1707. szeptember 22–23-án éjjel Claudsey Shovell házi admirális parancsnoka alatt álló brit század, visszatérve a Spanyol Örökség Háborújának színházairól, teljes vitorla alatt ült a Scilly-szigetek zátonyán, a Cornwall partjaitól délnyugatra, csak éppen felett. 24 órával hazatérés előtt. A Scilly-szigetek az ősi Kornubiai batholit részét képezik, amely a széntartalmú-permi korszak kitöréséből fakadó gránit tömeg, tehát partjaik közelében a mélység nagyon hirtelen esik, és emellett ők az első földterület a Mexikói-csatorna felé vezető Öböl-patak ágának útján. Scilly egy nagyon veszélyes és árulási terület, ahol a hajók rendszeresen elhaltak, de az 1707-es hajótörés mértéke rendkívül nagy volt.
A vonal öt hajója és egy tűzhajója lesújt a Scilly Nyugati-zátony szikláin, amelyek alig láthatók a víz felett. Három hajó süllyedt el, köztük az Association Squadron zászlóshajója is, amely három perc alatt 800 emberrel süllyedt. Maga Shovell admirális elsüllyedt az Egyesületen. A katasztrófa áldozatainak teljes száma 1200 és 2000 ember között változott. Talán kevesebb lett volna a veszteség, ha a tengerészek tudnák, hogyan kell úszni, de ez a készség ritka volt a 18. században. Babonásos tengerészek úgy gondolták, hogy az úszás képessége a hajótörés volt.
Később a legendák az admirális arisztokratikus arroganciáját vádolták a katasztrófa ellen, aki állítólag egy jachton lógott egy tengerésznek, aki ezeknek a helyeknek a bennszülöttje, és aki értesítette őt a veszélyről, hogy elkerülje a feletteseinek tekintélyét. A valóság sokkal kellemesebb volt: az utolsó pillanatig senkinek sem volt a gondolata, hogy a hajók nem ott vannak, ahova kellett volna. Shovell admirális, aki a haditengerészet szolgálatának minden szakaszát letette, tiszteletben tartotta a 35 éves tapasztalattal rendelkező tengerészeket. Navigátoraik rossz időjárási körülmények miatt tévesen számolták meg hosszúságukat, és biztosak voltak abban, hogy távolabb keletre, a La Manche-csatorna hajózási területén fekszenek. Összegezték azokat a térképeket is, amelyeken a Scilly-szigetek körülbelül 15 kilométer távolságra voltak valódi helyzetüktől, és amelyek évtizedekkel később, a 18. század közepén váltak ismertté.
Claudisly Shovell századának hajótörése 1707-ben. Gravírozás ismeretlen művész számára a Nemzeti Tengerészeti Múzeum.
A Scilly-katasztrófa idején több mint egy évszázadon keresztül elismerték a hosszúság meghatározására szolgáló pontos módszerek szükségességét. A földrajzi felfedezések korszaka élesen megmutatta a térképészeti módszerek elmaradását a gyakorlat igényeitől. A spanyol Habsburgok díjakat kínáltak a „hosszúsági probléma” megoldása érdekében 1567 óta, Hollandia 1600 óta, a Francia Tudományos Akadémia pedig ilyen megbízást kapott, amikor létrehozták. A jutalmak nagyon nagylelkűek voltak - 1598-ban III. Spanyol Fülöp egyszerre 6000 ducatot ígért a hosszúság meghatározásának sikeres módszerére, 2000 ducatet az életen át tartó éves nyugdíjra és 1000 ducatet a költségekre. A ducat ("doge érme"), amely 3,5 gramm arany volt, a nemzetközi monetáris egyenérték, eredetileg Velencéből; A Habsburgok ugyanolyan súlyú hercegnüket verék. Ebben az időszakban a velencei nemzetközi kereskedelem teljes volumenét évente körülbelül kétmillióra becsülték,15 ezer ducata pedig egy csatagálya felépítését okozta.
Mi volt a "hosszúsági probléma"? Nehéz, de nem lehetetlen meghatározni egy nyílt tengeren lévő hajó szélességét a legközelebbi szögpercre. A szélesség az Egyenlítő és a pólus közötti távolság töredéke, ezért az érték abszolút. A föld tengelye és a hajó pozíciója közötti szöget mind a nap, mind az ismert csillagok alapján meg lehet határozni egy asztrológus vagy szextáns segítségével. A hosszúságot egy bizonyos meridián alapján mérik, és ezért feltételes: a földgömb minden pontja az égi gömbhöz képest egyenlő, bármely pontot nullának lehet venni. A part közelében a helyet a hajótól látható látványosságok - hegyek, folyók, tornyok - határozzák meg, amelyeket a térképeken erre a célra jelöltek az első portolák óta. A madarak és növények a föld közelségét is jelzik. De ismeretlen vizekbennyílt óceánban vagy rossz időben kiszámították a hosszúság meghatározásának feladatát. Számos óceáni útvonalat óvatosan nem a kikötőtől a kikötőig tartottak, hanem a kontinens partja mentén, a szélességi szélesség mentén, amely nyilvánvalóan mentes volt a veszélyes zátonyoktól és a szigetektől, és onnan a másik part menti földrajzi párhuzamosan. A magánszemélyek és a kalózok gyakran várták áldozataikat ezekben a „hajózható” szélességekben (Dunn, Richard, Higgit, Rebeccah. Hosszúság megkeresése. Hogyan hajók, órák és csillagok segítettek megoldani a hosszúsági problémát. Collins, 2014). A magánszemélyek és a kalózok gyakran várták áldozataikat ezekben a „hajózható” szélességekben (Dunn, Richard, Higgit, Rebeccah. Hosszúság megkeresése. Hogyan hajók, órák és csillagok segítettek megoldani a hosszúsági problémát. Collins, 2014). A magánszemélyek és a kalózok gyakran várták áldozataikat ezekben a „hajózható” szélességekben (Dunn, Richard, Higgit, Rebeccah. Hosszúság megkeresése. Hogyan hajók, órák és csillagok segítettek megoldani a hosszúsági problémát. Collins, 2014).
A számolás módszere, amelyet minden idők hajósai használtak, a hajó sebességének és mozgásának idejének mérésén alapult egy bizonyos iránytű rumba mentén. A sebességet egy késés határozta meg - egy kötéllel csomóval, amelyet a fedélzeten dobtak; a megfigyelők megszámolták az elmúlt vitorlások számát, és az „Atyánk” vagy a „Theotokos” szokásos ima megszámlálásával vagy szavalásával időzítették az időt. Ezért a "tengeri mérföld óránként" sebességet "csomónak" nevezték. Maga a tengeri mérföld a szélesség mértéke - ez egy mer perc a meridiánból. A kapott vektort a mozgás kezdőpontjától ábrázoltuk, figyelembe véve a szelektől és áramoktól való oldalirányú eltolódást - így kaptuk meg az aktuális koordinátát. Ennek a módszernek egy nagy hibája volt, amelyet minél többet halmozott fel, annál hosszabb ideig tartott a hajó a nyílt tengeren. Az 50 kilométer pontossága egy transz-tengeri úton erre a módszerre már nagy siker, a 100–150 kilométeres hibák még a tapasztalt navigátoroknál sem voltak ritka.
A jelenlegi hosszúság pontosan kiszámítható, ha ismeri a helyi időt és a jelenlegi csillagászati időt a meridiánon (1960 óta az "univerzális idő" - UTC fogalmát használják). Az aktuális időt a nap rögzíti csillagászati vagy igaz délben (amikor a nap a legmagasabb). A csillagászati délt nehéz pontosan meghatározni, amikor bekövetkezik, és a gyakorlatban ezt gyakran a napfény ugyanazon magasságában lévő reggeli és délutáni időpontok közötti időtartam középpontjaként határozzák meg. Mivel egy napban 1440 perc van, a teljes körben pedig 21 600 ív perc, 1 ív perc 4 másodperc időnek felel meg. A helyi idő és a primer meridianon eltelt idő közötti különbség fokokban történő újraszámításával megkaphatja a hosszúsági eltolódást. De hogyan lehet meghatározni az időt a meridiánnál?
Promóciós videó:
A mennyországon nincsenek földrajzi távolságok, de vannak periodikusak. A nap és a hold elsötétítése a legkényelmesebb tereptárgyak, de ritkaságuk miatt nem alkalmazhatók az időszakos navigációban, elsősorban a szárazföldön lévő pontok hosszúsági mérésére használták őket. Például megtörtént a Spanyol Új Világ feltérképezése: az összes helyi gyarmati tisztviselő ugyanazt a napórát kapott Madridiól, és arra utasították, hogy mérje meg a gnomon árnyékának pontos helyzetét az napfogyatkozás napján. Az összegyűjtött koordinátákat Madridba vitték át, ahol feldolgozták őket. Az ilyen kollektív mérések pontossága nem volt magas, néhány megfigyelő 2–5 fokos hibákat követett el.
A Jupiter holdainak elsötétítése sokkal gyakoribb. Galileo, aki kinyitotta őket, és nagyon gyorsan rájött, hogy előtte van egy természetes égi óra, erre a célra még celatont is kifejlesztett - egy tartót a távcsőnek a megfigyelő fejéhez történő rögzítéséhez. De a hajóból való látás minden kísérlete, még tiszta időben is, sikertelen volt. Ezt a módszert azonban szárazföldön sikeresen alkalmazták. Giovanni Cassini és Jean Picard használta Franciaország térképére az 1670-es években. A finomított felmérés eredményeként Franciaország területe annyira zsugorodott az új térképeken, hogy a Napkirálynak azt mondták: "A csillagászok több földet vettek tőlem, mint az összes ellenség."
A 16. század elejétől megpróbáltak kiszámítani vagy gondosan leírni a hold, a nap és a navigációs csillagok relatív helyzetét. Ez a „holdtávolság” módszer feltételezte a hold és más égi testek közötti szög meghatározását az úgynevezett „tengeri szürkületben” (hajnal előtt és közvetlenül a naplemente után, amikor a csillagok és a horizont egyidejűleg láthatók). A 18. század elején azonban ennek a módszernek a pontossága még mindig túl alacsony volt, 2-3 fokos hosszúságú hibával. A holdi pálya kiszámításának javítására irányuló kísérlettel a navigátorok táblázatainak helyesbítése érdekében összekapcsolódik a „három test probléma” (a Nap, a Föld és a Hold) megfogalmazása, amelyre, amint azt G. Bruns és A. Poincaré a 19. század végén megmutatta, nincs analitikus megoldása a Általános nézet.
Kereszt-rúd megfigyelések a hold távolságok és a magasság mérésére.
Végül megnézheti az azzal szinkronizált órák univerzális idejét. De ehhez az óra nem veszíthet pontosságából gördülési körülmények között, a Föld gravitációs és mágneses tereinek megváltozásakor, magas páratartalom és hőmérséklet-ugrások esetén. Még egy helyhez kötött földön is nehéz volt a feladat, és a 17. század legfontosabb elméi jelentős erőfeszítéseket tettek a minőségi órák készítése érdekében.
A 18. század elejére helyhez kötött toronyórák jelentkeztek ingakkal, amelyek napi körülbelül 15 másodperccel hibásak voltak. Fejlesztésük Galileo Galilei kutatásának köszönhetően vált lehetővé, aki felfedezte, hogy az inga oszcillációi állandóak az időben (1601). 1637-ben a szinte vak Galileo kifejlesztette az első menekülést (egy eszköz az inga ingadozásához), és az 1640-es években fia megpróbálta éppúgy órát készíteni apja vázlatából, de hiába.
Az első működőképes és ideje alatt nagyon pontos ingaórát 1656-ban Christian Huygens készítette, aki valószínűleg tudott a Galileo Jr. kísérleteiről apjától, egy holland politikustól, aki részt vett a Galileo Jr.-vel folytatott tárgyalásokon (Gindikin S. G. Matematikai és mechanikai problémák Huygens ingaórákkal kapcsolatos munkáiban (Priroda, 12. szám, 1979). Huygens viszont az elsőként írta le és igazolta egy olyan szinkron görbét, amely mentén az inga állandó sebességgel mozog, és ehhez hozzáadott egy ingavezérlőt az órához. Huygens vázlatos diagramot és matematikai indokolást adott az ingával ellátott óraről az 1673. évi értekezésében "Horologium Oscillatorium: sive de motu pendulorum ad horologia aptato demostrationes geometricae". Egy idő után egy rögzítővilla jelenik meg az óra kialakításában, amelynek célja az inga lengésének kis szögre korlátozása, mivel nagy szögek esetén az egyenes inga izokronizmusa eltűnik. A váz villájának létrehozását gyakran Robert Hooke-nak vagy George Graham órásnak tulajdonították, de most elsõbbséget élveznek a csillagász és Órás Richard Townley, aki 1676-ban készítette az elsõ rácsos órát.
Christian Huygens.
Ugyanakkor áttörés történt a tavaszi órák készítésében. Hooke híres rugós tanulmányai pontosan az óramutatók mozgásának javítására irányultak. A rugót olyan mérlegekben használják, amelyek inga nélküli órák pontosságát ellenőrzik; és úgy gondolják, hogy az első kiegyenlítőt Hooke készítette 1657 körül. Az 1670-es években Huygens modern típusú tekercsrugós kiegyenlítőt készített, amely lehetővé tette a zsebórák készítését (Headrick, Michael. Az Anchor Clock Escapement eredete és evolúciója. Control Systems magazin, Inst. Elektromos és Elektronikus Mérnökök., 22 (2), 2002).
A 18. század végén a korábban gyártott mechanikus órákat masszív ellátással kezdték ellátni ingákkal. Az inga sokkal nagyobb pontosságot nyújtott, mint egy rugós óra, de csak sima felületen és beltérben működött. Az inga nem volt alkalmas hosszú utakra, mivel a páratartalom és a hőmérséklet befolyásolja annak hosszát, és a henger lerázza az oszcillációk frekvenciáját. Ez világossá vált az 1660-as évek legelső tengeri kísérletein. És még az ideális körülmények között az óra mozgatásával is figyelembe kell venni, hogy az állandó hosszúságú inga oszcillációinak gyakorisága csökken az egyenlítőhöz közeledve - ezt a jelenséget a francia csillagász, Jean Richet, Cassini asszisztense fedezte fel 1673-ban Guyanában.
A problémák e komplexe vezette azt a tényt, hogy 1714-ben a Brit Parlament a saját díjairól szóló törvényt fogadott el a hosszúság meghatározására szolgáló módszerek feltárására. Isaac Newton és Edmund Halley ajánlása alapján a Parlament 10 000 font jutalmat ítél oda egy fokos pontossággal, 15 000 font jutalmat 40 ívpercért és 20 000 font jutalmat 30 ívpercért. A nyertesek meghatározása érdekében a parlament létrehozta a Tenger hosszúságának meghatározására szolgáló bizottságot, vagy - amint ezt gyakran rövidítik - a hosszúsági bizottságot.
A brit program korai évei nem voltak különösebben sikeresek. Az első díj nagysága szenzációt váltott ki a társadalomban, és a díj jelentkezőinek fő szereplői a csalók és a vetítők voltak, akik közül néhány megkülönböztette magát az 1720-as South Seas fellendülés idején. Csak néhány projekt érkezett tapasztalt tudósok, mechanikusok és mérnökök részéről, és elősegítették a problémamegértést és a problémamegoldást. A törvény nem formálissá tette a bizottsági munka és a díj odaítélésének eljárását, és a kérelmezők kapcsolataik szerint egyenként ostromolták a bizottság tagjait - egyesek az Admiralitás Urai, néhányok a Csillagászati csillagász és a Greenwich Obszervatórium első vezetője, John Flamsteed vagy Newton. A bizottság tagjai vagy üldözték a pályázókat, vagy részletesen áttekintették munkájukat a kutatás irányának felülvizsgálatára és megváltoztatására vonatkozó ajánlásokkal, ám az első évtizedekben senkinek sem nyújtottak díjat, éslátszólag még nem is találkozott a találkozón.
A feladat annyira nehézkesnek tűnt, hogy a hosszúsági keresők nevetségessé váltak. Jonathan Swift megemlítette a "hosszúságot", valamint "örök mozgást" és "csodaszerét" a Gulliver's Travels (1730) című könyvében, és William Hogarth a "The Rake's Way" (1732) grafikus regényben egy őrült embert ábrázolt, aki a falon feküdt Bedlam városában, a híres londoni házban. őrült, hosszúsági feltárási projektek. Egyes kutatók úgy vélik, hogy a politikus és a satirist John Arbuthnot egy teljes könyvet írt a "The Longitude Examin'd" -ről (1714 vége), ahol állítólag komolyan írta le a "vákuum kronométer" projektét egy bizonyos "Jeremy Tucker" nevében (Rogers, Pat Kovácsolt hosszúság: Hogy került sor egy tizennyolcadik századi csalásba Dava Sobelben és más történészekben (The Times irodalmi kiegészítő, 2008. november 12.). Érdekes módon, még ha ez a könyv is szatíra,nemcsak a mechanika és az óramű készítésének mély ismereteit mutatta be, hanem a történelem első ízében elkészítette a kronométer kifejezést.
A korai korszak leghíresebb "hosszkeresője" mindazonáltal meglehetősen komoly tudós volt - William Whiston (1667-1752), a Newton fiatalabb kortársa, munkatársa és népszerűsítője. Newtonot a Cambridge-i Lucas székvezetõ helyére váltotta, elvesztette azt azért, mert elkezdett nyíltan védeni az arianizmushoz közeli vallási nézeteket (amit Newton, nézeteihez közeli értelemben értelmesen nem tett meg), és ugyanezen ok miatt " eretnekségek”nem fogadták el a királyi társaságba. Cambridge-ből való kitoloncolása után Whiston átvált a tudomány népszerűsítésére, nyilvános előadásokat tartott Londonban a legújabb tudományos fejleményekről. 1714 elején készült jelentése (Humphrey Ditton társszerzője) volt a lendület a hosszúsági törvény elfogadására.
Hosszú hajú őrült. Részlet egy Hogarth festménye a Mota Career sorozatból.
A díj kihirdetésekor Whiston aktívan kezdte kidolgozni a hosszúság meghatározásának módszereit. Tevékenységében a rendelkezésére álló új tömegkommunikációs csatornákat használta a tömegtájékoztatás formálására, nevezetesen újságokban hirdetett, posztereket tett és kávéházakban beszélt, amelyek akkoriban vitaklubok és nyilvános értekezletek voltak. A 21. század elejének hozzávetőleges analógiája a közösségi hálózatok és az online média. Whiston társadalmi befolyása annyira nagy volt, hogy Martinus Scriblerus személyes szatírájával tisztelték (A. Pope, J. Swift és J. Arbuthnot kollektív szatirikus projektje; az orosz irodalomban szoros analógja Kozma Prutkov). Whiston egyik projektje hajókat írt lea nyílt tengeren lehorgonyzott pontokban, ismert koordinátákkal és rendszeresen lövöldözve a jelzőfényeket a levegőbe - ezt a projektet rajzolt a falra Hogarth képeiben szereplő őrült.
Whiston a hosszúság legígéretesebb meghatározását tartotta mágneses deklinációval (ezt a módszert látszólag először Edmund Halley javasolta). Ezen az alapon Whiston összecsapott Newton-nal, akivel benyújtotta projektjeit, és aki rendszeresen követelte, hogy mágneses helyett inkább csillagászati kutatásokat végezzen (A Newton és a többi Newton hosszú távú projektjeinek áttekintését lásd: Cambridge University Library, Kéziratok Tanszéke és Egyetemi Archívum. MS Add.3972 A tengeren lévő hosszúság megállapításáról szóló tanulmányok. Ennek eredményeként Whiston készítette az első mágneses deklinációs térképeket (ez egy dél-anglia térkép volt). Végül a Bizottság Whistonnak 500 GBP tiszteletére említette a mágneses deklináció mérésére szolgáló műszerek gyártását (1741). Ez a kutatás zsákutca volt: amint azt most már tudjuk, évszázados megfigyelés után,A Föld mágneses tere nagyon dinamikusan változik, és a mágneses deklináció nem jelzi egy hely koordinátáit.
1732 óta fokozatosan megjelenik az abszolút vezető a hosszúság meghatározására szolgáló módszerek keresésében - John Garrison (1693–1776), egy londoni órás. Harrison, az öntanuló szerelő fiatalkorában számos áttörési innovációt fejlesztett ki. Kihúzott faanyagot (guaiac fa) választott az óracsapágyakhoz. A visszapillantó anyag nagy keménységgel és kopással szembeni ellenálló képességgel nem reagál a nedvességre, ugyanakkor természetes kenőanyagot bocsát ki, amely a 18. századi órák kenőanyagával ellentétben nem változtatja meg a tengeri levegő tulajdonságait (a 19.-20. Században a visszapillantó csapágyak kiválónak bizonyultak). … A hátulról lévő csapágyaknak köszönhetően Harrison órája továbbra is működik. Garrison létrehozta az első bimetál ingát párhuzamos rudak formájában acélban és sárgarézben is. Ezen anyagok hőtágulási együtthatója különbözik,úgy, hogy amikor a hőmérséklet emelkedik vagy esik, a teljes hossz nem változik. A kétfémes inga a mérsékelt szélességi fokoktól a trópusokig mozoghat anélkül, hogy megváltoztatná az oszcillációs frekvenciát, kivéve a gravitációs mező megváltozásának eredményeként. Garrison kifejlesztett egy eredeti indító "szöcske" mechanizmust is (Michal, Stanislav. Óra. Gnomonból atom atomóra. Transl. Cseh RE Meltzerből. M. 1983). Ezek az 1726-ban elért eredmények a fiatal órát J. Graham mecénásává tették, aki tapasztalatait továbbadta neki, pénzt adott neki munkájáért és munkáját bemutatta a Hosszúság Bizottságának. Garrison kifejlesztett egy eredeti indító "szöcske" mechanizmust is (Michal, Stanislav. Óra. Gnomonból atom atomóra. Transl. Cseh RE Meltzerből. M. 1983). Ezek az 1726-ban elért eredmények a fiatal órát J. Graham mecénásává tették, aki tapasztalatait továbbadta neki, pénzt adott neki munkájáért és munkáját bemutatta a Hosszúság Bizottságának. Garrison kifejlesztett egy eredeti indító "szöcske" mechanizmust is (Michal, Stanislav. Óra. Gnomonból atom atomóra. Transl. Cseh RE Meltzerből. M. 1983). Ezek az 1726-ban elért eredmények a fiatal órát J. Graham mecénásává tették, aki tapasztalatait továbbadta neki, pénzt adott neki munkájáért és munkáját bemutatta a Hosszúság Bizottságának.
1735-re Garrison összeállította első tengeri kronométerét, amelyet H1-nek hívott (egy modern nómenklatúra, amelyet Rupert Gould helyreállító javasolt az 1920-as években). A H1 Graham műhelyében volt kiállítva, ahol a Bizottság tagjai, a Királyi Társaság és mindenki más megvizsgálta. A kivitelezés, az összeszerelés és a mozgás minősége annyira nyilvánvaló és magas volt, hogy Harrison és H1 1736-ban próbautat tett Lisszabonba a "Centurion" hajón. Noha a H1 kezdetben rosszul ment, Garrison gyorsan visszatért a pályára, és visszamenve Lisszabonból, Garrison mérései megakadályozták, hogy a Centurion a sziklákra szálljon le a Lizard-fokon (Cornwell, a Scilly-szigetek közelében). A Centurion kapitányának és navigátorainak pozitív jelentéseit követõen az Admiralitás követelte, hogy hívják össze a Hosszúság Bizottságát és Harrison nyújtsa meg a díjat. A Bizottság sok év alatt először találkozott és kiadta első 250 font-díját, amelynek szövege a „további munka” (Howse, Derek. Nagy-Britannia hosszúságbizottsága: a pénzügyek, 1714-1828. The Mariner's Mirror, 84. kötet, 4. szám, 1998. november).
Ettől a pillanattól kezdve 1760-ig Harrison valójában az egyetlen támogatásban részesülő bizottság, amely rendszeresen találkozott, hogy megvizsgálja új modelljeit, és pénzt adott neki a további munkához, kezdve a második támogatásban, 1741-ben - egyszerre 500 font (ugyanazon a napon) az ülésen William Whiston szintén megkapta a díjat). Azóta Garrison kizárólag kronométereken dolgozott, és azt állította a Bizottságnak, hogy annyira elfoglalta a támogatásokkal kapcsolatos munkát, hogy megfosztották tőle a megélhetési és családi támogatási lehetőségeitől (a hosszúsági tanács megerősített jegyzőkönyve. 1746. június 4., Cambridge University Library, RGO 14). /öt). Valószínűleg ez a korszak eltúlzása volt jellemző, mivel ennek a "könnycseppnek" eredményeként Garrison újabb 500 fontot kapott. Garrison valószínűleg kiegészítette költségvetését,díj felszámolása találmányainak demonstrálásáról - ismert, hogy Benjamin Franklin, aki gyakran járt Londonban, 10 shillingt és 6 pennyt (1 font = 20 shilling = 240 penny) fizetett a Harrison műhelyében a krónométerekre néző jogért, és elégedett volt az elköltött összeggel. Harrison nyilvános hírneve elég nagy volt. A Newton utáni korszakban a tudósok élvezték a társadalom figyelmét és tiszteletét, és az ismeretek terjesztését nagyban megkönnyítette a folyóiratok, amelyeket kávézók egészítettek ki, ahol az információ szóról szájra továbbult, mint a modern társadalmi hálózatokban. 1749-ben Harrison elnyerte a Copley-érmet, amelyet a Királyi Társaság alapított 1731-ben.10 shillint és 6 pennyt (1 font = 20 shilling = 240 penny) fizetett a Harrison műhelyében található kronométerek nézésének jogáért, és elégedett volt az elköltött összeggel. Harrison nyilvános hírneve elég nagy volt. A Newton utáni korszakban a tudósok élvezték a társadalom figyelmét és tiszteletét, és az ismeretek terjesztését nagyban megkönnyítette a folyóiratok, amelyeket kávézók egészítettek ki, ahol az információ szóról szájra továbbult, mint a modern társadalmi hálózatokban. 1749-ben Harrison elnyerte a Copley-érmet, amelyet a Királyi Társaság alapított 1731-ben.10 shillint és 6 pennyt (1 font = 20 shilling = 240 penny) fizetett a Harrison műhelyében található kronométerek nézésének jogáért, és elégedett volt az elköltött összeggel. Harrison nyilvános hírneve elég nagy volt. A Newton utáni korszakban a tudósok élvezték a társadalom figyelmét és tiszteletét, és az ismeretek terjesztését nagyban megkönnyítette a folyóiratok, amelyeket kávézók egészítettek ki, ahol az információ szóról szájra továbbult, mint a modern társadalmi hálózatokban. 1749-ben Harrison elnyerte a Copley-érmet, amelyet a Királyi Társaság alapított 1731-ben.1749-ben Harrison elnyerte a Copley-érmet, amelyet a Királyi Társaság alapított 1731-ben.1749-ben Harrison elnyerte a Copley-érmet, amelyet a Királyi Társaság alapított 1731-ben.
John Garrison.
A bizottságtól kapott támogatásokhoz Garrison további három kronométer-modellt gyűjtött össze. A H2 és H3 új, innovatív megoldásokat tartalmazott. Ezek közül a legfontosabbak az első kompozit csapágyak, ketrectel és bimetall rugós kiegyenlítővel a hőmérsékleti hullámok kompenzálására. A Leonardo da Vinci-nak még mindig van egy csapágy vázlata, de a H3-ig a gyakorlati alkalmazásuk nem ismert. De az áttörést a negyedik modell, a H4 végezte el. A H4 nem asztali óra, hanem zseb "hagyma" alakjában készült, és kicsi mérete miatt gyémántot és rubint használt, nem pedig bakout csapágyakhoz, ám javítóművet (tekercselő mechanizmust) és H3 típusú bimetall mérlegt kapott. A H4 másodpercenként öt rezgéssel futott - sokkal gyorsabban, mint a 18. század bármely órája. A lassú rezgések ellenőrzése sokkal könnyebb volt, mint a gyors,de Garrison szándékosan beállította az órát, hogy a hajó rezgési frekvenciájánál jóval magasabb frekvencián oszcilláljon, hogy semlegesítse a hajótest vibrációit és a hangmagasságot, és nem tévedett.
1761-ben, közvetlenül a hét év háború alatt a franciaországi tengeri fenyegetés befejezése után a H4 próbautat tett a jamaicai Port Royalba Harrison fiával, aki szintén mester szerelő volt, a Deptford hajón, a H3 pedig Harrison műhelyében maradt. A 81 nap alatt felhalmozódott hiba körülbelül öt másodperc volt, ami 1,25 perc pontosságot jelentett - ezeknek a szélességeknek körülbelül 1 tengeri mérfölde volt. Visszafelé William pontosan megjósolta Madeira megjelenését. A "Deptford" lelkes kapitánya ilyen kronométert akart kapni, és Garrison, aki akkoriban már 67 éves volt, megjelent a Bizottságban azzal a kéréssel, hogy adjon neki első díjat az 1714-es törvény követelményeinek teljesítéséért.
A Bizottság megtagadta a díj kiállítását, hivatkozva arra, hogy a Port Royal hosszúsága nem ismert pontosan, a szerencse véletlen lehet, és a kronométer túl drága ahhoz, hogy praktikus legyen, vagyis tömeggyártásba kerüljön. Garrison 1500 font jutalmat és további 1000 font ígéretet kapott, ha egy második teszt megerősíti, hogy igaza volt. Garrison dühbe repült és nyilvános kampányt indított a Bizottság nyomására. A jutalék fizetésének vonakodása nemcsak a kapzsiság és az óvatosság miatt reménykedett, hanem abban a reményben is, hogy egy alternatív csillagászati módszer olcsóbb módon oldja meg a problémát.
Ahogy Garrison az órákon dolgozott, az égi tárgyak megfigyelésére szolgáló eszközök javultak. John Hadley (1682-1744), az Oxfordi csillagászat professzora, a Királyi Társaság alelnöke 1731-ben a társadalom ülésén bemutatta a Hadley kvadránt (később "oktáns" -ot) - egy készüléket, amely egy objektum egy látóablakon és egy másik tükörben tükröződésén alapul. … Egy 45 fokos ív (a kör egy nyolcadik része, ebből az "oktáns" név) tükrökkel megengedett, hogy kétszer nagyobb szöget mérjenek, akár 90 fokig. Az Oktáns rögzíti a szöget, függetlenül a megfigyelő mozgásától, és megőrzi a megfigyelés eredményét még a befejezése után is.
E. Halley részt vett a Hadley oktáns tengeri próbáin, amelyek Flamsteed után a Greenwichi Obszervatórium vezetőjévé váltak. Halley valamilyen oknál fogva nem emlékezett arra, hogy egy hasonló fényvisszaverő műszert egy 1698 körül elküldött levélben írta le Isaac Newton - ezeket a dokumentumokat sok évvel később találták meg Halley levéltárában, és egy élénk leírást arról, hogy a hajó fedélzetén működő magas tudományos bizottság harcolt a tengeri betegség helyett. megfigyelések.
John Hadley a kezében lévő oktánssal.
Hadley-től függetlenül hasonló hangszert hozott létre az amerikai Thomas Godfrey (1704-1749). Később Hadley hangszere kisebb változtatásokkal "oktánssá" vált, ahonnan a szextánsok kifejlődtek (60 ° -os skálával és 120 ° mérési szöggel). Az eszköz gyakorlati fontossága ellenére Hadley és Godfrey nem kapott díjat, ám a továbbfejlesztett eszközök lehetővé tették az órák alternatívájának megtalálását.
Az 1750-es években Tobias Mayer (1723-1762) német csillagász, a Göttingeni Egyetem professzora, a németországi térképészettel foglalkozik, Leonard Euler (1707-1783) segítségével, ebben az időben a berlini egyetemi tanár készített különösen pontos táblákat a hold helyzetéről. Euler javasolta a hold mozgásának elméletét. Mayer ezen elmélet és megfigyelések alapján holdtáblákat állított össze egy 360 ° -os nézetű speciális műszer segítségével. Miután megtudta a díjat, Mayer először nem mertett táblázatokat benyújtani a Bizottságnak, és azt hitte, hogy a külföldit azonnal elutasítják, ám végül az Anglia király és a Hannover választói, II. György mecenatúrájához fordult, és ennek eredményeként asztalai Londonba kerültek. 1761-ben Neville Maskelyne (1732-1811) a Greenwichi Megfigyelő Intézet jövőbeli vezetője, aki Szent Helenába utazott, hogy megfigyelje a Vénusz áthaladását a napelemek előtt,Hadley oktánssal elvégezte a Mayer-táblázatok szerinti „hold távolságok” módszerének tesztelését, és másfél fokos pontossággal kapott stabil eredményt.
1763-ra tervezték az ellenőrzést az Atlanti-óceánon át Londonból Barbadoszi Bridgetownba. Barbadoson Maskeline-nek a szilárd föld Jupiter holdjai alapján kellett kiszámolnia a referenciahosszúságot. Egyidejűleg ellenőriztük a H4, Mayer asztalokat és Christopher Irwin „tengeri székét” egy stabilizáló háromoldalú szuszpenzión a Jupiter műholdainak megfigyelésére. A szék, amelyet fejlesztője a londoni sajtón keresztül aktívan reklámozott, hiábavalónak bizonyult, és Harrison kronométere és a "holdasztalok" félfokos pontosságot biztosítottak. A végleges jelentésben a H4 kronométer pontossága 9,8 tengeri mérföld (15 km) volt, vagyis 40 másodperc hosszúság, Maskelyne és asszisztense, Charles Green által elvégzett "holdtávolság" módszerével - körülbelül fél fokkal.
1765-ben a bizottság ülésre került, amelyen úgy döntött, hogy Mayer özvegyének 5000 font jutalmat ad neki késő férje, Euler - 300 font, Harrison - 10 ezer fontért a sikerért és további 10 ezer fontért, ha a "gyakorlati" feltétel teljesül, azaz csökkennek a kronométer költségei, és leírják annak gyártási technológiáját, hogy más órák készítsék azt. A Bizottság, amely jóváhagyta a bizottság határozatait, a „holdi asztalok” díjazását 3000 fontra csökkentette, és levonta a Harrison-díjból már kapott 2500 font támogatást.
Garrison úgy vélte, hogy Maskelein érdeklődése miatt nem kapják meg a díjat, aki szinte egyidejűleg a Bizottság ülésével lett az új Royal Csillagász és a Greenwichi Megfigyelő Intézet vezetője (ez véletlen volt, mivel az előző Royal csillagász hirtelen meghalt). Ebben a pozícióban Maskelein a kronométer technológia állami elfogadásával foglalkozó bizottság tagjává és az albizottság vezetőjévé vált. Az órák modelljeit rajzokkal és Harrison magyarázattal vitték át Greenwichbe, ahol Maskelein és az Admiralitás képviselői további 10 hónapig tesztelték őket. A tesztek eredményei alapján Maskelein kétségeit fejezte ki amiatt, hogy a kronométer stabil eredményeket ad és hogy a termelési változatban a "holdasztalok" párhuzamos használata nélkül is felhasználhatók.
Maga Maskelyne ebben az időben a greenwichi csillagászok egy csapatával készítette elő az első "Tengeri almanach" kiadását, amely összefoglaló táblázatokat tartalmazott a Nap, a Hold, a bolygók és a "navigációs csillagok" helyzetéről egy adott hosszra és szélességre, valamint a megfelelő időértékeket nullán. meridián az év minden napján. Az Almanach első kiadását 1767-ben adták ki.
Az első krónométer 1735-ben készült.
Garrison, aki meg volt győződve arról, hogy Maskelein szándékosan eldobja találmányát, hogy előnyt biztosítson a csillagászati módszereknek, igazságszolgáltatást keresett a fiatal III. György királynál. A jó tudományos végzettséggel rendelkező uralkodó magának a tesztelésnek vetette alá a H5 kronométert, és személyesen felgyorsította hat hónapig. E tesztek eredményeként III. György azt javasolta, hogy Garrison petícióval lépjen be közvetlenül a parlamentbe, megkerülve a hosszúsági bizottságot, és követelje meg az első díját, és ha a parlament megtagadja, akkor ő, a király, személyesen ünnepélyesen megjelenik a parlamentben, és ugyanezt követeli a trónról. A Parlament még néhány évig ellenállt, és ennek eredményeként 1773-ban Harrison kiadta a legutóbbi, 8750 font összegű díjat (a költségek és az anyagköltségek levonása után).
A hosszúsági bizottság tevékenysége eredményeként:
A hosszúsági bizottság 1828-ig működött, összekapcsolva egy támogatási szervezet és egy kutatóközpont funkcióit, és számos egyéb díjat és támogatást adott ki, köztük 5000 font jutalmat W. Parry sarki felfedezőnek, aki a XIX. Század elején Kanadában a sarkvidéki szélesség 82,45 ° -át érte el.
Összegezve ezt a rövid esszét, még egyszer fel kell hívnunk a figyelmet arra, hogy a hosszúsági probléma megoldására egyetlen vagy akár több áttöréssel sem sikerült megoldást találni, hosszú, kemény, sok lépésből álló lépésben jött létre, amelyek mindegyike jelentős eredmény a saját területén. A navigációs és a kartográfiai módszerek tovább javultak még a Harrison kronométer és a Mayer-Euler módszer kísérletektől a navigációs gyakorlatig történő átvitele után is.
A brit tudomány vezető szerepe a navigációs problémák megoldásában nemcsak segített neki megszerezni és megőrizni a „tengeri uralkodó” státusát (a korai nacionalista menetelés „A Nagy-Britanniát a tengerek uralkodása” bonyolult volt 1740–1745-ben), hanem azt is, hogy Greenwich első meridiánussá váljon. egy sor minőségi tengeri almanach, Maskelein és követői. Az 1884-es washingtoni Nemzetközi Meridiánkonferencia nullára fogadta el a Greenwichi meridiánt, amely az univerzális standard időrendszer létrehozásának kezdete volt. Ezt a dátumot megelőzően a különbség a különböző országok és még a városok helyi idejében is olyan súlyos problémákat okozott, mint például a vasúti menetrendek. Az utolsó ország, amely Greenwich szerint koordinátákra váltott, Franciaország (1911) volt, és az időszámítás egységesítése még nem fejeződött be a mai napig,amelyet az orosz nép jól ismert a változó nyári időjárási politikából.
A brit kronométereket szintén a 19. század közepéig minden ország tengerészeinek minőségi színvonalának tekintették. De bár a hosszúságok kronométerrel történő számolása gyorsabb és pontosabb volt, mint a "hold távolságok" alapján történő számolás, a tengeri almanachok a 19. században megőrizték helyzetüket. A krónométerek a 19. század közepén messze nem voltak minden hajón, magas költségeik miatt. Ezenkívül a tengerészek nagyon gyorsan rájöttek, hogy a hajón legalább három időmérőnek kellett lennie, hogy az olvasásuk hibái észlelhetők és kiküszöbölhetők legyenek. Ha a három krónométer közül kettő ugyanazt az időt mutatja, akkor egyértelmű, hogy a harmadik helytelen és mennyire téved (ez a háromszoros moduláris redundancia első ismert példája). De még ebben az esetben is a kronométer leolvasásait összehasonlították a csillagászati adatokkal. "… tiszteletreméltó Stepan Ilyich sietve befejezi a harmadik pohárját,befejezi a második vastag cigarettát, és felmegy egy szextánssal, hogy megmérje a nap magasságát a hely hosszúsága meghatározására "- így írta le K. Stanyukovich a tengerészeti navigátor munkáját az 1860-as évek elején, annak ellenére, hogy a hajót több kronométerrel szerelték fel.
A 20. század elejére a kronométerek napi 0,1 másodperc pontosságot értek el, a fémkohászati és anyagtudományi felfedezéseknek köszönhetően. 1896-ban Charles Guillaume vas-nikkel ötvözeteket hozott létre, minimális hőtágulási együtthatóval (invar) és hőre elaszticitással (elinvar), amelyeket párosan kompenzáltak. Így jelent meg egy jó minőségű anyag a tavaszhoz és az egyensúlykerék-kerékhez (ezekért a munkákért Guillaume 1920-ban fizikai Nobel-díjat kapott 1920-ban). Az Invar és az Elinvar modern analógjai közé tartozik a berillium is.
A rádió feltalálásával a földi rádióállomások elkezdték továbbítani koordinátájukat. Az első világháború elejére eltűnt a Hold-távolság módszer igénye, és az időmérés további ellenőrzési módszerré vált. Ugyanakkor új, jobb minőségű harmonikus oszcillátort találtak, mint egy inga vagy rugós kiegyensúlyozó. 1880-ban Pierre és Jacques Curie felfedezte a kvarc piezoelektromos tulajdonságait, és 1921-ben Walter Cady kifejlesztette az első kvarcrezonátort. Így alakult ki a kvarcórák készítésének technológiai alapja, amelyeket eredetileg pontos időjelek forrásaként használtak, és az 1960-as évek óta tömeges műszerekgé váltak. A tengeri kronométereket elektronikus órák kezdték elhagyni.
Az űrkorszak kezdetével a navigáció megtette a következő lépést. Érdekes, hogy a műholdas navigáció alapvető sémája alapvetően nem különbözik a Whiston azon javaslatától, hogy a helyhez kötött hajókat tengeren helyezzék el, melynek jelei alapján a navigátorok meghatározzák a koordinátájukat - ezek olyan műholdak, amelyek a koordinátájukat és az egyetemes időt sugározzák a földi vevők jelzésére. A 20. századi technológiák lehetővé tették a 18. század terveinek új szintű megvalósítását. 1972 és 1990 között egy GPS navigációs műholdak orbitális csillagképét hozták létre, amelyet 1992-ben nyitottak meg polgári használatra. 2011 óta a szovjet-orosz GLONASS elérte tervezési kapacitását, és további két rendszer készül az indításra: az európai (Galileo) és a kínai (Beidou). Ezen rendszerek végső pontosságát méterben mérik. A műholdakat számos modern geodéziai rendszerben is használják, amelyek közül a legnagyobb, a francia DORIS centiméter pontosságú. A 2010-es évek okostelefonjai elkezdték tartalmazni a műholdakhoz kapcsolódó egyszerű navigációs rendszereket 8–32 méteres pontossággal, valamint egy automatikus időszinkronizálási funkciót, amely celluláris operátorok jeleit és „atomi idő” internetes erőforrásait használja.
Ennek ellenére a "Hold mentén" koordináták kiszámítását csak a XX. Században kezdték kizárni a tengerészek képzési programjaiból, és a hajózási almanachok továbbra is megjelennek. Ez egy nagyon megfelelő biztonsági háló. Ha egy villanyszerelő meghibásodik egy hajón, a tengerész nem veszítheti el navigációs segédeszközeit. A tengerész (és bárki, aki befejezte a cikk elolvasását) még akkor sem, ha nem tudja, hogyan kell kezelni a szexantumot és az almanachot, képes lesz egy koordinátáját fokos pontossággal meghatározni egy karóra és egy függőleges tárgy bármely árnyékának felhasználásával. Az elmúlt évszázadok technológiai fejlődése lehetővé tette a kéz viselését, ha nem kronométert, akkor a meglehetősen szoros hasonlóságot.
Szerző: Jurij Ammosov