Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Навигационный инструмент
Navigational instrument
Квадрант-ба́кшта́в – это навигационный инструмент, использовавшийся для измерения высоты небесного тела, в частности Солнца или Луны. При наблюдении за Солнцем наблюдатель держал Солнце за спиной (отсюда и название) и наблюдал за тенью от верхнего отражателя на горизонтовом отражателе. Он был изобретён английским мореплавателем Джоном Дэвисом, который описал его в своей книге «Тайны мореплавания» в 1594 году.
The backstaff is a navigational instrument that was used to measure the altitude of a celestial body, in particular the Sun or Moon. When observing the Sun, users kept the Sun to their back (hence the name) and observed the shadow cast by the upper vane on a horizon vane. It was invented by the English navigator John Davis, who described it in his book Seaman's Secrets in 1594.
Типы задних штанг
Бакстафф – это название, данное любому инструменту, измеряющему высоту Солнца по тени. Идея измерения высоты Солнца с помощью наблюдений в спину, по-видимому, впервые возникла у Томаса Гарриота. Из кросс-стафа развилось множество инструментов, которые можно отнести к бэкстафам. В истории навигационных приборов доминирующим остался лишь квадрант Дэвиса. Фактически, квадрант Дэвиса по сути является синонимом бэкстафа. Однако Дэвис был не первым и не последним, кто разработал подобный инструмент, и другие его варианты также рассматриваются здесь.
Backstaff is the name given to any instrument that measures the altitude of the sun by the projection of a shadow. It appears that the idea for measuring the sun's altitude using back observations originated with Thomas Harriot. Many types of instruments evolved from the cross staff that can be classified as backstaffs. Only the Davis quadrant remains dominant in the history of navigation instruments. Indeed, the Davis quadrant is essentially synonymous with backstaff. However, Davis was neither the first nor the last to design such an instrument and others are considered here as well.
Квадрант Дэвиса
Капитан Джон Дэвис изобрел версию заднего квадранта в 1594 году. Дэвис был мореплавателем, хорошо знакомым с инструментами того времени, такими как маринерский астролябиум, квадрант и крестовая линейка. Он осознавал присущие каждому из них недостатки и стремился создать новый инструмент, который мог бы уменьшить эти проблемы и повысить простоту и точность определения высоты Солнца. На рисунке 1 показана одна из ранних версий квадрантной линейки. Она имела дугу, закрепленную на рейке, чтобы она могла скользить вдоль нее (форма не критична, хотя была выбрана изогнутая форма). Дуга (A) располагалась таким образом, чтобы отбрасывать тень на горизонтную планку (B). Моряк смотрел вдоль рейки и наблюдал за горизонтом через прорезь в горизонтальной планке. Перемещая дугу так, чтобы тень совпала с горизонтом, угол Солнца можно было считать по градуированной рейке. Это был простой квадрант, но его точность оставляла желать лучшего. Точность прибора зависит от длины рейки, но длинная рейка делала его более неудобным в обращении. Максимальная высота, которую можно было измерить с помощью этого прибора, составляла 45°. Следующая версия его квадранта показана на рисунке 2. Таким образом, Дэвис смог оптимизировать конструкцию квадранта, используя как малую, так и большую дугу, что позволило достичь эффективности точности квадранта с дугой большого радиуса, не увеличивая при этом размер всего прибора. Эта форма прибора стала синонимом заднего квадранта. Это была одна из наиболее широко используемых форм заднего квадранта. Континентальные европейские мореплаватели называли его английским квадрантом. Позднее квадрант Дэвиса был модифицирован путем использования стекла Флэмстида вместо теневой планки; это предложил Джон Флэмстид. На планку была установлена линза, которая проецировала изображение Солнца на горизонтную планку вместо тени. Это было полезно в условиях туманной или слегка облачной погоды; тусклое изображение Солнца становилось более ярким на горизонтальной планке, где тень не была видна. Устанавливая высоту теневой планки, задавался диапазон измеряемых углов. Поперечина могла скользить вдоль рейки, а угол считывался по одной из градуированных шкал на рейке. Визирная планка (C) и горизонтная планка (B) визуально выравнивались с горизонтом. Когда тень от теневой планки падала на горизонтную планку и совпадала с горизонтом, определялся угол. На практике прибор был точным, но более неудобным в обращении, чем квадрант Дэвиса. Изначально поперечина и рея устанавливаются так, чтобы они соединялись под углом 45°. Прибор удерживается так, чтобы рея была горизонтальной (навигатор может видеть горизонт вдоль реи, чтобы облегчить это). Зажим ослабляется, и поперечина перемещается вертикально, пока тень от планки не упадет на отметку 90° на рее. Если перемещение только поперечины позволяет этого добиться, высота определяется по градуировке поперечины. Если Солнце слишком высоко, горизонтальное отверстие в гнезде ослабляется, и рея перемещается, чтобы тень попала на отметку 90°. Тогда рея показывает высоту. Это был довольно точный прибор, поскольку градуировка была более частой, чем у обычной крестовой линейки. Однако он был несколько неудобным и трудным в обращении при ветре.
Captain John Davis invented a version of the backstaff in 1594. Davis was a navigator who was quite familiar with the instruments of the day such as the mariner's astrolabe, the quadrant and the cross staff. He recognized the inherent drawbacks of each and endeavoured to create a new instrument that could reduce those problems and increase the ease and accuracy of obtaining solar elevations. One early version of the quadrant staff is shown in Figure 1. It had an arc affixed to a staff so that it could slide along the staff (the shape is not critical, though the curved shape was chosen). The arc (A) was placed so that it would cast its shadow on the horizon vane (B). The navigator would look along the staff and observe the horizon through a slit in the horizon vane. By sliding the arc so that the shadow aligned with the horizon, the angle of the sun could be read on the graduated staff. This was a simple quadrant, but it was not as accurate as one might like. The accuracy in the instrument is dependent on the length of the staff, but a long staff made the instrument more unwieldy. The maximum altitude that could be measured with this instrument was 45°. The next version of his quadrant is shown in Figure 2. Thus Davis was able to optimize the construction of the quadrant to have both a small and a large arc, allowing the effective accuracy of a single arc quadrant of large radius without making the entire instrument so large. This form of the instrument became synonymous with the backstaff. It was one of the most widely used forms of the backstaff. Continental European navigators called it the English Quadrant. A later modification of the Davis quadrant was to use a Flamsteed glass in place of the shadow vane; this was suggested by John Flamsteed. This placed a lens on the vane that projected an image of the sun on the horizon vane instead of a shadow. It was useful under conditions where the sky was hazy or lightly overcast; the dim image of the sun was shown more brightly on the horizon vane where a shadow could not be seen.). By setting the shadow vane height, the range of angles that could be measured was set. The transom could be slid along the staff and the angle read from one of the graduated scales on the staff. The sight vane (C) and horizon vane (B) were aligned visually with the horizon. With the shadow vane's shadow cast on the horizon vane and aligned with the horizon, the angle was determined. In practice, the instrument was accurate but more unwieldy than the Davis quadrant. Initially, the transom and yard are set so that the two are joined at their respective 45° settings. The instrument is held so that the yard is horizontal (the navigator can view the horizon along the yard to assist in this). The socket is loosened so that the transom is moved vertically until the shadow of the vane is cast at the yard's 90° setting. If the movement of just the transom can accomplish this, the altitude is given by the transom's graduations. If the sun is too high for this, the yard horizontal opening in the socket is loosened and the yard is moved to allow the shadow to land on the 90° mark. The yard then yields the altitude. It was a fairly accurate instrument, as the graduations were well spaced compared to a conventional cross staff. However, it was a bit unwieldy and difficult to handle in wind.
Квадрант Бенджамина Коула
Позднее пополнение коллекции квадрантов в мире навигации, это устройство было изобретено Бенджамином Коулом в 1748 году.
A late addition to the collection of backstaves in the navigation world, this device was invented by Benjamin Cole in 1748.
Квадрант поперечного лука
Эдмунд Гюнтер изобрел квадрант с перекрестным луком, также называемый морским квадрантом, около 1623 года. Он получил свое название из-за сходства с арбалетом. Этот прибор примечателен тем, что его дуга составляет 120°, но градуирована лишь на 90°. Таким образом, угловое расстояние одного градуса на дуге немного превышает один градус. Существуют экземпляры прибора с градуировкой от 0° до 90° или с двумя зеркально отраженными сегментами от 0° до 45°, центрированными на середине дуги. Прибор имеет три пластины: горизонтальная пластина (A на рисунке 8) с прорезью для наблюдения за горизонтом, теневая пластина (B) для отбрасывания тени на горизонтальную пластину и визирная пластина (C), которую навигатор использует для наблюдения за горизонтом и тенью на горизонтальной пластине. Это обеспечивает горизонтальное положение прибора и одновременное измерение высоты солнца. Высота определяется как разница между угловыми положениями теневой и визирной пластин. В некоторых версиях прибора на дуге отмечалось склонение Солнца для каждого дня года. Это позволяло навигатору устанавливать теневую пластину на текущую дату, после чего прибор показывал высоту Солнца напрямую.
Edmund Gunter invented the cross bow quadrant, also called the mariner's bow, around 1623. It gets its name from the similarity to the archer's crossbow. This instrument is interesting in that the arc is 120° but is only graduated as a 90° arc. As such, the angular spacing of a degree on the arc is slightly greater than one degree. Examples of the instrument can be found with a 0° to 90° graduation or with two mirrored 0° to 45° segments centred on the midpoint of the arc. The instrument has three vanes, a horizon vane (A in Figure 8) which has an opening in it to observe the horizon, a shadow vane (B) to cast a shadow on the horizon vane and a sighting vane (C) that the navigator uses to view the horizon and shadow at the horizon vane. This serves to ensure the instrument is level while simultaneously measuring the altitude of the sun. The altitude is the difference in the angular positions of the shadow and sighting vanes. With some versions of this instrument, the sun's declination for each day of the year was marked on the arc. This permitted the navigator to set the shadow vane to the date and the instrument would read the altitude directly.