Дерек Хауз - Гринвичское время и открытие долготы

• Название: Гринвичское время и открытие долготы
• Автор: Дерек Хауз
• Издательство: Мир
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1982

Английский ученый Дерек Хауз в популярной форме рассказывает о многовековой истории постижения человеком понятий астрономического времени и долготы, о поисках способов наиболее точного измерения этих величин и ведущей роли, которую сыграла в этих исследованиях всемирно известная Гринвичская обсерватория, давшая свое имя нулевому меридиану. Написанная живо и увлекательно, богато иллюстрированная, книга Д. Хауза предназначена для широких кругов читателей, интересующихся историей науки и техники.

---

Необходимость в таком всемирном времени и временной шкале, пригодной для всего мира, возникла совсем недавно. С древнейших времен человек регулировал свою повседневную деятельность по Солнцу: по его восходу, кульминации (полудню, или середине дня) и заходу. Действительно, у многих древних цивилизаций сутки делились на 12 «дневных» часов (от восхода до захода Солнца) и на 12 «ночных» часов (от захода до восхода Солнца), и эти часы имели разную продолжительность. А так как летние дни длиннее зимних, то не только продолжительность дневных часов отличалась от продолжительности ночных часов (исключая дни равноденствия в марте и в сентябре), но и сами эти часы изменяли свою «длину» в зависимости от сезона. Путешественники отмечали также, что продолжительность этих часов изменяется в соответствии с тем, насколько близко или далеко они находятся от экватора.

Такая система «неравных часов», основанная на местном восходе и заходе Солнца, несмотря на все ее противоречия, была вполне удовлетворительна (исключая северные районы, где разница между продолжительностью дня и ночи могла быть очень большой) для многих повседневных бытовых и деловых целей. Вплоть до XV в. она применялась на практике в некоторых районах Италии. Однако греческие астрономы поделили сутки на 24 ч равной продолжительности, и их последователи в других государствах продолжили эту традицию.

Тем не менее, какая бы система часов ни применялась, время, измеряемое обычным человеком, было местным временем, т.е. временем, которое показывали солнечные часы в том месте, где они находились. Для этого человека было не важно, что в пунктах, расположенных к западу или востоку от него, солнечное время на самом деле было другим. Так, вследствие вращения Земли, когда в Лондоне наступал полдень, в Плимуте было 11 ч 44 мин, а в Норидже уже 12 ч 05 мин, или, говоря другими словами, в Лондоне полдень (когда Солнце находилось в зените) наступал на 16 мин раньше, чем в Плимуте, и на 5 мин позже, чем в Норидже. Но какое это имело значение в те времена, когда максимальная скорость передвижения человека зависела от лошади?! Во всяком случае, только в последние несколько столетий и то это относится в основном к городам - время измеряли с более или менее приемлемой точностью.

Возможно, обычный человек и не нуждался в более точном времени, однако для географов, составителей карт, астрономов, мореплавателей такая необходимость существовала. Им нужно было измерять время не для своих личных нужд, а, например, с целью определить разницу между долготами в определенных пунктах. Как это сделать - теоретически было ясно. Скажем, вы хотите найти разность между долготами Лондона и Плимута: если вы измерите точное время в Лондоне, допустим в полдень, и таким же образом определите его в тот же самый момент в Плимуте, получив, скажем, 11 ч 44 мин, то разница в 16 мин даст вам разницу в долготе между меридианами Лондона и Плимута, при этом известно, что 16 мин времени соответствует 4° (градусы дуги). И так как полдень в Плимуте наступает позднее, чем полдень в Лондоне, Плимут должен находиться западнее Лондона на 4°. (Более подробно проблемы определения долготы освещаются в приложении I.)

Но теорию и практику в этом вопросе разделяла большая пропасть. Как одновременно измерить местное время в удаленных друг от друга пунктах? Конечно, возможны другие методы определения разности долгот, например при помощи непосредственного измерения расстояний на земной поверхности или измерения магнитного поля Земли, однако наибольший успех сулил астрономический метод - путем измерения разности времен. Эта идея была высказана еще греческим астрономом Гиппархом около 180 г. до н.э., но точное определение долготы удалось осуществить лишь в 1650-х гг. - на суше и 1770-х гг. - в открытом море.

Начало истории введения гринвичского времени, таким образом, связано с попытками найти практический метод определения долготы, особенноуз море, так как именно там вследствие движения корабля и протяженности маршрутов возникали наибольшие трудности. Было очевидно, что введение единого времени - это не отвлеченная научная проблема, а практическая необходимость.

Благодарности

Значительная часть материала для этой книги была собрана в процессе подготовки экспозиции в недавно открытой Галерее времени в старой Королевской обсерватории.

Я приношу глубокую благодарность моим коллегам по Национальному морскому музею, в частности директору музея Безилу Гринхилу и его помощнику Дэвиду Уотерсу за поддержку моей работы и предоставленную мне возможность ознакомиться с многими музейными экспонатами, а также Сьюзен Гастон, д-ру Дж. Беннету, Алану Стимсону, Ричарду Гуду, Роджеру Стивенсону и другим нынешним и бывшим сотрудникам управления навигации и астрономии; я признателен также Брайану Тримейну за его помощь в изготовлении большого числа фотографий. Особенно я обязан Стивенсону, написавшему приложение III, и его жене Мери, преобразившей мои каракули в безупречный машинописный текст.

Я не мог бы написать эту книгу без содействия и поддержки сотрудников Гринвичской обсерватории в Хёрстмонсо, руководимой сначала Аланом Хантером, а затем проф. Ф. Грэхемом Смитом, любезно согласившимся написать вступительную статью к моей книге. Я чрезвычайно признателен Хемфри М. Смиту, бывшему руководителю Отдела времени, т. е. самому «мистеру GMT» (Greenwich Middle Time - среднее гринвичское время. - Прим. перев), помощь и опыт которого существенно облегчили мою задачу, - он и его коллеги по Хёрстмонсо, д-р Дональд Садлер, Филип Лори, д-р Джордж Уилкинс, Лесли Моррисон и д-р Джон Пилкингтон (написавший приложение IV), прочли технические разделы рукописи. Дэвид Колверт предоставил в мое распоряжение многие нужные фотографии. Я благодарен также О'Харе и Эндрю Мюррею.

К сожалению, я могу упомянуть здесь лишь очень немногих из тех, кто помогал мне в работе, среди них: проф. Эрик Форбс из Эдинбурга, Джон Норт из Гронингена и Бересфорд Хатчинсон из Британского музея, которые читали отдельные разделы моей рукописи; проф. Симмонс из Лестера, Сеймур Чэпин из Лос-Анджелеса, Августе Салинас из Сантьяго (Чили); Оуэн Джинджерич из Гарварда; полковник Хэмфри Килл и капитан Эдвард Мэй из Лондона; Рита Стентон из Мидлсекса и Джон Кембридж из Эссекса; Сюзанна Дебарба, Анна Стойко, д-р Гино и М. Морандо из Парижской обсерватории; д-ра Чарльз Коттер из Кардифа и Барбара Хайнс из Аберистуита; Норман Робинсон и его сотрудники из Британского научного общества; Энид Лэйк из Британского астрономического общества, капитан Эндрю Дэвид из Гидрографического управления; г-жа Макнамара из архива Главного почтового управления. Я благодарен маркизу Бюте и его архивариусу мисс Арме за разрешение воспользоваться архивами Джеймса Стюарта Маккензи, а также Парижской Академии наук за предоставленные в мое распоряжение фотокопии.

И наконец, я хочу воздать должное терпению моей жены и семьи, которое позволило мне написать эту книгу.

Национальный морской музей,

Гринвич, сентябрь 1979

Дерек Хауз

1. Познание долготы: 300 г. до н. э. - 1675 г. н. э.

Долгота в древние века

Понятия географических широты и долготы, определяющих местоположение какого-либо пункта на поверхности Земли, вероятно, возникли в древней Греции за 300 лет до нашей эры, но не в том виде, как мы понимаем их сейчас: сегодня широта - это количество градусов к северу или к югу от экватора, а долгота - количество градусов к востоку или к западу от некоторого выбранного меридиана. В эллинские времена эти величины наиболее часто, хотя и не всегда, выражали в интервалах времени: так, широту определенного пункта определяли родолжительностью самого длинного светового дня в году, разность долгот между двумя пунктами-различием их .^местных времен. Насколько нам известно, первым, кто предложил математически точную концепцию географической широты и долготы, был Клавдий Птолемей (ок. 90-160 гг. н.э.), который вместо традиционных временных координат привел в своей «Географии» сетку координат, исчисляемых в градусах, где широты измерялись от экватора, а долготы - от самой западной точки известного мира - «островов Фортуны» (Канарские острова. - Прим) [1]. Большую часть своей жизни Птолемей провел за работой в знаменитой библиотеке г. Александрии, где и были созданы два его великих труда, под влиянием которых наука находилась вплоть до XVII в. Первый из них - это «Большое собрание» (Megale Sintaxis), более известное как «Альмагест» - книга, вобравшая в себя все наиболее ценное из древнегреческой астрономии; в ней Птолемей продолжил работы Гиппарха и Аполлония и в то же время привел много собственных результатов. Второй работой Птолемея была «География» - справочник и атлас известного в те времена мира, состоящий из восьми томов, где указывались географические положения многих тысяч пунктов. В обширном вводном руководстве по составлению карт, описывая определение географического местоположения, Птолемей обсуждает, в частности, методы определения долготы, предложенные тремя столетиями ранее Гиппархом из Никеи в Вифании (Вифания находилась на северо-западе Малой Азии. - Прим. перев) (ок. 190-125 гг. до н.э.).