Дмитрий Калюжный - Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона
В 1269 году Петрус Перигринус снабдил магнитную стрелку круглой градуированной шкалой и с помощью этого устройства определял магнитные направления на предметы. 1302 год – традиционная дата изобретения неизвестным итальянским навигатором из Амальфи морского компаса, заключавшегося в соединении розы ветров с магнитной иглой. Для обозначения главных точек компаса использовались различные (латинские, франкские, фламандские) названия ветров, а также северная Полярная звезда.
Изготавливая карты-портоланы, европейские картографы впервые по-настоящему осознали роль направлений и угловых измерений в составлении карт. В этом смысле карты-портоланы открывали новый этап в развитии практической картографии.
Карты-портоланы первоначально использовались для обслуживания морской торговли Италии и каталонских портов и охватывали акватории, по которым проходили их торговые пути от Черного моря до Фландрии. Со временем производство карт распространилось в Испании и Португалии, где их изготовление приобрело характер государственной монополии, а карты считались секретными.
Указом короля Испании от 20 января 1503 года в Севилье была учреждена «Палата торговли с Индиями», представлявшая собой государственное ведомство, объединявшее функции министерства торговли и гидрографического департамента для регулирования заокеанских торговых отношений и изучения вновь открытых территорий с обращением особого внимания к Новому Свету. Был создан отдельный географический или космографический департамент этой Палаты, явившийся, возможно, первым в истории гидрографическим департаментом. Пилот-майором (главным лоцманом) этого департамента, ответственным за составление карт и лоций, стал знаменитый путешественник Америго Веспуччи (1451–1512).
С конца XV века гидрографическое управление, подобное испанскому, существовало под названием Палата Гвинеи (позднее – Палата Индии) в Португалии.
В это время карты-портоланы стали объектом незаконной торговли. Официальные карты испанской Палаты хранились в сейфе с двумя замками, ключи от которых были только у Пилот-майора и Главного космографа. После того как Себастьян Кабот (1477–1557) пытался продать англичанам «секрет» мифического Анианского пролива, был издан указ, запрещавший иностранцам занимать руководящие посты в Палате. Но, несмотря на такие тщательные предосторожности со стороны испанского и португальского правительств, сведения о географических открытиях и практика составления карт-портоланов неизбежно распространялись в другие страны.
Затем морская картография начала развиваться в Голландии. Голландцы, досконально изучив берега Северной Европы, создали знаменитый морской атлас «Зеркало моряка», первый том которого вышел в свет в 1584 году. Значительный вклад в картографирование внесла голландская Ост-Индская компания, в частности составив так называемый Секретный атлас, включавший 180 детальных карт.[20] С 1600 года активные картографические работы стала проводить и английская Ост-Индская компания.
Около 1406 года «Руководство по географии» Птолемея было переведено во Флоренции на латынь. Несколько позже появились карты, заменившие собой схоластическую картину мира, которую проповедовали монастырские «карты мира». Уже при самом своем новом рождении в Европе «География» Птолемея, восторженно принятая учеными и в какой-то степени канонизированная, потребовала уточнения в части хорошо знакомого средневековым европейцам Скандинавского Севера и Гренландии.
В 1492 году уроженец Нюрнберга Мартин Бехайм в содружестве с художником-миниатюристом Георгом Хольцшуером создали глобус, получивший известность как первый современный глобус Земли. Небесные глобусы более ранних периодов использовались и раньше византийскими, арабскими и персидскими астрономами, но за период между античностью и XV веком не сохранилось ни одного географического глобуса. Глобус Бехайма, по-видимому, основан на карте мира Генриха Мартеллуса конца XV века и имеет немногим более 50 см в диаметре (20 дюймов).
На глобус нанесены разделенный на 360 неоцифрованных частей экватор, два тропика, арктический и антарктический полярные круги. Показан один меридиан (80 к западу от Лиссабона), который также поделен на градусы; деления не подписаны, но в высоких широтах дана продолжительность наиболее длинных дней. Протяженность Старого Мира на глобусе равна 234° (при истинном значении 131°), и соответственно расстояние между Западной Европой и Азией на нем уменьшено до 126° (на самом деле 229°), что является итоговым выражением доколумбовых представлений о мире.
Применение печати для размножения карт позволило широко использовать сравнительный метод в картографии и таким образом стимулировало ее дальнейшее развитие. В то же время массовое производство карт способствовало в ряде случаев достаточно стойкому закреплению устаревших и ошибочных представлений.
Даже если картограф-составитель имел в своем распоряжении первичные материалы съемок – навигационные описи, карты-портоланы, судовые журналы, он не всегда мог связать эти материалы с имеющимися картами. Лишь с дальнейшим развитием методов астрономических определений координат местности, а также с изобретением тригонометрической съемки (триангуляции) картографы получили возможность определять практически неограниченное количество точек на местности путем измерения углов треугольников, образуемых этими точками, и длины исходного базиса.
Принципы метода триангуляции впервые были сформулированы в 1529 году известным математиком, профессором университета в Лувене Геммой Фризом Регниером (1508–1555). В 1533 году он сброшюровал с фламандским изданием «Космографии» Петра Апиана свою работу «Книжка» («Libellus»). В этом труде он детально описал метод съемки обширного региона или целого государства с помощью триангуляции. Метод триангуляции, во всех аспектах подобный методу Геммы Фриза Регниера, был, по-видимому, независимо изобретен до 1547 года Августом Хиршфогелем (1488–1553).
В 60-х годах XV века Иоганнес Региомонтан (1436–1473) посетил Феррару, где его захватило всеобщее увлечение «Географией» Птолемея, а также мечта создать новую карту мира и европейских государств. Он составил «Календарь», знаменитые «Эфемериды», или астрономические таблицы, и список координат различных мест, в основном почерпнутый у Птолемея. Также Региомонтан вычислил таблицы синусов и тангенсов и издал первое в Европе систематическое руководство по тригонометрии «О треугольниках», в котором рассматривались плоские и сферические треугольники.
Другой известный ученый XVI века, профессор астрономии и математики в Ингольштадте (Бавария) Петр Апиан (1495–1552) занимался составлением различных географических карт, среди которых известны карта мира в сердцевидной проекции, карта Европы и ряд региональных карт. В своем наиболее известном сочинении «Космография или полное описание всего мира» (1524), выдержавшем многочисленные переиздания, Апиан, в частности, дает указания по определению географических долгот посредством измерения расстояний Луны от звезд. Много внимания он уделял также совершенствованию астрономических инструментов.
Характерно, что все эти ученые были специалистами в области геометрии и тригонометрии, имели опыт в астрономических инструментальных наблюдениях и в известной степени были инструментальными мастерами, что неизбежно приводило к пониманию ими применимости геометрии и инструментальных методов к практическим съемкам.
Триангуляция для картографических целей впервые была применена великим фламандским картографом Герардом Меркатором (1512–1594), который в 1540 году издал на четырех листах карту Фландрии. Триангуляционная съемка осталась единичной для своего времени, но она знаменовала начало нового этапа развития картографии, получившей теперь возможность оперативного внесения новых сведений в обзорные карты с безошибочной локализацией этих данных. Большую роль сыграла также разработка новых проекций, из которых отметим лишь используемую до настоящего времени для целей навигации проекцию Меркатора (1541), дающую возможность прокладывать курсы судов по прямой линии.
Мы уже писали, что практика съемок земель в Древнем Риме вызвала необходимость создания специальных инструкций землемерам. Следующие подобные инструкции относятся к XVI веку. (Не случайно мы сомневались в датировке предыдущих инструкций.) Эти инструкции и наставления давали в известной степени нормированную методику полевых работ и составления планов и карт.
Первое руководство, дававшее конкретные указания землемеру, было издано около 1537 году Ричардом Бенизом (ум. в 1546), который был съемщиком у короля Генриха VIII. Текст Бениза не дает никаких указаний по поводу измерения направлений линий, а также не содержит упоминаний какого-либо инструмента для определения меридиана или направления любой другой точки съемки. Следует отметить, что традиция проводить съемку земель линейными методами, с ограниченным привлечением угловых измерений так и не была изжита в европейской картографии вплоть до XVIII века.
