Впрочем, и «английским квадрантом» было трудно пользоваться на судне, испытывавшем качку. Звездный час навигации пробил в 1731 году, когда Джон Хэдли преподнес Королевскому обществу содействия успехам естествознания сконструированный им октан. Принцип действия инструмента заключался в том, что отражение небесного светила падало на зеркало, которое было намертво соединено с вращающейся линейкой-алидадой. При соответствующем перемещении алидады зеркальное отражение светила становилось видимым на стеклянном диске, жестко закрепленном на инструменте. Одна его половина имела зеркальную поверхность, а через вторую можно было наблюдать горизонт. Спроецированное на неподвижное зеркало отражение светила не выпадало из поля зрения даже при сильном волнении на море, если только инструмент держали вертикально. Октан Хэдли, величина которого вначале достигала полуметра, в следующие десятилетия был усовершенствован: быстро тускневшие металлические зеркала снабдили стеклянным покрытием, затемненные линзы позволяли без ущерба для зрения наблюдать за Солнцем. На прибор установили оптику, строго ориентированную на неподвижное зеркало, и он стал более удобным в обращенки. После того как расширился диапазон измерений, этот прибор назвали секстаном.⁶⁸ Им пользуются до сих пор практически без существенных изменений в самой конструкции.

Итак, можно сказать, что во время описываемых здесь длительных плаваний по Тихому океану в распоряжении мореплавателей имелись более или менее надежные угломерные инструменты. Вопрос сводился лишь к тому, какие же, собственно, выводы они позволяли делать, в чем помогали людям разобраться. Уже во времена Магеллана удавалось довольно точно определять географическую широту, если угловую высоту Солнца измеряли в полдень, в момент прохождения светила через небесный меридиан, то есть в момент его кульминации. Определить время нахождения Солнца в зените не составляло никаких трудностей. Несложным был и метод, с помощью которого на основе полученных данных об угловой высоте небесного светила рассчитывалась широта места наблюдения. Для подобных расчетов имелись эфемериды — сборники таблиц заранее вычисленных координат небесных светил.⁶⁹ Основное преимущество метода заключалось в том. что даже очень значительные погрешности в определении предполагаемой долготы порождали относительно небольшие ошибки. Все это относилось и к определению небесных координат при наблюдении планет или созвездий. В этом случае не обязательно было знать долготу даже приближенно. Но для подобного рода вычислений требовались специальные эфемериды, а они появились еще не скоро.

Намного хуже обстояло дело с определением географической долготы, а ведь она имела исключительное значение как раз на просторах Тихого океана. Теоретически проблема казалась решенной. Было известно, что Земля за час поворачивается на пятнадцать градусов, поэтому разность времени между местом, долгота которого известна, и местом, долготу которого надо определить, можно без труда перевести в разность долгот. Однако в 1530 году, когда фламандский астроном Гемма Фризий высказал эту мысль в навигационном труде, увидевшем свет в Антверпене, время на борту кораблей все еще измерялось с помощью песочных часов.

Песочные часы, которыми пользовались мореплаватели в XVI веке

Много лет спустя на кораблях появились «механические» часы, но они не только нуждались в том, чтобы их регулярно заводили через весьма непродолжительные промежутки времени, но и неточность их хода, как правило, достигала пятнадцати минут в сутки. Преисполненные надежд люди обратили свой взор к небесам: в конце XV века немец Региомонтан⁷⁰ и испанец Сакуто определили даты для второй половины XVI века, когда можно будет наблюдать солнечные и лунные затмения на меридианах Нюрнберга и Саламанки. Если кто-нибудь из мореплавателей становился свидетелем этих космических явлений, он мог, зная разницу во времени, легко определить и разность долгот заданных мест. Однако из-за невозможности точно определить местное время отдельные предпринимавшиеся попытки сделать это давали самые невероятные результаты. И тогда был сделан один-единственный правильный вывод: без надежных часов определить точную географическую долготу нельзя. В 1659 году голландец Христиан Гюйгенс сконструировал специальные корабельные часы с маятником, которые вначале весьма успешно прошли проверку, но позднее выявили свою полную непригодность: оказалось, что они не в состоянии выдерживать нагрузки, возникавшие при волнении на море.

К концу столетия были окончательно сформулированы теоретические посылки метода, который пытался использовать еще Америго Веспуччи и который наряду с надежными и точными часами долгое время был альфой и омегой процесса определения долготы, а именно метода лунных расстояний. Согласно этому методу, измерялось угловое расстояние между Луной и другими небесными светилами, а затем на основании эфемерид делалось заключение о том, какой дате на исходном меридиане (тогда в большинстве случаев это были меридианы Лондона, Парижа или Тенерифе) соответствовало вычисленное расстояние. Сопоставление времени наблюдения и времени, взятого из таблиц, давало разность долгот. В Тихом океане эта сложная технология была впервые применена во время плавания капитана Уоллиса, когда проблема определения долготы уже была решена и другим способом. В 1714 году английский парламент дал согласие на присуждение премии в двадцать тысяч фунтов стерлингов за разработку эффективного и удобного в использовании метода определения долготы. Год спустя аналогичный фонд создали и во Франции. Сказочные для того времени денежные суммы весьма благоприятно сказались на усилиях мастеров-инструментальщиков и часовщиков. И вот наконец в 1735 году Джон Харрисон, сын плотника из Йоркшира, создал первый морской хронометр, которым с успехом пользовались довольно длительное время. И хотя минуло еще не одно десятилетие, пока в руках исследователей оказалось достаточное количество таких часов, конец путеводной нити в лабиринте астрономических, математических и технических загадок и тайн в принципе был найден.

В ходе описанных здесь морских экспедиций одному лишь Джеймсу Куку посчастливилось взять с собой в путь хронометры, да и то их сложный внутренний мир, наполненный великим множеством зубчатых колесиков, заканчивал свое бренное существование к концу столь продолжительных плаваний. Большинство же предшественников Кука, также бывших первооткрывателями в Тихом океане, страдало от того, что им оставалось неизвестным местонахождение их кораблей. Они не находили тех островов, на которых побывали до них другие мореплаватели, и становились жертвами неправильных оценок и роковых заблуждений.

А какие, собственно, были тогда возможности проложить истинный курс судна на навигационной карте? Курс, которым следовало судно, не соответствовал намеченному, ибо, помимо всего прочего, на него оказывали отрицательное влияние магнитные склонения. Лишь немногие капитаны прилагали достаточно стараний или были в состоянии определить их величину с помощью азимутальных наблюдений Солнца. Полная неясность существовала и в отношении пройденного расстояния. На правильность его определения влияли и волнение на море, и морские течения, и парусные характеристики судов в различных метеорологических условиях. Правда, одно из высказываний Пигафетты позволяет предположить, что в состав снаряжения кораблей Магеллана уже входил лаг, но это вспомогательное средство отличалось коварными «проделками», которые трудно было учесть. Это был тот период мореходства, когда люди только приступили к счислению пути, то есть к оценке пройденного курса и расстояния с помощью эмпирических данных: очевидных, зримых результатов воздействия волнений на море, ветра, морских течений, а также сплошной регистрации всех активных и пассивных движений судна. Предпринимались попытки на так называемых «досках счисления пути» дать графическое изображение равнодействующей этих сил. Но самым важным оставался все же опыт, морское «седьмое чувство», которым разные люди обладали далеко не в равной степени.