наука и история

Джон Харисън сложи край на навигационния проблем как да се измери географската дължина. Предразсъдъците му попречиха да събере обещаната награда: астрономите го видяха като натрапник

Делегати на Международната меридианна конференция, проведена във Вашингтон през 1884 г.

географската

Англия е живяла през седемнадесети век в период на политическо и икономическо великолепие. Неговият морски флот доминираше в Атлантическия океан и водеше търговските и военните интереси на останалите сили. Крал Чарлз II основава Кралската обсерватория през 1675 година, призовавайки отговорните да решат един от основните проблеми на навигацията: определяне на географската дължина, т.е. въображаема линия (меридиан), която ще маркира разстоянието изток-запад еднакво на всичките му навигатори.

Географската ширина (север-юг) винаги е била лесна за установяване благодарение на положението на слънцето, звездата или екватора на Земята, но не е така и с географската дължина. Всяка култура беше избрала да определи град или географска точка лесен за намиране за използване като ориентир при пътуванията ви по море.

Портрет на английския крал Чарлз II.

Звездният поглед беше най-широко използваният метод за ориентация от всички народи от античността. Обаче облачните или бурни нощи и навигацията през малко познати полукълби налагаха все по-голямо необходимост да се определи място на картата, което да служи като универсална справка. Преди всичко, за да се избегнат жертви и икономически загуби, произтичащи от корабокрушение.

Един от методите, използвани от английските моряци за определяне на географската дължина, е свързването на местното време с времето на избрания меридиан на произход. За това имаше хронометрите, които навигаторите задават времето на Темза, преди да отплават, когато видяха спускащата се червена топка, която Кралската обсерватория беше поставила на покрива си: беше един час следобед. Хронометрите обаче са били безполезни при дълги пътувания, поради промените, произведени в тях от промени в налягането, влажността, движението и температурата.

Другото решение беше класическото - и не много строго - изчисляване на местното време навсякъде по Земята чрез наблюдение на някакъв астрономически феномен.

Първите работи за намиране на географската дължина са били ориентирани към изучаване на звездите и техните движения

От каталог до награда

Първите научни трудове за намиране на желаната дължина са били ориентирани към тази втора възможност: изучаване на звездите и техните движения в детайли. По този начин, от началото, последователно директори на Кралската обсерватория се посветиха на изработването на звездни каталози.

Първият от тях беше кралският астроном Джон Фламстийд, който класира позициите на около три хиляди звезди и започна да използва часовника в своите наблюдения. Неговите наследници, Едмонд Халей и Джеймс Брадли, продължиха тази работа, опитвайки се да систематизират своите наблюдения колкото е възможно повече и използвайки все по-прецизни инструменти.

Откриването на планетите

Истинската история на плоската Земя

Проблемът обаче продължи. Морското бедствие от 1707 г., при което четири кораба на Кралския флот загубиха пътя си и 2000 души загинаха, огорчи правителството. Следователно, през 1714 г. британският парламент създава Комитет за географска дължина и предлага £ 20 000 награда за всеки, който представи метод за определяне на географската дължина в морето с минимална граница на грешка.

Портрет на занаятчията Джон Харисън.

Часовникът на Харисън

Всички английски учени от онова време се чувстваха принудени да намерят решение. Но това не идва от ръката на астроном или математик, както би било логично, а от дърводелец и часовникарски майстор от Линкълншир: Джон Харисън.

Именно той е проектирал часовника H4, подобряване на предимствата на другите, които той развива повече от тридесет години. Това беше часовник без махало, малък по размер и с прецизен механизъм, несвързан с вариациите, които тези инструменти имаха дотогава, когато сменяха местата си.

H4 на Харисън имаше вид на джобен часовник, но по-обемен (13 см в диаметър и 1,45 кг тегло) и беше тестван от сина му Уилям на пътуване от Англия до Ямайка, при което часовникът се забави само с 5,1 секунди.

През 1764 г. Уилям се отправя към Барбадос с втората версия на H4, която записва почти нищожна грешка от 39,2 секунди за 47-дневно пътуване. Това той повече от отговаря на необходимите изисквания от Комитета за дължина, който обаче отказа да плати на Харисън предложените 20 000 британски лири, въпреки че шестима експерти проучиха вътрешния механизъм на часовника и изключиха всяка измама.

Часовникът H4, изобретен от Харисън.

Полковник Уордън в en.wikipedia/CC BY SA-4.0

Нито Комитетът, нито Кралската обсерватория се доверяват на изобретението на прост майстор, така институционалният орган изиска от Харисън да повери на престижен часовникар да произведе копие на H4, докато той трябваше да направи още два. Харисън избра Ларкъм Кендъл, известен по това време професионалист, и започна да работи със сина си по нов модел.

Въпреки по-нататъшното намаляване на грешката с получения часовник, Комитетът продължи да му отказва наградата, така Джон Харисън, който сега е на 79 години, отиде при крал Джордж III. Неговият астроном, Стивън Demainbray, тества H5 и го счете за изключителен, факт, който обаче не повлия на решението на комитета.

Следващата стъпка за занаятчията беше да отиде в Парламента. В крайна сметка тази институция присъди на Джон сумата от 8 750 паунда и публично го отличи като човека, решил проблема с дължината. Въпреки това признание, много учени все още смятаха Харисън за натрапник които едва имаха минимално основно образование.

Благодарение на часовника на Харисън Кук успя да направи морските карти на Австралия и Нова Зеландия

Преобладаващото научно съюзно мнение по това време има нов спад, когато през 1772г, Капитан Кук взе копие на H4 при второто си пътуване до Тихия океан. Благодарение на часовника на Харисън Кук успя да направи морски карти за Австралия и Нова Зеландия. С това той окончателно демонстрира, че географската дължина може да се измерва с часовник и без да са необходими сложни познания по астрономия.

Джеймс Кук, победителят на антиподите

Индустриалната революция

В същото време зараждащата се индустриална ера се нуждаеше от по-малко случайни графици от „здрач“ или „петел врана“, за да отвори своите фабрики или да управлява своите машини за прецизно движение. Започна ерата на машините, и животът започна да се отдалечава от ритъма на природата.

Ако навигацията беше породила необходимостта от стабилно пространствено-времево местоположение, появата на железницата ще изисква измерване на времето, което може да бъде споделено от цялата страна. Дотогава всеки британски град имаше своя собствена система, която зависи от продължителността на деня според сезоните. С влака населението за първи път имаше възможност да пътува по-бързо от слънцето, така че пътникът трябваше да модифицира часовника си според различните местни часове.

Часовник в лондонската гара Кингс Крос.

Oxyman/CC BY SA-3.0

Проблемът приключи през 1840 г., когато официалното гринуишко време е наложено на Великобритания. Протестите на шотландците и уелците не закъсняха, тъй като те видяха още едно навлизане на англичаните в техните обичаи. Факт е, че оттам насетне Кралската обсерватория в Гринуич комуникира на всеки час посредством телеграфа с цялата страна.

Викторианската мания за точното време беше нечувана. Възможността да имате личен часовник, без да зависи от сигналите, излъчвани от църковни камбани, замъци или манастири или от сенките на слънчевите часовници, това също беше новост.

Ако проблемът с времето в Англия беше важен, той беше много по-голям през САЩ и Канада, където влаковете могат да изминат стотици километри на ден в посока изток-запад. По време на пътуването различните местни разписания следваха един след друг, който можеше да достигне 300 и че някои железопътни компании, с цел опростяване, се разпределяха в 100 часови зони.

Тази хаотична система мотивира това през 1883г, Съединените щати установяват на своя територия първоначално разделение на четири часови зони определени от меридиани 75, 90, 105 и 120, като Гринуич е меридиан 0. С това те очакват международното решение с една година.

Часовник и стандартни измервания в Кралската обсерватория в Гринуич.

Alvesgaspar/CC BY SA-3.0

Първият меридиан

През 1884 г. във Вашингтон се провежда Международната конференция за меридиани с представители от 25 държави. В него sи официално установи, че Гринуич е мястото на "първоначалния меридиан", т.е. нулевата дължина на планетата. Истината е, че дори тогава този меридиан се е появил на морските карти на две трети от корабите, плавали по световните морета. Другата трета използва за справка други градове (Кадис, в случая с испанците, макар че и в други времена Тенерифе, Ел Йеро и Картахена).

Планетата беше разделена на 24 часови зони, с разделяне на 15º една от друга, а границата между 24 и 0 часа беше определена в близост до 180º меридиана, от другата страна от Гринуич. Това беше основата за UT системата (Универсално време), базиран на GMT (Средно време по Гринуич), като по този начин обсерваторията на този град е официалното време на света.