Беспредельны морские и воздушные просторы. Плавая в океанах и морях, можно неделями не встретить какого-либо ориентира, по которому можно было бы определить свое местоположение. Лишь Солнце и звезды, да волны вокруг.

А безопасное плавание, своевременное прибытие к месту назначения возможны лишь в том случае, когда мореплаватель точно знает свое местоположение.

Летая над сплошными облаками или морем, пилот не видит ориентиров и не может определить своего местонахождения. Местоположение можно определить специальным прибором — секстаном, измерив высоту над горизонтом одного из небесных светил. Но горизонт часто оказывается затянутым дымкой, туманом, мглой. Значит, нужен искусственный «горизонт». Казалось бы, с этой целью можно использовать сосуд с водой. Ведь ее поверхность в спокойном состоянии всегда горизонтальна. Указателем горизонта мог бы служить также специальный инструмент, так называемый уровень (ватерпас), с воздушным пузырьком в жидкости, помещенной в стеклянную трубочку, или, еще проще, подвешенный шнурок с грузом. Шнурок с грузом будет направлен к центру Земли, или, как говорят, по истинной вертикали. А она всегда перпендикулярна к плоскости горизонта.

На стоянке корабля и самолета все эти приборы будут действовать безошибочно. Но на движущемся корабле или самолете они не покажут истинного горизонта. Определение высоты светила с помощью таких устройств окажется неправильным. Для этого необходимо более совершенное устройство искусственного горизонта.

И вот возникла идея использовать для создания искусственного горизонта волчок. Эту идею высказали уже в середине XVIII столетия.

Рассказывают, что первую удачную конструкцию искусственного горизонта предложил в 1742–1743 гг. английский механик Серсон. Основой этого прибора являлся волчок в виде большого отполированного диска с заострением в центре. Верхняя поверхность диска была тщательно отполирована до такой степени, что предметы отражались в ней, как в зеркале. Волчок Серсона запускался от руки. Поэтому продолжительность его вращения оказалась небольшой. К тому же он не выдерживал качки.

Существенное усовершенствование в это изобретение внес английский механик Дж. Грехем, предложив запускать волчок раскручиванием намотанного на его ось шнурка. Уже одно это сделало прибор Серсона более пригодным для пользования.

Вначале Адмиралтейство отказывалось испытывать искусственный горизонт Серсона, усовершенствованный Дж. Грехемом. Но затем в том же 1743 г. его подвергли всесторонним испытаниям при плавании яхты в Ламанше. Испытания оказались успешными. Предложенная конструкция искусственного горизонта получила одобрение.

Вслед за этим Адмиралтейство отправило изобретателя Серсона в плавание на корабле «Виктория» для дальнейших детальных испытаний. К сожалению, результаты их остались неизвестными. Корабль со всем экипажем и изобретателем искусственного горизонта погиб во время шторма. Считали, что это произошло по вине испытывавшегося прибора.

Происшедшая катастрофа создала непреодолимые затруднения для Дж. Грехема, создавшего новый вариант искусственного горизонта.

Практическое использование этой, по существу верной, идеи стало реальным лишь почти через сто пятьдесят лет, в 1886 г., когда француз Флерие предложил очень компактный искусственный горизонт.

В то время во Франции за изобретения и открытия, способствующие успехам мореплавания, была установлена специальная премия. Флерие за созданный им искусственный горизонт получил премию удвоенных размеров. Предложенная им конструкция действительно заслуживала этого, будучи очень удобной и прекрасно действующей в условиях качки.

Прибор Флерие несложен. Устройство его нетрудно понять, обратившись к рисунку 18.

Рис. 18. Схема устройства искусственного горизонта, применяемого в секстане. 1 — светило, видимое в окуляре секстана на линии искусственного горизонта; 2 — линия искусственного горизонта (штрих, нанесенный на линзах).

Волчок запускается струей сжатого воздуха и вращается со скоростью десять тысяч оборотов в минуту. На диске волчка укреплены две плоско-выпуклые линзы, отстоящие одна от другой на их фокусном расстоянии.

На плоской поверхности каждой линзы нанесено по тонкому горизонтальному штриху. Когда плоскость быстро вращающегося волчка совпадает с истинным горизонтом, штрихи на линзах наблюдатель видит слившимися в одну линию. Чтобы определить широту места, надо, перемещая лимб особой подзорной трубы секстана, привести отражение наблюдаемого светила в соприкосновение с этой линией. Тогда на секстане окажется зафиксированной высота светила (рис. 18).

При несовпадении поверхности волчка с истинным горизонтом наблюдатель видит в трубе секстана штрихи то наклонными, то горизонтальными, но не совпадающими.