Ориентирование в Арктике
Одной из важнейших задач при действиях в Арктике (совершение маршей или длительных многодневных переходов на лыжах или технических средствах, проведение ПСР, АСР и других работ, связанных с передвижением по местности), является умение уверенно ориентироваться на местности, что требует от человека немалого опыта, знаний и наблюдательности. Иногда ориентирование становится задачей, от успешного решения которой зависит жизнь. В условиях Заполярья, а особенно во льдах Центрального Арктического бассейна, у человека совсем немного времени, чтобы найти и принять правильное решение. В истории освоения высоких широт известно немало случаев, когда потеря ориентировки оканчивалась трагически.
Привычные способы ориентирования с использованием топографической карты, по наблюдаемым ориентирам на местности, успешно применяемые в любых других регионах, включая равнинные тундры материковой части Арктики, в дрейфующих льдах Центрального Арктического бассейна применены быть не могут по целому ряду причин, главной из которых является полное отсутствие ориентиров.
В целом, из общей задачи ориентирования можно выделить три основных вопроса, необходимость практического решения которых возникает при движении в условиях дрейфующих льдов постоянно. Это:
- определение сторон света;
- определение точки стояния;
- выдерживание заданного азимута или направления движения
Определение сторон света
Известный и применяемый уже многие века способ с использованием магнитного компаса, в высоких широтах становится непростой задачей и требует особых навыков, практики и точного знания своего местоположения. Причинами этому являются малая горизонтальная составляющая силы магнитных полей ввиду близости полюсов Земли. Стрелка долго не может остановиться, продолжая либо вращаться, либо раскачиваться практически, без затухания. Ввиду большей, чем в средней полосе, вертикальной составляющей, «северный» конец стрелки, стремясь отклониться вниз, залипает. Приходится долго искать положение корпуса компаса, чтобы справиться с этими «особенностями» работы компаса и многократно повторять замеры, поскольку по результату одного замера можно допустить грубую погрешность за счет случайного резкого возрастания трения в узле вращения магнитной стрелки.
Так же следует сказать о самих компасах, которые целесообразно использовать в Арктике. Большое преимущество перед различными жидкостными компасами показал обычный компас Андрианова с латунным корпусом.
Основные недостатки жидкостных компасов можно свести к следующим:
- при низких температурах в баллоне с незамерзающей жидкостью образуется пузырь, мешающий свободному вращению стрелки. При температурах ниже -30°С этот недостаток практически не позволяет пользоваться компасом;
- чаще происходит «залипание» стрелки к верхней или нижней поверхности баллона, что, вероятнее всего, можно объяснить электризацией пластикового корпуса компаса;
- малая толщина баллона требует плоскость компаса совмещать с плоскостью вращения стрелки, а не держать его горизонтально, что тоже создает дополнительные неудобства и требует навыков.
Несколько лучше ведет себя жидкостной компас шарообразной формы, но в его корпусе также образуются пузыри, затрудняющие вращение диска с градусным лимбом.
Второй причиной, усложняющей использование компасов, следует считать резко возрастающие величины магнитных склонений в приполюсных районах, а также наличие больших магнитных аномалий. Объясняется это тем, что точка географического Северного полюса, в которой сходятся все меридианы на географических картах, отстоит от точки Магнитного полюса более чем на 1000 км, и находится в Канадском арктическом архипелаге. Поэтому, от 7° восточного склонения в районе Москвы, что мы, практически, просто не учитываем, в Арктике магнитная стрелка может «ошибаться» на все 180°, если компас будет использован в зоне между географическим и магнитным полюсами Земли.
Ориентирование по звездам возможно в темное время суток, полярной ночью, но для этого следует хорошо знать карту звездного неба. Определить положение на Север по Полярной звезде, что не сложно сделать в средних широтах, невозможно, поскольку она всегда находится, практически, в зените.
Единственным надежным способом определения сторон света остается определение по Солнцу. В северном полушарии, в полдень по местному астрономическому времени, оно всегда будет на юге, то есть – в зените (на максимальной высоте траектории своего движения, но небосводу). Нужно лишь установить вертикально шест или лыжную палку, или сделать отвес, очертить окружность, в центре которой будет находиться установленный шест, а после этого отметить точки на этой окружности, в которых тень, отбрасываемая шестом, дважды пересечет окружность. Соединив эти две точки линией, и проведя перпендикуляр к ней из центра окружности, мы получим направление на Север.
Конечно, погрешность будет в пределах 5-7 градусов и более, но иногда этого достаточно, чтобы избежать больших проблем. Практически во всех пособиях по ориентированию описан способ определения сторон горизонта по солнцу и часам. В высоких широтах этот способ наиболее эффективен, однако точность этого метода зависит от того, насколько точно известно местное (астрономическое) время или долгота точки стояния. 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. 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.
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 6 часов – на западе. 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 Поллукса 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.
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 весьма приблизительные результаты. Особенно если таким методом пытаются пользоваться люди неопытные и ненаблюдательные. К результатам ориентирования по местным признакам нужно относиться осторожно, перепроверяя и дублируя их несколькими способами.
Наиболее очевидным в условиях материковой Арктики можно считать неравномерность таяния 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 о таять 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.
Определение точки стояния
Определение точки стояния или местоположения является наиболее сложной и трудоемкой задачей. Если группа не имеет в наличии современных спутниковых навигационных средств GPS (Global Positioning System) или ГЛОНАСС (Глобальная Навигационная Спутниковая Система), которые в считанные минуты, а то и секунды, с точностью до нескольких метров, определяют координаты местоположения группы и способны решать весь комплекс вопросов навигационного обеспечения, остается единственный способ определения точки стояния - путем проведения астрономических наблюдений (обсерваций). Однако этот метод предполагает наличие в группе опытного подготовленного специалиста-штурмана и специальной оптической аппаратуры для выполнения обсерваций Солнца.
Лыжными группами Экспедиционного центра «Арктика» в 80-х и начале 90-х годов прошлого века определение координат местоположения осуществлялось с использованием обычного геодезического теодолита Т-30, на основе астрономических наблюдений с использованием метода высотных линий положения (ВЛП), известного еще по литературным источникам, как метод Сомнера – Акимова.
Суть метода заключается в следующем: Светило (Солнце, Луна или звезды), наблюдаемое с Земли в строго фиксированный момент времени, имеет определенную высоту положения над горизонтом. В этот момент и в некоторых других точках земной поверхности наблюдатель будет видеть Светило под тем же углом к горизонту. Совокупность таких точек представляет собой окружность, которую называют кругом равных высот (КРВ).
Существует аналитический и графоаналитический методы построения КРВ, который на карте местности, вследствие огромного радиуса КРВ, представляется отрезком прямой линии и называется линией положения. Координаты местонахождения наблюдателя вычисляются путем определения точки пересечения двух линий положения, соответствующих двум моментам времени с интервалом в несколько часов. Оптимальный временной интервал, обеспечивающий максимальную точность определения, составляет 4-6 часов, за которые Солнце (в условиях полярного дня использование других Светил практически невозможно) переместится соответственно на 60-90 градусов (15 градусов за 1 час). В этом случае линии положения, нанесенные на карту, будут также пересекаться под углом 60-90 градусов. В целях сокращения времени на обсервацию, вполне приемлемую точность (ок. 1 мили) можно достичь и при значениях временного интервала 2 – 3 часа, то есть в течение остановки группы на обед.
Изложенная выше методика расчета координат и алгоритм действий штурмана и его ассистента отрабатывались в течение двух арктических переходов 1985 и 1986 годов, и, в итоге, точность определения точки стояния достигала нескольких сотен метров.
Безусловно, применение данного метода требует от штурмана высокой специальной подготовки, навыков и большого опыта проведения астрономических обсерваций в экстремальных условиях дрейфующих льдов.
Существуют также и «пассивные» способы определения местоположения, которые, как правило, используются в режиме поиска. В качестве примера следует привести способ с использованием системы КОСПАС-SARSAT.
Так в некоторых случаях входящие в систему аварийные радиобуи (АРБ) или аварийные радиомаяки (АРМ), в виде исключения, могут быть использованы как пассивное средство определения местоположения группы, то есть данные с координатами могут быть переданы извне, по каналам радио или спутниковой телефонной связи «Иридиум».
Для того чтобы использовать систему КОСПАС-САРСАТ вне режима поиска и спасения, требуется специальное согласование режима работы конкретных, используемых группой АРБ, в Международном координационно-вычислительном центре КОСПАС-САРСАТ, расположенном в Москве. После обработки Центром принятого сигнала АРБ, и определения координат местоположения источника сигнала, эти данные по каналам связи могут быть сообщены группе, действующей в Арктике.
Такой способ определения координат использовался в 1989 году для объективного подтверждения достижения группой «Арктика» точки Северного полюса, а в 1990-ом году, во время совершения одиночного перехода Ф.Конюхова в направлении Северного полюса, для периодического определения места нахождения путешественника во время движения. Ф.Конюхов периодически кратковременно включал радиобуй. Принятый в Центре сигнал обрабатывался, и данные с координатами Конюхова передавались на коллективную радиостанцию ЭЦ «Арктика», развернутую в г. Москве и на о. Среднем (арх. Северная Земля). Далее, по любительским каналам КВ связи, эти данные передавались в маршрутную группу «Арктика», совершавшую в это время второй автономный переход к Северному полюсу, и только после этого сообщались путешественнику радистом группы «Арктика», поскольку на маршруте им использовался маломощный КВ радиопередатчик с фиксированными частотами, используя который можно было держать связь только с лыжной группой «Арктика», находившейся на удалении 30-80 км.
Выдерживание заданного азимута или направления движения
Для того чтобы уверенно выдерживать заданное направление движения в условиях однообразного рельефа, не имеющего в пределах видимости заметных ориентиров, или в условиях плохой видимости, что характерно для районов Арктики и особенно дрейфующих льдов, существует несколько методов:
- По показаниям магнитного компаса. Однако, учитывая известные сложности в применении компаса в высоких широтах, для этого приходится делать частые остановки, поскольку в движении погрешности существенно возрастают;
- По Солнцу, с учетом его перемещения по небосклону со скоростью 15град./час. Направление легко выдерживать или корректировать, ориентируясь на величину угла между тенью от лыжной палки, поставленной вертикально и лыжами, расположенными в направлении движения. Используя принцип солнечных часов, зная точное местное время, не трудно практически без потери времени, взглянув на часы, уточнить направление движения.
В конце 80-х годов в арктических лыжных экспедициях ЭЦ «Арктика» для этих целей с успехом применялось нехитрое приспособление: на носовой части лыж наносилась окружность, разделенная на яркоокрашенные 15-градусные сектора, а в центре этой окружности крепился вертикальный стержень, тень которого, попадая на окружность, помогала без дополнительных остановок контролировать направление движения.
- 1 – лимб компаса, состоящий из 24 секторов;
- 2 – откидной флажок (вертикальный стержень);
- 3 – тень, совмещенная с сектором, соответствующим 8.00 утра местного времени;
- 4 – подвижная стрелка, соответствующая азимуту движения;
- 5 – требуемое направление движения;
Для того, чтобы определить направление движения в соответствии с нужным азимутом, необходимо было взглянуть на часы и совместить тень от центрального стержня с сектором, соответствующим местному времени (8.00 утра). В этом случае шкала «компаса» будет ориентирована по сторонам света, а стрелка, закрепленная на шкале в положении избранного азимута движения, укажет нужное направление.
Данные метод прост и удобен, особенно в условиях длительных арктических переходов, когда избранный азимут движения остается неизменным в течение длительного времени.
- По направлению ветра или поземки. В условиях ветреной погоды контролировать направление движения можно по величине угла между направлением потока поземки (снежных масс, двигающихся по поверхности льда или снега) и лыжами.
Можно ориентироваться и просто по направлению ветра, стараясь ощущать его воздействие на корпус в одном и том же направлении. В материковой Арктике, где рельеф равнинный, а также на морском льду, ветер, как правило, редко меняет свое направление до полного затухания (безветрия). Однако требуется чаще себя контролировать, поскольку лучшим «индикатором» направления ветра является открытая часть лица, и человек, подвергающийся воздействию ветра, интуитивно стремится от него отвернуться, что приводит к потере нужного направления движения.
- По направлению застругов или надувов. Формирование застругов или надувов связано с воздействием ветров, поэтому, хотя процесс их образования не одинаков, и надувы и заструги всегда располагаются вдоль направления ветра и могут с успехом использоваться во время движения в качестве ориентира, помогающего держать заданное направление. Местные жители или опытные путешественники по виду застругов и надувов способны определить не только направление ветров, дувших в этих местах, но и примерное время, когда бушевала пурга, какой силы мог быть ветер, а это, в свою очередь, может помочь объяснить или предсказать характер расположения ледовых трещин по маршруту движения.
Надо учесть, что этот метод наиболее приемлем при движении по материковой части Арктики либо паковым (неподвижным) или крупным дрейфующим ледовым полям, поскольку в процессе перемещения небольших ледовых полей ориентация снежных надувов и застругов относительно сторон света часто меняется вследствие дрейфа.
- Корректировка направления движения ведущим или замыкающим. Этот метод предполагает движение растянутой колонной, а ведущий или замыкающий должны контролировать правильность направления движения по положению лыжников в колонне и в случае отклонения корректировать курс, либо подать условный сигнал на корректировку ведущему. Необходимо заранее условиться о сигналах, поскольку если в группе отсутствует УКВ радиосвязь, передать команду голосом сложно бывает невозможно.
- в некоторой специальной литературе предлагается и такой метод, как движение по трем ориентирам. В условиях хорошей видимости, когда есть возможность визуально выбрать на одной линии 3 хорошо заметных ориентира на большом расстоянии друг от друга (торос, камень или т.п.), и двигаться, не теряя их из поля зрения. Поравнявшись с ближайшим из ориентиров, следует наметить очередной, на продолжении условной линии, соединяющей 2-й и 3-й, и продолжать движение. Таким образом, движение будет каждый раз осуществляться между тремя точками, что позволит избежать отклонения от выбранного направления.
Однако в условиях движения по дрейфующим льдам этот способ оказался нецелесообразным, поскольку применение его возможно лишь в условиях хорошей видимости, когда проще пользоваться другими, рассмотренными ранее способами.