Капитан парусника выходит на корму, матрос бросает за борт деревянную дощечку на верёвке, а третий человек переворачивает песочные часы. Через полминуты все смотрят, сколько узелков успело проскользнуть сквозь пальцы. Это и есть скорость корабля. Так шесть узлов буквально означали шесть узелков.

Фото: Lokilech, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons

Сначала была щепка

Самый древний способ мерить скорость судна называют «голландским лагом». Со словом «лаг» тут всё просто: оно пришло из английского и нидерландского log, то есть «чурбан, бревно». С носа бросали щепку или любой кусок дерева и считали, за какое время он пройдёт вдоль борта до кормы. Длину судна знали, время мерили, а скорость вычисляли.

Время засекали на слух. Мореходы произносили ровным голосом заученные слова. Академик Павел Гамалея, русский военно-морской учёный, указывал, что в русском флоте для этого служили заученные слова вроде «эйнень-твентих», на которые уходила примерно секунда. Философ XV века Николай Кузанский, по описанию историков, даже советовал бросать за борт не щепки, а яблоки: их лучше видно на воде.

Способ годился для медленного хода. Возможно, именно так прикидывали скорость Колумб и Васко да Гама, других измерителей тогда просто не было. Но чем быстрее шёл корабль, тем сильнее росла ошибка.

Лаг с верёвкой: 1574 год

Первое известное печатное описание нового прибора появилось в 1574 году. Английский автор Уильям Берн (William Bourne) в книге «A Regiment for the Sea» описал ручной лаг, который потом называли секторным. Устроен он был так.

• Деревянная дощечка в форме четверти круга (сектор), с радиусом порядка 15 сантиметров и толщиной около сантиметра.
• Свинцовый груз снизу, чтобы дощечка стояла в воде вертикально и тормозилась, как якорь.
• Тонкий прочный трос, лаглинь, с узлами через равные промежутки, намотанный на вьюшку.
• Песочные часы на полминуты (позже на 28 секунд).

Сектор крепился к тросу тремя стропами. Если резко дёрнуть, одна или две из них отпускали, и дощечку можно было вытащить обратно. Её выбрасывали за корму: она оставалась почти на месте, а корабль уходил вперёд, и лаглинь разматывался. Пока сыпался песок, матрос считал узлы, прошедшие через руку. Столько узлов, столько и морских миль в час.

Работали втроём: один бросает сектор, второй держит вьюшку на поднятых руках, а третий, обычно юнга, следит за часами и переворачивает склянки. Когда время истекало, вьюшку останавливали и проверяли, сколько узлов ушло за борт.

Откуда взялись именно 14 метров

Расстояние между узлами не случайно. Оно подобрано так, чтобы число узлов за время песочных часов равнялось скорости в морских милях в час. Если часы рассчитаны на 28 секунд, а один узел это 1852 метра в час (примерно 0,514 метра в секунду), то между узлами нужно около 14,4 метра. Англичане называли эту длину 47 футов и 3 дюйма. На многих судах делали проще, с промежутком около 14 или 15 метров.

Для минутных измерений шаг получается другим, около 30,9 метра. На разных флотах время замера могло быть 15, 28 или 30 секунд, и чем короче интервал, тем меньше расстояние между узлами. В старину миля считалась иначе, и узлы вязали примерно через 15 метров. Позже заметили, что трос погружается неравномерно, и промежутки пришлось делать разными.

Первая метка, «флагдук», стояла на расстоянии длины судна от сектора. Это нужно, чтобы сектор успел отойти от кильватерной струи, которая его увлекает.

Точность и её пределы

Идеальным прибор не был. Приходилось учитывать попутное волнение, течения, растяжение троса, а ещё песочные часы: температура и влажность влияли на ход песка. Поэтому штурманы мерили скорость часто и усредняли результат. Лаг показывает скорость относительно воды, а течение, которое сносит и воду, и корабль, он учесть не может, и тут помогали уже береговые ориентиры.

Несмотря на недостатки, ручной лаг прослужил веками. В русском флоте он применялся вплоть до XIX века, а на малых и парусных судах его можно встретить и сегодня. Секрет в простоте: в крайнем случае его можно сделать прямо на борту из подручных верёвок и обрезков дерева. Именно так поступил капитан Уильям Блай после знаменитого мятежа на «Баунти».

Почему узлы пережили парус

Казалось бы, с появлением механических и электронных приборов узел должен был исчезнуть. Но он остался, и тому есть причина. Морская миля, на которой он построен, привязана к географии. Судно, которое идёт вдоль меридиана со скоростью один узел, за час проходит одну угловую минуту широты. Окружность Земли по меридиану получается близкой к 21 600 морским милям (60 минут на 360 градусов), и штурману удобно считать пройденный путь по шкале широт на карте.

Современная морская миля равна ровно 1852 метрам. Великобритания, например, перешла на международное значение только в 1970 году, а раньше использовала адмиралтейскую милю (1853,184 м). Разница ничтожна, около 0,06 процента.

В России узел допущен как внесистемная единица без ограничения срока для морской навигации. Его используют моряки, лётчики и метеорологи.

Лаги сегодня и как считать в уме

Современные лаги работают без верёвок. Индукционные измеряют электромагнитную индукцию в воде под днищем. Гидродинамические считают скоростной напор. Доплеровские посылают сигнал на дно и определяют сдвиг частоты, а суммарная погрешность лучших из них, по данным справочника, не превышает 0,5 процента.

Для быстрого пересчёта есть простое правило: умножьте узлы на два и вычтите десять процентов, получится километры в час. Десять узлов это примерно 18,5 км/ч, двадцать узлов около 37 км/ч, тридцать около 55,6 км/ч. Для обратного пересчёта разделите километры на два и прибавьте десять процентов. Ошибка меньше трёх процентов.

И ещё одна ловушка: фраза «судно идёт со скоростью 20 узлов в час» неверна. Узел уже содержит «в час», а «узлов в час» означало бы ускорение.

Представьте, что у вас лодка на озере и нет ни GPS, ни спидометра. Чем бы вы стали мерить скорость: щепкой, брошенной с носа, как делали сотни лет назад, или верёвкой с узлами и песочными часами? И пробовали ли вы когда-нибудь сделать такой лаг своими руками?