„Problém zeměpisné délky“

Dne 22. října 1707 flotila britských válečných lodí mířila k Lamanšskému průlivu. Námořníci však nesprávně určili svou polohu a následkem toho čtyři lodě ztroskotaly u ostrovů Scilly v Atlantském oceánu, jihozápadně od anglického pobřeží. Téměř 2 000 mužů přišlo o život.

V TÉ době námořníci dokázali bez problému určit svou zeměpisnou šířku, tedy to, jak daleko jsou na sever nebo na jih od rovníku. Neexistovala však žádná spolehlivá metoda, pomocí níž by určili zeměpisnou délku, tedy to, jak daleko na východ nebo na západ dopluli. Počátkem 18. století brázdily Atlantik stovky lodí ročně a ztroskotání byla běžná. Avšak teprve výše popsané neštěstí z roku 1707 podnítilo Británii, aby se zaměřila na řešení toho, co bylo označeno jako „problém zeměpisné délky“.

V roce 1714 britský parlament vypsal odměnu 20 000 liber pro toho, kdo vymyslí, jak na moři přesně určovat zeměpisnou délku. V přepočtu na dnešní hodnotu by taková odměna odpovídala několika milionům amerických dolarů.

Problém přesného měření času

Určit zeměpisnou délku bylo tehdy mimořádně obtížné proto, že k tomu bylo zapotřebí přesného měření času. Pro znázornění, představte si, že žijete v Londýně. V poledne vám zavolá člověk, který žije na stejné zeměpisné šířce jako vy, ale u něj doma je teprve šest hodin ráno. To znamená časový posun šesti hodin. Jelikož znáte zeměpis, dokážete správně odhadnout, že ten člověk žije v Severní Americe, kde právě vychází slunce. Kdybyste ale na vteřinu přesně věděli, jaký je sluneční čas v místě, kde onen člověk žije, pak byste dokázali určit nejen časové pásmo, ale i přesnou zeměpisnou délku daného místa.

Jestliže chtěl navigátor před několika staletími zjistit, kdy je poledne, stačilo, aby sledoval pohyb Slunce po obloze. Pokud by přesně věděl, kolik hodin je v tu dobu v jeho domovské zemi, mohl by určit svou zeměpisnou délku s přesností asi na 50 kilometrů. A právě to bylo podmínkou pro získání odměny vypsané britským parlamentem — určit po šestitýdenní plavbě svou zeměpisnou délku s přesností na 50 kilometrů.

Problémem však bylo zjistit, kolik hodin je v domovské zemi. Navigátor si s sebou sice mohl vzít kyvadlové hodiny, ale na lodi, která se houpe na vlnách, by nefungovaly. Hodiny s pérem a ozubenými kolečky už sice existovaly,  ale měly mnoho technických nedostatků a byly nepřesné. Navíc na ně měly vliv výkyvy teploty. Ale co velké přírodní hodiny, totiž nebeská tělesa včetně Měsíce?

„Astronomický“ úkol

Astronomové vymysleli metodu, které se říká měření lunární vzdálenosti. Pomocí této metody bylo možné sestavit tabulky, které by navigátorům pomohly určit zeměpisnou délku na základě polohy Měsíce vzhledem k určitým hvězdám.

Astronomové, matematici a navigátoři se o vyřešení tohoto problému snažili už více než sto let. Úkol byl ale tak náročný, že vyjádření „určit zeměpisnou délku“ se stalo synonymem pro jakýkoli problém, který se zdál neřešitelný.

Vynález vesnického truhláře

Truhlář John Harrison z vesnice Barrow Upon Humber v hrabství Lincolnshire se rozhodl, že se pokusí problém zeměpisné délky vyřešit. V roce 1713, v době, kdy mu nebylo ještě ani 20 let, sestrojil kyvadlové hodiny, které byly téměř celé ze dřeva. Později vymyslel mechanismus, díky němuž se snížilo tření a kompenzovaly se změny způsobené výkyvy teploty. Tehdejší nejpřesnější hodiny měly odchylku minutu za den, ale Harrisonovy hodiny pouhou vteřinu za měsíc. *

John Harrison se potom zaměřil na to, jakým způsobem by bylo možné přesně měřit čas na moři. Této problematice se věnoval čtyři roky a potom se vydal do Londýna, aby svůj návrh předložil Úřadu pro zeměpisnou délku, který byl oprávněn vyplatit slíbenou odměnu. V Londýně byl Harrison představen přednímu hodináři Georgi Grahamovi a získal od něj velkorysou bezúročnou půjčku, aby své hodiny mohl sestrojit. V roce 1735 dokončil první přesný námořní chronometr na světě. Vážil 34 kilogramů a leskl se mosaznými součástkami. Harrison ho předvedl Královské společnosti, kterou tvořili nejvýznamnější britští vědci. Ti byli Harrisonovým chronometrem uchváceni.

Bylo však potřeba chronometr vyzkoušet na moři. Johnu Harrisonovi bylo řečeno, aby se lodí vydal do Lisabonu, ne na Antily, jak to bylo v podmínkách pro vyplacení odměny. Jeho vynález fungoval výborně. Harrison mohl ihned požádat o to, aby jeho chronometr byl vyzkoušen při cestě přes Atlantik, a tak by se potvrdilo, že jakožto konstruktér si zaslouží slíbenou odměnu. Byl to ale právě Harrison, kdo jako jediný při zasedání Úřadu pro zeměpisnou délku chronometr kritizoval. Jelikož byl perfekcionista, domníval se, že by se jeho přístroj dal vylepšit. Proto pouze požádal o trochu peněz a víc času, aby mohl sestrojit ještě lepší chronometr.

O šest let později Královská společnost jednomyslně s nadšením přijala druhý Harrisonův chronometr. Vážil 39 kilogramů a měl  několik vylepšení. Harrison, kterému v té době bylo 48 let, však stále nebyl spokojen. Vrátil se do své dílny a dalších 19 let usilovně pracoval na třetím chronometru, který se konstrukčně podstatně lišil od těch předchozích.

V té době se předpokládalo, že velké hodiny jsou přesnější než kapesní hodinky. Během práce na třetí verzi velkého chronometru však Harrison náhodou zjistil, že to tak není. Jeden hodinář, s nímž se znal, sestrojil kapesní hodinky, které konstrukčně vycházely z Harrisonova chronometru. Harrisona překvapilo, s jakou přesností fungovaly. Když byl tedy jeho chronometr v roce 1761 konečně vyzkoušen při cestě přes Atlantik, nejednalo se o třetí, ale o čtvrtý model, který svou konstrukcí odpovídal kapesním hodinkám a vážil jeden kilogram. John Harrison údajně prohlásil: „Ze srdce děkuji Všemohoucímu Bohu, že jsem mohl žít tak dlouho, abych to alespoň zčásti dokončil.“

Předpojatý postoj

Tehdy však byli blízko úspěchu i astronomové se svou metodou určování zeměpisné délky. Kromě toho hlavní slovo v radě, která o udělení odměny rozhodovala, měl astronom Nevil Maskelyne. Harrisonův chronometr byl vyzkoušen během plavby přes Atlantik, která trvala 81 dní. Jaký byl výsledek? Chronometr se zpozdil o pouhých pět vteřin. Ti, kdo o udělení odměny rozhodovali, však její vyplacení pozdrželi a tvrdili, že nebyly dodrženy některé podmínky a že přesnost chronometru byla jen výsledkem náhody. Harrison proto dostal jen část odměny. Mezitím v roce 1766 Nevil Maskelyne vydal tabulky s informacemi o postavení Měsíce, podle kterých navigátoři mohli zeměpisnou délku lodě určit během pouhé půl hodiny. Harrison se obával, že odměnu by mohl získat Maskelyne.

V roce 1772 se však na scéně objevil britský cestovatel kapitán James Cook. Při své druhé historické plavbě použil chronometr vyrobený podle Harrisonova přístroje a pak prohlásil, že chronometr předčil všechna očekávání. Mezitím byl 79letý Harrison jednáním Úřadu pro zeměpisnou délku tak rozladěn, že se odvolal ke králi. Výsledkem bylo, že v roce 1773 mu byl vyplacen zbytek odměny, a to navzdory tomu, že nikdy nebyl oficiálně prohlášen za vítěze. John Harrison zemřel o tři roky později, v den svých 83. narozenin.

Za několik málo let si přesný námořní chronometr člověk mohl koupit za 65 liber. Především díky genialitě a nadšení vesnického truhláře se nemožné stalo skutečností.

[Poznámka pod čarou]

[Nákres a obrázek na straně 21]

(Úplný, upravený text — viz publikaci)

Určování zeměpisné délky pomocí času

6.00 12.00

SEVERNÍ AMERIKA BRITÁNIE

[Obrázek na straně 22]

Hodinář John Harrison

[Podpisek]

SSPL/Getty Images

[Obrázek na straně 22]

Harrisonův první chronometr o váze 34 kilogramů

[Podpisek]

National Maritime Museum, Greenwich, London, Ministry of Defence Art Collection

[Obrázek na straně 22]

Harrisonův čtvrtý chronometr o váze jednoho kilogramu (fotografie nejsou ve stejném měřítku)

[Podpisek]

SSPL/Getty Images

[Podpisky obrázku na straně 20]

Loď v bouři: © Tate, London/Art Resource, NY; kompas: © 1996 Visual Language