Это часть лонгрида об истории Французской Геодезической Миссии в Перу. Предыдущие части можно найти тут:
Поскольку объем измерений и важность миссии были беспрецедентными, то и инструменты требовались самые точные, которые можно было достать. Годен отправился в Англию. У знаменитого мастера Джорджа Грэхема: он приобрел октант (половинку квадранта), точный маятник (для определения времени) и зенитный сектор, наиточнейший прибор для определения широты.
Октант (восьмая часть круга). Угломерный прибор, Лондон. Фото из Википедии.
Немного подробностей, чтобы было ясны трудности путешествия. Зенитный сектор - это 3 или 4- метровая зрительная труба (вроде телескопа в обсерватории). Его надо было крепить к балкам и несущим конструкциям обсерватории (да еще так, чтобы он свободно покачивался в направлении север-юг). К тому же к нему прилагались линзы, колесики, винтики микрометра: все это могло легко погнуться, разболтаться и повредиться при транспортировке.
Выглядело это примерно так:
Как определяли широту? Надо было выбрать удобное место, куда не задувало (дом, сад, церковь), проделать в потолке дыру. Собрать раму, на которой был бы подвешен сектор. Ночью наблюдатель лежал бы на скамейке под окуляром, ловя в поле зрения звезду и по шкале определял угол наклона трубы относительно отвеса (буквально - грузика на веревочке).
Его помощник (ночью, значит это все делалось при свечах) записывал точное время “захвата звезды” и все повторялось до тех пор, пока звезда находилось в поле зрения. Если погода была облачной, кто-то отвлекался или свеча гасла, то процедура повторялась ночь за ночью до успешного завершения и сходимости результатов. Спасибо вам, создатели GPS у нас в телефоне.
Процесс измерения широты из книги о результатах экспедиции П. Буге.
Понятно, что сам процесс измерений был трудным, неудобным (шея затекала), да и еще сопряжен с массой сложностей. Но тем не менее - это просто определения высоты звезды в момент ее кульминации. В 18 веке наши ученые наблюдали Эпсилон Ориона, но могли с тем же успехом выбрать любую другую звезду (важно, чтобы она была как можно более хорошо видна).
Кстати, почему Годен отправился за приборами в Гринвич, а не обратился к соотечественникам? Потому что англичане считались лучшими в мире мастерами по изготовлению инструментов, ведь они были искусными мореплавателями.
Эпоха кругосветных путешествий предполагает способность хорошо ориентироваться. То есть, в любой момент знать, где ты. В терминах того времени: знать свою широту и долготу. Определить их положение можно, наблюдая звезды (ночью) или солнце (днем).
Определение широты “насколько я севернее или южнее” особенной сложности не представляло. По большому счету оно вычислялось по углу солнца (звезды) относительно горизонта (он легко просматривается на море) в местный полдень.
Читатель может (как я) задаться вопросом: а как определить местный полдень? Это момент времени, в который солнце поднимается наиболее высоко над горизонтом. То есть, у меня есть часы, которые надо выставить по местному времени. Примерно в районе полудня я начинаю засекать высоту солнца квадрантом (или октантом, любым другим угломерным прибором) и записывать время измерения. Потом я гляжу, в какое время солнце имело одну и ту же высоту при подъеме и при спуске. Значит где-то в середине этого временного отрезка наступил местный полдень.
Про долготу и долготный приз
Тут мне очень хочется процитировать Александра Гурштейна и его исторический роман "Звезды Парижа". Все персонажи исторические:
Пикар заранее тщательно готовился к этому вопросу. Он живо представлял себе мореходов, которые, стараясь не упускать из виду берегов, словно слепцы, бредущие наощупь вдоль стен, переплывали от острова к острову, от земли к земле, не решаясь уйти надолго в открытое море. Все они -- и мореходы, и астрономы -- с глубокой древности умели уверенно определять только одну географическую координату -- широту. Широта места связана с высотой светил над горизонтом. А вот с определением долготы и раньше, и теперь дело обстоит из рук вон плохо....
-- Колумб назвал Америку Вест-Индией, ее жителей -- индейцами. Он заблуждался. Он заблуждался до самой смерти. Он думал, что достиг побережья Индии, хотя на самом деле далеко еще до него не доплыл. А почему он заблуждался? Потому, что не умел как следует определять долготы...
Кольбер хотел перебить Пикара. Но тот боялся упустить нить. Он продолжал говорить, словно перед ним безмолствовала университетская аудитория.
-- Разница двух точек в долготах -- это разница в показаниях часов, которые и там, и там идут по местному времени. Астрономии известны только два способа определения долгот. Первый: надо наблюдать явления, которые видны одновременно на обширных просторах Земли. Определяя момент их наступления по местному времени, сравни его со временем, когда это явление произошло, например, у нас в Париже. Разница во времени и даст разницу в долготах. Для этой цели вполне подошли бы солнечные и лунные затмения. Но затмения случаются крайне редко. Галилей открыл в телескоп спутники Юпитера и обнаружил, что они периодически скрываются за его диском. Затмения спутников Юпитера происходят чуть ли не по нескольку раз в день. Если бы астрономы сумели составить надежные таблицы затмений спутников, наши арматоры получили бы верное средство для определения долгот.
-- А второй способ?
-- Он еще лучше первого. Надо научиться возить точное время вместе с собой. Вы выверили часы в Париже и отправились в путь. А в нужном месте определили местное время по звездам и сравнили с часами. Если часы действительно продолжают идти по Парижскому времени, разница и даст вам долготу.
-- Как просто и изящно, -- поразился Кольбер.
-- Но никто не знает пока, как построить хорошие часы. Если часы отстают или бегут, то в пути это выявить невозможно. Если они покажут Парижское время с ошибкой всего только в минуту, местоположение на Земле определится с погрешностью примерно в шесть лье. А если они отстанут или убегут вперед на час, ошибка составит добрых четыреста лье. Астрономия переплетается здесь с часовым делом: астрономы становятся часовщиками, часовщики -- астрономами...
В общем, все так. В обсерваториях долготу определяли как разницу местного времени при наступлении астрономического события (затмения луны Юпитера) на разных долготах. А в море - просто тащили долготу за собой, записывая смену курса корабля. Однако, если курс меняется сам по себе (из-за ветра, течения, шторма, морского боя) - легко потеряться. Маятниковые часы появились совсем недавно и считались наилучшими, но для морской качки не подходили.
Вопрос определения долготы был таким актуальным, что был даже (Ньютоном) обещан долготный приз тому, кто сконструирует высокоточный хронометр для морских путешествий. И только на эту работу потребовалось полвека. Кстати, долготный при в несколько этапов получил Джон Харриссон - ученик мастера, у которого Годен приобретал свой зенитный сектор.
Несколько лет назад вышел очередной пиратский сериал Череп и Кости (Crossbones) про приключения Черной Бороды. Я его смотрела, когда интересовалась Карибами (моя экспедиция туда направится и мне хотелось узнать больше). Но любопытно следующее: завязкой сюжета для сериала служит морской хронометр, который Черная Борода выкрадывает с английского военного корабля, а потом безуспешно пытается перепродать то испанцам, то англичанам, то кому-нибудь еще. Черная Борода знает толк в хронометрах и долготах.
Чудо-хронометр из "Черепа и Костей". Кстати, на реальный хронометр Харрисона совсем не похож. Тот был скромнее.
К маю 1735 года подготовка Экваториальной градусной экспедиции была завершена. Для нужд миссии был выделен 44-пушечный военный корабль Портофе. Интенданту порта Рошфор (оттуда должен был отплыть корабль) были даны указания снабдить научную миссию всем необходимым. Необходимое включало:
Ружья и порох, мечи, палатки, одеяла, хирургические инструменты, кухонную утварь и повара, мсье Сен-Лорана, который, как о нем говорили, провел в Перу пять или шесть лет, так что мог сойти за испанца.
Портофе отплыл из Рошфора 15 мая 1735 года и держал курс к карибскому острову Эспаньола, половиной которого владели французы, половиной - испанцы. Великое приключение начиналось.
Арктическая градусная экспедиция
А 25 мая 1735 года, через две недели, Пьер Мопертюи, глава парижских ньютонианцев, променявший плащ мушкетера на карьеру математика, читал доклад в Академии Наук. Он приводил свои новейшие соображения по поводу Фигуры Земли, а также обосновывал необходимость второй, поддерживающей экспедиции. Не на экватор, а к самому Полярному Кругу. Туда, где разница в кривизне Земли по сравнению с нулевой широтой будет наиболее выражена. Почему:
1. Две миссии на экватор и на полюс дадут более надежный результат, чем одна на экватор (бесспорно).
2. А также северная экспедиция будет дешевле.
3. Северная миссия быстрее привезет результаты. Мало ли что может произойти на той стороне мира за несколько лет. Коллегам угрожают дикие звери, неизвестные болезни, войны, кораблекрушение и самое главное - внутренние конфликты команды.
Потрет Мопертюи, 1744 (худ. Johann Jacob Haid). Обратите внимание на северный костюм с обилием меха. Это чтобы потомки не забывали, чем был славен этот великий муж: он ходил на север (костюм), сплюснул Землю (глобус) и вообще неплохо смотрится в национальной лапландской одежде.
Морепа, морской министр, выделявший деньги на экваториальную экспедицию, крепко задумался. К нему уже начали поступать неприятные новости о крайне расточительности и надменности Луи Годена, который не мог найти общего языка ни с капитаном, ни с коллегами. Судьба экваториальной экспедиции была под угрозой. После недолгих размышлений он дал Мопертюи добро на Арктическую миссию. Так градусных экспедиций стало две.
Если читать оказывается слишком долго, то эту историю я рассказываю в формате подкаста.
