Определение сторон горизонта и выбор направления движения в полярных районах Земли — задача подчас весьма непростая.
Однообразная, лишенная выраженных признаков местность, снежный покров, сглаживающий характерные черты рельефа; неустойчивая, зачастую ненастная погода; своеобразный режим смены дня и ночи — все это создает значительные сложности при ориентировании. Даже коренные жители Крайнего Севера далеко не всегда могут выбрать правильный путь, вопреки распространенному убеждению об их едва ли не сверхъестественных способностях отыскивать дорогу в любой ситуации. По данным этнографов, среди мужчин-ненцев, кочующих из года в год по Гыданской тундре, лишь 18% действительно умеют хорошо ориентироваться на местности. Причем лучше всего ориентируются тундровые охотники. Оленеводы очень уверенно чувствуют себя на годами исхоженных трассах, в новых местах порой теряются.
В высоких широтах привычные и надежные методы определения сторон горизонта зачастую неприменимы. Например, из-за близости магнитного полюса и интенсивных магнитных возмущений в Заполярье возможны очень большие отклонения в показаниях магнитного компаса. Так, в 1978 году во время путешествия японца Наоми Уэмуры с мыса Колумбия к Северному полюсу стрелка компаса отклонялась на 90° от истинного направления, а вблизи Северного полюса этот угол составил 120° к западу.
Другой известный любому школьнику способ ориентирования по Полярной звезде в Северном полушарии или по созвездию Южный Крест — в Южном также непригоден в высоких широтах. И Полярная звезда, и Южный Крест в полярных районах находятся слишком высоко, фактически над головой наблюдателя, что делает практически бессмысленной попытку определить с их помощью стороны горизонта, а тем более выдержать заданное направление движения.
Ориентирование по солнцу порой тоже представляет определенные трудности из-за нередко пасмурной погоды, метелей, пурги, иногда сложности создает рефракция. В записках полярников можно встретить упоминание о том, что рефракция иногда становилась причиной образования нескольких ложных солнц. Порой на горизонте оказывалось сразу восемь солнц, причем иной раз было непросто понять, какое из них настоящее. В воспоминаниях Роберта Пири есть описание подобных оптических явлений, свидетелем которых ему неоднократно доводилось быть во время экспедиции 1908-1909 гг. «Вечером 11 ноября наблюдалась параселена — два отчетливых гало и восемь ложных лун в южной части неба. Этот феномен, объясняемый наличием в воздухе ледяных кристаллов, нередко можно наблюдать в Арктике. На этот раз внутреннее гало имело одну ложную луну в зените, одну в надире и по одной справа и слева. Четыре другие ложные луны размещались по окружности внешнего гало. Летом нам доводилось наблюдать паргелий — аналогичное явление вокруг солнца. Ложные солнца — или солнечные собаки, как их называют матросы, мне случалось видеть так близко от себя, что, казалось, нижнее из них вот-вот упадет между мною и снежным сугробом в 20 футах поодаль…»
И, тем не менее, именно наблюдения за небесными светилами позволяют достаточно уверенно ориентироваться в высоких широтах. Как известно, лишь два раза в году — 21 марта и 23 сентября солнце восходит точно на востоке, а заходит точно на западе. В Северном полушарии в промежутках между этими датами точки восхода зимой смещаются к юго-востоку, а точки захода — к юго-западу, летом восход наблюдается примерно на северо-востоке, а заход на северо-западе. В районах, расположенных выше широты Северного или Южного полярного круга, солнце часть года бывает незаходя-щим и часть года — невосходящим. Восход солнца на Северном полюсе продолжается в течение нескольких суток. Лишь в день весеннего равноденствия солнце поднимается над горизонтом и двигается по спирали вверх. 22 июня оно достигает наибольшей высоты и начинает так же медленно опускаться, скрываясь за горизонтом 23 сентября. В течение полярного дня в Северном полушарии солнце находится на востоке в 6.00, на юге — в 12.00, на западе — в 18.00, а на севере — в 24.00 стандартного времени. Здесь надо заметить, что в 1939 году в нашей стране было введено декретное время: солнце оказывается на юге не в 12.00, а в 13.00, если же учесть «зимнее время», то в 14.00. При ориентировании в Южном полушарии нужно помнить, что здесь небесные светила совершают свой путь по небу против движения часовой стрелки, то есть полярным днем солнце окажется на севере в полдень, а на юге — в полночь.
Стороны горизонта на местности можно определить в любой момент времени, исходя из того, что солнце движется по небосводу со средней угловой скоростью 15° в час и находится на юге в полдень. Зная время наблюдения, довольно легко ориентироваться, откладывая на местности угол, который солнце не дошло до точки юга или который оно перешло от этой точки. Например, наблюдение ведется летом в Северном полушарии в 10 часов утра. До полудня остается 3 часа, то есть солнце не дошло до точки юга 45°(15°хЗ) и находится сейчас на юго-востоке. Отложив от направления на солнце вправо (по часовой стрелке) угол в 45°, можно определить точку юга.
По солнцу можно не только ориентироваться, но и выдерживать маршрут, для чего необходимо ежечасно вводить поправку в направление, равную 15°. Она вводится против направления движения солнца. Если, например, в начале движения солнце было прямо впереди, то через три часа нужно идти так, чтобы оно светило в край правого глаза. Для глазомерного откладывания углов можно воспользоваться следующими приемами. Угол между лучами зрения, идущими через концы разведенных большого и указательного пальцев вытянутой руки, у большинства людей примерно равен 16°. Диаметр диска солнца (как и луны) — 0,5°. Следовательно, за час солнце переместится по небосводу примерно на тридцать своих дисков или на дистанцию, определяемую расстоянием между большим и указательным пальцами.
-Практически во всех пособиях по ориентированию содержится описание способа определения сторон горизонта по солнцу и часам. Хотя этот способ довольно популярен и прост, надо помнить, что его точность сильно зависит от широты местности, а наилучшие результаты достигаются именно в полярных районах. В Северном полушарии для определения направления на север нужно поворачивать часы до тех пор, пока часовая стрелка не будет направлена в сторону солнца, а затем мысленно провести прямую линию через центр циферблата на цифру 12 (для стандартного времени или 1 — для «зимнего»). Биссектриса угла, образованного этой линией и часовой стрелкой, пройдет с севера на юг. При этом солнце до полудня расположено в восточной части неба, то есть юг находится справа от солнца, а после полудня солнце в западной части неба и, следовательно, юг — слева от солнца. Часами можно пользоваться и для определения сторон горизонта в Южном полушарии, но несколько иначе. Здесь цифру 12 следует направить на солнце, и тогда линия С — Ю будет проходить посередине между цифрой 12 и часовой стрелкой.
Описанный метод ориентирования применяется при обычной смене дня и ночи. Им можно пользоваться и при незаходящем солнце, учитывая то, что, например, в 15 часов и в 3 часа солнце будет занимать на небосклоне совершенно разные положения, хотя часовая стрелка и в том, и в другом случае укажет на цифру 3.
Другие способы определения сторон горизонта по солнцу основаны на наблюдениях за перемещением тени от какого-либо вертикального предмета. Все эти приемы ориентирования требуют значительного времени, а некоторые из них неприменимы в высоких широтах. Тем не менее ниже приводится способ, с помощью которого, не зная точного времени, можно достаточно уверенно ориентироваться на местности, хотя для этого понадобится несколько часов.
Направление на север можно определить с помощью шеста с отвесом (рис. 5). Отвес состоит из камня, подвешенного на веревке к концу наклоненного шеста (точка Д). Утром нужно отметить конец тени — точка В. Затем, пользуясь точкой А на земле под отвесом как центром, начертить полукруг, пересекающий конец тени. Днем конец тени шеста пересечет дугу в точке С. Точку С соединить линией с точкой В, тогда линия, пересекающая посередине линию ВС и выходящая из точки А, укажет на север.
Порой единственным ориентиром на небосводе является луна. Луна движется с той же угловой скоростью, что и солнце — примерно 15° в час. При определении сторон горизонта по полной луне можно пользоваться теми же способами, что и по солнцу, поскольку полная луна противостоит дневному светилу. Таким образом, в Северном полушарии в полночь она будет на юге, в 18 часов — на востоке и в б часов — на западе. Разумеется, при этом надо учитывать отличие «летнего» времени от стандартного и от «зимнего».
Осенью и зимой, особенно с наступлением полярной ночи, когда возможности определения сторон горизонта в высоких широтах еще более ограничены, единственным надежным ориентиром становятся звезды. Для ориентирования по созвездиям прежде всего надо хорошо знать звездное небо, расположение созвездий, а также когда и в какой части неба они бывают видны. Умение распознавать созвездия достигается практикой. Приобретая такой опыт, человек затем уверенно ориентируется на местности. Так, жители Чукотки, для которых подобная прикладная астрономия — жизненная необходимость, с давних пор находят путь по положению звезд Арктур (созвездие Волопаса) и Вега (созвездие Лиры) относительно друг друга и Полярной звезды.
Зимой на небе выделяется созвездие Ориона, имеющее вид большого четырехугольника, в середине которого стоят в одном ряду три звезды. Левая верхняя звезда Ориона носит название Бетельгейзе.
В декабре около полуночи Орион показывает почти точно на юг. В январе он располагается над точкой юга около 10 часов вечера. Посередине между Орионом и Большой Медведицей расположено созвездие Близнецы (яркая звезда — Поллукс). Недалеко от Поллук-са у горизонта в созвездии Малого Пса хорошо различима звезда Процион. В декабре около полуночи, несколько позже Ориона, над точкой юга окажутся Близнецы, а в январе — Малый Пес. В то же самое время западную сторону небосвода в декабре займут созвездия Кассиопеи, Андромеды и Пегаса, а в январе — созвездие Овна.
Осенью в южной части неба располагаются созвездия Андромеды и Пегаса. Яркая звезда Андромеды (Альферац) образует с тремя звездами Пегаса большой квадрат. Пегас бывает над точкой юга в сентябре около полуночи. В ноябре к точке юга уже подходит созвездие Тельца. Весной, до наступления белых ночей, в южной части неба появляется созвездие Льва с яркой звездой Регул. Это созвездие имеет вид трапеции. Его несложно найти на продолжении прямой линии, проходящей от Полярной звезды через край «ковша» Большой Медведицы. Созвездие Льва располагается над точкой юга в марте около полуночи. А в мае его место занимает созвездие Волопаса с яркой звездой Арктур. Среди созвездий южного неба мало таких, которые имели бы выразительные, запоминающиеся очертания. И, тем не менее, опытному наблюдателю звездное небо Антарктиды всегда поможет определить стороны горизонта.
Три зимних месяца (июнь, июль, август) северную часть неба Антарктиды будут занимать, сменяя друг друга, знакомые нам созвездия — Скорпион, Стрелец и Козерог. В сентябре около полуночи над точкой севера оказывается созвездие Скульптора. А несколько раньше на север «приплывает» Южная Рыба с яркой звездой Фольмагут. Ноябрьской ночью точки севера достигает созвездие Резца.
Ранней осенью, в марте, направление на север в полночь можно определить с помощью созвездия Насос. Затем его сменит Центавр. А в последний месяц осени — май северную сторону антарктического неба займет созвездие Волка.
Астрономические наблюдения позволяют достаточно надежно ориентироваться на местности. Но возможность таких наблюдений часто ограничена капризами высокоширотной погоды. Что делать, когда не видно ни солнца, ни луны, ни звезд, пользоваться компасом невозможно, а местность кажется совершенно однообразной? В таких случаях пользуются различными местными признаками. Надо сразу сказать, что определение сторон горизонта по местным признакам, как правило, дает довольно приблизительные результаты. Особенно если таким образом ориентируются люди неопытные и ненаблюдательные. К результатам ориентирования по местным признакам нужно относиться осторожно, перепроверяя и дублируя их несколькими способами.
Одним из наиболее простых и доступных методов, позволяющих не сбиться с пути, является ориентирование по направлению ветра. Большинство людей пренебрегает этим способом, считая, что ветер в непродолжительное время может часто менять свое направление. Это утверждение не всегда обоснованно. Оно тем более несправедливо для полярных районов Земли, где перемещения воздушных масс в приземных слоях атмосферы отличаются большим постоянством. Ветер в высоких широтах не меняет своего направления порой в течение нескольких дней. Например, в Антарктиде на Земле Адели юго-юго-восточный ветер дует настолько постоянно, что члены экспедиции Дугласа Моусона (1911-1914 гг.) в пургу и в полной темноте безошибочно ориентировались по ветру, а не по компасу, на точность которого сильно влияла близость магнитного полюса.
Для значительной части Антарктиды вообще характерно преобладание восточных и юго-восточных ветров. Еще Руал Амундсен и Роберт Скотт были поражены устойчивостью ветра в Антарктиде. Позднее эта особенность ветрового режима шестого континента была полностью подтверждена многолетними наблюдениями на южнополярных станциях. Выяснилось, что наибольшая повторяемость направления ветра приходится на квадрант восток-северо-восток -юг-юго-восток. В Мирном повторяемость ветра этого направления составляет более 90%, на станции Моусон (Земля Мак-Робертсона) -80, на станции Дюмон-д ‘Юрвиль (Земля Адели) — 75, а на ледниковом склоне Восточной Антарктиды -100%.
В высокоширотных арктических районах чаще наблюдаются южные ветры, а на арктических островах — западные. Ориентируясь по ветру, нужно помнить, что этот способ хорош на открытой местности и практически непригоден на сильно расчлененном рельефе, который вносит существенные изменения в направление ветра.
Другой способ ориентирования, широко применяемый полярными путешественниками, также основан на постоянстве господствующих ветров, под воздействием которых образуются снежные надувы и заструги — своеобразные формы снежного рельефа в виде узких, вытянутых по ветру гребней. Пересекая их под необходимым углом, очень удобно выдерживать направление движения. А иногда по ним можно даже определить стороны горизонта. С наветренной стороны обычно располагается наиболее узкая и низкая часть надува, а обрывистая — с подветренной. Поэтому на арктических островах обрывистая сторона надува обращена к западу, а в высокоширотных районах Арктики она укажет направление на север. Японский путешественник Наоми Уэмура нередко выдерживал направление движения именно по застругам. По его сообщениям, на побережье у мыса Колумбия (о. Элсмир) заструги ориентированы с востока на запад, а после 84°с.ш. их ориентация меняется на юг-север или юг-северо-восток. С северо-запада на юго-восток ориентированы заструги внутренних районов Гренландии.
В Антарктиде преобладают заструги юго-восточного направления. Еще участники экспедиции Роберта Скотта при движении к Южному полюсу обратили внимание на закономерности в расположении заструг. Об этом свидетельствует запись, сделанная в метеорологическом журнале экспедиции. «Приблизительно до широты 78°30′ ю. ш., на которой мы закончили подъем и бесспорно начали спускаться к полюсу, заструги явно направлены на юго-восток. Далее последовала местность, пересеченная юго-восточными, южными и юго-западными застругами. Затем приблизительно на 79°30′ возобладали заструги с юго-юго-запада».
Даже современные хорошо оснащенные навигационным оборудованием антарктические экспедиции, совершая санно-тракторные походы в глубь материка, не пренебрегают использованием заструг для визуального ориентирования. Для этих целей, составляя маршрутную карту, записывают заданные истинные курсы и господствующие направления заструг. Иногда пользуются схемой ориентирования заструг.
В Антарктиде выдержать заданный маршрут могут помочь ледниковые волны — пространные, правильно чередующиеся повышения и понижения поверхности, характерные для ледниковых склонов всех прибрежных районов.
Ориентироваться на местности можно, наблюдая за неравномерным таянием снега. Весной в Северном полушарии снег быстрее сходит со склонов, обращенных к югу, поскольку они получают больше тепла. В начале весны у южной стороны бугорков и камней снег успевает уже несколько опаять и отойти, тогда как с северной стороны он плотно прилегает к этим предметам. Весной на обращенных к солнцу склонах снежная масса как бы «ощетинивается», образуя своеобразные выступы, открытая часть которых направлена на юг.
Некоторую помощь в ориентировании может оказать наблюдение за повадками животных. Например, известно, что чайки гнездятся на западных и северо-западных берегах островов. Небесполезным оказывается и наблюдение за растениями. Ягоды морошки, брусники с южной стороны кочек поспевают раньше, чем с северной. В тундре направление север-юг указывают лишайники, относящиеся к роду клайдония (ягель, олений мох), которые с северной стороны обычно более темные. При движении на север человек заметит темный налет на светло-серой поверхности мохового покрова и не различит его, двигаясь в противоположном направлении. Как уже говорилось выше, успешное ориентирование в Арктике и Антарктике зависит от множества факторов, требует от человека немалого опыта, знаний и наблюдательности.
Даже знаменитый норвежец Руал Амундсен не гнушался предпринять дополнительные меры, чтобы не сбиться с пути. Так, по дороге к Южному полюсу он и его спутники сооружали снежные пирамиды, которые служили отличными ориентирами при возвращении обратно. Всего было построено сто пятьдесят двухметровых пирамидок, на которые пошло девять тысяч снежных кирпичей. «В каждой пирамидке оставлялась записка с ее номером, координатами и указанием, сколько и в какую сторону ехать до следующей пирамидки, лежащей севернее. Такая осторожность с моей стороны может показаться чрезмерной. Но я всегда считал, что в этих безбрежных просторах, где нет никаких ориентиров, понятие «излишняя осторожность» не существует», — писал Амундсен.
Подчас умение определить свое положение на местности обеспечивает успех или неудачу целой экспедиции. Иногда ориентирование становится задачей, от которой зависит сама жизнь путешественника. В условиях Заполярья у человека совсем немного времени, чтобы найти и принять правильное решение. В истории освоения высоких широт известны десятки случаев, которые для заблудившихся людей оканчивались трагически. Поэтому именно в полярных путешествиях наиболее обоснованно применение приемников глобальной навигационной спутниковой системы GPS (Global Position SysteM), которые позволяют почти мгновенно и с большой точностью определять географические координаты.
Принцип действия приемников GPS основан на получении навигационных радиосигналов, непрерывно излучаемых двадцатью четырьмя спутниками, находящимися на высоте 20000 км над Землей. Спустя несколько секунд после получения сигнала на экране приемника высвечиваются географические координаты. Точность определения — несколько десятков метров. В зависимости от модели помимо вычисления координат устройство способно определить высоту над уровнем моря, направление движения, рассчитать скорость, показать траекторию движения, расстояние до цели. Прибор также позволяет определять время восхода и захода солнца, может служить компасом; способен запомнить пройденный маршрут и провести группу в обратном направлении. Все эти сведения можно полу? чить в любое время суток и при любых погодных условиях. С помощью приемника GPS можно двигаться по несложному рельефу (например, по тундре) даже при полной потере видимости. На российском рынке приемников GPS представлены устройства фирм GARMIN, TRIMBLE, MAGELLAN, EAGLE, ROCKWELL. Все приборы имеют практически одинаковую точность определения координат (в пределах 100 м). Большинство навигаторов весит не более двухсот граммов, умещается на ладони и работает при температурах от минус 15° до плюс 70 °С.
Приемники GPS изначально разрабатывались для военных нужд, а некоторые модели приняты на вооружение военными ведомствами различных стран. Поэтому все электронные навигаторы весьма неприхотливы. Их наиболее уязвимым местом является жидкокристаллический экран, плохо работающий при низких температурах. Большинство приемников GPS не функционируют уже при температуре минус 15 °С, поэтому их необходимо держать под одеждой в тепле.
Надо заметить, что по российским законам самостоятельное проведение геодезических работ запрещено. Под этот запрет попадают устройства, определяющие координаты с точностью, превышающей 70 м. Большая часть приемников GPS соответствует этому требованию. Однако некоторые модели фирм TRIMBLE и R0CWELL создавались для тактических подразделений вооруженных сил и способны определять координаты с точностью до 10 м, поэтому использование таких приборов может быть расценено российскими правоохранительными органами как нарушение закона.
