Kaip buvo išspręsta „ilgumos problema“

1707-ųjų spalio 22-ąją Britanijos karinio jūrų laivyno eskadra plaukė Lamanšo link. Bet apskaičiuodami koordinates jūreiviai apsiriko. Kuo tai baigėsi? Keturi laivai sudužo prie Silio salų Atlanto vandenyne į pietvakarius nuo Lands Endo (Anglija). Žuvo beveik 2000 vyrų.

ANAIS laikais jūreiviai lengvai galėjo apskaičiuoti platumą — laivo atstumą į šiaurę arba į pietus nuo pusiaujo. Bet nebuvo tikslaus metodo, kaip apskaičiuoti ilgumą — kiek nukeliauta į rytus arba į vakarus. Iki XVIII amžiaus pradžios šimtai laivų kasmet išplaukdavo į Atlantą, kur neretai suduždavo. Ir tik 1707-ųjų metų katastrofa buvo tas akstinas, kuris paskatino Anglijos šviesuolius visu rimtumu imtis vadinamosios ilgumos problemos.

1714 metais Britanijos parlamentas pasiūlė 20000 svarų sterlingų tam, kas ras būdą, kaip vandenyne tiksliai apskaičiuoti ilgumą. Mūsų laikais ta pinigų suma prilygtų keletui milijonų JAV dolerių.

Intriguojantis galvosūkis

Nustatyti ilgumą buvo nepaprastai sunku, nes tam reikėjo žinoti tikslų laiką. Tarkim, esate Londone. Vidurdienį jums paskambina moteris, gyvenanti toje pačioje platumoje kaip ir jūs, bet jos laikrodis rodo šeštą valandą ryto, tai yra ten diena prasideda šešiomis valandomis vėliau. Jūs puikiai gaudotės geografijoje, todėl padarote teisingą išvadą, kad ši moteris paskambino iš Šiaurės Amerikos, kur saulė dar tik teka. Dabar įsivaizduokite, kad tos vietovės laiką žinote sekundės tikslumu ne pagal laiko juostą apytikriai, bet pagal konkrečią vietovės padėtį Saulės atžvilgiu. Tuomet jums rūpimos geografinės vietos ilgumą galėsite apskaičiuoti labai tiksliai.

Prieš šimtus metų jūrininkas, kad ir kur būtų, nustatyti vidurdienį galėjo vien žiūrėdamas į saulę. Pakankamai tiksliai žinodamas, kuri valanda tuo metu yra jo namuose, savo laivo buvimo vietos ilgumą galėdavo apskaičiuoti 50 kilometrų tikslumu. Anksčiau minėtam prizui laimėti būtent tokios nukrypimo nuo kurso paklaidos nebuvo galima viršyti baigiantis šešių savaičių kelionei.

Tačiau kaip, būnant jūroje, žinoti tikslų laiką namuose? Jūreiviai galėjo pasiimti švytuoklinį laikrodį, bet audrų blaškomame laive jis išsiderintų, o laikrodžiai su spyruoklėmis ir rateliais dar buvo primityvūs ir netikslūs. Taip pat juos veikė temperatūros svyravimai. Bet ar nebūtų galima kaip nors pasinaudoti  didžiaisiais laikrodžiais virš mūsų galvų — dangaus kūnais, kad ir Mėnuliu?

„Astronominis“ uždavinys

Astronomai pasiūlė matavimo teoriją, vadinamą Mėnulio atstumo metodu. Tai leido sudarinėti lenteles, kurios jūreiviams turėjo padėti nustatyti ilgumą pagal Mėnulio padėtį tam tikrų žvaigždžių atžvilgiu.

Astronomai, matematikai bei jūrininkai daugiau kaip šimtmetį suko galvas, bet pažangą stabdė uždavinio painumas. Dėl neįveikiamų kliūčių posakį „apskaičiuoti ilgumą“ imta vartoti kalbant apie bet kokią neišsprendžiamą problemą.

Iššūkį priima dailidė

Imtis ilgumos skaičiavimo nusprendė dailidė Džonas Harisonas iš Barou kaimo prie Hamberio upės, Linkolnšyro grafystėje. 1713 metais, dar neturėdamas nei dvidešimties, Harisonas beveik vien iš medžio padarė švytuoklinį laikrodį. Vėliau jis išrado mechanizmus sumažinti trinčiai ir išlyginti temperatūros svyravimams. Tuo metu geriausi pasaulyje kišeniniai laikrodžiai ėjo vienos minutės tikslumu per parą, o Harisono sieniniai laikrodžiai — vienos sekundės tikslumu per mėnesį. *

Paskui Harisonas pradėjo mąstyti, kaip įveikti kliūtis, dėl kurių laikrodžiai jūroje nerodo tikslaus laiko. Po ketverių metų svarstymų jis nuvyko į Londoną, kad pateiktų savo pasiūlymą Ilgumos komisijai, kuri buvo įgaliota laimėtoją apdovanoti. Čia Harisonas buvo supažindintas su garsiu laikrodininku Džordžu Grehemu; šis išradėjui kilniaširdiškai suteikė neprocentinę paskolą chronometrui sukonstruoti. 1735-aisiais Karališkajai draugijai, kurią sudarė žymiausi Britanijos mokslininkai, Harisonas pristatė pirmąjį pasaulyje jūrinį chronometrą. Mokslininkai buvo sužavėti. Žvilgantis žalvarinis chronometras svėrė 34 kilogramus.

Išbandyti chronometrą jūroje Harisoną išsiuntė į Lisaboną — ne į Vest Indiją, kaip buvo numatyta nuostatuose prizui laimėti. Prietaisas veikė puikiai. Išradėjas galėjo pareikalauti leidimo tuoj pat perplaukti Atlantą ir išbandyti chronometrą, kad įrodytų esąs vertas apdovanojimo. Įdomu, kad per pirmąjį susitikimą su Ilgumos komisijos nariais chronometrą kritiškai vertino tik pats Harisonas ! Būdamas perfekcionistas, jis manė, jog prietaisą dar reikėtų patobulinti. Todėl paprašė tiktai šiek tiek pinigų ir daugiau laiko, kad galėtų padaryti dar geresnį.

Po šešerių metų jau patobulintas 39 kilogramus sveriantis Harisono chronometras sulaukė visiško Karališkosios draugijos pritarimo. Bet 48 metų išradėjas vis dar nebuvo patenkintas. Jis grįžo į savo dirbtuvę ir ištisus 19 metų darbavosi prie trečiojo, tąsyk  kitokios konstrukcijos, chronometro.

Kurdamas šį irgi masyvų prietaisą, Harisonas padarė visiškai netikėtą atradimą. Kitas laikrodininkas pagal Harisono projektą sukonstravo kišeninį laikrodį. Visada buvo manoma, jog dideli laikrodžiai turėtų būti tikslesni už kišeninius. Bet šito mažo laikrodžio tikslumas Harisoną tiesiog nustebino. Taigi, kai 1761 metais galiausiai buvo nuspręsta išbandyti chronometrą plaukiant per Atlantą, Harisonas visas viltis sudėjo ne į trečiąjį, o į savo ketvirtąjį — vieno kilogramo svorio — prietaisą, sukonstruotą pagal kišeninio laikrodžio modelį. Kalbama, jog Harisonas yra pasakęs: „Iš visos širdies esu dėkingas Visagaliam Dievui, kad gyvenau taip ilgai ir iš dalies galėjau [savo prietaisą] užbaigti.“

Šališkas sprendimas

Kaip tik tuo metu astronomams jau buvo beveik pavykę surasti būdą ilgumai nustatyti. Be to, dabar vertinimo komisijos, kuri turėjo teisę apdovanoti prizu, įtakingiausias narys buvo astronomas Nevelas Maskelinis. Harisono chronometras buvo išbandytas 81 dienos kelionėje per Atlantą. Kiek jis buvo tikslus? Vėlavo tik penkias sekundes! Vis dėlto žiuri įteikti apdovanojimą delsė, tvirtindama, jog kai kurios taisyklės buvo pažeistos, ir chronometro tikslumą lėmė tiktai atsitiktinumas. Todėl Harisonas gavo tik dalį apdovanojimo. Tuo tarpu, 1766-aisiais, Maskelinis išleido lenteles, kuriose buvo nurodytos numatomos Mėnulio padėtys. Skaičiuodami ilgumą pagal lenteles, jūrininkai užtrukdavo vos pusvalandį. Harisonas baiminosi, kad apdovanojimas gali atitekti pačiam Maskeliniui.

1772-aisiais išgarsėjo britų keliautojas, kapitonas Džeimsas Kukas. Savo antrosios istorinės kelionės metu naudojęsis Harisono chronometro kopija, Kukas pasakė, kad šis prietaisas pranoko visus jo lūkesčius. Tuomet Harisonas, būdamas jau 79, taip nusivylė Ilgumos komisija, kad kreipėsi į Anglijos karalių. Pagaliau 1773 metais išradėjas gavo likusią dalį apdovanojimo, nors niekada oficialiai nebuvo pripažintas šios premijos laureatu. Po trejų metų per savo 83-iąjį gimtadienį Džonas Harisonas mirė.

Praėjus keleriems metams tikslų jūrinį chronometrą jau buvo galima įsigyti už 65 svarus sterlingų. Kad neįmanomi dalykai virstų tikrove, didžia dalimi prisidėjo kaimo dailidės talentas ir pasiaukojimas.

[Išnaša]

[Schema/iliustracija 21 puslapyje]

(Prašom žiūrėti patį leidinį)

Ilgumos nustatymas pagal laiką

6.00 RYTO 12.00 DIENOS

ŠIAURĖS AMERIKA BRITANIJA

[Iliustracija 22 puslapyje]

Laikrodininkas Džonas Harisonas

[Šaltinio nuoroda]

SSPL/Getty Images

[Iliustracija 22 puslapyje]

Pirmasis Harisono chronometras, svėręs 34 kilogramus

[Šaltinio nuoroda]

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

[Iliustracija 22 puslapyje]

Ketvirtasis Harisono chronometras, svėręs vieną kilogramą (tikrojo dydžio neatitinka)

[Šaltinio nuoroda]

SSPL/Getty Images

[Iliustracijų šaltinių nuorodos 20 puslapyje]

Skęstantis laivas: © Tate, London/Art Resource, NY; kompasas: © 1996 Visual Language