибо по истечении металлических зерен оборотить их должно, на что считать одну секунду. И ежели оне на один час сделаны, каждое обращение час значить должно, для чего надлежит к оси приделать колесо, разделенное на части. Ибо поворотив часы по окончании течения, минуты и секунды должно считать по часам карманным, которые один час могут итти без погрешности, и по ним чинить астрономические наблюдения на корабельном меридиане, сравняя со временем меридиана первого, и из того выводить долготу места.

Глава IV

О СЫСКАНИИ ПЕРВОГО МЕРИДИАНА ПО НАБЛЮДЕНИЮ ЗВЕЗД

§ 25

Наблюдения расстояний Луны от звезд неподвижных за главные почитаются в определении времени на первом меридиане: для того о сем способе прежде прочих рассуждать должно, ибо хотя покрытие звезд много точнее быть кажется, нежели измерение расстояний, однако редко случается, и не могут по произволению предприяты быть наблюдения, по которым место Луны определить точнее. Между тем старание употребляю показать, чтобы наблюдение и мера расстояний, которыми отдалены звезды от Луны кажутся, много были удобнее и точнее.

§ 26

К Гадлееву квадранту приделать рукоем m (фиг. X), который бы утвержден был шаром, тесно в другом тощем движимым, g. Сим образом инструмент так направить, чтобы его план с планом лунной эклиптики или с другим планом, меж

Фиг. X.

Луною, звездою и наблюдателевым глазом содержащимся, был довольно параллелен, что все прежде наблюдения, ведая разность вышины между Луною и звездою в градусах, установить можно. Наблюдатель, седши на корабельную обсерваторию и будучи от больших колебаний свободен, прочие привыклою рукою отвести уметь должен.

§ 27

винтами nn (фиг. XI) тонкую медную полосу A, светлою чернию наведенную, в которой бы изображение F Солнца или Луны явственно видеть можно было, а прямо видимой звезды Луна или Луны Солнце не загашало. Часть меньшего зеркала, что к краю pp, оставить открытую, чтобы весьма малый отрезок S Солнца или Луны явственно видеть и в соединении наблюдаемой звезды примечать можно было. Обыкновенно употребляют в таких случаях стекла закопченные, но здесь оные неспособны, ибо чрез то не токмо Солнца или Луны свет на краю притупляется, но и наблюдаемая звезда совсем погашается, затем что приведенная в приближение должна свой слабый луч пропускать сквозь то же черное стекло.

Фиг. XI.

§ 28

При таких наблюдениях то примечать должно, что ежели от качания инструмента приведенная звезда шатается перпендикулярно к плану квадранта, должно ждать, как в первый раз до лунной дуги непокрытой в самом ее верху коснется, и тогда время назначить. Ежели ж чинит параллельные прохождения и отхождения, то первого прохождения мгновение приметить, как и последнего отхождения за зеркало, время разделить надвое и, придав первому приближению или вычетши из последнего явления, узнать можно мгновение, в которое столько друг от друга расстоять будут светила, сколько градусов и частей покажет разделение квадранта.

§ 29

Из учиненных по самой возможной точности и прилежно повторенных опытов по расстоянию разных звезд, Луне предтекущих и последующих, должно делать исчисление по лунным таблицам, которые неусыпным трудом ученых людей много исправлены и еще точнейшего поправления требуют. Для того за небесполезно быть рассуждаю, чтобы те, которые о больших в сем деле успехах стараются, употребляли инструмент в наблюдении расстояний от Луны звезд неподвижных, подобный Гадлееву квадранту, однако оного больший и нарочно для того сделанный, которым в одну ночь множество наблюдений учинить можно на неподвижной обсерватории. Ибо прочие обыкновенные способы на два пункта употреблять свое внимание принуждают астронома. Напротив того, соединяя Луну со звездами, всё своего зрения и внимания стремление на одно место направить можно. Требуемое о таком квадранте описание оставляю на другое время.

§ 30

Сие есть, чем Луна помоществует мореплавателям ночью. Но и Солнце не без подобного употребления днем, когда Луна видна на горизонте, которыя расстояние от Солнца, измеренное аглинским квадрантом, по исчислению может показать время на первом меридиане, и повторенные наблюдения из разных расстояний в разные времена вместо расстояния разных звезд от Луны служить могут.

§ 31

Высших планет спутники хотя толь точным ограничением времени мореплавателей удовольствовать не могут, однако в дальних путешествиях, в которых иногда познание долготы с ошибкою двух или трех градусов нужно, когда около новомесячий луны не видно, немалую принести могут помощь, затем что обыкновенная ошибка бывает во времени около десяти минут.³⁸

§ 32

Для наблюдения закрытий и выступлений высших планет³⁹ можно употребить астрономическую трубу с зеркалом, к ней прикрепленным следующим образом. Пусть будет труба TT (фиг. XII),⁴⁰ к верхней ее части прикрепить ручку ss AA и с двумя колесами.⁴¹ Одно верхнее R вдвое больше другого r в диаметре; оба движутся согласным

Фиг. XII.

движением в снурке ff. Меньшего ось установить в равновесии, большего — в ручке. К сему колесу, на градусы разделенному, прикрепить легкое зеркало, которое бесконечным винтом c в желаемом положении, как высота планеты требует, установить можно. Итак, когда трубка шатанием опускаться будет к горизонту и от него возвышаться, то луч, от звезды в трубу приходящий, мало будет отходить от оси трубочной, и звезда всегда видна будет, ибо когда меньшее колесо поворотится, напр., 10 градусов, тогда большее подвинется только пять, а луч отвращением своим от зеркала прибавит к тому пять же градусов. И таким образом требуемое выше сего воспоследует.