На службе у войны: негласный союз астрофизики и армии - Тайсон Нил Деграсс

Хоть ибн Маджид здесь восхваляет ценность наблюдений, выполняемых невооруженным глазом, в навигации давно уже доказали свою ценность специализированные инструменты. Некоторые из них, такие как квадрант и астролябия, вначале были разработаны астрономами и математиками для наземных измерений и лишь позже упрощены настолько, что стало возможно применять их и в море.

Среди легко доступных измерительных приборов в первую голову, конечно, надо назвать движущиеся части человеческого тела: рука, ее пальцы и кисти, ширина шага. В 1150-х годах один исландец, только что вернувшийся из Святой земли, рассказывал, что там человек может определить высоту Полярной звезды, лежа на земле, положив сжатый кулак на поднятое колено и оттопырив от кулака большой палец. Венецианский мореплаватель на службе у португальской короны, совершивший в 1450-х морское путешествие, описывал высоту Полярной звезды в определенном месте на побережье Западной Африки как «рост человека на морском берегу». Даже в 1950-х коммодор королевского флота Британии еще спокойно заявлял, что и современный навигатор может приблизительно определять высоту звезды по размеру запястья (восемь градусов) или ладони (восемнадцать градусов), отнесенных на расстояние вытянутой руки[98]. Да и сегодня любой любитель астрономии знает, что его собственный кулак на вытянутой руке закрывает на небе угол в десять градусов. Эта система мер работает с довольно большой точностью, потому что люди с большими ладонями и кистями обычно имеют и более длинные руки, и значения измеряемых углов ненамного меняются в зависимости от того, кто их измеряет.

Первые навигаторы Индийского океана тоже мерили углы фалангами пальцев, но, кроме того, пользовались и камалом. В самом простом случае камал – это прямоугольная дощечка, через центр которой пропущена бечевка с завязанными через равные интервалы узелками, представляющими единицы измерения широты. Один конец бечевки вы зажимаете между зубами, а другой держите на вытянутой руке. Дальше начинается измерение высоты звезды. Туго натянув бечевку параллельно горизонтальной поверхности, вы другой рукой двигаете дощечку, пока ее верхний край не совпадет с визируемой звездой, Полярной, а нижний – с линией горизонта. Количество узелков между вашими зубами и дощечкой пересчитывается в широту. Камал широко применялся моряками Индийского океана еще в XIX столетии, а уже в конце XX века использовался при реконструкции плавания из Омана в Китай, в которой его эффективность вновь подтвердилась. Марко Поло отмечает, что китайские мореходы применяли похожий инструмент, цяньсинбань, «пластинки для наводки на Полярную звезду» – набор пластин разного размера, удерживаемых на расстоянии вытянутой руки так, чтобы совместить их верхнюю и нижнюю кромки со звездой и горизонтом соответственно. Выбор пластинки из набора зависел от высоты звезды. Тысячелетием раньше китайцы оценивали широту с помощью лянтяньчи – «звездной линейки»[99].

Настоящая же революция в мореходстве произошла с быстрым распространением поистине волшебного прибора: магнитного компаса. Теперь каждый мог мгновенно сориентироваться по сторонам света, при ясном небе или облачном, при звездах или при солнце, днем или ночью.

Многие страны претендовали на авторство или, по крайней мере, на знание основных принципов устройства компаса. И древние греки, и древние китайцы замечали, что из коричневатой руды можно добыть железо; корень lode в английском слове lodestone, обозначающем намагниченную форму богатого железом минерала магнетита, на староанглийском значит «путь». Некоторые ученые уверенно применяют термин «компас» по отношению к устройствам, которые китайские мореплаватели начали использовать около 500 года н. э„когда установились морские пути в Японию. Первое упоминание об использовании на борту корабля стрелки, указывающей на юг, встречается в китайском навигационном тексте, написанном в 1100 году н. э. Традиция приписывает изобретение указывающего на север морского компаса жителю Амальфи, морской державы XII века на юге Италии, причем современный хроникер отмечает, что средневековый Амальфи прославился тем, что там умели указывать морякам как морские, так и небесные пути. Первый арабский текст, в котором упомянут компас, написан в XIII веке, и в нем этот инструмент назван его итальянским именем. Для некоторых историков тот факт, что в китайских текстах говорится о стрелке, указывающей на юг, а в итальянских – на север, свидетельствует о том, что эти изобретения были независимы[100].

Каким бы ни было их происхождение, компасы действовали. В 1200 году один французский писатель, путешествовавший по Средиземному морю, подробно описал, как компас может заменить ориентацию по «звезде, которая никуда не движется»:

Эту звезду кормчие стараются увидеть, как только представится возможность, ведь по ней они и прокладывают курс. Тогда как все прочие звезды описывают круги на небе, эта стоит неподвижно на одном месте. [Кормчие] владеют искусством употребления магнитного камня, искусством, которое никогда не лжет: на этом невзрачном темном камне, к которому железо притягивается без постороннего влияния, они находят точку, к которой прикладывают иглу; затем укладывают эту иглу на перышко и кладут на поверхность воды, где перышко вместе с иглой плавает, а игла своим острием указывает прямо на звезду. Сомнений в этом никогда не бывает: она никогда не обманывает. Когда на море темно и туманно и не видно ни звезд, ни Луны, ставят свечу близ иглы и так узнают, куда плыть. Игла указывает на звезду, и кормчий знает, куда править. Это искусство никогда не лжей.

Другими словами, уложи магнитную стрелку на что-нибудь плавающее, и она неизбежно обретет состояние покоя, установившись в направлении магнитной оси север-юг, причем ее острие будет указывать на север.

Вскоре появились вращающаяся магнитная стрелка и важнейший партнер компаса: радиальная диаграмма, называемая картушкой или розой ветров, – круг, разделенный на 64 направления. В море каждому направлению соответствует особый ветер, и каждый такой ветер имеет свое имя. С помощью этого нового метода знающий грамоту и арифметику капитан, плавающий по Средиземному или Черному морю в начале XIII века, мог уверенно править не только на «Трамонтане» (север) или «остро» (юг), на «греко» (северо-восток) или «сирокко» (юго-восток), но и, к примеру, на «трамонтане-четверть-греко». Он мог держаться этого курса с помощью точных расчетов: надежных вычислительных методов, основанных на знании относительных положений точки отплытия и пункта прибытия, а также направления движения судна и пройденного расстояния – и то и другое следовало определять через регулярные интервалы времени. У сыновей и внуков нашего капитана, если бы они избрали ту же семейную профессию, было бы еще больше подспорий: масштабированные морские карты и лоции, полные подробных указаний.

Представьте, что вы капитан венецианского судна в 1320 году. Вы только что доставили груз зерна из Египта, а теперь направляетесь к восточному побережью Испании с дорогими сырами из Сардинии и еще одним грузом зерна, на этот раз из Константинополя. На обратном пути вы повезете испанскую шерсть. Ваши хозяева и их сторожевые суда до сих пор держали португальские корабли в стороне от вашего курса; ни «черная смерть» (чума), ни вооруженные турки-османы пока не вторглись на земли Европы. Ваш племянник-вундеркинд, который учится в университете Болоньи, рассказал вам о двух ошеломляющих книгах, которые, по его словам, относятся к вашей профессии: «Книга абака», или «Книга о вычислениях», Фибоначчи и «Трактат о мировой сфере» Сакробоско. Первая содержит доступное введение в индо-арабскую систему счисления, включающую незаменимое число 0; вторая – исчерпывающий знания эпохи трактат по астрономии. Но читать эти труды у вас нет ни малейшего желания; а читаете вы и держите при себе на борту рукописные копии Lo Compasso da Navigare, подробнейшего пособия по навигации с компасом, с которым вы, двигаясь по часовой стрелке, легко обойдете все порты Средиземноморья, и Toleta de Marteloio, серии тригонометрических таблиц, по которым вы можете скорректировать ваш курс при сильном ветре. Еще у вас есть прекрасный портолан – морская карта всего Средиземноморья с указанием расстояний, гаваней и основных береговых ориентиров, тщательно масштабированная и даже подписанная знаменитым еврейским картографом с Майорки. На вашем дубовом столе – пара серебряных циркулей и серебряная же линейка для работы с картой. Ваш корабельный компас со свободно подвешенной стрелкой и приделанной к нему картушкой для безопасности помещен в круглую металлическую коробку; ваши песочные часы (у вас есть несколько запасных) изготовлены венецианскими стеклодувами. Благодаря всему этому сверхсовременному оборудованию, вы можете легко определить, в каком направлении движется ваше судно; вы способны следить за тем, как прибывает и убывает ночь, и отмечать часы; вы знаете расстояние до ближайшего порта, и сколько дней вам потребуется, чтобы добраться до него, и чего следует искать там, когда вы до него доберетесь. В отличие от ваших собратьев – арабских, индийских, полинезийских и китайских мореходов, – вы не извлекаете почти никакой информации из наблюдений звезд. И так как вы не выходите из пределов вашего родного Средиземного моря, вам редко приходится возиться с определением широты и еще реже – задумываться о вашей долготе.