Багаторічні пошуки географічної довготи

Двадцять другого жовтня 1707 року ескадра британських кораблів прямувала до протоки Ла-Манш. Проте мореплавці неправильно визначили свій курс. До чого це призвело? Чотири кораблі розбилося в Атлантичному океані коло островів Сіллі, що на південний захід від мису Лендс-Енд (Англія). Внаслідок аварії загинуло 2000 людей.

У ТІ часи мореплавці могли легко визначити географічну широту, на якій перебували, тобто відстань від екватора на північ чи на південь. Але їм не вдавалося точно визначити свою довготу, щоб дізнатися, на яку відстань вони просунулися на схід чи на захід. На початку XVIII століття просторами Атлантичного океану щороку плавали сотні кораблів і, на жаль, багато з них зазнавало аварії. Однак власне після катастрофи в 1707 році найсвітліші англійські голови стали шукати метод визначення довготи.

У 1714 році парламент Великобританії оголосив, що той, хто знайде спосіб, як точно визначати довготу на морі, отримає нагороду в розмірі 20 000 фунтів стерлінгів. Сьогодні ця сума дорівнює кільком мільйонам доларів США.

Захоплива головоломка

У той час було дуже важко визначити довготу, оскільки не існувало точного хронометра. Щоб зрозуміти, як довгота пов’язана з точним визначенням часу, розгляньмо таку ситуацію. Уявіть собі, що ви живете в Лондоні. О дванадцятій годині дня вам зателефонувала знайома, яка подорожує довкола світу. Вона сказала, що перебуває на тій самій широті, що й ви, але її годинник показує шосту ранку. Різниця в часі між вами становить шість годин. Якщо ви добре знаєте географію, то можете визначити, що ваша знайома зараз у Північній Америці, де сонце щойно зійшло. А тепер уявіть, що, окрім поясного часу в території, де є ваша знайома, вам відомо точний місцевий час, який визначають за положенням сонця. Завдяки цьому ви можете безпомилково вирахувати довготу, на якій вона перебуває.

Кілька століть тому мореплавець міг у будь-якій точці нашої планети визначити час полудня, просто подивившись на сонце. Коли б він також знав більш-менш точно, котра година в місцевості, звідки він вирушив, то йому було б неважко вирахувати довготу з похибкою близько 50 кілометрів. Якби після 6-тижневої мандрівки мореплавець зумів визначити довготу свого судна з такою незначною похибкою, то він виграв би нагороду Британського уряду.

Проте як мореплавцю знати точний час у місцевості, звідки він вирушив. У ті роки маятникові годинники не виправдовували себе у розбурханому морі, що ж до годинників  з пружинами і шестернями, вони були ще недопрацьованими й неточними. Крім того, на годинники впливали перепади температури. А чи допомогли б у вирішенні цієї проблеми небесні світила, скажімо місяць?

Вчені вдивляються в небо

Астрономи запропонували новий метод вимірювання довготи за рухом Місяця. Для цього треба було створити таблиці розташування Місяця стосовно зір. І завдяки цим таблицям мореплавці могли б визначати довготу свого судна.

Понад століття астрономи, математики та мореплавці ламали собі голову над проблемою довготи, але рішення так і не знаходилося.

Новий претендент на нагороду

За цю проблему взявся Джон Гаррісон, простий тесля з села Барроу-Апон-Гамбер, що лежало в графстві Лінкольншир. У 1713 році, коли Джону ще не було 20, він зробив маятниковий годинник майже повністю з дерева. Пізніше він винайшов механізми, завдяки яким зменшилося тертя між деталями і на годинник не так сильно впливали перепади температури. У той час найточніші годинники схиблювали за день на цілу хвилину, а от годинники Гаррісона — лише на секунду за місяць *.

Згодом Гаррісон зосередився на розв’язанні іншої проблеми — як берегти точний час на морі. Після чотирьох років праці він вирушив до Лондона, щоб поділитися своєю ідею з членами Бюро довготи, які мали обрати переможця. Там Гаррісон познайомився з найвидатнішим у ті часи годинниковим майстром Джорджем Грехемом, який без процентів позичив йому велику суму для створення хронометра. У 1735 році Гаррісон представив Лондонському королівському товариству перший у світі точний морський хронометр. Найвідоміші науковці Британії, які входили до цього товариства, були в захопленні. Годинник Гаррісона, виготовлений з латуні, важив 34 кілограми.

Щоб випробувати точність цього годинника, Гаррісона послали кораблем до Лісабона, хоча уряд обіцяв нагороду лише після перевірки хронометра в подорожі аж до Вест-Індії. Бюро довготи було просто вражене результатами. Гаррісон міг би вимагати трансатлантичного рейсу, аби відразу довести, що його годинник гідний нагороди. Цікаво, що єдиним, хто критикував цей годинник на першому засіданні Бюро довготи, був сам його конструктор. Гаррісон хотів ще більше удосконалити своє твориво, оскільки дуже вимогливо ставився до себе. Тому він попросив невелику суму грошей і ще трохи часу, щоб зробити більш точний хронометр.

Через шість років Гаррісон представив свій другий удосконалений хронометр, який важив 39 кілограмів. Він отримав найвищу  оцінку Королівського товариства. Але сам винахідник, якому вже було 48 років, і далі не заспокоювався. Він повернувся до своєї майстерні й наступних 19 років трудився над створенням третього хронометра, однак вже іншої конструкції.

Третій хронометр теж мав бути доволі громіздким, але під час роботи над ним Гаррісон випадково з’ясував щось цікаве. Річ у тім, що інший майстер виготовив на зразок годинника Гаррісона кишеньковий годинник. Цей годинник виявився доволі точним, хоча великі годинники завжди вважалися точнішими. Тому четвертий годинник, який Гаррісон зробив на кшталт кишенькового, важив лише кілограм. Майстер був вражений його точністю. Саме цей четвертий годинник, а не третій, він вирішив перевірити в трансатлантичній подорожі 1761 року. Гаррісон, як стверджують, сказав: «Я безмежно вдячний Всемогутньому Богу, що він дозволив мені стільки прожити і завершити цю справу».

Несправедливе рішення

Тим часом астрономам вже майже вдалося винайти свій метод визначення довготи. Крім того, головою Бюро, яке призначало грошову нагороду, став астроном Невіл Маскелайн. А що показала перевірка хронометра Гаррісона у подорожі через Атлантику? За всю подорож, яка тривала 81 день, хронометр відстав тільки на 5 секунд! Все ж судді не поспішали вручити Гаррісону нагороду, бо, мовляв, було порушено певні правила, а точність хронометра — лише справа випадку. Тому Гаррісон отримав тільки частину нагороди. У 1766 році астроном Маскелайн опублікував таблиці руху місяця, завдяки яким мореплавці могли вирахувати довготу всього за півгодини. Тож Гаррісон побоювався, що нагорода може дістатися Маскелайну.

У 1772 році британський дослідник капітан Джеймс Кук взяв у свою другу історичну подорож копію хронометра Гаррісона. Пізніше він сказав, що цей хронометр перевершив усі його сподівання. У той час розчарований несправедливістю Гаррісон, якому тоді вже було 79, звернувся до самого короля Англії. Після цього, в 1773 році, Джон Гаррісон отримав врешті всю нагороду, хоча офіційно його так ніколи й не визнали переможцем. Через три роки великий майстер помер. Йому було 83 роки.

Вже через кілька років точний морський хронометр можна було купити усього за 65 фунтів стерлінгів. Отож завдяки хисту та відданості простого сільського теслі неможливе стало можливим.

[Примітка]

[Схема/Ілюстрація на сторінці 21]

(Повністю форматований текст дивіться в публікації)

За допомогою годинника визначте, на якій довготі ви живете

6:00 12:00

ПІВНІЧНА АМЕРИКА ВЕЛИКОБРИТАНІЯ

[Ілюстрація на сторінці 22]

Годинниковий майстер Джон Гаррісон

[Відомості про джерело]

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

[Ілюстрація на сторінці 22]

Перший хронометр Гаррісона важив 34 кілограми

[Відомості про джерело]

SSPL/Getty Images

[Ілюстрація на сторінці 22]

Четвертий хронометр Гаррісона важив кілограм (пропорції не збережено)

[Відомості про джерело]

SSPL/Getty Images

[Відомості про ілюстрації, сторінка 20]

Ship in distress: © Tate, London/Art Resource, NY; compass: © 1996 Visual Language