Vandinn að ákvarða hnattlengd

Hinn 22. október árið 1707 sigldi flotadeild úr breska sjóhernum sem leið lá í átt að Ermarsundi. En skipstjórnarmenn misreiknuðu sig þegar þeir gerðu staðarákvörðun með þeim afleiðingum að fjögur skip fórust við Syllingar sem er eyjaklasi undan suðvesturodda Englands. Næstum 2.000 manns fórust.

SJÓMENN á þeim tíma áttu ekki í neinum erfiðleikum með að mæla á hvaða breiddargráðu þeir voru, það er að segja fjarlægðina norður eða suður af miðbaug. Engin aðferð var hins vegar þekkt til að mæla hnattlengdina með nákvæmni — hve langt siglt hafði verið í austur eða vestur. Hundruð skipa sigldu árlega um Atlantshaf þvert og endilangt snemma á 18. öld og skipsskaðar voru tíðir. En skipbrotið árið 1707 vakti Englendinga illilega til vitundar um þann vanda að ákvarða hnattlengd.

Árið 1714 bauð breska þingið 20.000 punda verðlaun hverjum þeim sem gæti fundið leið til að ákvarða hnattlengd með nákvæmni. Verðlaunaféð samsvarar nokkur hundruð milljónum króna á núvirði.

Ögrandi en erfitt

Það var þrautin þyngri að ákvarða hnattlengd vegna þess að til þess þurfti nákvæma tímamæla. Lýsum þessu með dæmi: Segjum að það sé hádegi og þú sért staddur í Lundúnum. Síminn hringir og á línunni er manneskja sem segist vera á sömu breiddargráðu en hjá henni er klukkan sex að morgni sama dags. Hún er sem sagt sex klukkustundum á eftir þér. Þú ert með landafræðina á hreinu og dregur réttilega þá ályktun að hún sé stödd í Norður-Ameríku þar sem sólin er rétt að koma upp. Ef þú vissir staðartímann hjá þessari manneskju upp á sekúndu miðað við gang sólar en ekki miðað við breitt tímabelti gætirðu reiknað nákvæmlega út á hvaða lengdargráðu manneskjan væri stödd.

Á öldum áður gat sæfari hvar sem var á jörðinni fundið út hvenær væri hádegi með því að fylgjast með sólinni. Ef hann vissi með nægilegri nákvæmni hvað klukkan var heima gat hann kortlagt hnattlengd sína svo að skekkjan væri innan við 50 kílómetrar. Til að hljóta verðlaun breska þingsins mátti skekkjan ekki vera meiri eftir sex vikna siglingu.

Vandinn var hins vegar sá að vita nákvæmlega hvað klukkan var heima fyrir. Sæfari gat tekið með sér pendúlklukku en hún virkaði ekki ef skipið kastaðist til í öldugangi, og klukkur með fjöður og hjólum voru óvandaðar og ónákvæmar enn sem komið var. Klukkur voru auk þess viðkvæmar fyrir hitabreytingum. En hvað um stóru klukkuna yfir höfði okkar, það er að segja stjörnurnar og tunglið?

 „Stjarnfræðilega“ erfitt verkefni

Stjörnufræðingar slógu fram þeirri hugmynd að ákvarða mætti hnattlengd eftir stöðu tunglsins. Menn hugsuðu sér að gera töflur sem sæfarar gætu notað til að ákvarða hnattlengd eftir stöðu tungls miðað við ákveðnar stjörnur.

Stjörnufræðingar, stærðfræðingar og sæfarar glímdu við gátuna í rúma öld en varð lítið ágengt. Svo flókið reyndist þetta að máltækið „að finna hnattlengdina“ var gjarnan notað til að lýsa vandamáli sem virtist óyfirstíganlegt.

Trésmiður tekur áskoruninni

John Harrison var trésmiður í smáþorpinu Barrow Upon Humber í Lincolnshire á Englandi. Hann ákvað að reyna að leysa hnattlengdarvandann. Hann hafði ekki náð tvítugu þegar hann smíðaði pendúlklukku sem var næstum öll gerð úr tré. Það var árið 1713. Síðar fann hann upp búnað til að draga úr núningsmótstöðu og vega upp á móti hitabreytingum. Á þeim tíma voru bestu klukkur í heimi ekki nákvæmari en svo að þeim gat skeikað um mínútu á dag, en klukkum Harrisons skeikaði ekki um meira en sekúndu á mánuði. *

Þessu næst einbeitti Harrison sér að því að smíða nákvæma skipsklukku. Eftir að hafa ígrundað málið í fjögur ár hélt hann til Lundúna til að leggja tillögu sína fyrir hnattlengdarnefndina en hún hafði umboð til að veita verðlaunin. Þar var hann kynntur fyrir þekktum úrsmið, George nokkrum Graham, sem veitti honum ríflegt, vaxtalaust lán til að smíða klukku. Árið 1735 sýndi Harrison fyrstu nákvæmu skipsklukkuna við mikinn fögnuð hjá Konunglega vísindafélaginu sem skipað var virtustu vísindamönnum Bretlands. Gljáfægð látúnsklukkan vó 34 kíló.

Harrison var sendur í reynsluferð með klukkuna til Lissabon — ekki til Vestur-Indía sem var skilyrði fyrir því að hljóta verðlaunin — og klukkan reyndist prýðilega. Harrison hefði getað krafist þess að siglt yrði vestur um Atlantshaf til að reyna klukkuna og sýna fram á að hann ætti verðlaunin skilið. Reyndar fann enginn að klukkunni á fyrsta fundinum með hnattlengdarnefndinni nema Harrison sjálfur. Hann var mikill nákvæmnismaður og taldi sig geta bætt um betur. Hann fór því ekki fram á annað en svolítið fé og lengri tíma til að smíða enn betri klukku.

Sex árum síðar kynnti Harrison nýja gerð af skipsklukku. Sú vó 39 kíló og var betrumbætt á ýmsa vegu. Enn á ný hlaut hann fullan stuðning Konunglega vísindafélagsins. En Harrison, sem var nú orðinn 48 ára, var enn ekki ánægður. Hann sneri aftur heim til vinnustofu sinnar og stritaði næstu 19 árin við að smíða þriðju útgáfu klukkunnar, og sú var gerólík þeim fyrri.

 Meðan Harrison var að vinna við þriðju klukkuna, sem var einnig stór og mikil, gerði hann merkilega uppgötvun af hreinni tilviljun. Annar úrsmiður hafði smíðað vasaúr eftir hönnun Harrisons. Fram til þessa höfðu menn talið að stærri klukkur væru nákvæmari en vasaúr. En Harrison til mikillar furðu var þetta nýja vasaúr býsna nákvæmt. Þegar skipsklukka hans var loks prófuð á siglingu yfir Atlantshaf árið 1761 lagði hann ekki traust sitt á þriðju útgáfu skipsklukkunnar heldur þá fjórðu. Hún var smíðuð með hliðsjón af vasaúrinu og vó ekki nema rúmlega eitt kíló. Harrison á að hafa sagt: „Ég þakka almáttugum Guði af öllu hjarta að ég skuli hafa lifað nógu lengi til að ljúka henni að nokkru marki.“

Ósanngjarn dómur

Þegar hér var komið sögu hafði stjörnufræðingum næstum tekist að finna leið til að mæla hnattlengd með sínum aðferðum. Fyrir dómnefndinni, sem hafði umboð til að veita verðlaunin, var nú stjörnufræðingur sem Nevil Maskelyne hét. Skipsklukka Harrisons var prófuð á siglingu yfir Atlantshaf. Siglingin tók 81 dag og klukkan seinkaði sér aðeins um fimm sekúndur. En dómnefndin dró á langinn að veita Harrison verðlaunin. Hún hélt því fram að vissar reglur hefðu verið brotnar og nákvæmnin væri hrein heppni. Honum var því aðeins veittur hluti af verðlaunafénu. Árið 1766, meðan á þessu stóð, gaf Maskelyne út töflur um stöðu tunglsins sem gerðu sæfarendum kleift að reikna út hnattlengd á aðeins hálfri klukkustund. Harrison óttaðist að Maskelyne myndi sjálfur hljóta verðlaunin.

Árið 1772 kom til sögunnar breski landkönnuðurinn James Cook. Á annarri sögufrægri ferð sinni hafði hann meðferðis skipsklukku sem var smíðuð nákvæmlega eftir klukku Harrisons. Hann skýrði síðar frá því að klukkan hefði reynst öllum vonum framar. En Harrison, sem var nú orðinn 79 ára, var svo vonsvikinn með viðbrögð hnattlengdarnefndarinnar að hann skaut máli sínu til konungs. Það varð til þess að hann fékk það sem vantaði upp á verðlaunaféð árið 1773 þótt aldrei væri viðurkennt opinberlega að hann hefði unnið til verðlaunanna. Harrison dó þrem árum síðar, á 83. afmælisdegi sínum.

Fáeinum árum síðar var hægt að kaupa nákvæma skipsklukku fyrir 65 pund. Hið ógerlega var orðið að veruleika, að miklu leyti vegna snilli og þrautseigju smiðs frá litlu þorpi á Englandi.

[Neðanmáls]

[Mynd á bls. 11]

(Sjá uppsettan texta í ritinu)

Að ákvarða hnattlengd eftir klukkunni.

6:00 AÐ MORGNI 12:00 Á HÁDEGI

NORÐUR-AMERÍKA BRETLAND

[Mynd á bls. 12]

Klukkusmiðurinn John Harrison.

[Rétthafi myndar]

SSPL/Getty Images

[Mynd á bls. 12]

Fyrsta skipsklukka Harrisons. Hún vó 34 kíló.

[Rétthafi myndar]

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

[Mynd á bls. 12]

Fjórða skipsklukka Harrisons. Hún vó rúmlega eitt kíló (hlutföll ekki rétt).

[Rétthafi myndar]

SSPL/Getty Images

[Rétthafi myndar á bls. 10]

Skip í sjávarháska: © Tate, London/Art Resource, NY. Áttaviti: © 1996 Visual Language.