Dnia 22 października 1707 roku eskadra angielskich okrętów zbliżała się do kanału La Manche. Jednak nawigatorzy błędnie określili pozycję, wskutek czego cztery jednostki rozbiły się na skałach atlantyckiego archipelagu Scilly, leżącego niedaleko południowo-zachodniego krańca Anglii. Zginęło prawie 2000 ludzi.

W TAMTYM czasie żeglarze mogli dość łatwo określić swoją szerokość geograficzną, czyli dystans od równika w kierunku północnym lub południowym. Niestety, nie znali sposobu na dokładne ustalenie długości geograficznej, pozwalającej się zorientować, jaką odległość przebyli w kierunku wschodnim lub zachodnim. Na początku XVIII wieku Atlantyk przemierzały co roku setki statków i często dochodziło do katastrof. Ale dopiero tragiczny wypadek z 1707 roku przyśpieszył prace nad rozwiązaniem problemu długości geograficznej.

W roku 1714 angielski parlament postanowił, że ten, kto dokładnie wyznaczy długość geograficzną na morzu, otrzyma nagrodę w wysokości 20 000 funtów. Obecnie jej wartość wynosiłaby kilkanaście milionów dolarów.

Niełatwe i kuszące wyzwanie

Ustalenie długości geograficznej było niezwykle trudne, ponieważ wymagało precyzyjnego pomiaru czasu. Oto przykład: załóżmy, że mieszkasz w Londynie. W południe dzwoni do ciebie ktoś z miejsca o tej samej szerokości geograficznej, ale u niego zegarek wskazuje szóstą rano. Różnica w czasie wynosi więc sześć godzin. Na podstawie swej wiedzy geograficznej słusznie dedukujesz, że mieszka on w Ameryce Północnej, gdzie słońce dopiero wschodzi. Przypuśćmy, że wiesz z dokładnością co do sekundy, jaki jest czas w miejscu jego pobytu — ale nie ten obowiązujący w danej strefie czasowej, lecz słoneczny, ustalony na podstawie aktualnej pozycji rozmówcy względem słońca. Wtedy mógłbyś precyzyjnie obliczyć długość geograficzną miejsca, w którym on przebywa.

Przed wiekami nawigator znajdujący się w dowolnym punkcie na kuli ziemskiej mógł określić godzinę 12 w południe, obserwując po prostu położenie słońca. Jeśli na dodatek znał wystarczająco dokładnie czas w porcie, z którego wypłynął statek, wówczas mógł obliczyć swoją długość geograficzną z dokładnością do 50 kilometrów. I właśnie taką precyzją pomiarów trzeba się było wykazać na koniec sześciotygodniowego rejsu, by otrzymać wspomnianą nagrodę.

Jednak ustalenie na pokładzie statku dokładnego czasu portowego było nie lada wyzwaniem. Na rozkołysanym morzu nie sprawdzały się zegary wahadłowe. Natomiast zegary sprężynowe wciąż były prymitywne i niedokładne, a do tego podatne na zmiany temperatury. Ale co powiedzieć  o precyzyjnym mechanizmie zegarowym wokół nas — o ciałach niebieskich, do których zalicza się Księżyc?

„Kosmiczne” zadanie

Astronomowie zaproponowali tak zwaną metodę odległości księżycowych. Wymagała ona przygotowania tablic, które pomagałyby nawigatorom ustalić długość geograficzną na podstawie położenia Księżyca względem wybranych gwiazd.

Przeszło 100 lat astronomowie, matematycy i nawigatorzy próbowali rozwiązać problem długości geograficznej, ale jego złożoność hamowała jakikolwiek postęp. Ze względu na ogromne przeszkody, które napotykano, wyrażenie „odkrycie długości geograficznej” stało się w owych czasach synonimem czegoś niemożliwego.

Cieśla podejmuje wyzwanie

Z problemem długości geograficznej postanowił się zmierzyć niejaki John Harrison, wiejski cieśla z miejscowości Barrow upon Humber w hrabstwie Lincolnshire. W roku 1713, mając niespełna 20 lat, zbudował zegar wahadłowy, wykonany niemal w całości z drewna. Później skonstruował beztarciowe mechanizmy odporne na zmiany temperatury. Najprecyzyjniejsze wówczas zegary chodziły z dokładnością do jednej minuty na dobę, natomiast zegary Harrisona — z dokładnością do jednej sekundy na miesiąc *.

Następnie Harrison zajął się kwestią dokładnego pomiaru czasu na morzu. Analizował to zagadnienie cztery lata, po czym udał się do Londynu, by swój projekt przedstawić Komisji Długości Geograficznej, mającej wyłonić i nagrodzić zwycięzcę. Harrison został skierowany do znanego zegarmistrza George’a Grahama, który udzielił mu pokaźnej nieoprocentowanej pożyczki na skonstruowanie czasomierza. W roku 1735 na posiedzeniu Królewskiego Towarzystwa Naukowego — skupiającego najznamienitszych uczonych angielskich — Harrison zaprezentował pierwszy chronometr morski. Zegar ten, ważący 34 kilogramy i połyskujący mosiądzem, przyjęto z zachwytem.

Konstruktor ze swym dziełem został wysłany w rejs — ale nie do Ameryki Środkowej, co było jednym z warunków przyznania nagrody, lecz do Lizbony. Podczas wyprawy urządzenie spisało się znakomicie. Harrison mógł wtedy zażądać bezzwłocznego zorganizowania podróży przez Atlantyk i wykazać, że jego chronometr zasługuje na nagrodę. Tymczasem to on jako jedyny w trakcie pierwszego posiedzenia Komisji Długości Geograficznej skrytykował zegar! Będąc z natury perfekcjonistą, chciał udoskonalić swój wynalazek. Poprosił więc tylko o skromną dotację i czas na wykonanie lepszego urządzenia.

Sześć lat później Harrison przedstawił drugi chronometr, który ważył 39 kilogramów i zawierał szereg ulepszeń. Zdobył on pełne uznanie Królewskiego Towarzystwa Naukowego. Ale Harrison, mający wówczas 48 lat, wciąż nie był  zadowolony. Wrócił do pracowni i przez następne 19 lat trudził się nad trzecią, zupełnie inną wersją.

W trakcie prac nad trzecim masywnym prototypem Harrison przypadkowo coś odkrył. Pewien zegarmistrz skonstruował zegarek kieszonkowy wzorowany na projektach Harrisona. Wcześniej sądzono, że duże zegary są dokładniejsze od małych. Harrison był jednak zdumiony dokładnością tego zegarka. Gdy więc w roku 1761 wreszcie odbyła się próba na trasie transatlantyckiej, Harrison zdecydował się przetestować nie trzeci, ale czwarty chronometr, który ważył kilogram i był oparty na modelu zegarka kieszonkowego. Wynalazca miał powiedzieć: „Z całego serca dziękuję wszechmocnemu Bogu, że pozwolił mi dożyć chwili, kiedym go zbudował” (Dava Sobel, W poszukiwaniu długości geograficznej, tłum. J. Bieroń).

Stronniczy werdykt

Jednakże do tego czasu astronomowie bliscy byli sukcesu w określeniu długości geograficznej swoją metodą. Ogromny wpływ na komisję mającą wyłonić zwycięzcę zaczął wtedy wywierać astronom Nevil Maskelyne. Urządzenie Harrisona poddano testowi w trakcie 81-dniowej podróży przez Atlantyk. Jak się sprawowało? Chronometr spóźnił się zaledwie o pięć sekund! Mimo to członkowie komisji zwlekali z wypłaceniem nagrody, twierdząc, że pewne wymagania nie zostały spełnione i że precyzja czasomierza była dziełem przypadku. W rezultacie Harrison otrzymał tylko część nagrody. Tymczasem w roku 1766 Maskelyne opublikował tablice z przewidywanymi pozycjami Księżyca, pozwalające nawigatorom określać długość geograficzną w ciągu zaledwie pół godziny. Harrison obawiał się, że Maskelyne zagarnie resztę nagrody.

W roku 1772 w tej historii pojawia się angielski odkrywca kapitan James Cook. W trakcie drugiej ze swych słynnych podróży posłużył się duplikatem chronometru Harrisona. Urządzenie to, jak później napisał, przeszło wszelkie oczekiwania. Harrison, mający już 79 lat, był tak rozgoryczony postawą komisji, że wniósł skargę do króla Anglii. W roku 1773 wreszcie otrzymał pozostałe pieniądze, choć nigdy oficjalnie nie uznano go za zwycięzcę. Zmarł trzy lata później, w dniu swych 83 urodzin.

Po kilku latach dokładne chronometry morskie można już było nabyć za 65 funtów. Tak więc to, co wydawało się niemożliwe, stało się rzeczywistością — w dużej mierze dzięki błyskotliwemu umysłowi i niebywałemu poświęceniu wiejskiego cieśli.

[Przypis]

[Ilustracja na stronie 21]

[Patrz publikacja]

Ustalanie długości geograficznej na podstawie czasu

6.00 12.00

AMERYKA PÓŁNOCNA WIELKA BRYTANIA

[Ilustracja na stronie 22]

Zegarmistrz John Harrison

[Prawa własności]

SSPL/​Getty Images

[Ilustracja na stronie 22]

Pierwszy chronometr Harrisona, ważący 34 kilogramy

[Prawa własności]

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

[Ilustracja na stronie 22]

Czwarty chronometr Harrisona, ważący kilogram (proporcje nie zostały zachowane)

[Prawa własności]

SSPL/​Getty Images

[Prawa własności do ilustracji, strona 20]

Okręt w niebezpieczeństwie: © Tate, London/​Art Resource, NY; kompas: © 1996 Visual Language