С распространением пароходов в середине 19-го века появилась необходимость точных прогнозов приливов и отливов. График парусников напрямую зависел от погодных условий. Поэтому ожидание прилива в устьях рек и перед портами было почти незаметным. Напротив, в эру пароходов путешествия и скорость судов уже практически не зависели от погодных условий. Важнее было согласование пассажирского судоходства с расписанием поездов. Поэтому судам стали необходимы точные сведения о прибытии отливных и приливных течений, чтобы избежать нескольких часов ожидания перед входом в порт назначения.
паровой двигатель, источник: deutsches-museum.de
Прогноз этого явления является очень сложным и требует большой объем данных. Опытному математику понадобилось бы несколько месяцев на разрешение такой задачи. Со второй половины 19-го века начали использовать специальные аналоговые вычислительные аппараты. Первый Немецкий Вычислительный Аппарат был построен в 1915/1916 годах по чертежам математика Фридриха Кюнена (1858–1940) и инженера Райперта по секретному заказу судоходного министерства. Его строительство было тесно связано с особыми требованиями к навигации во флоту Германского Рейха во время Первой мировой войны, так как больше не было доступа к британским гидрографическим картам. Эти данные были также чрезвычайно важны для военных подводных лодок.
Приливы и отливы возникают в результате гравитационного притяжения между Луной, Солнцем и Землёй. Траекторию эллиптического движения солнца и луны можно разложить в ряды кругового движения. Соответственно, приливное воздействие можно вычислить с помощью суперпозиции гармонических колебаний. Цель аппарата представленного в Немецком Музее — прибавление отдельных колебаний. В результате можно получить исходную кривую. Для этого нужно несколько десятков валиков и лента, которая протянута между ними, как в старых магнитофонах. Когда электромотор протягивает ленту, она приводит в движение валики. Частью механизма является самописец, который и чертит кривую. Этот график и есть прогноз приливов и отливов. Чтоб получить такой прогноз, нужно настроить валики в соответствии с определённой географической точкой. Такая процедура длится 1,5 часа. После этого аппарат работает 8 часов и ему удаётся за это время рассчитать прогноз на целых 1400 лет вперёд!
Приливы и отливы относятся до сих пор к сложнейшим проблемам физической географии и рассчитываются на суперкомпьютерах.
Рассмотреть этот шедевр науки и техники вы сможете посетив Немецкий Музей в Мюнхене. Для этого зайдите в отдел судоходства на первом этаже и спуститесь по лестнице. Именно там и расположен отдел исследования океана. Кроме механического компьютера там вас ждёт много интересного! Но об этом в следующей статье:)
