În noaptea de 22-23 septembrie 1707, o escadrilă britanică sub comanda contramiralului Claudsey Shovell, întorcându-se de la teatrul de operații al Războiului de Succesiune Spaniolă, s-a așezat sub deplasare pe recifele de pe insulele Scilly, în sud-vestul coastei Cornwall, chiar peste Cu 24 de ore înainte de a se întoarce acasă. Insulele Scilly fac parte din vechiul batholit Kornubian, un masiv de granit dintr-o erupție defectuoasă a erei Carbonifer-Permiene, astfel că adâncimea din apropierea țărmurilor lor scade foarte brusc și, pe lângă acestea, sunt primele pământuri pe calea acelei ramuri a pârâului Golfului, care intră în Canalul Mânecii. Scilly este o zonă foarte periculoasă și trădătoare, unde navele au murit în mod regulat, dar amploarea naufragiului în 1707 a fost extrem de mare.
Cinci nave de pe linie și o navă de foc au coborât pe stâncile din reciful de vest al Scilly, abia vizibile deasupra apei. Trei nave s-au scufundat, inclusiv flagship-ul escadronului de asociere, care s-a scufundat cu un echipaj de 800 în trei minute. Însuși amiralul Shovell s-a înecat pe Asociație. Numărul total al victimelor a fost cuprins între 1200 și 2000 de persoane. Poate că ar fi fost mai puține victime dacă marinarii ar ști să înoate, dar această abilitate era rară în secolul al XVIII-lea. Marinarii superstițioși credeau că a fi capabil să înoate înseamnă a fi naufragiat.
Ulterior, legendele au dat vina pe aroganța aristocratică a amiralului pentru dezastru, care a presupus că a ordonat ca un marinar, originar din aceste locuri, să fie spânzurat pe un iaht, care să-l informeze despre pericol, astfel încât să fie descurajant să pună sub semnul întrebării autoritatea superiorilor săi. Realitatea a fost mult mai neplăcută: până în ultima clipă, nimeni din escadrilă nu a avut un indiciu că navele nu erau acolo unde trebuiau. Amiralul Shovell, care a trecut toate etapele serviciului naval, un marinar onorat cu 35 de ani de experiență, iar navigatorii săi au calculat longitudinea lor din cauza vremii nefavorabile și erau siguri că se aflau mai departe spre est, în zona de transport a Canalului Englez. Hărțile, pe care se aflau Insulele Scilly la o distanță de aproximativ 15 kilometri față de adevărata lor poziție, au fost de asemenea rezumate, care au devenit cunoscute câteva decenii mai târziu, deja la mijlocul secolului XVIII.
Naufragiul escadrilei lui Claudisly Shovell în 1707. Gravură realizată de un artist necunoscut Muzeul Maritim Național.
Până la catastrofa Scilly, necesitatea unor metode precise pentru determinarea longitudinii era recunoscută de mai bine de un secol. Era descoperirilor geografice a demonstrat brusc încetarea metodelor cartografice în raport cu nevoile practicii. Habsburgii spanioli au oferit premii pentru rezolvarea „problemei longitudinii” din 1567, Olanda începând cu 1600, iar Academia Franceză de Științe a primit o astfel de misiune când a fost creată. Recompensele au fost foarte generoase - în 1598, Filip al III-lea din Spania a promis 6.000 de ducați la un moment dat pentru o metodă de succes pentru determinarea longitudinii, 2.000 de ducați pentru o pensie anuală pe viață și 1.000 de ducați pentru cheltuieli. Ducatul („moneda dogei”), egală cu 3,5 grame de aur, era echivalentul monetar internațional, originar din Veneția; Habsburgii și-au scos ducații cu aceeași greutate. În această perioadă, întregul volum al comerțului internațional venețian a fost estimat la aproximativ două milioane de ducați pe an,iar 15 mii de ducați au costat construcția unei galere de luptă.
Care a fost „problema longitudinii”? Este dificil, dar nu imposibil, să determini latitudinea unei nave în marea liberă până la cel mai apropiat minut unghiular. Latitudinea este o fracțiune din distanța de la ecuator până la pol și, prin urmare, valoarea este absolută. Unghiul dintre axa pământului și poziția navei poate fi determinat atât de la soare, cât și de la stele cunoscute, folosind un astrolabiu sau un sextant. Longitudina este măsurată de la un anumit meridian și, prin urmare, este condiționată: toate punctele de pe glob în raport cu sfera cerească sunt egale, orice punct poate fi luat ca zero. În apropierea coastei, locația poate fi determinată de reperele vizibile de pe navă - munți, râuri, turnuri, care au fost marcate pe hărți în acest scop încă de pe vremea primelor portolane. Păsările și plantele pot indica, de asemenea, apropierea de pământ. Dar în ape nefamiliareîn oceanul deschis sau pe vreme rea, sarcina de a determina longitudinea a fost calculată. Din prudență, multe rute oceanice nu au fost realizate într-o linie dreaptă de la port la port, ci de-a lungul coastei continentului până la latitudini care erau evident lipsite de recife și insule periculoase și de acolo de-a lungul paralelei geografice până la coasta opusă. Privitorii și pirații își așteptau adesea victimele în aceste latitudini „navigabile” (Dunn, Richard, Higgit, Rebeccah. Găsirea longitudinii. Cum navele, ceasurile și stelele au ajutat la rezolvarea problemei longitudinii. Collins, 2014). Privitorii și pirații își așteptau adesea victimele în aceste latitudini „navigabile” (Dunn, Richard, Higgit, Rebeccah. Găsirea longitudinii. Cum navele, ceasurile și stelele au ajutat la rezolvarea problemei longitudinii. Collins, 2014). Privitorii și pirații își așteptau adesea victimele în aceste latitudini „navigabile” (Dunn, Richard, Higgit, Rebeccah. Găsirea longitudinii. Cum navele, ceasurile și stelele au ajutat la rezolvarea problemei longitudinii. Collins, 2014).
Metoda de socotire, folosită de toți navigatorii din această perioadă, s-a bazat pe măsurarea vitezei navei și a timpului de mișcare a acesteia de-a lungul unei anumite rumba a busolei. Viteza a fost determinată de un decalaj - o frânghie cu noduri, care a fost aruncată peste bord; observatorii au numărat numărul de noduri care au navigat în trecut și au cronometrat timpul numărând sau recitând rugăciunea standard „Tatăl nostru” sau „Theotokos”. De aici viteza „mile nautice pe oră” a fost numită „nod”. Mila nautică în sine este o măsură a latitudinii - este un arc de un minut al meridianului. Vectorul rezultat a fost reprezentat din punctul în care a început mișcarea, ținând cont de deriva laterală a vânturilor și a curenților - așa s-a obținut coordonata curentă. Această metodă a avut o eroare mare, care s-a acumulat cu atât mai mult, cu cât nava era în largul mării. Precizia de 50 de kilometri într-o călătorie transoceanică pentru această metodă este deja un mare succes, greșelile de 100-150 de kilometri nu au fost neobișnuite nici în cazul navigatorilor cu experiență.
Longitudinea curentă poate fi calculată cu exactitate dacă cunoașteți ora locală și timpul astronomic curent la meridianul principal (din 1960, a fost utilizat conceptul de „timp universal” - UTC). Ora curentă este înregistrată de soare la ora astronomică, sau adevărată, la prânz (momentul în care soarele este cel mai înalt). Amiaza astronomică este dificil de identificat exact când are loc, iar în practică este mai des definită ca punctul intermediar al timpului dintre pozițiile soarelui la aceeași altitudine dimineața și după-amiaza. Deoarece există 1440 de minute într-o zi și 21.600 de minute de arc într-un cerc complet, 1 minut de arc corespunde la 4 secunde de timp. Recalculând diferența dintre ora locală și ora la meridianul principal în grade, puteți obține o deplasare în longitudine. Dar cum să determinați timpul la meridianul principal?
Video promotional:
Nu există repere fixate în longitudine pe sfera cerească, dar există altele periodice. Eclipsele Soarelui și ale Lunii sunt cele mai convenabile repere, dar raritatea lor le face inaplicabile în navigarea periodică, au fost folosite pentru a măsura în principal lungimea punctelor de pe uscat. De exemplu, cartografierea Lumii Noi spaniole a avut loc: toți administratorii coloniali locali au primit în prealabil același cadru de la Madrid și au primit instrucțiunea de a măsura poziția exactă a umbrei gnomonului în ziua eclipsei. Coordonatele colectate au fost transferate la Madrid, unde au fost procesate. Precizia acestor măsurători colective nu a fost ridicată; unii observatori au comis erori de 2-5 grade de longitudine.
Eclipsele lunilor lui Jupiter sunt mult mai frecvente. Galileo, care le-a deschis și și-a dat seama foarte repede că în fața lui se afla un ceas natural ceresc, chiar a dezvoltat un celaton în acest scop - un suport pentru fixarea telescopului pe capul observatorului. Dar toate încercările de a le vedea de pe navă, chiar și pe vreme senină, nu au reușit. Dar această metodă a fost folosită cu succes pe uscat. A fost folosit de Giovanni Cassini și Jean Picard pentru a cartografia Franța în anii 1670. În urma sondajului rafinat, teritoriul Franței s-a micșorat pe hărți noi atât de mult, încât Regele Soarelui este creditat să spună „Astronomii au luat mai multe meleaguri decât toți inamicii”.
Începând cu secolul al XVI-lea, s-au încercat calcularea sau descrierea cu atenție a pozițiilor relative ale lunii, soarelui și stelelor cheie de navigație. Această metodă de „distanțe lunare” a presupus determinarea unghiului dintre Lună și alte corpuri cerești în așa-numitul „crepuscul mării” (înainte de zori și imediat după apus, când atât stelele cât și orizontul sunt vizibile în același timp). Dar la începutul secolului al XVIII-lea, precizia acestei metode era încă prea mică, cu o eroare de 2-3 grade de longitudine. Încercarea de a îmbunătăți calculul orbitei lunare, pentru a corecta tabelele navigatorilor, este conectată formularea „problemei cu trei corpuri” (Soarele, Pământul și Luna), care, așa cum au arătat G. Bruns și A. Poincaré la sfârșitul secolului XIX, nu are o soluție analitică în vedere generala.
Observații între tije utilizate pentru a determina distanțele lunare și pentru a măsura înălțimea.
În cele din urmă, puteți doar să vă uitați la ora universală a ceasului sincronizat cu acesta. Dar, pentru aceasta, ceasul nu trebuie să-și piardă precizia în condiții de rulare, schimbări în câmpurile gravitaționale și magnetice ale Pământului, umiditate ridicată și salturi de temperatură. Chiar și pe un teren staționar, sarcina a fost dificilă, iar mințile cele mai fine ale secolului al XVII-lea au depus eforturi semnificative pentru a crea ceasuri de calitate.
Până la începutul secolului al XVIII-lea, au apărut ceasuri turn fixe cu pendule, care greșeau cu aproximativ 15 secunde pe zi. Dezvoltarea lor a devenit posibilă datorită cercetărilor lui Galileo Galilei, care a descoperit că oscilațiile unui pendul sunt constante în timp (1601). În 1637, Galileo aproape orb a dezvoltat prima scăpare (un dispozitiv pentru balansarea unui pendul), iar în anii 1640, fiul său a încercat să creeze un ceas cu un pendul din schițele tatălui său, dar în niciun caz.
Primul ceas funcțional și pentru timpul său foarte precis a fost creat în 1656 de Christian Huygens, care poate a știut despre experimentele lui Galileo Jr. de la tatăl său, un politician olandez care a luat parte la negocieri cu Galileo Jr. (Gindikin S. G. Matematica și probleme mecanice în lucrările lui Huygens la ceasuri de pendul (Priroda, nr. 12, 1979). Huygens, pe de altă parte, a fost primul care a descris și a fundamentat o curbă izochronă de-a lungul căreia pendulul se va mișca cu o viteză constantă și a adăugat un control de pendul la ceasul bazat pe ea. Huygens a dat o diagramă schematică și o justificare matematică pentru un ceas cu un pendul în tratatul său din 1673 "Horologium Oscillatorium: sive de motu pendulorum ad horologia aptato demostrationses geometricae"După un timp, apare o furculiță de ancorare în proiectarea ceasului, al cărei scop este de a limita oscilațiile pendulului la un unghi mic, întrucât la unghiuri mari proprietatea iacronismului unui pendul drept dispar. Creația furculiței a fost adesea atribuită Robert Hooke sau producătorului de ceasuri George Graham, dar acum prioritatea este acordată astronomului și ceasornicarului Richard Townley, care a creat primul ceas de mers în 1676.
Christian Huygens.
În același timp, a avut loc un progres în crearea ceasurilor de primăvară. Celebrele studii ale lui Hooke asupra izvoarelor au avut ca scop tocmai îmbunătățirea mișcărilor ceasului. Arcul este utilizat în echilibrele care controlează precizia ceasurilor fără pendule; și se crede că primul echilibrator a fost realizat de Hooke în jurul anului 1657. În anii 1670, Huygens a produs un tip modern de echilibru cu arcuri care a permis crearea de ceasuri de buzunar (Headrick, Michael. Originea și evoluția scăpării de ceas Anchor. Revista Systems Systems, Inst. Of Engineers Electrical and Electronic. 22 (2), 2002).
La sfârșitul secolului 18, ceasurile mecanice fabricate anterior au început să fie furnizate masiv cu pendule. Pendulul oferea o precizie mult mai mare decât cea a unui ceas cu arc, dar putea funcționa doar pe o suprafață plană și în interior. Pendulul nu a fost potrivit pentru călătoriile lungi, deoarece umiditatea și temperatura afectează lungimea acestuia, iar ruloul doboară frecvența oscilațiilor sale. Acest lucru a devenit clar în primele încercări pe mare din anii 1660. Și chiar în condiții ideale, mișcarea ceasului ar trebui să țină cont de faptul că frecvența oscilațiilor unui pendul de lungime constantă scade pe măsură ce se apropie de ecuator - acest fenomen a fost descoperit de astronomul francez Jean Richet, asistentul lui Cassini, în 1673, în Guyana.
Acest complex de probleme a dus la faptul că în 1714 Parlamentul britanic a adoptat o lege privind propriile atribuții pentru descoperirea metodelor de determinare a longitudinii. La recomandarea lui Isaac Newton și a lui Edmund Halley, Parlamentul a acordat o recompensă de 10.000 lire sterline pentru o acuratețe de 1 grad, 15.000 lire sterline pentru 40 de minute arc și 20.000 lire sterline pentru 30 de minute arc. Pentru a determina câștigătorii, Parlamentul a înființat Comisia pentru determinarea longitudinii pe mare sau, așa cum este adesea prescurtată așa cum este, Comisia pentru longitudine.
Primii ani ai programului britanic nu au avut un succes deosebit. Mărimea primului premiu a creat o senzație în societate, iar principalul distribuitor de solicitanți ai premiului a inclus fraude și proiectoare, unii dintre ei distingându-se în perioada de boom a Mării de Sud în 1720. Doar câteva proiecte au venit de la oameni de știință, mecanici și ingineri cu experiență și au promovat înțelegerea și rezolvarea problemelor. Legea nu a oficializat procedura de lucru a comisiei și procedura de acordare a premiului, iar solicitanții au asediat membrii comisiei unul câte unul în funcție de conexiunile lor - unii dintre Lordii Amiralității, unii din Astronomer Royal și primul șef al Observatorului Greenwich, John Flamsteed sau Newton. Membrii comisiei fie i-au alungat pe solicitanți, fie și-au revizuit în detaliu activitatea cu recomandări pentru revizuirea și schimbarea direcției de căutare, dar în primele decenii nu au oferit premii nimănui și,se pare că nici măcar nu s-a întâlnit la întâlnire.
Sarcina părea atât de evazivă încât căutătorii de longitudine au devenit subiectul ridicolului. Jonathan Swift a menționat „longitudinea” împreună cu „mișcarea perpetuă” și „panacea” în Gulliver’s Travels (1730), iar William Hogarth a înfățișat în romanul grafic „The Rake's Way” (1732) un nebun desenat pe un perete din Bedlam, celebra casă din Londra proiecte insane de explorare longitudinală. Unii cercetători consideră că politicianul și satiristul John Arbuthnot a scris o carte întreagă „The Examin'd Longitudine” (sfârșitul anului 1714), unde se presupune că el a descris serios proiectul „cronometrului vidului” în numele unui anumit „Jeremy Tucker” (Rogers, Pat. Longitudine falsificată. Cum a luat o farsă din secolul al XVIII-lea în Dava Sobel și alți istorici. Suplimentul literar al Times. 12 noiembrie 2008). Interesant, chiar dacă această carte este o satiră,ea nu numai că arată o cunoaștere profundă a mecanicii și a ceasornicăriei, dar a inventat și pentru prima dată în istorie termenul „cronometru”.
Cel mai cunoscut „căutător de longitudine” al perioadei timpurii a fost, totuși, un om de știință destul de serios - William Whiston (1667-1752), un tânăr contemporan, coleg și popularizator din Newton. El a înlocuit-o pe Newton în funcția de șef al catedrei Lucas din Cambridge, a pierdut-o din cauza faptului că a început să apere deschis părerile religioase apropiate de arianism (ceea ce Newton, care era aproape de el în opinia sa, nu a făcut-o în mod sensibil) și din cauza aceluiași „ erezii”el nu a fost acceptat în Royal Society. După expulzarea sa de la Cambridge, Whiston a trecut la popularizarea științei, dând prelegeri publice la Londra cu privire la ultimele progrese științifice. Raportul său la începutul anului 1714 (coautor cu Humphrey Ditton) a fost impulsul pentru adoptarea legii pe longitudine.
Nebun cu păr lung. Detaliu al unui tablou de Hogarth din seria Mota Career.
Când a fost anunțat premiul, Whiston a început să dezvolte activ metode pentru determinarea longitudinii. În activitățile sale, el a folosit noile canale de comunicare în masă de care dispune pentru a forma sprijin public de masă, și anume, a făcut reclamă în ziare, a atârnat afișe și a vorbit în casele de cafea, care la acea vreme erau cluburi de discuții și săli de ședințe publice. Rețelele sociale și mass-media online pot servi ca o analogie brută pentru începutul secolului XXI. Influența socială a lui Whiston a fost atât de mare încât a fost onorat cu satira personală de la Martinus Scriblerus (un proiect satiric colectiv al lui A. Pope, J. Swift și J. Arbuthnot; în literatura rusă, analogul său apropiat este Kozma Prutkov). Unul dintre proiectele lui Whiston a descris naveleancorat în marea liberă, în puncte cu coordonate cunoscute și care trag în mod regulat flăcări de semnal în aer - acesta a fost proiectul pe care nebunul din poza lui Hogarth a desenat pe perete.
Whiston a considerat cea mai promițătoare determinare a longitudinii prin declinare magnetică (aparent această metodă a fost propusă prima dată de Edmund Halley). Pe această bază, Whiston s-a confruntat cu Newton, prin intermediul căruia și-a prezentat proiectele și care a cerut în mod regulat să se angajeze în cercetări astronomice în loc de magnetice (Pentru acestea și alte recenzii ale lui Newton despre proiectele în longitudine, a se vedea: Biblioteca Universității Cambridge, Departamentul de Manuscrise și Arhivele Universității. MS Add.3972 Lucrări privind găsirea longitudinii pe mare). Drept urmare, Whiston a realizat una dintre primele hărți de declinare magnetică (era o hartă a sudului Angliei). În cele din urmă, comisia a acordat lui Whiston o mențiune onorabilă de 500 de lire sterline pentru instrumente pentru măsurarea declinării magnetice (1741). Aceasta a fost o ramură de cercetare fără punct de vedere: așa cum știm acum, după secole de observație,Câmpul magnetic al Pământului se schimbă foarte dinamic, iar declinarea magnetică nu poate indica coordonatele unui loc.
Din 1732, un lider absolut a apărut treptat în căutarea metodelor de determinare a longitudinii - John Garrison (1693-1776), un ceasornicar londonez. Harrison, mecanic autodidact, a dezvoltat mai multe inovații avansate în tinerețe. A selectat lemnul de copt (lemn guaiac) pentru rulmenții de ceas. Backout-ul are o duritate ridicată și rezistență la uzură, nu reacționează la umezeală, emițând totodată lubrifiant natural, care, spre deosebire de lubrifiantul pentru ceasuri din secolul 18, nu își schimbă proprietățile în aerul mării (în secolele XIX-XX, rezerva s-a dovedit excelentă în rulmenții pentru elice) … Datorită rulmenților din backout, ceasul lui Harrison încă funcționează. Garnizoana a creat, de asemenea, primul pendul bimetalic sub formă de bare paralele din oțel și alamă. Coeficientul de expansiune termică al acestor materiale diferă,astfel încât atunci când temperatura crește sau scade, lungimea totală nu se modifică. Pendulul bimetalic s-ar putea deplasa de la latitudinile temperate la tropice fără a modifica frecvența de oscilație, cu excepția rezultatului unei modificări a câmpului gravitațional. Garnizoana a dezvoltat, de asemenea, un mecanism inițial de declanșare „iarbă” (Michal, Stanislav. Clock. De la gnomon la ceas atomic. Transl. From Czech RE Meltzer. M. 1983). Aceste realizări din 1726 i-au adus tânărului ceasornicărie patronatul lui J. Graham, care i-a transmis experiența, i-a dat bani pentru muncă și și-a prezentat lucrările în fața Comisiei de Longitudine. Garnizoana a dezvoltat, de asemenea, un mecanism inițial de declanșare „iarbă” (Michal, Stanislav. Clock. De la gnomon la ceas atomic. Transl. From Czech RE Meltzer. M. 1983). Aceste realizări din 1726 l-au adus pe tânărul ceasornicar patronatul lui J. Graham, care i-a transmis experiența, i-a dat bani pentru muncă și și-a prezentat lucrările în fața Comisiei de Longitudine. Garnizoana a dezvoltat, de asemenea, un mecanism inițial de declanșare „iarbă” (Michal, Stanislav. Clock. De la gnomon la ceas atomic. Transl. From Czech RE Meltzer. M. 1983). Aceste realizări din 1726 i-au adus tânărului ceasornicărie patronatul lui J. Graham, care i-a transmis experiența, i-a dat bani pentru muncă și și-a prezentat lucrările în fața Comisiei de Longitudine.
Până în 1735, Garrison și-a asamblat primul cronometru marin, pe care l-a numit H1 (o nomenclatură modernă propusă de restauratorul Rupert Gould în anii 1920). H1 a fost afișat în atelierul lui Graham, unde a fost examinat de membrii comisiei, Royal Society și toți ceilalți. Calitatea manoperei, asamblării și mișcării au fost atât de evidente și ridicate încât în 1736 Harrison și H1 au plecat într-o călătorie de încercare la Lisabona pe nava „Centurion”. Deși H1 a mers prost la început, Garrison a recuperat-o repede, iar la întoarcerea de la Lisabona, măsurătorile Garrison au împiedicat Centurionul să aterizeze pe stâncile de la Cape Lizard (Cornwell, în apropiere de insulele Scilly). În urma unor rapoarte pozitive ale căpitanului și navigatorilor Centurionului, Amiralitatea a cerut convocarea Comisiei de longitudine și să primească premiul lui Harrison. Comisia s-a întrunit pentru prima dată în mulți ani și a emis primul premiu de 250 de lire sterline, cu mențiunea „pentru lucrări suplimentare” (Howse, Derek. Consiliul britanic al Longitudinei: finanțele, 1714-1828. Oglinda lui Mariner, vol. 84, 4 noiembrie 1998).
Din acel moment și până în 1760, Harrison a devenit, de fapt, singurul beneficiar al subvenției al comisiei, care s-a întâlnit în mod regulat pentru a-și inspecta noile modele și i-a dat bani pentru lucrări suplimentare, începând cu cea de-a doua subvenție în 1741 - 500 de lire simultan (la fel la întâlnire, William Whiston a primit și premiul). De atunci, Garrison a lucrat exclusiv la cronometre și a solicitat comisiei că a fost atât de ocupat cu munca la subvenții, încât a fost lipsit de posibilitatea de a-și câștiga viața și de a-și sprijini familia (procesele verbale confirmate ale Consiliului de la Longitudine. 4 iunie 1746. Biblioteca universității Cambridge. RGO 14 /cinci). Poate că aceasta a fost o caracteristică exagerată a erei sale, deoarece în urma acestei „lacrimi” Garnizoana a primit o altă subvenție de 500 de lire sterline. Garrison și-a reaprovizionat probabil bugetul,percepând o taxă pentru demonstrația invențiilor sale - se știe că Benjamin Franklin, care a vizitat deseori Londra, a plătit 10 șilingi și 6 pence (1 lire = 20 șilini = 240 pence) pentru dreptul de a privi cronometrele din atelierul lui Harrison și a fost mulțumit de suma cheltuită. Faima publică a lui Harrison a fost destul de mare. În epoca post-Newton, oamenii de știință s-au bucurat de atenția și respectul societății, iar diseminarea cunoștințelor a fost mult facilitată de periodice, completate de cafenele, unde informațiile au fost transmise prin cuvânt, ca în rețelele sociale moderne. În 1749, Harrison a primit medalia Copley, înființată de Royal Society în 1731.a plătit 10 șilingi și 6 pence (1 lire = 20 șilingi = 240 pence) pentru dreptul de a urmări cronometrele în atelierul lui Harrison și a fost mulțumit de suma cheltuită. Faima publică a lui Harrison a fost destul de mare. În epoca post-Newton, oamenii de știință s-au bucurat de atenția și respectul societății, iar diseminarea cunoștințelor a fost mult facilitată de periodicele, completate de cafenele, unde informațiile erau transmise prin cuvânt, ca în rețelele sociale moderne. În 1749, Harrison a primit medalia Copley, înființată de Royal Society în 1731.a plătit 10 șilingi și 6 pence (1 lire = 20 șilingi = 240 pence) pentru dreptul de a urmări cronometrele în atelierul lui Harrison și a fost mulțumit de suma cheltuită. Faima publică a lui Harrison a fost destul de mare. În epoca post-Newton, oamenii de știință s-au bucurat de atenția și respectul societății, iar diseminarea cunoștințelor a fost mult facilitată de periodicele, completate de cafenele, unde informațiile erau transmise prin cuvânt, ca în rețelele sociale moderne. În 1749, Harrison a primit medalia Copley, înființată de Royal Society în 1731. În 1749, Harrison a primit medalia Copley, înființată de Royal Society în 1731. În 1749, Harrison a primit medalia Copley, înființată de Royal Society în 1731.
John Garrison.
Pentru subvențiile primite de la comisie, Garrison a colectat încă trei modele de cronometre. H2 și H3 conțineau noi soluții inovatoare. Cele mai importante dintre acestea sunt primele rulmenți compozite cu cușcă și balansier cu arc bimetalic pentru a compensa creșterile de temperatură. Leonardo da Vinci mai are o diagramă schematică a rulmentului, dar până la H3 nu se cunoaște aplicarea lor practică. Dar descoperirea a fost făcută pe al patrulea model, H4. H4 a fost făcut în forma nu a unui ceas de masă, ci a unei „ceapă” de buzunar, iar datorită dimensiunilor mici, a folosit diamant și rubin, mai degrabă decât rulmenți de copt, dar a primit un remontuar (mecanism de înfășurare) și o bară de echilibrare bimetalică de tip H3. H4 a rulat cu cinci vibrații pe secundă - mult mai rapid decât orice ceas din secolul al XVIII-lea. Controlul vibrațiilor lente a fost mult mai ușor decât cele rapide,dar Garrison a setat în mod deliberat ceasul să oscileze cu o frecvență mult mai mare decât frecvența de oscilație a navei, pentru a neutraliza vibrațiile scaunului și pitchingului și nu a greșit.
În 1761, imediat după sfârșitul amenințării navale din Franța în timpul războiului de șapte ani, H4 a plecat într-o călătorie de probă în Port Royal în Jamaica cu fiul lui Harrison, William, de asemenea un mecanic maestru, pe nava Deptford, iar H3 a rămas în atelierul lui Harrison. Eroarea acumulată pe parcursul a 81 de zile a fost de aproximativ cinci secunde, ceea ce a însemnat o precizie de 1,25 minute - aproximativ 1 mile nautice pentru aceste latitudini. La întoarcere, William a prezis cu exactitate apariția Madeira. Căpitanul entuziast al „Deptford” a dorit să primească un astfel de cronometru, iar Garrison, care la acel moment avea deja 67 de ani, s-a prezentat la comisie cu o solicitare de a-i acorda primul premiu pentru îndeplinirea cerințelor legii din 1714.
Comisia a refuzat să emită premiul, invocând faptul că longitudinea Port Royal nu poate fi cunoscută suficient de exact, norocul poate fi accidental, iar cronometrul este prea scump pentru a fi practic, adică intra în producția de masă. Garnizoana a primit un premiu de 1.500 de kilograme și o promisiune de încă 1.000 de kilograme dacă un al doilea test confirmă că a avut dreptate. Garnizoana a zburat într-o furie și a lansat o campanie publică pentru a presiona comisia. Reticența de a plăti comisionul s-a datorat nu numai lăcomiei și prudenței, ci și speranței că o metodă astronomică alternativă ar oferi o soluție la problemă într-un mod mai puțin costisitor.
Pe măsură ce Garrison lucra la ceas, instrumentele pentru observarea obiectelor cerești s-au îmbunătățit. În 1731, profesorul de astronomie din Oxford, John Hadley (1682-1744), vicepreședinte al Royal Society, a prezentat la o întâlnire a societății cadranul Hadley (ulterior numit „octant”) - un instrument bazat pe combinația unui obiect într-o vizieră și un alt obiect reflectat într-o oglindă. … Un arc de 45 de grade (o optime dintr-un cerc, de unde și numele de „octant”) folosind oglinzi a permis măsurarea unghiurilor de două ori mai mari, până la 90 de grade. Octant fixează unghiul indiferent de mișcarea observatorului și salvează rezultatul observației chiar și după terminarea acestuia.
E. Halley a luat parte la procesele de mare ale octantului Hadley, care după ce Flamsteed a preluat funcția de șef al Observatorului Greenwich. Halley, dintr-un anumit motiv, nu și-a amintit că un instrument reflector similar a fost descris într-o scrisoare adresată lui Isaac Newton în jurul anului 1698 - aceste documente au fost găsite în arhivele lui Halley mulți ani mai târziu, împreună cu o descriere vie a modului în care o înaltă comisie științifică de la bordul navei lupta împotriva stării de mare. observații.
John Hadley cu octant în mână.
Independent de Hadley, un instrument similar a fost creat de americanul Thomas Godfrey (1704-1749). Instrumentul lui Hadley, ulterior, cu mici modificări, s-a transformat într-un „octant”, din care s-au dezvoltat sextanții (cu o scală de 60 ° și un unghi de măsurare de 120 °). În ciuda întregii importanțe practice a instrumentului, Hadley și Godfrey nu au primit premii, însă instrumentele îmbunătățite au făcut posibilă găsirea unei alternative la ceasuri.
În anii 1750, astronomul german Tobias Mayer (1723-1762), profesor la Universitatea din Göttingen, angajat în cartografia Germaniei, cu ajutorul lui Leonard Euler (1707-1783), la acea vreme profesor la Universitatea din Berlin, a creat tabele deosebit de precise ale poziției lunii. Euler a propus o teorie a mișcării lunii, Mayer a compilat tabele lunare bazate pe această teorie și observații folosind un instrument special cu o vedere de 360 °. La aflarea premiului, Mayer nu a îndrăznit la început să-și prezinte tabelele în fața comisiei, considerând că străinul va fi refuzat imediat, dar, în final, a apelat la patronajul regelui Angliei și al electorului de Hanovra, George al II-lea, iar ca urmare, tabelele sale au sfârșit la Londra. În 1761, viitorul șef al Observatorului Greenwich, Neville Maskelyne (1732-1811), care a călătorit la Sfânta Elena pentru a observa trecerea lui Venus prin fața discului solar,a efectuat teste ale metodei „distanțelor lunare” conform tabelelor Mayer cu octantul Hadley și a primit un rezultat stabil cu o precizie de un grad și jumătate.
Pentru 1763 a fost programată o călătorie de control peste Atlantic de la Londra la Bridgetown în Barbados. În Barbados, Maskeline a trebuit să calculeze longitudinea de referință de la lunile lui Jupiter de pe pământul solid. H4, mesele Mayer și „scaunul de mare” al lui Christopher Irwin pe o suspensie triaxială stabilizantă pentru observarea sateliților lui Jupiter au fost verificate simultan. Scaunul, pe care dezvoltatorul său l-a făcut public în mod activ prin presa londoneză, s-a dovedit inutil, iar cronometrul și „mesele lunii” ale lui Harrison au asigurat precizia la jumătate de grad. În raportul final, precizia cronometrului H4 era de 9,8 mile nautice (15 km) sau 40 de secunde de longitudine, metoda distanței lunare efectuată de Maskelyne și asistentul său Charles Green - aproximativ jumătate de grad.
În 1765, comisia s-a întrunit pentru o ședință, la care a decis să-i acorde văduvei lui Mayer o recompensă de 5.000 de lire sterline pentru mesele răposatului ei soț, Euler - 300 de kilograme și Harrison - 10 mii de lire sterline pentru succes și alte 10 mii atunci când este îndeplinită condiția de „practicitate”, adică costul cronometrului va fi redus, iar tehnologia sa de fabricație va fi descrisă pentru ca alți producători de ceasuri să o poată reproduce. Parlamentul, care a aprobat deciziile comisiei, a redus remunerația pentru „mesele lunii” la 3.000 de lire sterline și a dedus 2.500 de lire sterline din subvențiile primite deja din premiul lui Harrison.
Garnizoana credea că i s-a părăsit premiul pentru intrigile lui Maskelein, care, aproape simultan cu ședința comisiei, a devenit noul astronom astronom și șeful Observatorului Greenwich (aceasta a fost o coincidență, deoarece precedentul astronom astronomic a murit brusc). În această poziție, Maskelein a devenit membru al comisiei și șeful subcomisiei pentru acceptarea de către stat a tehnologiei cronometrului. Modelele de ceasuri cu desene și explicații ale lui Harrison au fost transferate la Greenwich, unde au fost testate de Maskelein și de reprezentanții Amiralității încă 10 luni. Pe baza rezultatelor testelor, Maskelein și-a exprimat îndoieli că cronometrul dă rezultate stabile și poate fi utilizat în versiunea de producție fără utilizarea paralelă a „meselor lunare”.
În acest moment, Maskelyne, împreună cu o echipă de astronomi Greenwich, se pregătea pentru publicarea primului „Almanah Nautic”, care conținea tabele sumare ale pozițiilor Soarelui, Lunii, planetelor și „stelelor de navigație” pentru o longitudine și latitudine date și valorile de timp corespunzătoare la zero. meridian pentru fiecare zi a anului. Prima ediție a Almanahului a fost publicată în 1767.
Primul cronometru creat în 1735.
Harrison, care era convins că Maskelein își îneca în mod intenționat invenția pentru a da un avantaj metodelor astronomice, a mers să caute dreptate cu tânărul rege George al III-lea. Monarhul, care primise o educație științifică bună, a luat cronometrul H5 pentru testare pentru el însuși și l-a înfășurat personal zilnic timp de șase luni. În urma acestor teste, George al III-lea a sugerat ca Garrison să intre cu o petiție direct în parlament, ocolind Comisia de longitudine și să ceară primul său premiu, iar dacă parlamentul refuză, atunci, regele, va apărea solemn personal în parlament și va cere același lucru de pe tron. Parlamentul a rezistat încă câțiva ani și, în consecință, în 1773, Harrison a emis ultima acordare de 8.750 de lire sterline (după deducerea costurilor și a materialelor).
Activitățile Comisiei de longitudine au avut ca rezultat:
Comisia Longitudine a funcționat până în 1828, combinând funcțiile unei organizații de finanțare și un centru de cercetare și a emis o serie de alte premii și subvenții, inclusiv un premiu de 5.000 de lire pentru exploratorul polar W. Parry, care a ajuns la 82,45 ° latitudine nordică în Canada polar la începutul secolului al XIX-lea.
Rezumând acest scurt eseu, ar trebui să atragem din nou atenția asupra faptului că soluția problemei longitudinii nu a fost obținută printr-una sau chiar mai multe descoperiri, ea a fost creată lung, greu, dintr-un număr mare de pași, fiecare dintre ei fiind o realizare semnificativă în propriul său domeniu. Chiar și după cronometrul Harrison și metoda Mayer-Euler au trecut de la experimente la practica de navigare, metodele de navigare și cartografie au continuat să se îmbunătățească.
Rolul conducător al științei britanice în rezolvarea problemelor de navigație nu numai că a ajutat-o să câștige și să mențină statutul de „conducător al mărilor” (marșul naționalist timpuriu „Regula Marii Britanii, pe litoralul mărilor”) a fost complicat în 1740-1745), dar și să stabilească Greenwich drept meridianul prim, în primul o schimbare de almanahuri nautice de calitate de către Maskelein și adepții săi. Conferința Internațională Meridiană din 1884 de la Washington a adoptat meridianul Greenwich drept zero, ceea ce a marcat începutul creării sistemului universal de timp standard. Înainte de această dată, discrepanța în ora locală a diferitelor țări și chiar orașe a fost astfel încât a creat probleme grave, de exemplu, pentru orarul feroviar. Ultima țară care a trecut la coordonate conform Greenwich a fost Franța (1911), iar unificarea numărării timpului nu a fost finalizată până în prezent,ceea ce este bine cunoscut de oamenii din Rusia din politica de schimbare a orei de vară.
Cronometrele britanice au fost, de asemenea, considerate standardul calității în rândul marinarilor din toate țările cel puțin până la mijlocul secolului XIX. Dar, deși numărarea lungimilor de către cronometru a fost mai rapidă și mai exactă decât numărarea „distanțelor lunare”, almanahurile nautice și-au menținut pozițiile pe tot parcursul secolului al XIX-lea. Cronometrele erau departe de a fi pe toate navele de la mijlocul secolului XIX din cauza costurilor lor mari. În plus, marinarii și-au dat seama foarte repede că ar fi trebuit să existe cel puțin trei cronometri pe navă, astfel încât erorile din citirile lor să poată fi detectate și eliminate. Dacă două dintre cele trei cronometre arată același timp, este clar că al treilea greșește și cât de greșit (acesta este primul exemplu cunoscut de triplă redundanță modulară). Dar chiar și în acest caz, citirile cronometrului au fost verificate pe baza datelor astronomice. „… Venerabilul Stepan Ilic își termină în grabă cel de-al treilea pahar,termină cea de-a doua țigară groasă și urcă la etaj cu un sextant pentru a lua înălțimile soarelui pentru a determina longitudinea locului - așa a descris K. Stanyukovich munca unui navigator naval la începutul anilor 1860, în ciuda faptului că nava era echipată cu mai mulți cronometri.
Până la începutul secolului XX, cronometrele atingeau o precizie de 0,1 secunde pe zi, datorită descoperirilor din metalurgie și știința materialelor. În 1896, Charles Guillaume a creat aliaje de fier-nichel, cu coeficienți minimi de expansiune termică (invar) și termoelasticitate (elinvar), care au fost potriviți pentru a se compensa reciproc în perechi. Așa a apărut un material de înaltă calitate pentru primăvară și roata de echilibru (în 1920 Guillaume a primit Premiul Nobel pentru fizică pentru aceste lucrări). Analogii moderne cu Invar și Elinvar includ, de asemenea, beriliu.
Odată cu invenția radioului, posturile de radio terestre au început să-și transmită coordonatele. Până la începutul primului război mondial, nevoia unei metode de distanță lunară a dispărut, iar cronometrarea a devenit o metodă suplimentară de control. În același timp, a fost găsit un nou oscilator armonic de mai bună calitate decât un pendul sau un balansier cu arc. În 1880, Pierre și Jacques Curie au descoperit proprietățile piezoelectrice ale cuarțului, iar în 1921 Walter Cady a dezvoltat primul rezonator de cuarț. Așa a apărut fundamentul tehnologic pentru crearea ceasurilor de cuarț, care au fost utilizate inițial ca surse de semnal exacte de timp, iar din anii ’60 au devenit instrumente de masă. Cronometrele marine au început să fie înlocuite de ceasuri electronice.
Odată cu începutul epocii spațiale, navigația a făcut următorul pas. Este interesant faptul că schema de bază a navigației prin satelit nu este practic diferită de propunerea lui Whiston de a plasa nave naționale pe mare, în funcție de semnalele cărora marinarii își vor determina coordonatele - aceștia sunt sateliți care își transmit coordonatele și timpul universal pentru semnalul receptorilor pe Pământ. Tehnologiile secolului XX au făcut posibilă implementarea planurilor secolului al XVIII-lea la un nou nivel. Din 1972 până în 1990, a fost creată o constelație orbitală de sateliți de navigație GPS, care în 1992 a fost deschisă pentru uz civil. Din 2011, GLONASS-sovietic-rus și-a atins capacitatea de proiectare, iar alte două sisteme sunt pregătite pentru lansare, cel european (Galileo) și cel chinezesc (Beidou). Precizia finală a acestor sisteme este măsurată în metri. Sateliții sunt folosiți și în mai multe sisteme geodezice moderne, dintre care cel mai mare, francezul DORIS, are o precizie de centimetri. Smartphone-urile din 2010 au început să includă sisteme simple de navigație legate de sateliți cu o precizie de 8 până la 32 de metri și o funcție de sincronizare automată a timpului folosind semnale de la operatori celulari și resurse de internet de „timp atomic”.
Cu toate acestea, calculul coordonatelor „de-a lungul Lunii” abia în secolul XX a început să fie exclus din programele de instruire pentru marinari, iar almanahurile nautice sunt în continuare publicate. Aceasta este o plasă de siguranță foarte potrivită. Dacă un electrician eșuează pe o navă, marinarul nu ar trebui să-și piardă ajutoarele de navigare. Însă, fără să știe cum să se ocupe de sextant și almanah, marinarul (și oricine a terminat de citit acest articol) va putea să-și determine coordonatele cu o precizie a unei fracții de grad, folosind un ceas de la încheietură și o umbră din orice obiect vertical. Progresul tehnologic din ultimele secole a făcut posibilă purtarea pe mână, dacă nu chiar un cronometru, atunci o asemănare destul de strânsă cu aceasta.
Autor: Yuri Ammosov
