Ориентация по звездам

В предыдущих главах мы рассказали о созвездиях, какие есть на небе. Могут спросить – для чего нужны эти знания человеку, который не собирается профессионально заниматься астрономией или космонавтикой?

Во-первых, знания о том, что представляют собой созвездия, позволяют не попадаться на удочку астрологов и т.п. шарлатанов, утверждающих, что якобы расположение звёзд на небе позволит как-то предсказывать будущее (подробнее об этом будет рассказано в следующем учебном году на уроках научного атеизма). Во-вторых, знание устройства звёздного неба поможет вам не заблудиться и найти дорогу в нужном направлении, а иногда даже и определить, в какой точке Земли вы находитесь.

Каждый путешественник сталкивался с тем, что при наступлении ночи, места для ночлега совсем не подходящее и приходится двигаться дальше в ночное время суток. Выбор направления движения крайне важен при походе ночь и потому появляется вопрос: «Как ориентироваться ночью, если нет под рукой компаса?». Ориентирование по звездам, таков ответ на этот вопрос, он будет и рациональным и точным.

Звезды возникают на ночном небе, занимая одни и те же позиции относительно друг друга. Каждую следующую ночь они начинают свой восход над горизонтом на 4 минуты раньше, что по прошествии месяца трансформируется в 2-часовую разницу. В Северном полушарии звезды видны всю ночь. Не участвующая в видимом движении звезд по небосводу Полярная звезда расположена над Северным полюсом. Она является важным ориентиром для навигации(ориентированию) по звездам.

В Северном полушарии – ориентация по Большой Медведице и Полярной звезде. Полярная звезда на нашем небе находится всегда в одном месте, а точнее разница между полярной звездой и полярным полюсом равняет 1 градус. Поэтому полярная звезда всегда показывает на север. Для того чтобы найти полярную звезду необходимо сделать следующие действия: На ночном небе вам необходимо найти созвездие Большая медведица, она похожа на большой ковш и состоит из семи звезд, три крайние левые звезды Большой медведицы выглядят как ручка ковша, остальные четыре звезды похожи на емкость, в общем виде получает ковшик с ручкой. Далее проводим прямую линию через две самые правые крайние звезды созвездия большая медведица и доводим такую прямую до созвездия малая медведица, такая прямая будет касаться самой крайней точки созвездия малой медведицы (касается самой крайней звезды ручки ковша малой медведицы). Малая медведица практически схожа с большой медведицей, но по размерам немного меньше. Собственно полярная звезда и есть самая крайняя звезда ручки ковша малой медведицы. Теперь вы знаете, как научиться находить полярную звезду и ориентироваться по ней в ночном лесу.

Поиск сторон света по в Северном полушарии

В Южном полушарии – ориентация по Южному Кресту. В небе Южного полушария не существует аналога Полярной звезде, расположенного над Южным полюсом. Здесь обычно ориентируются по созвездию Южный Крест, состоящему из пяти звезд, четыре из которых расположены в форме креста. Для определения небесного Южного полюса пользуются двумя звездами-ориентирами, расположенными слева от Южного Креста. Отыщите на Млечном Пути черную дыру; Южный Крест находится сбоку от нее.

Направление на юг определяют по воображаемой линии, проведенной через длинную ось Креста, удлинив ее в четыре с половиной раза, а затем вертикально опустив на линию горизонта. Запомните расположение этой точки, если на линии горизонта имеется подходящий ориентир, или вбейте в землю две палки, которые помогут отыскать ее местоположение в дневное время.

Определение направления на юг по созвездию Южный Крест

В любой точке Земли – ориентация по созвездию Ориона. Созвездие Орион указывает направление на запад и восток, но определять гораздо сложнее, чем по южному кресту! Созвездие Орион, с помощью которого вы определите направление сторон выглядит как три яркие звезды созвездия Орион, которые располагаются на поясе созвездия. Созвездие Орион указывает на восток в момент восхода и на запад в момент захода, так как оно расположено ровно на экваторе.

Созвездие Орион встает над экватором, и поэтому его можно наблюдать как в Северном, так и в Южном полушариях. Используйте это при ориентировании по звездам, потому что оно устанавливается в направлении «восток-запад». Орион находится значительно дальше от Полярной звезды, чем созвездия Кассиопея и Большая Медведица.

Созвездие Орион над горизонтом

По другим звездам тоже можно определять направление. Что бы ориентироваться по звездам, вкопайте в землю две разновысокие палки. Направьте их на любую звезду, кроме Полярной. По видимому движению звезды можно определить направление, куда вы смотрите.

Если звезда явно поднимается — вы смотрите на восток. При очевидном снижении звезды вы смотрите на запад. Петлеобразные движения звезды вправо говорят о том, что вы смотрите в северном направлении, а при совершении ею аналогичных передвижений влево ваш взгляд устремлен в сторону юга.

Конечно же, это всего лишь приблизительные направления. В Южном полушарии направления противоположны вышеприведенным.

Литература об ориентировании по звёздам. Познавательный рассказ о том, как по небу найти своё местоположение на земном шаре, не имея приборов позиционирования, описан в повести Жюля Верна «Таинственный остров», отрывок из которого мы вам сейчас процитируем. Речь идёт о том, как путешественники, попав на необитаемый остров где-то в Южном полушарии, определяют, где они находятся, и исходя из этого строят планы спасения. Из этого отрывка, кстати, следует, что современный образованный человек для решения практических задач должен хорошо знать не только астрономию, но и географию, что опровергает рассуждения сторонников буржуазных реформ образования, будто бы «в эпоху ЕГЭ знать географию не обязательно».

«Кончив ужин, Сайрес Смит и его товарищи вышли перед сном на берег реки, чтобы подышать воздухом Было восемь часов вечера Ночь обещала быть великолепной Луна, которая пять дней назад достигла своей последней фазы, еще не взошла, но на горизонте уже светились нежные, бледные лучи, которые можно назвать лунной зарей Над головой блистали звезды и между ними Южный Крест, который инженер несколько дней назад приветствовал, стоя на вышке горы Франклина.

Сайрес Смит несколько минут наблюдал яркое созвездие, состоящее из двух звезд первой величины на вершине, звезды второй величины слева и звезды третьей величины справа После некоторого размышления он спросил Харберта

Сегодня пятнадцатое апреля, не правда ли? Да, мистер Сайрес, - ответил юноша.

- В таком случае, завтра, если не ошибаюсь, наступит один из четырех дней в году, когда истинное время совпадает со средним. Иначе говоря, дитя мое, завтра солнце пересечет меридиан за несколько секунд до полудня Если будет хорошая погода, мне, вероятно, удастся определить долготу нашего острова с приближением до нескольких градусов.

Без секстанта и инструментов? - спросил Гедеон Спилет.

- Да, - сказал инженер. - А сейчас, пока небо безоблачно, я попробую установить, на какой мы широте, вычислив высоту Южного Креста, то есть Южного полюса, над горизонтом. Вы понимаете, друзья мои, что, перед тем как- устраиваться здесь серьезно на житье, недостаточно знать, что эта земля - остров. Нужно по мере возможности установить, на каком расстоянии он находится от Американского или Австралийского континента или же от главных тихоокеанских островов.

Действительно,- сказал журналист,- вместо того чтобы строить дом, нам, может быть, выгоднее построить лодку. Возможно, что только какая-нибудь сотня миль отделяет нас от населенной земли.

- Вот почему, - продолжал Сайрес Смит, я и хочу попытаться определить сегодня широту острова Линкольна. А завтра в полдень я попытаюсь вычислить его долготу.

Будь у инженера секстант инструмент, который позволяет с большой точностью измерять угловое расстояние между предметами, - вычисление не представило бы никакой трудности. Установив вечером высоту полюса, а на следующий день момент прохождения солнца через меридиан, Сайрес Смит определил бы координаты острова. Но секстанта не было, и его приходилось чем нибудь заменить.

Сайрес Смит возвратился в Трубы. При свете очага он обстругал две маленькие гладкие дощечки и соединил их концами, так что получилось нечто вроде циркуля с раздвижными ножками. Для скрепления послужил тол стый шип акации, найденный среди хвороста.

Изготовив свой инструмент, инженер вернулся на берег. Так как необходимо было определить высоту полюса над резко очерченной линией горизонта, то есть над морем, а южный горизонт был скрыт мысом Когтя, то инженеру пришлось искать более удобный пункт. Наилучшим местом бьп бы, очевидно, берег, выходящий прямо на юг, но к нему преграждала путь довольно глубокая река Благодарности, и переправиться через нее было трудновато.

Поэтому Сайрес Смит решил производить свои наблюдения на плато Дальнего Вида, учитывая необходимость сделать поправку на его высоту над уровнем моря, которую он предполагал определить на другой день с помощью простых геометрических вычислений.

Колонисты направились по левому берегу реки и, достигнув плато, остановились на полянке, выходившей на северо-запад и юго-восток. Эта часть плато возвышалась футов на пятьдесят над холмами правого берега, которые полого спускались с одной стороны до мыса Когтя, а с другой стороны - до южного берега острова. Никакое препятствие не преграждало вида, и горизонт расстилался перед глазами полукругом, начиная от мыса Когтя до мыса Пресмыкающегося На юге линия горизонта, освещенная снизу первыми лучами луны, резко выделялась на небе и могла быть определена с достаточной точностью. В эту минуту созвездие Южного Креста казалось наблюдателю опрокинутым, а Альфа находилась в основании созвездия, более приближенном к Южному полюсу.

Это созвездие расположено не так близко к Антарктическому полюсу, как Полярная звезда к полюсу арктическому. Звезда Альфа отстоит от него примерно на двадцать семь градусов Сайресу Смиту это было известно, и он должен был учитывать данное расстояние при своих вычислениях К тому же инженер наблюдал эту звезду в момент ее прохождения через нижний меридиан Это значительно облегчало вычисления.

Сайрес Смит направил одну ножку своего циркуля на морской горизонт, другую - на звезду Альфа и по расстоянию между ними определил угловое расстояние Альфы от горизонта. Чтобы твердо зафиксировать полученный угол, он приколол шипами акации обе ножки прибора к третьей поперечной дощечке, так что расстояние между ними было твердо закреплено.

После сделанного оставалось лишь вычислить этот угол, с поправкой на высоту над уровнем моря и учитывая понижение горизонта. Для этого надо было определить высоту плато. Величина угла даст высоту звезды Альфа, а следовательно, и полюса над горизонтом - то есть широту острова, ибо широта какой-либо точки на земном шаре всегда равна высоте полюса над горизонтом в этой точке. ... На другой день, 16 апреля, в пасхальное воскресенье, колонисты с рассветом вышли из Труб и принялись за стирку белья и чистку одежды. Инженер рассчитывал начать производство мыла, как только удастся добыть сырье, необходимое для мыловарения: соду или поташ, жир или масло. Важнейший вопрос об обновлении гардероба тоже должен был быть в свое время разрешен. Во всяком случае, одежда могла выдержать еще полгода, так как была очень крепка и не должна была быстро износиться от работы.

Положение острова по отношению к обитаемым странам предстояло определить в этот же день.

Солнце поднялось на ясном небе, обещая великолепный день, один из тех прекрасных осенних дней, когда лето как будто посылает свое последнее прости.

Прежде всего надлежало дополнить сделанные накануне вычисления, измерив высоту плато Дальнего Вида над уровнем моря.

- Не понадобится ли вам тот инструмент, которым вы пользовались вчера? - спросил Харберт инженера.

- Нет, мой мальчик,- ответил тот.- Мы будем вычислять другим способом, но почти столь же точно.

Харберт, который всегда стремился узнать что-нибудь новое, последовал за инженером. Сайрес Смит отошел от подножия гранитной стены и спустился к берегу Пенкроф, Наб и журналист бьпи в это время заняты различными работами

Инженер вооружился прямым шестом футов в двенадцать длиной Он как можно тщательнее измерил этот шест по своему росту, который был ему известен с точностью до линии Харберт нес переданный ему Смитом отвес, то есть, попросту говоря, камень, привязанный к гибкой лиане.

Примерно в двадцати футах от края берега и в пятистах футах от отвесной гранитной стены Сайрес Смит погрузил шест на два фута в песок. Основательно укрепив шест, инженер с помощью отвеса поставил его перпендикулярно плоскости горизонта. После этого он отошел на такое расстояние, чтобы луч зрения, исходящий из его глаза, одновременно касался верхнего конца шеста и гребня стены. Сайрес Смит тщательно отметил эту точку колышком и потом спросил Харберта:

- Ты знаком с начальными основами геометрии?

- Немного, мистер Сайрес,- ответил юноша, который не хотел брать на себя слишком много

- Помнишь ли ты, каковы свойства подобных треугольников^

- Да Их соответственные стороны пропорциональны.

- Ну так вот, дитя мое, я сейчас построил два подобных прямоугольных треугольника. Катетами меньшего являются отвесный шест и расстояние от подножия шеста до колышка, а гипотенузой - мой луч зрения Катетами второго, большего треугольника являются отвесная сте на, высоту которой нам предстоит измерить, и расстояние от подножия стены до колышка; гипотенузой его служит опять-таки мой луч зрения - то есть продолжение первой гипотенузы треугольника.

- Теперь я понимаю, мистер Сайрес! - воскликнул Харберт. - Расстояние от колышка до шеста так же относится к расстоянию от колышка до стены, как высота места к высоте этой стены.

- Совершенно верно, - ответил инженер. - Высота шеста нам известна, и, когда мы измерим два первых расстояния, останется только вычислить пропорцию, чтобы получить высоту стены. Таким образом, не придется измерять ее непосредственно.

Горизонтальные расстояния были измерены посредством того же шеста, высота которого над уровнем песка равнялась ровно десяти футам.

Первое расстояние - от колышка до того места, где шест был воткнут в песок было пятнадцать футов

Второе расстояние - от колышка до подножия стены - равнялось пятистам футам.

Закончив измерение, Сайрес Смит с Харбертом вернулись в Трубы.

Там инженер, взяв плоский камень - нечто вроде слоистого сланца, на котором было удобно писать цифры острой раковиной, написал следующую пропорцию:

15:500=10:Х,

500 10=5000,

5000:15=333,3

Итак, оказалось, что высота гранитной стены составляет 333 фута (19).

Затем Сайрес Смит взял инструмент, изготовленный им накануне. Расстояние между его ножками соответствовало угловому расстоянию звезды Альфа Южного Креста от горизонта. Инженер как можно точнее измерил этот угол по окружности, разделенной на триста шестьдесят равных частей Угол равнялся десяти градусам. Итак, полное угловое расстояние между горизонтом и полюсом, если прибавить двадцать семь градусов, отделяющие звезду Альфа от Южного полюса, и привести к уровню моря высоту плато, с которого производилось наблюдение, оказалось равно тридцати семи градусам.

Из этого Сайрес Смит сделал вывод, что остров Линкольна находится на тридцать седьмом градусе южной широты, или, если учесть несовершенство инструмен тов, между тридцать пятой и сороковой параллелью.

Чтобы окончательно установить координаты острова, оставалось вычислить его долготу. Инженер собирался сделать это в полдень, то есть в момент прохождения солнца через меридиан. И, может быть, даже скорее, чем вы думаете, если только остров Линкольна находится не слишком далеко от другого населенного острова или континента, - сказал инженер.- Меньше чем через час мы будем это знать. У меня нет карты Тихого океана, но я хорошо себе представляю его южную часть. Судя по широте, которую я вчера вычислил, остров Линкольна лежит на одной параллели с Новой Зеландией - к западу и с Чили - к востоку. Эти земли отстоят друг от друга не меньше чем на шесть тысяч миль. Остается определить, в какой точке этого необъятного пространства находится наш остров, и я надеюсь, что мы сейчас установим это с достаточной точностью.

- Ближе всего к нам по широте лежат, кажется, острова Паумоту,- сказал Харберт.

- Да, - подтвердил Сайрес Смит Но все же нас отделяет от них расстояние в тысячу двести миль

А там? - указывая рукой на юг, спросил Наб, который с большим вниманием прислушивался к их раз говору.

- Там - ничего, ответил Пенкроф

- Действительно, ничего, - подтвердил инженер.

Ну, а если остров Линкольна находится всего в двух-трех сотнях миль от Чили или новой Зеландии? - спросил журналист.

- Тогда мы построим вместо дома лодку, и наш Пенкроф будет ею управлять, - сказал Смит.

- С удовольствием, мистер Сайрес! воскликнул моряк. - Я готов стать капитаном, как только вы придумаете способ построить судно, способное плавать по морю

- Мы построим его, если это будет нужно,- ответил Сайрес Смит.

Но пока беседовали эти люди, поистине не сомневающиеся ни в чем, пришло время, когда надлежало произвести наблюдение Как Сайрес Смит, не имея инструмента, установит прохождение солнца через меридиан острова? Эта мысль не давала покоя Харберту

Наблюдатели находились на расстоянии шести миль от Труб, неподалеку от той части дюн, где Сайрес Смит был найден после своего загадочного спасения. В этом месте устроили привал и приготовили все для завтрака, так как было уже половина двенадцатого Харберт отправился к ближайшему ручью за пресной водой и принес ее в кувшине, который захватил с собой Наб.

Во время этих приготовлений Сайрес Смит, с своей стороны, тщательно подготовился к наблюдению над солнцем Он отыскал на берегу совершенно чистое место, хорошо выровненное отливом. Тонкий слой песка был гладок, как зеркало, песчинки лежали одна к одной, словно на подбор Впрочем, этот слой мог быть не вполне горизонтальным, а воткнутая в него шестифутовая жердочка могла стоять и не совсем отвесно Наоборот, инженер даже наклонил ее слегка к югу, то есть в противоположную от солнца сторону, ибо не следует забывать, что обитатели острова Линкольна находились в Южном полушарии и потому видели дневное светило не над южным а над северным горизонтом.

Тут Харберт понял, каким образом инженер собирается установить момент кульминации солнца или его прохождения через меридиан, то есть, другими словами, время полудня для данной местности. Этому должна была служить тень палочки на песке. Таким способом Сайрес Смит без всяких инструментов мог получить достаточно точные результаты.

Действительно, в ту минуту, когда тень станет короче всего, будет ровно двенадцать часов дня. Наблюдателю оставалось только следить за концом тени, чтобы заметить, когда она снова начнет удлиняться. Наклонив жердь к югу, Смит увеличивав размеры тени, чтобы легче было наблюдать за ее изменениями. Ведь чем крупнее стрелка часов, тем заметнее ее движение. А тень жердочки на песке была, в сущности, той же стрелкой на циферблате.

Когда нужный момент наступил, Сайрес Смит опустился на колени и начал отмечать постепенное уменьшение тени, втыкая в землю маленькие прутики. Товарищи инженера, низко склонившись, с величайшим интересом следили за этой операцией.

Журналист держал в руках свой хронометр, готовясь отметить его показания в ту минуту, когда тень будет всего короче. Вычисление производилось 16 апреля, в день, когда среднее время совпадает с истинным временем. Следовательно, показания часов Гедеона Спилета должны были соответствовать истинному вашингтонскому времени, что значительно упрощало вычисления.

Между тем солнце медленно подвигалось по небу. Тень от палочки становилась все короче. Но вот инженеру показалось, что она снова начала удлиняться, и он спросил:

- Который час?

- Пять часов и одна минута, - немедленно ответил Спилет.

Теперь оставалось только сделать расчет. Это было весьма просто. Разница во времени между Вашингтоном и островом Линкольна составляла, в круглых цифрах, пять часов - иначе говоря, когда на острове Линкольна наступил полдень, в Вашингтоне было уже пять часов вечера. Солнце в своем кажущемся движении вокруг Земли проходит один градус в четыре минуты, или пятнадцать градусов в час. Пятнадцать градусов, умноженные на пять, составляют семьдесят пять градусов.

Итак, если Вашингтон лежит на 77°3'11", или, в круглых цифрах, на семьдесят седьмом градусе от Гринвичского меридиана, который американцы, подобно англичанам, считают за нулевой, то, значит, остров Линкольна расположен на 77°+75° к западу от Гринвича, то есть на 152° западной долготы.

Сайрес Смит сообщил эту цифру своим товарищам. Учитывая, как и при измерении широты, погрешности наблюдения, он счел возможным утверждать, что остров Линкольна лежит между тридцать пятой и сороковой параллелями и между сто пятидесятым и сто пятьдесят пятым меридианами к западу от Гринвича.

Отклонение, как видим, составляло и в том и в другом случае пять градусов, то есть равнялось, считая шестьдесят миль на градус, тремстам милям по широте и по долготе

Но эта погрешность не имела значения для дальнейших планов колонистов. Было ясно, что остров Линкольна находится на значительном расстоянии от всякого материка или архипелага, и безрассудно было бы пытаться покрыть это расстояние на простой лодке.

Действительно, по расчету инженера, от острова Линкольна до Таити и островов Паумоту было больше тысячи двухсот миль, до Новой Зеландии - тысяча восемьсот миль, а до берегов Америки - четыре тысячи пятьсот миль.

Но сколько ни рылся Сайрес Смит в своих воспоминаниях, он не мог назвать ни одного острова, координаты которого соответствовали бы географическому положению острова Линкольна».