Происхождение и раннее использование
Колесницы применялись в Китае уже в V веке до н.э. как мобильные оборонительные средства, защищавшие пехоту и помогавшие в инженерных работах, например, при выкапывании траншей.
Южноуказывающая колесница
В III веке н.э. из этих простых моделей возник новый тип транспортного средства, функционирующего как компас, но указывающего не на север, а постоянно на юг, независимо от направления движения.
Это двухколёсное устройство имело подвижный указатель в виде фигурки человека с вытянутой рукой. Указатель удерживался в постоянном южном положении благодаря системе дифференциальных шестерён.
Изобретатель Ма Цзюнь
Первый достоверно зафиксированный образец принадлежал инженеру Ма Цзюню (200–265 гг. н.э.), жившему во времена Троецарствия в царстве Вэй. Помимо южноуказывающей колесницы, ему приписывают изобретение шелкового ткацкого станка.
Механизм работал без магнитных элементов: дифференциальные шестерни передавали одинаковый крутящий момент на обе колёса, вращающиеся с разными скоростями, тем самым удерживая указатель в нужном положении.
Принцип действия
Перед началом пути указатель вручную ориентируют на юг. При каждом повороте колёс различная скорость вращения приводит к вращению шестерни, которая компенсирует поворот кузова и сохраняет указатель направленным на юг. Таким образом система реализует примитивный «мертвой ход» (dead‑reckoning), однако подвержена накоплению ошибок.
Фигурка была соединена с валом, вращающимся пропорционально разнице скоростей колёс. При прямолинейном движении обе колёса вращаются одинаково, указатель остаётся неподвижным; при повороте разница скоростей активирует дифференциал и корректирует указатель.
Дальнейшее развитие
В поздний средневековый период к южноуказывающей колеснице был добавлен одометром — прибор для измерения пройденного расстояния. По китайским источникам такие колесницы использовались периодически до XV века.
Дискуссии о датировке
Некоторые тексты, например «Книга Сун» (история династии Лю Сун, 502–577 гг.), указывают на более раннее происхождение устройства. По мнению некоторых учёных, Ма Цзюнь лишь восстановил утраченную модель.
К концу V века н.э. инженер Цзы Цу Чжунчжи смог создать столь надёжную версию, что даже при многочисленных поворотах указатель не отклонялся от юга.
Ограничения и историческое значение
Из‑за кривизны Земли такие устройства были весьма неточны на длительных маршрутах, но для коротких поездок их погрешности были несущественны. Если они действительно существовали, то они предвосхитили первые дифференциальные шестерни, появившиеся в Западной Европе лишь в XVII веке.
Современные реплики
Оригиналы не сохранились, однако в Пекинском музее истории, Национальном дворцовом музее в Тайбэе, в Онтарио Сайнс Центр (Торонто) и в ряде музеев в Дубае и Японии можно увидеть работающие реплики.
