Как будто известно - штурманом он был. А в чём заключались обязанности штурмана в 18 веке? Во все времена штурман должен был указать курс, которым должен идти корабль, а для этого надо было знать, где корабль в данный момент находится, вот это-то и было главной заморочкой. Корабль мог находиться в автономном плавании не один месяц, видя вокруг себя только воду, везде одинаковую.
-Куда это нас занесло?- спрашиваем мы у штурмана.
Исчисление курса.
Когда-то наш корабль стоял у причала в приличном цивилизованном городе, координаты которого известны. Едва отправившись в плавание, измеряем скорость корабля, благодаря компасу мы знаем его курс, вот и откладываем на карте время от времени его положение, решая при этом простую школьную задачку на скорость и время.
Скорость измеряли тогда вот таким лагом.
Время измерялось песочными часами, примерно вот такими.
Ясно, что точность таких измерений была невелика, к тому же при таком способе невозможно учесть морские течения, ведь эти течения относили в сторону и корабль, и лаг. Курс парусного корабля не совпадает с его диаметральной плоскостью, но это с помощью лага можно заметить. Скорость и курс измеряются время от времени, а в промежутках они могут изменяться. Добавьте сюда до кучи несовпадение магнитных и географических полюсов Земли (магнитное склонение).
- Навигация есть наука неточная!- любил повторять другой известный мореплаватель.
Ясно, что иногда надо как-то выяснять место положения корабля непосредственно.
Постановка задачи.
По Солнцу надо ориентироваться, да по звёздам, скажете вы, и будете абсолютно правы. Но КАК это делается? В Северном полушарии ночью видна Полярная звезда, её высота над горизонтом сразу даёт широту места наблюдения, то есть угловое расстояние от экватора, в направлении юг\север. Надо только внести поправку на тот факт, что наблюдатель всегда находится на некоторой высоте над поверхностью океана, и потому линия горизонта видна ему под некоторым углом вниз.
В Южном полушарии такой звезды нет, потому задача несколько усложняется, но и там определить широту сравнительно несложно.
Другое дело - долгота, то есть угловое расстояние от нулевого меридиана, в направлении восток\запад. Когда наступает местный полдень, солнце находится точно на юге от наблюдателя, что нетрудно зафиксировать с помощью компаса. Разница во времени между местным полднем и гринвическим как раз и даёт долготу, по правилу: за сутки Земля поворачивается вокруг своей оси на 360*, значит, за 1час на 15*. 1/60 градуса набегает, таким образом, всего за 4 секунды, а это на местности как раз морская миля = 1852 м. ( Я не буду использовать термин "угловая минута"= 1/60*, чтобы избежать путаницы с минутой- единицей времени).
Задача сводится к определению точного времени. Пригодные для этой цели хронометры начали появляться на кораблях лишь в следующем, 19-м веке, а Билли Бонс должен был выкручиваться как-то иначе. Время ему приходилось измерять песочными часами, имеющими погрешность около 10%, или побольше двух часов за сутки. Сравните с зависимостью долготы от времени (одна миля за 4 секунды).
Кажется, нашли выход!
Неплох был метод лунных расстояний. Основан он на движении Луны по звёздному небу, делающему полный оборот за 27,3 дня, за сутки получается 13,2 градуса, а за час примерно пол-градуса, то есть свой угловой диаметр. Измеряя угловое расстояние между Луной и какой-нибудь звездой , тоже находящейся в плоскости эклиптики, наблюдатель сверяет его с подготовленной таблицей лунных расстояний, и таким образом находит время по Гринвичу, что и нужно для определения долготы места. Для измерения этих расстояний применялся изобретённый в 1730-м году довольно сложный и точный оптико-механический прибор секстант.
Благодаря сложной оптической системе наблюдатель , поворачивая микрометрический винт, совмещает в своём окуляре изображения двух предметов, затем на шкале с нониусом считывает угловое расстояние между ними.
С помощью этого прибора можно было проводить и другие измерения: измерять высоту небесных тел, а значит, и широту места. Зная, например, высоту маяка, по его угловому размеру можно было определить расстояние до него.
Есть проблема!
Но вот незадачка. Метод этот был впервые опубликован лишь в 1763-м году , и Билли Бонс его не дождался. Спросим у Стивенсона.
Выход найден!
Так что нашему штурману надо было сверять свои песочные часы как-то по-другому. На помощь ему пришёл великий Галилей. Не то в декабре 1709-го, не то в январе 1710 он открыл четыре самых крупных спутника Юпитера, и сразу предложил использовать своё открытие для навигации, а точнее, для определения гринвического времени в открытом море-океане.
В определённые моменты Земля, Юпитер и один из его спутников оказываются на одной линии, при наблюдении в телескоп видим, как этот спутник "касается" диска Юпитера, - это и есть сигнал точного времени. Происходит такое два раза за один оборот спутника вокруг Юпитера, а периоды обращения у них невелики.
Не так-то просто наблюдать за этими спутниками, если палуба всё время качается. Потому специально для моряков тот же Галилей придумал хитрый оптический прибор - селатон.
Вот примерно так и определялись координаты корабля во времена Билли Бонса. Ему требовалось работать с очень сложными и точными оптическими приборами, после измерений надо было делать весьма сложные расчёты.
И в упрощённом виде эти вычисления не так просты, а надо было ещё учесть, что форма Земли отличается от шарообразной, рефракцию в атмосфере, особенно вблизи горизонта, другие подобные тонкости.
Кроме того, необходимо было иметь под рукой справочник с данными о движении галилеевых спутников. Такие справочники составлялись ведущими обсерваториями на насколько лет вперёд, и их надо было периодически обновлять. Пират не мог это сделать легально, но он мог "позаимствовать" такой справочник на очередном захваченном торговом корабле.
Возвращаемся к Билли Бонсу.
Наш персонаж был весьма образованным человеком, и при этом он не заканчивал специализированное мореходное училище: в таком случае он стал бы штурманом сразу по его окончанию, а мы знаем, что он несколько раз получал повышение по службе.
Бонс закончил какое-то общеобразовательное учебное заведение, скорее всего, университет. Там он получил общие представления обо всех направлениях человеческих познаний, а уже потом, на корабле, специализировался на штурманское дело, служа на других должностях. Скорее всего, его родители оплатили обучение в университете, они были довольно зажиточными, если не богатыми. Каким образом нашего героя угораздило попасть в такую компанию? Обычный в то время путь: военный моряк - капер - пират.
Бонс свысока и с открытой неприязнью смотрел на своих "товарищей", и при первой возможности сбежал от них. Но оставалась карта сокровищ, она сама не позволяла ему окончательно разорвать со своим тёмным прошлым.
Вот такими техническими приёмами пользовались штурманы времён романа Стивенсона. Они основаны на открытиях и изобретениях. сделанных в 18-м веке. А как ориентировались в пространстве Колумб и Магеллан?