КАК КОРАБЛИ НАХОДЯТ ДОРОГУ В МОРЕ

Любой судоводитель, как в древности, так и сейчас, оказавшись в открытом море вне видимости берегов, прежде всего хочет знать, в каком направлении движется его корабль. Прибор, по которому можно определить курс корабля, хорошо известен — это компас. По свидетельству большинства ученых-историков, магнитная игла — предок современного компаса — появилась примерно три тысячи лет назад. Общение между народами в те времена было затруднено, и, пока чудесный указатель направления дошел до берегов Средиземного моря, миновало немало веков. В результате это изобретение попало в Европу только в начале II тысячелетия н. э., а затем уже широко распространилось.

Едва оказавшись в Европе, прибор претерпел ряд усовершенствований и получил название «компас», сыграв огромную роль в развитии цивилизации. Лишь магнитный компас вселил в людей уверенность в море, помог им преодолеть страх перед океанскими просторами. Великие географические открытия были бы просто немыслимы без компаса.

Имени изобретателя компаса история не сохранила. И даже страну, подарившую человечеству этот замечательный прибор, люди науки не могут назвать точно. Одни приписывают его изобретение финикийцам, другие уверяют, что первыми, кто обратил внимание на чудесное свойство магнита устанавливаться в плоскости магнитного меридиана, были китайцы, третьи отдают предпочтение арабам, четвертые упоминают французов, итальянцев, норманнов и даже древних майя, последних — на том основании, что когда-то в Эквадоре был найден магнитный стержень, который (при пылком воображении) можно было посчитать прообразом магнитной стрелки.

Сначала прибор для определения стран света был очень прост: магнитную иглу втыкали в кусочек пробки и опускали в чашку с водой, которую впоследствии стали называть котелком компаса. Иногда вместо пробки брали кусочек тростника или просто вставляли иглу в соломинку. Даже это нехитрое устройство принесло морякам неоценимые удобства, с ним можно было выходить в открытое море и не бояться, что не найдешь дорогу назад к родному берегу. Но морякам-то хотелось большего. Они смутно чувствовали, что чудесная плавающая стрелка, точность показаний которой была, понятно, очень невысока, еще не раскрыла всех своих великолепных возможностей. Да и вода нередко выплескивалась из котелка, бывало, даже вместе со стрелкой. Только в XIII в. появился компас с сухим котелком, а главное — с прикрепленной к стрелке картушкой. Картушка была нехитрым на первый взгляд, но поистине замечательным изобретением: небольшой кружок из немагнитного материала вместе с жестко прикрепленной к нему магнитной стрелкой, свободно подвешивается на острие вертикальной иглы. Сверху на картушку наносили четыре главных румба: Норд, Ост, Зюйд и Вест, — да так, чтобы Норд точно совпадал с северным концом стрелки. Дуги между главными румбами делили на несколько равных частей.

Вроде бы ничего особенного? Но до этого старый компас с неподвижной картушкой каждый раз приходилось поворачивать в горизонтальной плоскости до тех пор, пока северный конец стрелки не совпадал с Нордом. Только тогда можно было определить курс, по которому идет судно или направление на предмет и т. д. Это, конечно, было очень неудобно. Но если картушка сама вращалась вместе со стрелкой и сама устанавливалась в плоскости меридиана, достаточно было лишь мельком взглянуть на нее, чтобы определить любое направление.

И все же, несмотря на вносимые усовершенствования, компас долго оставался достаточно примитивным прибором. В России в XVII — начале XVIII в. наиболее искусно его изготавливали поморы в городах и селах нашего Севера. Это была круглая коробочка диаметром 4—5 см из моржовой кости, которую поморы хранили у пояса в кожаном мешочке. В центре коробочки на костяной шпильке находилась картушка с укрепленными снизу намагниченными металлическими иглами-стрелками. Если компасом (или «маткой», как называли его поморы) не пользовались, сверху на него надевали глухую крышку. О подобном приборе написано в Морском уставе Петра I: «Должны компасы добрым мастерством делать и смотреть, чтобы иглы, на чем компас вертится, были остры и крепки и не скоро бы сламывались. Также чтобы проволока (имеется в виду стрелка. — В. Д.) на компасе к Норду и Зюйду крепко была натерта магнитом, дабы компас мог быть верным, в чем надлежит крепкое смотрение иметь, ибо в том зависит ход и целость корабля».

В наше время котелок компаса наглухо закрывается толстой стеклянной крышкой, туго прижатой к нему медным кольцом. Сверху на кольцо наносят деления от 0 до 360° — по часовой стрелке от Норда. Внутри котелка протягивают две черные медные вертикальные проволочки, так чтобы одна из них приходилась точно под 0°, а другая — под 180°. Эти проволочки называются курсовыми чертами.

Компас на корабле устанавливается так, чтобы линия, проведенная между курсовыми чертами, точно совпадала с линией «нос — середина кормы» (или, как говорят во флоте, с диаметральной плоскостью судна).

О том, кто именно изобрел компас с вращающейся картушкой, история также ответа не дает. Правда, существует распространенная версия, что в 1302 г. итальянец Флавио Джойя (по другим источникам, Жиойя) укрепил на магнитной стрелке картушку, разделенную на 32 румба, а стрелку поместил на острие шпильки. Благодарные земляки даже поставили Джойе бронзовый памятник на его родине — в г. Амальфи. Но уж если кому-то действительно стоило бы поставить памятник, так это нашему соотечественнику Петру Перегрину. В его сочинении «Послание о магнитах», датированном 1269 г. и посвященном описанию свойств магнита, содержатся достоверные сведения об усовершенствовании им компаса. Компас этот картушки не имел. На вертикальной шпильке была укреплена магнитная стрелка, а азимутальный круг на верхней части котелка был разделен на 4 части, каждая из которых имела разбивку в градусах от 0 до 90. На азимутальный круг надевался подвижный визир для пеленгования, пользуясь которым можно было определять направления на береговые предметы и на светила, находящиеся невысоко над горизонтом. Визир этот был очень похож на современный пеленгатор, до сих пор исправно служащий флоту.

Прошло примерно полтора века, прежде чем после Перегрина появилось новое изобретение, позволившее еще больше облегчить работу с компасом.

Море очень уж редко бывает спокойным, и любое судно испытывает качку, а она, естественно, отрицательно влияет на работу компаса. Иногда волнение моря бывает настолько сильным, что вообще выводит компас из строя. Поэтому возникла необходимость в приспособлении, которое позволило бы котелку компаса оставаться спокойным при любой качке.

Как и большинство гениальных изобретений, новая подвеска компаса была предельно проста. Котелок компаса, несколько утяжеленный снизу, подвешивался на двух горизонтальных полуосях, опирающихся на кольцо. Это кольцо в свою очередь крепилось на двух горизонтальных полуосях, перпендикулярных первым, и подвешивалось внутри второго кольца, неподвижно скрепленного с судном. Таким образом, как бы круто и часто ни наклонялось судно, причем в любую сторону, картушка оставалась всегда горизонтальной. По имени итальянского математика Д. Кардано, предложившего это замечательное устройство, подвес назвали кардановым.

Португальцы же предложили делить картушку компаса на 32 румба. Они остались на картушках морских компасов до нашего времени. Каждый получил свое название, и еще сравнительно недавно, лет пятьдесят назад, можно было застать где-нибудь в кубрике матроса, который зубрил «компас с тенями»: «Норд Норд тень Ост, Норд Норд Ост, Норд Ост тень Ост, Норд Ост, Норд Ост тень Зюйд» и т. д. «Тень» в данном случае по-русски означает «в сторону», «к». Сейчас же, хотя все 32 румба остались на многих современных компасах, на них прибавились и деления в градусах (а иногда и в долях градуса). И в наше время, сообщая курс, который надо держать рулевому, предпочитают говорить, например: «Курс 327°!» (вместо прежнего «Норд Вест тень Норд», что, по существу, одно и то же — разница в 1/4° округляется).

С тех пор как в XIX в. магнитный компас обрел свою современную конструкцию, он усовершенствовался очень незначительно. Но зато далеко вперед продвинулось представление о земном магнетизме и о магнетизме вообще. Это обусловило ряд новых открытий и изобретений, которые если собственно компаса и не касаются, то к навигации имеют прямое отношение. Чем сложнее были задачи, которые ложились на военные и торговые (коммерческие) флоты, тем большие требования к показаниям компасов предъявляли моряки. Точнее стали наблюдения, и вдруг совершенно неожиданно для себя моряки заметили, что главный их помощник — компас, которому они безгранично доверялись столько веков, очень редко дает правильные показания. Любой магнитный компас на два-три градуса, а иногда и намного больше, мягко говоря, привирает. Заметили, что в разных местах Земли ошибки компаса неодинаковы, что с годами в одних точках они увеличиваются, в других — уменьшаются и что, чем ближе к полюсу, тем больше эти ошибки.

Но в начале XIX в. на помощь морякам пришла наука и к его середине справилась с этой бедой. Немецкий ученый Карл Гаусс создал общую теорию земного магнетизма. Были проделаны сотни тысяч точных измерений, и теперь на всех навигационных картах отклонение стрелки компаса от истинного меридиана (так называемое склонение) указано прямо на карте с точностью до четверти градуса. Здесь же указывается, к какому году приведено склонение, знак и величина его годового изменения.

Работы штурманам прибавилось — теперь стало нужно вычислять поправку на изменение склонения. Это было справедливым лишь для средних широт. В высоких же широтах, то есть в областях от 70° северной и южной широт до полюсов, магнитному компасу вообще было верить нельзя. Дело в том, что в этих широтах очень большие аномалии магнитного склонения, так как сказывается близость магнитных полюсов, не совпадающих с географическими. Магнитная стрелка стремится тут занять вертикальное положение. В этом случае и наука не помогает, и компас врет без зазрения совести, а порой начинает и вовсе то и дело менять свои показания. Недаром, собираясь к Северному полюсу на самолетах (1925), знаменитый Амундсен не решился довериться магнитному компасу и придумал специальный прибор, который назвали солнечным указателем курса. В нем точные часы поворачивали маленькое зеркальце вслед за солнцем, и, пока самолет летел над облаками, не отклоняясь от курса, «зайчик» не менял своей позиции.

Но на этом злоключения магнитного компаса не кончились. Судостроение быстро развивалось. В начале прошлого века появились пароходы, а вслед за ними и металлические суда. Железные корабли быстро стали вытеснять деревянные, и вдруг... Один за другим при загадочных обстоятельствах утонуло несколько больших пароходов. Разбирая обстоятельства крушения одного из них, на котором погибло около трехсот человек, специалисты установили, что причиной аварии были неверные показания магнитных компасов.

В Англии собрались ученые и мореплаватели, чтобы разобраться, что же тут происходит. И пришли к выводу, что корабельное железо столь сильно влияет на компас, что ошибки в его показаниях просто неизбежны. Выступивший на этом собрании доктор богословия Скорсби, бывший когда-то известным капитаном, показал на опыте присутствующим влияние железа на стрелку магнитного компаса и сделал вывод: чем больше масса железа, тем больше она отклоняет стрелку компаса от меридиана. «Мы, — сказал Скорсби, — плаваем по старинке, как на деревянных судах, то есть без учета влияния корабельного железа на компас. Боюсь, что никогда не удастся добиться на стальном судне правильных показаний компаса...». Отклонение стрелки магнитного компаса под влиянием судового железа назвали девиацией.

Противники железного судостроения ободрились. Но и на этот раз наука пришла на помощь магнитному компасу. Ученые нашли способ свести это отклонение к минимуму, разместив рядом с магнитным компасом специальные магниты-уничтожители. Пальма первенства в этом, безусловно, принадлежит капитану Мэтью Флиндерсу, по имени которого и назван первый уничтожитель — флиндерсбар. Их стали размещать в нактоузах рядом с котелком компаса.

Прежде нактоузом называли деревянный ящичек, в который на ночь вместе с фонарем ставили компас. Английские моряки так его и называла: «ночной домик» — найт хаус. В наше время нактоуз — деревянный четырех— или шестигранный шкафчик, на котором устанавливают котелок компаса. Слева и справа от него на нактоузе находятся массивные железные шары размером с маленькую дыньку. Их можно передвигать и закреплять поближе и подальше от компаса. Внутри шкафчика запрятан целый набор магнитов, которые тоже можно передвигать и закреплять. Изменение взаимного расположения этих шаров и магнитов почти полностью уничтожает девиацию.

Сейчас перед выходом в рейс, когда груз уже погружен и закреплен, на судно поднимается девиатор и в специально отведенном районе моря на ходу часа полтора осуществляет уничтожение девиации. По его командам судно движется разными курсами, а девиатор перемещает шары и магниты, уменьшая влияние судового железа на показания компаса. Уходя с борта, он оставляет маленькую таблицу остаточной девиации, которую штурманам приходится учитывать каждый раз, когда корабль изменяет курс, как поправку на девиацию. Вспомним роман Жюля Верна «Пятнадцатилетний капитан», где негодяй Негоро подложил под нактоуз топор, резко изменив его показания. В результате судно вместо Америки приплыло в Африку.

Необходимость периодически уничтожать и определять остаточную девиацию заставила задумываться над проблемой создания немагнитного компаса. К началу нашего столетия были хорошо изучены свойства гироскопа, и на этой основе сконструирован гироскопический компас. Принцип действия гирокомпаса, созданного немецким ученым Аншютцем, состоит в том, что ось быстро вращающегося волчка сохраняет неизменным свое положение в пространстве и может быть установлена по линии «север — юг». Современные гирокомпасы заключены в герметически запаянную сферу (гидросферу), которая в свою очередь помещена во внешний корпус. Гидросфера плавает во взвешенном состоянии в жидкости. Положение ее регулируется с помощью катушки электромагнитного дутья. Электромотор доводит скорость вращения гироскопов до 20 тыс. оборотов в минуту.

Для обеспечения комфортных условий работы гирокомпас (основной прибор) помещают в самом спокойном месте корабля (поближе к его центру тяжести). С помощью электрокабелей показания гирокомпаса передаются на репитеры, расположенные на крыльях мостика, в центральном посту, в штурманской рубке и других помещениях, где это необходимо.

В наши дни промышленность выпускает различные типы этих приборов. Пользование ими не составляет особых трудностей. Поправки к их показаниям, как правило, инструментальные. Они малы и постоянны. Но сами приборы сложны и требуют для своего обслуживания квалифицированных специалистов. Есть и другие сложности в эксплуатации. Гирокомпас необходимо включать заблаговременно, до выхода в море, чтобы он успел, как говорят моряки, «прийти в меридиан». Что и говорить, гирокомпас обеспечивает несравненно более высокую точность курсоуказания и устойчивость работы в высоких широтах, но авторитет магнитного компаса от этого ничуть не снизился. Боевые действия флота в годы Великой Отечественной войны показали, что на кораблях он по-прежнему необходим. В июле 1943 г. в ходе боевой операции гирокомпас на эсминце «Сообразительный» вышел из строя. Штурман перешел на магнитный компас и ночью, в штормовую погоду, вне видимости берегов, пройдя около 180 миль (333 км), вышел к базе с невязкой 55 кабельтовых (10,2 км). Участвовавший в той же операции лидер эсминцев «Харьков» в тех же условиях, но с исправным гирокомпасом имел невязку 35 кабельтовых (6,5 км). В августе того же года из-за пожара на борту вышел из строя гирокомпас на канонерской лодке «Красный Аджаристан». Штурман корабля в ходе боевых действий успешно вел точную прокладку, пользуясь только магнитными компасами.