Для составления географической карты геодезисты, наблюдая звезды, определяют на земной поверхности места опорных точек. Если при этом время будет определено с ошибкой в 1 сек, ошибка в положении точки на земле может дойти до 300—400 м. А карты крупного масштаба должны изображать местность с точностью до 10 м.
В астрономических обсерваториях при наблюдении звезд необходимо учитывать уже тысячные доли секунды, так как сигналы точного времени передаются на основе астрономических наблюдений. Не будь этих наблюдений, даже имея очень точные часы, обсерватории не могли бы определять и передавать по радио сигналы точного времени.
К наблюдениям небесных светил обращаются и воины Советской Армии при ночных переходах и маршах. Во время Великой Отечественной войны Большая Медведица, Полярная звезда, Луна не раз помогали ориентироваться в тылу врага.
В ракетных войсках и в артиллерии измерения положений небесных светил успешно применяют для определения точного направления пуска ракет и стрельбы по целям. Существуют типы крылатых ракет (например, американская ракета «Снарк»), направление полета которых автоматически корректируется астронавигационными системами управления по положению звезд.
Особенно большое применение астрономическая ориентировка нашла в морском флоте и авиации. Есть даже самостоятельные отрасли науки — мореходная астрономия и авиационная астрономия.
Одной из основных задач мореходной и авиационной астрономии является определение местоположения корабля или самолета по небесным светилам.
Средства и методы этих определений складывались веками. Уже древнегреческие мореплаватели применяли простейшие, весьма приближенные методы определения места корабля по небесным светилам. С течением времени астрономические приборы и методы их применения совершенствовались, особенно в эпоху великих географических открытий XV и XVI вв., когда корабли всего мира бороздили неизведанные пространства океанов.
Своего значения для кораблевождения астрономия не утратила и с появлением магнитного компаса, так как точность его показаний зависит от трудно учитываемых ошибок. Знаменитый мореплаватель Колумб, открывший в 1492 г. Америку, отмечая ненадежность работы магнитного компаса, говорил: «Существует лишь одно безошибочное корабельное исчисление — это астрономическое, счастлив тот, кто с ним знаком».
Но в то время умели находить только широту места. Поэтому, выйдя из порта, корабль обычно направлялся по меридиану до той широты, на которой находился порт назначения, а уже достигнув ее, следовал к месту назначения вдоль параллели, контролируя свое положение наблюдением Полярной звезды.
Неудобство такого метода астрономической ориентировки настойчиво выдвигало требование научиться определять долготу места.
В 1514 г. было предложено определять долготу по расстоянию между звездой и Луной, но в то время истинные положения звезд и Луны определялись еще неточно и этот способ не мог найти практического применения.
Во второй половине XVII века были разработаны два способа определения долготы: сравнением измеренной величины магнитного склонения с указанной на карте магнитных склонений и по затемнениям спутников Юпитера, наблюдаемым почти ежедневно 1—3 раза. Однако и эти способы не нашли широкого применения, так как данные о положении небесных светил были неточными из-за несовершенства астрономических приборов.
Более точно определять долготу стало возможно только с созданием в 1761 г. точных часов-хронометров.
Научившись определять разность во времени на двух различных меридианах, моряки в конце XVIII века находили широту и долготу места корабля путем разновременного наблюдения высот светила.
В 1808 г. была предложена теория одновременного определения широты и долготы места, но она требовала довольно сложных вычислений.
Только в середине прошлого столетия на основе накопившегося опыта был открыт приемлемый метод определения широты и долготы места корабля в открытом море. Большие заслуги в этом принадлежат нашим соотечественникам — ученым и морякам: М. В. Ломоносову, Ф. Ф. Шуберту, Ф. П. Литке, М. А. Акимову и многим другим.
В 1849 г. морской штурман М. А. Акимов предложил близкое к современному решение задачи определения места корабля нанесением линий его положения, найденных в результате измерений высот светил и расчетов их азимутов на момент наблюдения.
Авиационная астрономия — наука относительно молодая. Она зародилась и развилась на основе многовекового опыта использования небесных светил в мореплавании и восприняла от мореходной астрономии основные методы астрономических навигационных определений, соответственно переработав их для условий полета самолета.
В авиации, как и в морском флоте, весьма важно уметь определять свое местонахождение в любой момент полета.
Как морской корабль, находящийся в открытом море вдали от берегов, нуждается в точном знании своего места, чтобы взять курс для следования в назначенный пункт, так и самолет — воздушный корабль, пролетая значительные расстояния, часто при невидимости Земли, нуждается в точном определении своего места для своевременного выхода в пункт назначения.
Впервые в мире опыты астрономических измерений для определения местоположения воздушного шара в воздухе были произведены русскими воздухоплавателями в 1897—1898 гг.
Применять астрономические приборы на самолетах также впервые начали наши русские летчики при дальних полетах на тяжелых самолетах «Илья Муромец» и «Русский витязь» еще в 1913—1916 гг., намного опередив в этом зарубежную авиацию.
Наиболее быстро авиационная астрономия начала развиваться после Великой Октябрьской социалистической революции, и особенно в годы советских пятилеток.
Во время первых трансарктических перелетов через Северный полюс в 1936—1937 гг. штурманы самолетов А. В. Беляков и С. А. Данилин, умело применяя новейшие технические средства самолетовождения, блестяще выполнили поставленные задачи. Особо важную роль в этих полетах сыграли астрономические измерения, которые в условиях Арктики помогли экипажам не сбиться с намеченного пути и постоянно иметь данные о своем местонахождении.
Выдающиеся авиационные штурманы Б. В. Стерлигов, Герои Советского Союза А. В. Беляков, С. А. Данилин, И. Т. Спирин в дальних полетах добивались высокой точности самолетовождения благодаря умелому применению астрономической навигации.
А. В. Беляков, рассказывая о своем полете через Северный полюс в составе экипажа В. П. Чкалова, пишет, что до Северного полюса астрономические средства применялись вместе с другими средствами самолетовождения, момент пролета полюса определялся по высоте Солнца, которая здесь равна его склонению. На участке от Северного полюса до американского материка курс выдерживался в основном по солнечному указателю курса, а путь контролировался прокладкой астрономических линий положения самолета, определяемых по высоте светил.
«...Самый важный прибор на нашем самолете — солнечный указатель курса», — пишет А. В. Беляков в своей книге «Из Москвы в Америку через Северный полюс».
И. Т. Спирин в книге «Покорение Северного полюса» также отмечает: «Единственно точной и неизменно безотказной мы считали лишь воздушную астрономию, и это целиком подтвердилось в перелете; только она выручала нас в трудные минуты, вела и точно привела к намеченной цели».
В период Великой Отечественной войны отважные авиационные штурманы дважды Герой Советского Союза В. В. Сенько, Герои Советского Союза С. М. Романов, Ф. С. Яловой, Н. А. Гунбин, А. П. Штепенко, В. И. Аккуратов и многие другие мастерски применяли астрономические средства самолетовождения при выполнении боевых заданий.
Большую роль в развитии отечественных, астрономических методов и средств самолетовождения, в обучении летного состава астронавигации, в обеспечении полетов различными расчетными пособиями сыграли Л. П. Сергеев, Н. Ф. Кудрявцев, Н. К. Кривоносое, Р. В. Куницкий, Д1 Ф. Горшков, Н. А. Носов, И. Д. Жонголович, В. И. Кононенко, Н. С. Сороковик. Их труды в области авиационной астрономии внесли ценный вклад в совершенствование астрономических методов навигации.
В настоящее время дальние полеты, как правило, выполняются с применением астрономических средств. Штурманы, умело применяющие эти средства, добиваются высокой точности самолетовождения в учебно-боевых полетах. Опытные авиационные штурманы В. И. Чернышев, В. А. Быхал, Н. М. Косьяненко, П. Г. Кудинов, А. В. Черкасов высоко оценивают значение астрономических средств, их простоту, надежность, независимость от времени полета и местности, над которой пролетает самолет, особенно при полетах в северных широтах.
Автору этой книги приходилось выполнять полеты над арктическими просторами нашей Родины в качестве штурмана. И можно с уверенностью сказать, что без астрокомпаса и секстанта — основных астрономических приборов на самолете — успешное выполнение этих полетов было бы невозможно даже при совершенных радиотехнических самолетных и наземных средствах самолетовождения. В Арктике, особенно в ее центральном бассейне, а также в районах Антарктиды, где горизонтальная составляющая силы земного магнетизма мала, а распространение радиоволн подвержено сильным помехам, необходимо самое широкое использование астрономической ориентировки в полетах.
