Сегодня, чтобы определить своё местоположение, не нужно прикладывать никаких усилий — спутниковые карты есть у каждого в телефоне, и каждый человек примерно знает географию Земли. Чтобы добиться этого, людям понадобилась не одна тысяча лет. Сначала человек начал ориентироваться по сторонам восхода и заката Солнца. Позже добавил стороны, находящиеся под прямым углом от Солнца, — в этом ему помогло наблюдение за звёздами. Для более точного определения местоположения уже потребовались приборы. Сегодня расскажем об изобретениях, которые помогали человеку ориентироваться на местности.
Компас
Одним из первых приборов для навигации стал компас — устройство достаточно простое, но давшее серьезный толчок для географических открытий. Компас изобрели в Китае примерно в 200 году до нашей эры, хотя индийцы, арабы и даже итальянцы тоже претендуют на звание изобретателей этого прибора. Первые компасы имели незамысловатую конструкцию: намагниченную стрелку помещали в сосуд с водой. Этого было достаточно, чтобы ориентироваться на открытой местности: например, в пустыне или в море. В дальнейшем суть компаса не менялась, увеличивалась только точность: сначала в конструкцию добавили 16, а затем и 32 деления, после намагниченную стрелку стали помещать в подвесе, чтобы устранить влияние качки на море, и уже относительно недавно создали гиро- и электро-магнитные компасы.
Астролябия
Почти одновременно с компасом, а может и раньше в Древней Греции изобрели астролябию: прибор, который помогал измерить широту и долготу небесных тел, а так же измерять время дня и ночи. В основе лежал принцип «стереографической проекции» — способ изображения сферы на листке бумаги.
Суть заключалась в следующем: внутрь своеобразной «тарелки» помещали диск с изображением звёздного неба и линий небесной сфера (полюса, экватор и линии южного и северного тропиков). Наблюдатель смотрел на небо через астролябию, измерял угол, на который отклоняются звёзды и линии о и мог определить точное время.
Впоследствии учёные находили всё новые и новые применения этому прибору, с помощью него можно было даже вычислять тригонометрические функции. Так что астролябию вполне можно назвать компьютером древности.
Секстант
На смену астролябии пришёл секстант — прибор, с помощью которого уже можно было измерить точные координаты географической точки. Название, переводится как «шестая часть», потому что прибор выглядит, как шестая часть окружности. Общий принцип работы секстанта описал Исаак Ньютон, но это работа учёного не была опубликована. Через сорок лет секстант одновременно изобрели в Англии и Америке.
Единственное, что умел делать секстант — это измерять угол между двумя направлениями. Для подготовленного человека эта информация давала массу возможностей: измерив только высоту Солнца в полдень можно вычислить широту места расположения прибора. Даже сегодня секстант можно найти на современных кораблях, но используются они редко. Как правило, для поддержания навыков судоводителей в экстренных ситуациях.
Ранние навигаторы
Прототип современного навигатора появился гораздо раньше, чем может показаться. В 1920-ом году в продажу поступил Plus Fours Routefinder — набор из карт различной местности, которые прикреплялись к запястью ремешком. В процессе езды карты нужно было прокручивать, особенные проблемы это доставляло во время разворотов.
Через десять лет в Италии появился первый автомобильный навигатор Iter-Auto. Он подключался к спидометру, что позволяло картам прокручиваться самостоятельно, но их так же приходилось часто менять. Как и в современных навигаторах, на карты были нанесены предупреждения о дорожных препятствиях и места заправок, кафе и отелей.
Спутники
В 1957 году СССР запустил в космос первый искусственный спутник. Всё, что умел «Спутник-1» — передавать радиосигнал на Землю. Но американские учёные придумали спутнику полезное предназначение. На радиомаяк спутника действовал эффект Доплера — ситуация, когда радиоволна меняет свою частоту, если находится в движении. Тем самым спутник, зная ваши координаты, может определить и ваше местоположение.
В 1970-е в космос запустили первый GPS-спутник. Чтобы покрыть всю территорию Земли, нужно было 24. В 1994-ом на орбиту вышел последний, а в дальнейшем добавилось еще 8 для более точных расчётов. В дальнейшем технология совершенствовалась, в 1981-ом изобретена технология A-GPS, которая позволяла спутникам соединяться даже с объектами, находящимися внутри зданий.
Что будет дальше?
Навигация еще не достигла своего предела: в большей части устройств погрешность при наличии препятствий может достигать нескольких метров, хотя уже сегодня существуют беспилотные автомобили, где погрешность минимизирована, а значит мы сможем путешествовать по миру с ещё большим комфортом.
