История географических карт

Магнитное склонение компаса признали не сразу. Несомненно, отношение к этому явлению сильно зависело от места наблюдения. Кое-где оно проявлялось сильнее, и признать его было проще, но в других местах, где склонение было очень маленьким, в его существование верилось с трудом. Проще было обвинить в ошибках компаса человека, который выковал иглу или прикрепил ее к картушке. Некоторые упрямцы вроде Педро де Медины – способного и опытного навигатора – долго еще отрицали существование магнитного склонения. Они говорили, что если компас не показывает на север, то причина в конструкции инструмента, и ни в чем ином, разве что в небрежности наблюдений. Однако все сходились в том, что если игла не показывает на истинный север, то с этим нужно что-то делать. Конечно, недовольный рулевой мог при случае, когда помощник капитана не видит, разок-другой пнуть нактоуз, но это никогда не помогало. Более эффективный способ «исправить» показания компаса заключался в том, чтобы поставить стрелку относительно картушки немного косо, чтобы скомпенсировать магнитное склонение в данной местности. Изготовители компасов быстро сообразили, что если сделать это, то продать инструмент будет легче. В месте изготовления такой компас некоторое время показывал точно на истинный север. В Леванте стрелки компасов, изготовленных на Сицилии, в Генуе или Венеции, поворачивали к востоку на три четверти румба, а то и на целый румб. У инструментов, изготовленных в Испании, Португалии, Франции и Англии, стрелку нужно было повернуть на восток на полрумба. Такого рода операция обычно помогала на время, особенно если использовать компас предполагалось только в коротких местных плаваниях, но, как указывал Гилберт, это только мешало разглядеть подлинную причину магнитного склонения.

Теория магнитного склонения подверглась настоящему испытанию, когда люди начали выходить в Западный океан или «море Океан». Компас при этом вел себя чрезвычайно странно. Колумб в своем первом плавании в 1492 г. заметил, что его компасы, вместо того чтобы указывать на истинный север, большую часть времени отклонялись в сторону, причем величина отклонения зависела от долготы. Только в точке в 2,5 градуса к востоку от Корво на Азорах, сообщал он, «не было вариации». Обычно первенства в проведении первых фундаментальных наблюдений деклинации стрелки компаса за Колумбом не признают, хотя основные факты были установлены примерно в это время, и такие исследователи, как Кабот и Вераццано, пускаясь в Западное море, уже знали, чего можно ожидать. Но мало кому из мореплавателей, кроме Колумба, пришлось столкнуться с паникой и подавлять бунт суеверных матросов, узнавших, что компас взбесился. Именно взбесившийся компас стал последней каплей, переполнившей чашу терпения команды. Колумб сам добавил себе проблем – он взял с собой и фламандский, и генуэзский компасы. Если игла генуэзского компаса была укреплена на картушке точно на линии север—юг, то фламандская игла, по всей видимости, была повернута к востоку от севера на три четверти румба (8,4°), как тогда было принято.

Следующее важное открытие, связанное с поведением магнитной стрелки, сделал, как нам известно из истории, Роберт Норман, английский мастер по изготовлению инструментов. В 1581 г. в небольшой книжке под названием «Новое притяжение» (The Newe Attractive) Норман описал явление, которое ему пришлось наблюдать несколькими годами раньше при изготовлении компасных игл. Традиционно иглу перед намагничиванием уравновешивали, и Норман заметил, что тщательно уравновешенная в горизонтальном положении игла после прикосновения магнита или кусочка магнетита мгновенно отклоняется от горизонтали. Заинтересованный этим странным явлением, Норман придумал и сделал иглу, которая могла отклоняться в вертикальной плоскости вместо горизонтальной и отклонение которой можно было измерить по градуированному кругу. С помощью этого инструмента он, можно сказать, подтвердил земное происхождение силы магнитного притяжения. Он также начал серию наблюдений, которые привели в конце концов к обнаружению того факта, что магнитное склонение изменяется, а не остается постоянным для любого заданного места. Однако официально об этом объявил в 1635 г. Генри Геллибранд, профессор математики Грешем-колледжа, в работе «Математическое рассуждение о вариации магнитной иглы, а также о недавно обнаруженном ее замечательном уменьшении».

Геллибранду удалось правильно объяснить результаты, полученные некоторыми из его коллег, которые сами оказались не в состоянии их интерпретировать. Например, Уильям Боро в своем «Рассуждении о вариации компаса или магнитной иглы», 1581 г., привел деклинацию для Лаймхауза на октябрь 1580 г., равную примерно 11 градусам 15 минутам к востоку. В 1622 г. Эдмунд Гюнтер, профессор астрономии в Грешеме, повторил его эксперимент и обнаружил, что деклинация составляет всего 6 градусов 13 минут. Естественно, Боро обвинили в ошибке, которой он не совершал. Еще через одиннадцать лет, в 1633 г., третье наблюдение дало еще меньшую величину деклинации в Лаймхаузе. И несмотря на то что всего за пятьдесят пять лет магнитное склонение в конкретной точке уменьшилось больше чем на семь градусов, Геллибранд не чувствовал полной уверенности в своих выводах. Только летом 1634 г. он осмелился объявить о том, что магнитное склонение не постоянно, несмотря на утверждения Гилберта и других авторитетов, и меняется с заметной скоростью.

Для моряков магнитное склонение имело жизненно важное значение, поэтому тут же как из рога изобилия посыпались дикие теории, каждая из которых пыталась объяснить, почему склонение не остается постоянным. Еще в 1530 г., задолго до открытия Геллибранда, Алонсо де Санта-Крус составил первую карту, на которой указал, в меру тогдашних знаний, различные зоны мира, где проводились наблюдения деклинации компаса, и размеры деклинации в пределах каждой зоны. Однако, несмотря на все старания ученых, магнитное склонение, не говоря уже о теории его изменений, много лет оставалось загадкой. Серьезный вклад в исследование этого вопроса внес Эдмунд Галлей. В 1698 г. он был назначен капитаном «Прекрасной дамы» и вышел на ней в далекий поход, единственной целью которого было собрать как можно больше информации о проявлениях земного магнетизма. Путешествие получилось долгим – два года, корабль заходил на юг далеко за экватор, до 52° ю. ш. Результаты наблюдений Галлея были опубликованы в виде карты мира, «показывающей вариации компаса в Западном и Южном океанах согласно наблюдениям, проведенным в год 1700 по приказанию его величества Эдм. Галлеем». На карту были нанесены линии равного склонения (изогональные линии), которые делили поверхность Земли на полосы, или зоны, где магнитное склонение предполагалось одинаковым. Карта Галлея не только стала образцом для отображения магнитных данных, но и произвела в научных кругах настоящий фурор. Она подтолкнула других исследователей к проведению аналогичных наблюдений в разных частях мира – хотя бы для того, чтобы доказать неправоту Галлея. Что же касается изменений магнитного склонения от года к году, то ученые мужи испытывали на этот счет серьезные сомнения; еще в 1757 г. дон Хорхе Хуан в своем «Кратком очерке навигации» (Compendio de Navegacion) упоминает изменения магнитного склонения, «в которые моряки не верили и не верят».

Развитие навигации как науки и морских карт как помощников в этом деле первое время шло параллельно. Любое открытие в одной области непременно приводило к серьезному продвижению в другой. Моряки ощущали необходимость в качественных картах и не стесняясь говорили об этом. Мартин Кортес жаловался, что разумные, кажется, люди не могут создать точных карт. Разумные люди – в том числе и картографы – хорошо понимали, в чем проблема, но решить эту проблему было не так просто.

Михиль Куанье из Антверпена, разумный человек и картограф, попал в самую точку, когда написал в 1581 г., что при существующих условиях и имеющихся картографических проекциях нет смысла прокладывать курс по карте, опираясь на показания компаса, какими они кажутся на карте. Румбовые линии, радиально расходящиеся от розы ветров в центре карты, могут быть прямыми на бумаге, но если приложить эти румбовые линии к сферической поверхности океана, то получится серия спиралей, которые заведут навигатора неизвестно куда. Проблема, таким образом, состояла в том, чтобы составить такую карту, на которой прямолинейный компасный курс отображался линией, по которой навигатор мог следовать к пункту своего назначения, где бы он ни находился. Но как можно выпрямить спиральную румбовую линию и перенести ее на бумагу так, чтобы компасный курс изобразился бы прямой линией, не подверженной всевозможным случайностям? Ответ дал Герард Меркатор (латинизированная форма фамилии де Кремер) – картограф, гравер и мастер-инструментальщик.

Меркатор был не просто ремесленником и изготовителем инструментов. Он родился и вырос в Рупельмонде в восточной Фландрии, учился в лучших нидерландских школах. Степень магистра он получил в университете Лувена, а частные уроки математики брал у Геммы Фризия. Из него самого тоже получился бы великолепный преподаватель математики, если бы он не попытался смешивать теологию – а именно учение Моисея, преподаваемое в Лувене, – с научным подходом к трудам Аристотеля. В Лувене не полагалось сомневаться в полной гармонии церкви и Аристотеля, поэтому Меркатор оставил преподавание и удалился на время в Антверпен. Вернувшись позже в Лувен, он занялся делом, которое требовало от него не только ремесленного мастерства, но и работы ума. Его инструменты были красивы. Его земные и небесные глобусы самых разных размеров – по кошельку и желанию заказчика – отличались большим искусством и мастерством. Так, например, небесный глобус – один из пары, изготовленной для императора Карла V, – представлял собой хрустальный шар с выгравированными на его поверхности с помощью алмаза созвездиями. Внутри его был подвешен деревянный земной глобус с картой мира, искусно выгравированной и отпечатанной на специальных бумажных глобусных клиньях. Мастерство подобного рода принесло Меркатору необходимое в его положении благоволение королевских особ. Он достиг известности и процветания.

Морская карта, созданная в 1532 г. Оронсом Фине для прокладки курса корабля в открытом море.

Подобного рода карта сегодня, через четыреста лет, выглядит гораздо проще. Таблицы меридиональных частей перестали быть необходимыми

Составная роза ветров XVII в. Можно наблюдать эволюцию направлений от Гомеровой розы четырех ветров до 32-румбовой картушки современного компаса

Через тридцать лет работы по изготовлению всевозможных карт – и морских, и сухопутных – Меркатор был готов к тому, чтобы попытаться сформулировать картографическую проекцию, которая подошла бы для навигаторов. Он не был новичком в математике и, очевидно, успел перепробовать все существовавшие на тот момент проекции, включая те, что были предложены Клавдием Птолемеем. Целью создания еще одной, новой проекции было выпрямление спиральных румбовых линий. Он хотел получить практичную прямолинейную проекцию, которая при этом минимально искажала бы расстояния и очертания земель. Непростая задача!

Меркатор начал с того, что выпрямил меридианы глобуса. Теперь они, вместо того чтобы сходиться на полюсах, представляли собой параллельные вертикальные линии, уходящие в бесконечность. При этом, естественно, возникло искажение расстояний восток—запад, которое росло по мере удаления от экватора. На экваторе расстояния не искажались, на полюсах искажение было максимальным. Более того, при выпрямлении меридианов исказились и направления: все линии отклонились к краям карты. Но именно направления-то и хотел сохранить Меркатор. Поэтому, чтобы вернуть назад румбовые линии, он еще больше исказил расстояния – растянул каждый градус широты в той же степени, в какой на данной широте пришлось развести меридианы, чтобы сделать их параллельными. Таким образом, вблизи экватора искажение расстояний – и по широте, и по долготе – получилось пренебрежимо малым, тогда как вблизи полюсов параллели и меридианы так сильно искажены и растянуты, что, несмотря на сохранение компасных направлений, указанные на карте расстояния – во всех направлениях – оказались безнадежно увеличены. Искажение расстояний привело к тому, что все земли в высоких широтах расплылись и острова, такие как Гренландия и Шпицберген, а также приполярные части континентов стали выглядеть неприлично раздутыми. Однако Меркатор добился своего. У него получилась карта, где румбовые линии и направления по компасу выглядят так, как нужно. Для одного человека достижение более чем достаточное. Меркатор действовал из лучших побуждений; как математик и продавец карт, он был заинтересован в облегчении жизни навигаторов. Вот только дело он имел с предубежденным и замкнутым сообществом, в которое входило множество необразованных и суеверных людей. Каждый из них хотел вернуться из похода домой, и им казалось, что проще воспользоваться привычными средствами, чем доверить свою судьбу новой непроверенной схеме, которую к тому же придумал бывший профессор колледжа. Морякам казалось, что в обычных морских картах и без того хватает «серьезных ошибок и нелепостей» и не стоит добавлять к ним новые. С учетом всего этого меркаторская прямолинейная проекция поначалу не нашла признания.

Почти тридцать лет спустя, в 1597 г., Уильям Барлоу обобщил ситуацию с морскими картами в книге «Средство навигатора и т. д.» (The Navigator's Supply etc). Самая обычная морская карта, «какой обычно пользуются моряки», представляла собой карту в проекции из равноудаленных прямых. «Об этих, – писал Барлоу, – мне нет нужды ничего писать, настолько они хорошо известны и настолько очевидны их несовершенства в долгих плаваниях». И все же, добавляет он, существует одна карта – причем карта прямолинейная, «очень искусная и правильная, которая, если ее как следует понять, исправляет ошибки другой; и [насколько я способен понять] так отвечает потребностям навигатора, что с ней не может сравниться ни одна из изобретенных доныне карт, и [как я думаю] ни одна из карт, которые появятся позже, не сможет во всех отношениях превзойти ее». Эта карта, которая, по словам Барлоу, печаталась уже по крайней мере тридцать лет, – конечно, карта Меркатора. Она «напоминает обычные морские карты, только градусы меридианов на ней пропорционально увеличиваются от экватора к каждому из полюсов, чему есть добрая причина и твердое наглядное основание, показывая при этом истинное положение каждой точки по отношению к любой другой; этого другие карты на больших расстояниях сделать не могут, притом что именно это для навигатора самое главное».