Алексей Аникин. Навигатор древних моряков

  (Статья Алексея Аникина из журнала "Загадки истории" (две тысячи двадцать третий год, тридцать второй номер, страница четырнадцать)).
  Современные астронрмические или радиокомпасы - точнейшие приборы, вобравшие в себя достижения прогресса. Но их прообразом стал кусочек железа, поворачивающийся в пространстве.
  Известный британский синолог Джозеф Нидэм, потративший десятки лет на изучение китайской истории, сформулировал постулат о "четырёх великих китайских изобретениях". В список топ-изобретений Поднебесной вошли бумага, порох, книгопечатание и, конечно же, компас. Именно этот прибор стал незаменим для морских путешествий, что в свою очередь способствовало Великим географическим открытиям, экономическому и культурному обмену стран и цивилизаций.
  Люди давно заметили, что предметы из железа могли перемещаться самопроизвольно. Из курса физики известно, что "жить своей жизнью" им предписывает магнитное поле Земли, а "запрещает" сила земного притяжения и трения. Правда, процесс плавки железа люди освоили намного позже его использования. "Железная революция" началась только на рубеже первого тысячелетия до нашей эры в Ассирии. Но откуда же тогда люди брали железные изделия? Ответ прост - из упавших метеоритов. Куски серовато-чёрного небесного металла привлекли внимание древних. Железо применяли для изготовления кинжалов или наконечников копий. Оно было более прочным и пластичным, чем бронза, и при этом дольше оставалось острым.
  Потому, факт того, что почти за три тысячелетия до нашей эры у китайцев имелись предметы из железа вполне объясним. На тот момент - в две тысячи шестисотом году до нашей эры Китаем правил император Хуан-ди. Согласно летописи, именно он изобрёл первый компас, чтобы вывести свою армию из пустыни и тем самым спасти её от гибели. Однако это всего лишь легенда, ибо исторически достоверных сведений об этом правителе нет.
  Куда более правдоподобной выглядит версия об изобретении компаса в первом-втором веках до нашей эры, в период правления династии Хань. Прибор для навигации представлял собой намагниченный предмет с полукруглым основанием. Главная деталь древнего компаса называлась "сынань", что в переводе значит "указывающий юг". Собой она представяла сделанную из магнетита и тщательно отполированную ложку, которая размещалась на гладкой дощечке с указанными на ней созвездиями и сторонами света. Установив ложку в центр дощечки, её раскручивали, и она всегда останавливалась таким образом, что её тонкая ручка указывала на юг. Интересно, что сама форма ложки была выбрана из-за того, что напоминала "Небесный ковш", он же созвездие Большой Медведицы.
  При этом у древнего изобретения были и недостатки. На точность прибора оказывала влияние полировка дощечки, ибо малейшие шероховатости приводили к возникновению силы трения, что негативно сказывалось на точности остановки ложки. Да и сам магнетит - хрупкий материал, плохо поддающийся обработке. Поэтому сделать из него гладкую и сбалансированную ложку - задача не из лёгких. Возможно, поэтому в навигации древнекитайские мореплаватели его не применяли, предпочитая ориентацию в открытом море по звёздам. Зато компас-ложка нашёл применение в фэн-шуй - китайском учении о гармонии мира.
  Прошло более тысячи лет прежде, чем китайцы на постоянной основе стали использовать компас для путешествий. Случилось это уже при правлении династии Сун - в одиннадцатом веке. Прибор применялся для движения войск в пустыне. Его конструкция описывалась в трактате Цзэн Гунляна "Собрание важнейшего из военных канонов", датируемом тысяча сорок четвёртым годом. Компас тех времён имел две конструкции. Первая - "указывающая юг рыба", представляла собой тонкую железную пластину в форме рыбы. Пластину нагревали докрасна, что наделяло её свойством магнита. После чего её опускали в воду, и "рыба" указывала ориентацию Север-Юг. Другая конструкция называлась "указывающая юг игла". Её изобретатель - Шэнь Гуа натирал о кусок шёлка стальную иглу, чтобы у неё увеличились магнитные свойства, и помещал её на кусочек пробки, плавающий в воде. Игла начинала вращаться до тех пор, пока не останавливалась так, что одним концом показывала на Юг. Кстати, именно Шэнь Гуа первым обнаружил, что географический и магнитный полюса не совпадают.
  Ещё две конструкции древнекитайских компасов стали известны из трактата "Обширные записки о лесе дел" Чэнь Юаньцзина, изданного в тысяча триста двадцать пятом году. Первый из них напоминал деревянную рыбу, в нижнюю часть которой был спрятан магнит. "Рыба" могла плавать по поверхности воды в горизонтальном положении, частично погружённой в неё. В голове "рыбы" находилась проволока, соединявшаяся с магнитом. Она приподнималась над водой и указывала на Юг. Вода нивелировала эффект трения, давая возможность указателю спокойно перемещаться.
  Юаньцзин описал и другую конструкцию, которая была изобретена даосскими монахами. На этот раз устройство имело вид черепахи, в которую был вмонтирован магнит, связанный с иглой, будто хвост черепахи. На её "брюхе" имелось отверстие, сквозь которое она крепилась на вертикальной булавке из бамбука. Такая конструкция позволяла "черепахе" беспрепятственно перемещаться, а её магнитный "хвост" указывал на Юг. Интересно, что с точки зрения географов конструкция компаса-черепахи оказалась ближе всего к современным магнитным компасам.
  Приборы навигации, придуманные китайцами, уже в двенадцатом веке стали известны арабам. На тот момент они активно осваивали морские пространства, и подобный прибор был им жизненно необходим. При этом они отбросили китайские "замысловатости" в виде рыб и черепах, и донельзя упростили прибор. Компас арабов - это намагниченный предмет на куске пробки, опущенном в воду. Минимальная сила трения позволяла свободно вращаться и указывать одну из сторон света. В таком виде прототип современного компаса и попал к европейцам.
  Несмотря на то, что древние греки и египтяне знали о магнитных свойствах железа, в Европе додуматься до изобретения компаса не смогли. Идея с иглой на пробке, плавающей в воде, пришла к европейцам только в тринадцатом веке. В тысяча двести шестьдесят девятом году француз Пьер де Марикур описал в "Послании о магните" более усовершенствованную конструкцию: "Стрелка помещалась на серебряный стержень, заключённый в корпус с разметкой на ободке".
  В начале четырнадцатого века итальянец Флавио Джойя серьёзно усовершенствовал компас. Он разместил магнитную стрелку на вертикальной шпильке, а к стрелке прикрепил лёгкий круг - картушку, разделённую по окружности на шестнадцать румбов (делений). В шестнадцатом веке стрелку стали крепить на карданов подвес, что уменьшило трение и увеличило точность, а через сто лет добавили и вращающуюся линейку с визирами, что серьёзно упростило задачу по ориентации на местности. Прибор помещали в прочный корпус, что защищало его от ударов и трсяки. А в семнадцатом веке компас снабдили пеленгатором с визиром на конце - вращающейся реечкой, которая позволяла взять точное направление на определённый объект.
  Интересно, что тогда европейцы ещё не знали, что магнитный и географический полюса не совпадают, и списывали погрешность компаса на его производителя. И если на экваторе отклонение было допустимым, то ближе к полюсам погрешность неуклонно росла. Также моряки не знали, что вблизи больших участков суши стрелка начинает "безбожно врать". Это обстоятельство стало причиной отклонения курса и последующего бунта на кораблях в экспедиции Христофора Колумба. Поэтому опытные штурманы сверяли положение стрелки компаса с Полярной звездой. Окончательно проблему решили лишь в тысяча семьсот первом году с изданием первой магнитной карты Земли.
  Куда более серьёзной оказалась проблема, появившаяся с началом изготовления корпусов кораблей из стали. Железные детали заставляли стрелку компаса уклоняться от правильного курса. Поначалу проблему решали размещением слева и справа от компаса массивных железных шаров. Изменение расположения шаров и магнитов почти полностью компенсировало влияние стального корпуса судна. Однако куда более надёжной оказалась конструкция гирокомпаса, где используются свойства гироскопа и суточного вращения Земли. В тысяча девятьсот восьмом году его запатентовали Герман Аншютц-Кемпфе в Германии и Элмер Сперри - в США.
  Позднее были изобретены электромагнитный, электронный и спутниковый компаса. Последние определяют курс с точностью до десятых градуса, вне зависимости от качки на судне или манёвров. Однако магнитный компас по-прежнему любим миллионами людей, которые используют его для перемещения по местности, где нет возможности воспользоваться мобильными навигаторами и спутниковыми системами слежения.