Natt til 22-23 september 1707 satt en britisk skvadron under kommando av bakadmiral Claudsey Shovell, som kom tilbake fra operasjonsteatret under War of the Spanish Succession, under fullt seil på skjærene utenfor Isles of Scilly, sørvest for Cornwall-kysten, litt over 24 timer før hjemreisen. Isles of Scilly er en del av den eldgamle kornubiske badolit, en granittmassiv fra et brukket utbrudd fra karbon-perm-perioden, så dybden nær kysten deres synker veldig kraftig, og dessuten er de det første landet på banen til den grenen av Golfstrømmen, som går inn i Den engelske kanal. Scilly er et veldig farlig og forrædersk område, der skip døde regelmessig, men omfanget av forliset i 1707 var ekstremt stor.
Fem skip av linjen og ett brannskip sank ned på klippene til Scilly's West Reef, knapt synlig over vannet. Tre skip sank, inkludert flaggskipet fra Association Squadron, som sank med et mannskap på 800 på tre minutter. Admiral Shovell druknet selv i forbundet. Det totale antallet ofre for katastrofen varierte fra 1200 til 2000 mennesker. Kanskje hadde det vært færre havarerte hvis seilere visste hvordan de skulle svømme, men denne ferdigheten var sjelden på 1700-tallet. Overtroiske sjømenn mente at å kunne svømme innebar å bli forlis.
Deretter beskyldte legendene admiralens aristokratiske arroganse for katastrofen, som angivelig beordret en sjømann, en innfødt av disse stedene, å bli hengt på en yacht, som informerte ham om faren slik at det ville være nedslående å stille spørsmål ved myndighetene til overordnede. Virkeligheten var mye mer ubehagelig: helt til i siste øyeblikk hadde ingen i skvadronen en anelse om at skipene ikke var der de skulle. Admiral Shovell, som passerte alle ledd i sjøforsvaret, en æret seiler med 35 års erfaring, og hans navigatører feilberegnet sin lengdegrad på grunn av dårlig vær og var sikre på at de var lenger øst, i skipsfartsområdet til Den engelske kanal. Kartene, som Isles of Scilly befant seg i en avstand på omtrent 15 kilometer fra sin sanne posisjon, ble også oppsummert, noe som ble kjent flere tiår senere, allerede på midten av 1700-tallet.
Forlis for Claudisly Shovells skvadron i 1707. Gravering av en ukjent kunstner National Maritime Museum.
På tidspunktet for Scilly-katastrofen var behovet for nøyaktige metoder for å bestemme lengdegrad blitt anerkjent i mer enn et århundre. Tiden med geografiske funn demonstrerte kraftig etterslepet av kartografiske metoder fra praksisbehov. De spanske Habsburgerne har tilbudt priser for å løse "lengdegradsproblemet" siden 1567, Holland siden 1600, og det franske vitenskapsakademiet fikk et slikt oppdrag da det ble opprettet. Belønningen var veldig sjenerøs - i 1598 lovet Philip III av Spania 6000 dukater av gangen for en vellykket metode for å bestemme lengdegrad, 2000 dukater for en årlig livstidspensjon og 1000 dukater for utgifter. Dukaten ("doges mynt"), lik 3,5 gram gull, var den internasjonale monetære ekvivalent, opprinnelig fra Venezia; Habsburgerne myntet dukatene med samme vekt. I løpet av denne perioden ble hele volumet av den venetianske internasjonale handelen beregnet til omtrent to millioner hertugdyr per år,og 15 tusen dukater kostet byggingen av en kampby.
Hva var "lengdegradsproblemet"? Det er vanskelig, men ikke umulig, å bestemme bredden på et skip på høye hav til nærmeste kantede minutt. Bredde er en brøkdel av avstanden fra ekvator til pol, og derfor er verdien absolutt. Vinkelen mellom jordas akse og posisjonen til skipet kan bestemmes både fra solen og fra kjente stjerner ved bruk av en astrolabe eller sextant. Lengdegrad måles fra en viss meridian og er derfor betinget: alle punkter på kloden i forhold til himmelkulen er like, ethvert punkt kan tas som null. I nærheten av kysten kan plasseringen bestemmes av landemerkene som er synlige fra skipet - fjell, elver, tårn, som har blitt markert på kart for dette formålet siden tiden for de første portolanene. Fugler og planter kan også indikere nærhet til land. Men i ukjente farvanni det åpne hav eller i dårlig vær, ble oppgaven med å bestemme lengdegrad beregnet. Mange havruter, uten forsiktighet, ble ikke lagt i en rett linje fra havn til havn, men langs kysten av kontinentet til breddegrader som åpenbart var fri for farlige skjær og øyer, og derfra langs den geografiske parallellen til motsatt kyst. Privatpersoner og pirater ventet ofte på ofrene sine i disse "navigerbare" breddegrader (Dunn, Richard, Higgit, Rebeccah. Finne lengdegrad. Hvordan skip, klokker og stjerner hjalp til med å løse lengdegradesproblemet. Collins, 2014). Privatpersoner og pirater ventet ofte på ofrene sine i disse "navigerbare" breddegrader (Dunn, Richard, Higgit, Rebeccah. Finne lengdegrad. Hvordan skip, klokker og stjerner hjalp til med å løse lengdegradesproblemet. Collins, 2014). Privatpersoner og pirater ventet ofte på ofrene sine i disse "navigerbare" breddegrader (Dunn, Richard, Higgit, Rebeccah. Finne lengdegrad. Hvordan skip, klokker og stjerner hjalp til med å løse lengdegradesproblemet. Collins, 2014).
Metoden for å regne, som ble brukt av alle seilere i denne tiden, var basert på å måle fartens fart og tidspunktet for dets bevegelse langs en viss kompass-rumba. Hastigheten ble bestemt av etterslep - et tau med knuter, som ble kastet over bord; observatørene teller antall knuter som seilte forbi, og tidsbestemte tiden ved å telle eller resitere standardbønnen "Vår far" eller "Theotokos." Derfor ble hastigheten "nautisk kilometer i timen" kalt "knute". Selve nautiske milen er et breddegrad - det er ett bue-minutt fra meridianen. Den resulterende vektoren ble plottet fra punktet der bevegelsen begynte, under hensyntagen til sideveisdrift fra vind og strømmer - slik ble den nåværende koordinaten oppnådd. Denne metoden hadde en stor feil, som samlet seg jo mer, jo lenger skipet var i åpent hav. Nøyaktighet på 50 kilometer i en transoceanic reise for denne metoden er allerede en stor suksess. Feil på 100–150 kilometer var ikke uvanlig selv for erfarne navigatører.
Gjeldende lengdegrad kan beregnes nøyaktig hvis du kjenner til lokal tid og den nåværende astronomiske tiden ved den viktigste meridianen (siden 1960 har begrepet "universell tid" - UTC blitt brukt). Den nåværende tiden blir registrert av solen ved astronomiske eller sanne klokka 12 (øyeblikket når solen er høyest). Astronomisk middagstid er vanskelig å finne nøyaktig når den oppstår, og i praksis defineres det oftere som midtpunktet for tidsspennet mellom posisjonene til solen i samme høyde om morgenen og ettermiddagen. Siden det er 1440 minutter på en dag, og 21 600 buminutter i en full sirkel, tilsvarer 1 lysbue minutt 4 sekunder. Ved å beregne forskjellen mellom lokal tid og tid ved primærmeridianen i grader, kan du få et skifte i lengdegrad. Men hvordan kan jeg bestemme tiden hos den viktigste meridianen?
Salgsfremmende video:
Det er ingen landemerker i lengdegrad på himmelsk sfære, men det er periodiske. Formørkelser av solen og månen er de mest praktiske landemerkene, men sjeldenhetene gjør at de ikke kan brukes i periodisk navigering. De ble brukt til å måle lengden på punkter på land. Kartleggingen av den spanske nye verden fant for eksempel sted: alle lokale kolonialadministratorer fikk den samme solur fra Madrid på forhånd og ble instruert om å måle den nøyaktige plasseringen av gnomons skygge på formørkelsesdagen. De innsamlede koordinatene ble overført til Madrid, hvor de ble behandlet. Nøyaktigheten til slike kollektive målinger var ikke høy, og noen observatører gjorde feil på 2–5 lengdegrader.
Formørkelser av Jupiters måner er mye vanligere. Galileo, som åpnet dem og ganske raskt innså at det var en naturlig himmelklokke foran seg, utviklet til og med en celaton for dette formålet - en brakett for å feste teleskopet til observatørens hode. Men alle forsøk på å se dem fra skipet, selv i klart vær, mislyktes. Men denne metoden har blitt brukt på land. Den ble brukt av Giovanni Cassini og Jean Picard for å kartlegge Frankrike på 1670-tallet. Som et resultat av den raffinerte undersøkelsen har Frankrikes territorium krympet på nye kart så mye at solkongen får kreditert å si "Astronomer har tatt flere land fra meg enn alle fiendene satt sammen."
Fra 1500-tallet ble det forsøkt å beregne eller nøye beskrive de relative posisjonene til månen, solen og viktige navigasjonsstjerner. Denne metoden for "måneavstander" antok bestemmelsen av vinkelen mellom Månen og andre himmellegemer i det såkalte "havskumringen" (før daggry og rett etter solnedgang, når både stjernene og horisonten er synlige på samme tid). Men på begynnelsen av 1700-tallet var nøyaktigheten til denne metoden fremdeles for lav, med en feil på 2-3 lengdegrader. Det er med forsøket på å forbedre beregningen av månebanen, for å korrigere tabellene for navigatører, at formuleringen av "tre-kroppsproblemet" (Solen, Jorden og Månen) henger sammen, som, som G. Bruns og A. Poincaré viste på slutten av 1800-tallet, ikke har noen analytisk løsning i generelt syn.
Tverrstangobservasjoner som brukes til å bestemme måneavstander og måle høyder.
Endelig kan du bare se på den universelle tiden på klokken som er synkronisert med den. Men for dette må klokken ikke miste nøyaktigheten under rullende forhold, endringer i jordas gravitasjons- og magnetfelt, høy luftfuktighet og temperatursprang. Selv på et stasjonært land var oppgaven vanskelig, og de fineste sinnene på 1600-tallet gjorde betydelig innsats for å lage kvalitetsur.
På begynnelsen av 1700-tallet dukket det opp stasjonære tårnklokker med pendler, som var feil med omtrent 15 sekunder per dag. Deres utvikling ble mulig takket være forskningen til Galileo Galilei, som oppdaget at svingningene til en pendel er konstant i tid (1601). I 1637 utviklet nesten blind Galileo den første rømming (et apparat for å svinge en pendel), og på 1640-tallet prøvde sønnen å lage en klokke med en pendel fra farens skisser, men til ingen nytte.
Den første gjennomførbare og for sin tid meget nøyaktige pendelur ble opprettet i 1656 av Christian Huygens, som kan ha kjent til Galileo Jr.s eksperimenter fra sin far, en nederlandsk politiker som deltok i forhandlingene med Galileo Jr. (Gindikin S. G. Matematisk og mekaniske problemer i Huygens arbeider med pendelur (Priroda, nr. 12, 1979). Huygens, derimot, var den første som beskrev og underbygger en isokron kurve som pendelen vil bevege seg med konstant hastighet, og la en pendelkontroller til klokken basert på den. Huygens ga et skjematisk diagram og en matematisk begrunnelse for en klokke med en pendel i sin avhandling fra 1673 "Horologium Oscillatorium: sive de motu pendulorum ad horologia aptato demostrationes geometricae"Etter en tid dukker det opp en ankergaffel i klokkeutformingen, hvis formål er å begrense svingningene i pendelen til en liten vinkel, ettersom egenskapen til isokronisme av en rett pendel i store vinkler forsvinner. Opprettelsen av fagverksgaffelen ble ofte tilskrevet Robert Hooke eller urmaker George Graham, men nå prioriteres astronomen og urmakeren Richard Townley, som opprettet den første fagverksuret i 1676.
Christian Huygens.
Samtidig skjedde det et gjennombrudd i etableringen av vårklokker. Hookes berømte studier av fjærer var rettet nettopp mot å forbedre urbevegelsene. Våren brukes i balansere som kontrollerer nøyaktigheten til klokker uten pendler; og det antas at den første balansen ble laget av Hooke rundt 1657. På 1670-tallet produserte Huygens en moderne type spiralfjærbalanser som muliggjorde opprettelse av lommeur (Headrick, Michael. Origin and Evolution of the Anchor Clock Escapement. Magazine Control Systems, Inst. Of Electrical and Electronic Engineers. 22 (2), 2002).
På slutten av 1700-tallet begynte tidligere lagde mekaniske klokker å bli massivt forsynt med pendler. Pendelen ga en nøyaktighet som var mye høyere enn en fjærur, men kunne bare fungere på en flat overflate og innendørs. Pendelen var ikke egnet for lange reiser, siden fuktighet og temperatur påvirker dens lengde, og rullen slår ned frekvensen av svingningene. Dette ble tydelig i de aller første sjøforsøkene på 1660-tallet. Og selv under ideelle forhold bør klokkens bevegelse ta hensyn til at frekvensen av svingninger i en pendel med konstant lengde avtar når den nærmer seg ekvator - dette fenomenet ble oppdaget av den franske astronomen Jean Richet, Cassinis assistent, i 1673 i Guyana.
Det var dette komplekset av problemer som førte til at det britiske parlamentet i 1714 vedtok en lov om egne priser for oppdagelsen av metoder for å bestemme lengdegrad. Etter anbefaling fra Isaac Newton og Edmund Halley, tildelte parlamentet en belønning på £ 10.000 for 1 grad av nøyaktighet, £ 15.000 for 40 arc-minutes og 20.000 £ for 30 arc-minutes. For å avgjøre vinnerne opprettet parlamentet Kommisjonen for bestemmelse av lengdegrad til sjøs, eller som den ofte forkortes som den er lengdegradskommisjonen.
De første årene av det britiske programmet var ikke spesielt vellykkede. Størrelsen på førstepremien skapte en sensasjon i samfunnet, og hovedansvaret for søkere til prisen inkluderte svindlere og projektorer, hvorav noen utmerket seg under boom of the South Seas i 1720. Bare noen få prosjekter kom fra erfarne forskere, mekanikere og ingeniører og fremmet problemforståelse og problemløsning. Loven formaliserte ikke prosedyren for kommisjonens arbeid og prosedyren for tildeling av prisen, og søkerne beleiret kommisjonens medlemmer en etter en i henhold til deres forbindelser - noen av Lords of the Admiralty, noen av Astronomer Royal og den første lederen av Greenwich Observatory, John Flamsteed, eller Newton. Komiteens medlemmer jaget enten søkerne bort, eller gjennomgikk arbeidet sitt i detalj med anbefalinger for å revidere og endre retningen på søket, men de første tiårene ga de ingen priser til noen, ogtilsynelatende ikke møttes engang på møtet.
Oppgaven så så unnvikende at lengdegradssøkere ble gjenstand for latterliggjøring. Jonathan Swift nevnte "lengdegrad" sammen med "evigvarende bevegelse" og "universalmiddel" i Gullivers Travels (1730), og William Hogarth fremstilte i den grafiske romanen "The Rake's Way" (1732) en galning som tegnet på veggen i Bedlam, det berømte London-huset vanvittige letelighetsprosjekter. Noen forskere mener at politikeren og satirikeren John Arbuthnot skrev en hel bok "The Longitude Examin'd" (sent 1714), der han angivelig seriøst beskrev prosjektet til "vakuumkronometeret" på vegne av en viss "Jeremy Tucker" (Rogers, Pat. Lengdegrad smidd. Hvordan en hoax fra det attende århundre har tatt i Dava Sobel og andre historikere. The Times Literary Supplement. 12. november 2008). Interessant, selv om denne boken er en satire,hun viser ikke bare en dyp kunnskap om mekanikk og urmakeri, men også myntet begrepet "kronometer" for første gang i historien.
Den mest berømte "lengdegradssøkeren" fra den tidlige perioden var likevel en ganske seriøs vitenskapsmann - William Whiston (1667–1752), en yngre samtid, kollega og populariserer av Newton. Han erstattet Newton som sjef for Lucas-stolen i Cambridge, mistet den på grunn av det faktum at han begynte å forsvare religiøse synspunkter nær arianismen (noe Newton, i nærheten av ham i synspunkter, fornuftig ikke gjorde det), og på grunn av det samme " kjetteri”ble han ikke akseptert i Royal Society. Etter utvisningen fra Cambridge gikk Whiston over til vitenskapelig popularisering og holdt offentlige foredrag i London om de siste vitenskapelige fremskrittene. Det var rapporten hans tidlig i 1714 (medforfatter med Humphrey Ditton) som var drivkraften for adopsjon av lengdegradsloven.
Langhåret galning. Detalj av et maleri av Hogarth fra Mota Career-serien.
Da tildelingen ble kunngjort, begynte Whiston å aktivt utvikle metoder for å bestemme lengdegrad. I sine aktiviteter brukte han de nye kanalene for massekommunikasjon som var tilgjengelig for ham for å danne offentlig offentlig støtte, nemlig annonserte han i aviser, la ut plakater og snakket i kaffehus, som på det tidspunktet var diskusjonsklubber og offentlige møterom. Sosiale nettverk og online medier kan tjene som en grov analogi for begynnelsen av det 21. århundre. Whistons sosiale innflytelse var så stor at han ble beæret med personlig satire fra Martinus Scriblerus (et kollektivt satirisk prosjekt av A. Pope, J. Swift og J. Arbuthnot; i russisk litteratur er hans nære analog Kozma Prutkov). Et av Whistons prosjekter beskrev skipforankret i det åpne havet på steder med kjente koordinater og regelmessig avfyring av signalutblussing i luften - dette er prosjektet som galningen på bildet av Hogarth tegnet på veggen.
Whiston betraktet som den mest lovende bestemmelsen av lengdegrad ved magnetisk deklinasjon (denne metoden ble tilsynelatende først foreslått av Edmund Halley). På dette grunnlaget kolliderte Whiston med Newton, gjennom hvem han sendte sine prosjekter, og som regelmessig krevde at han skulle drive med astronomisk forskning i stedet for magnetisk (For disse og andre Newtons anmeldelser av lengdegradsprosjekter, se: Cambridge University Library, Department of Manuscripts and University Archives. MS Add.3972 Artikler om å finne lengdegrad til sjøs). Som et resultat laget Whiston et av de første magnetiske deklinasjonskartene (det var et kart over Sør-England). Til slutt tildelte kommisjonen Whiston en hederlig omtale av £ 500 for å lage instrumenter for måling av magnetisk deklinasjon (1741). Dette var en blindvei av forskning: som vi vet nå, etter århundrer med observasjon,Jordens magnetiske felt endres veldig dynamisk, og den magnetiske deklinasjonen kan ikke indikere koordinatene til et sted.
Siden 1732 dukket gradvis opp en absolutt leder i jakten på metoder for å bestemme lengdegrad - John Garrison (1693–1776), en urmaker i London. Harrison, en selvlært mekaniker, utviklet flere banebrytende innovasjoner i ungdommen. Han valgte bakout tre (guaiac tre) til urlagrene. Backout har høy hardhet og slitestyrke, reagerer ikke på fuktighet, mens den også avgir naturlig smøremiddel, som i motsetning til vaktsmøremiddel fra 1700-tallet ikke endrer egenskapene i sjøluften (på 1800-tallet viste backouten seg å være utmerket i lagre for propeller) … Takket være lagre fra back-outen, er Harrisons klokke fortsatt i gang. Garrison skapte også den første bimetalliske pendelen i form av parallelle stenger i stål og messing. Den termiske ekspansjonskoeffisienten til disse materialene er forskjellig,slik at når temperaturen stiger eller faller, endres ikke den totale lengden. Den bimetalliske pendelen kunne bevege seg fra tempererte breddegrader til tropene uten å endre svingningsfrekvensen, bortsett fra som et resultat av en endring i gravitasjonsfeltet. Garrison utviklet også en original "gresshoppe" -mekanisme (Michal, Stanislav. Clock. Fra gnomon til atomur. Transl. Fra tsjekkiske RE Melzer. M. 1983). Disse prestasjonene i 1726 førte den unge urmakeren til formynderiet til J. Graham, som ga sin erfaring videre til ham, ga ham penger for arbeid og overrakte sitt arbeid for Commission of Longitude. Garrison utviklet også en original "gresshoppe" -mekanisme (Michal, Stanislav. Clock. Fra gnomon til atomur. Transl. Fra tsjekkiske RE Melzer. M. 1983). Disse prestasjonene i 1726 førte den unge urmakeren til formynderiet til J. Graham, som ga sin erfaring videre til ham, ga ham penger for arbeid og presenterte sitt arbeid for lengdegradskommisjonen. Garrison utviklet også en original "gresshoppe" -mekanisme (Michal, Stanislav. Clock. Fra gnomon til atomur. Transl. Fra tsjekkiske RE Melzer. M. 1983). Disse prestasjonene i 1726 førte den unge urmakeren til formynderiet til J. Graham, som ga sin erfaring videre til ham, ga ham penger for arbeid og overrakte sitt arbeid for Commission of Longitude.
I 1735 hadde Garrison samlet sitt første marine kronometer, som han kalte H1 (dette er den moderne nomenklaturen, foreslått av restauratøren Rupert Gould på 1920-tallet). H1 var utstilt i Grahams verksted, hvor den ble undersøkt av medlemmer av kommisjonen, Royal Society og alle andre. Kvaliteten på utførelse, montering og bevegelse var så åpenbar og høy at Garrison og H1 i 1736 dro på en testreise til Lisboa på skipet "Centurion". Selv om H1 hadde gått dårlig med det første, fikk Garrison den raskt tilbake på sporet, og på vei tilbake fra Lisboa hindret Garrisons målinger Centurion i å lande på klippene ved Cape Lizard (Cornwell, nær Isles of Scilly). Etter positive rapporter fra kaptein og navigatører i Centurion, krevde Admiralitetet at lengdegradskommisjonen ble innkalt og Harrison ble tildelt prisen. Kommisjonen møttes for første gang på mange år og utstedte sin første pris noensinne på £ 250 med ordlyden "for videre arbeid" (Howse, Derek. Storbritannias lengdegrad: finansene, 1714-1828. The Mariner's Mirror, Vol. 84, Nr. 4, november 1998).
Fra det øyeblikket til 1760 ble Harrison faktisk den eneste tilskuddsmottakeren av kommisjonen, som regelmessig møttes for å inspisere hans nye modeller og ga ham penger til videre arbeid, og startet med den andre bevilgningen i 1741 - 500 pund om gangen (på samme på møtet mottok også William Whiston prisen). Siden den gang har Garrison utelukkende arbeidet med kronometer og fremsatt krav til kommisjonen om at han var så opptatt med arbeid med tilskudd at han ble fratatt muligheten til å tjene til livets opphold og forsørge sin familie (Confirmed minutes of the Board of Longitude. 4. juni 1746. Cambridge University Library. RGO 14 /fem). Kanskje var dette en overdrivelse som kjennetegnet hans tidsalder, siden Garrison som et resultat av denne "tårnropen" fikk en annen bevilgning på 500 pund. Garrison fylte nok budsjettet,å belaste et gebyr for demonstrasjonen av oppfinnelsene hans - det er kjent at Benjamin Franklin, som ofte besøkte London, betalte 10 shilling og 6 pence (1 pund = 20 shilling = 240 pence) for retten til å se på kronometrene i Harrisons verksted og var fornøyd med beløpet som ble brukt. Harrisons offentlige berømmelse var stor nok. I tiden etter Newton likte forskere oppmerksomheten og respekten for samfunnet, og kunnskapsformidlingen ble i stor grad tilrettelagt av tidsskrifter, supplert av kaffebarer, der informasjon ble gitt forbi muntlig, som i moderne sosiale nettverk. I 1749 ble Harrison tildelt Copley-medaljen, opprettet av Royal Society i 1731.betalte 10 shilling og 6 pence (1 pund = 20 shilling = 240 pence) for retten til å se kronometrene i Harrisons verksted og var fornøyd med beløpet som ble brukt. Harrisons offentlige berømmelse var stor nok. I tiden etter Newton likte forskere oppmerksomheten og respekten for samfunnet, og kunnskapsformidlingen ble i stor grad tilrettelagt av tidsskrifter, supplert av kaffebarer, der informasjon ble gitt forbi muntlig, som i moderne sosiale nettverk. I 1749 ble Harrison tildelt Copley-medaljen, opprettet av Royal Society i 1731.betalte 10 shilling og 6 pence (1 pund = 20 shilling = 240 pence) for retten til å se kronometrene i Harrisons verksted og var fornøyd med beløpet som ble brukt. Harrisons offentlige berømmelse var stor nok. I tiden etter Newton likte forskere oppmerksomheten og respekten for samfunnet, og kunnskapsformidlingen ble i stor grad tilrettelagt av tidsskrifter, supplert av kaffebarer, der informasjon ble gitt forbi muntlig, som i moderne sosiale nettverk. I 1749 ble Harrison tildelt Copley-medaljen, opprettet av Royal Society i 1731. I 1749 ble Harrison tildelt Copley-medaljen, opprettet av Royal Society i 1731. I 1749 ble Harrison tildelt Copley-medaljen, opprettet av Royal Society i 1731.
John Garrison.
For tilskuddene mottatt fra kommisjonen samlet Garrison ytterligere tre modeller av kronometer. H2 og H3 inneholdt nye innovative løsninger. De viktigste av disse er de første komposittlagrene med et bur og en bimetallisk fjærbalanse som kompenserer for temperaturstøt. Leonardo da Vinci har fremdeles et skjematisk diagram over peiling, men frem til H3 er deres praktiske anvendelse ukjent. Men gjennombruddet ble gjort på den fjerde modellen, H4. H4 ble laget i form av ikke en bordklokke, men en "løk" i lommen, og på grunn av sin lille størrelse, brukte den diamant- og rubinlagre i stedet for bacout, men fikk en remontuar (viklingsmekanisme) og en bimetallisk balansestang av H3-typen. H4 kjørte med fem vibrasjoner i sekundet - mye raskere enn noen klokke fra 1700-tallet. Det var mye enklere å kontrollere langsomme vibrasjoner enn raske,men Garrison satte bevisst klokken til å svinge med en frekvens som er mye høyere enn skipets svingningsfrekvens for å nøytralisere vibrasjonen i skroget og tonehøyde, og han tok ikke feil.
I 1761, rett etter slutten av marinetrusselen fra Frankrike under syvårskrigen, dro H4 på en testreise til Port Royal på Jamaica med Harrisons sønn William, også en mestermekaniker, på Deptford-skipet. H3 forble i Harrisons verksted. Feilen akkumulert i løpet av 81 dager var omtrent fem sekunder, noe som betydde en nøyaktighet på 1,25 minutter - omtrent 1 nautisk mil for disse breddegradene. På vei tilbake spådde William nøyaktig utseendet til Madeira. Den entusiastiske kapteinen på Deptford ønsket å motta et slikt kronometer, og Garrison, som på det tidspunktet allerede var 67 år gammel, dukket opp for kommisjonen med en anmodning om å utstede ham den første prisen for å oppfylle kravene i loven fra 1714.
Kommisjonen nektet å gi ut en pris, og siterer det faktum at lengden på Port Royal kanskje ikke er kjent nøyaktig nok, flaks kan være tilfeldig, og kronometeret er for dyrt til å være praktisk, det vil si gå inn i masseproduksjon. Garrison mottok en pris på 1 500 pund og et løfte om ytterligere 1 000 pund hvis en annen test bekrefter at han hadde rett. Garrison fløy inn i et raseri og startet en offentlig kampanje for å presse kommisjonen. Motviljen mot å betale kommisjonen skyldtes ikke bare grådighet og forsiktighet, men også håp om at en alternativ astronomisk metode ville gi en løsning på problemet på en rimeligere måte.
Da Garrison jobbet på klokken, ble instrumentene for å observere himmelobjekter forbedret. I 1731 presenterte Oxford astronomiprofessor John Hadley (1682-1744), visepresident i Royal Society, på et møte i samfunnet Hadley-kvadranten (senere kalt "oktanten") - et instrument basert på kombinasjonen av et objekt i et visir og et annet objekt reflektert i et speil … En bue på 45 grader (en åttedel av en sirkel, derav navnet "oktant") ved bruk av speil, tillot å måle vinkler dobbelt så store, opp til 90 grader. Octant fikser vinkelen uavhengig av observatørs bevegelse og sparer resultatet av observasjonen selv etter at den er avsluttet.
E. Halley deltok i sjøforsøkene til Hadley-oktanten, som etter Flamsteed tok over som sjef for Greenwich Observatory. Halley husket av en eller annen grunn ikke at et lignende reflekterende instrument ble beskrevet i et brev til ham av Isaac Newton rundt 1698 - disse dokumentene ble funnet i Halleys arkiver mange år senere, sammen med en levende beskrivelse av hvordan en høy vitenskapelig kommisjon ombord skipet kjempet mot sjøsykhet i stedet for observasjoner.
John Hadley med oktant i hånden.
Uavhengig av Hadley ble et lignende instrument skapt av amerikaneren Thomas Godfrey (1704-1749). Hadleys instrument ble senere, med mindre modifikasjoner, omgjort til en "oktant", som sekstantene utviklet seg fra (med en skala på 60 ° og en målevinkel på 120 °). Til tross for verktøyets praktiske betydning, mottok ikke Hadley og Godfrey priser, men forbedrede verktøy gjorde det mulig å finne et alternativ til klokker.
På 1750-tallet engasjerte den tyske astronomen Tobias Mayer (1723-1762), professor ved universitetet i Göttingen, kartografi av Tyskland, med hjelp av Leonard Euler (1707-1783), på dette tidspunktet en professor ved Universitetet i Berlin, spesielt nøyaktige tabeller over månens plassering. Euler foreslo en teori om månens bevegelse, Mayer kompilerte månetabeller basert på denne teorien og observasjonene ved hjelp av et spesielt instrument med 360 ° utsikt. Da han lærte seg prisen, turte Mayer først ikke å sende bordene sine for kommisjonen, og trodde at utlendingen ville bli nektet umiddelbart, men til slutt tyde han til patronering av kongen av England og velgeren av Hannover, George II, og som et resultat havnet bordene hans i London. I 1761, den fremtidige sjefen for Greenwich-observatoriet, Neville Maskelyne (1732-1811), som reiste til Saint Helena for å observere passasjen av Venus foran solskiven,gjennomførte tester av metoden for "måneforhold" i henhold til Mayer-tabellene med Hadley-oktanten og fikk et stabilt resultat med en nøyaktighet på halvannen grad.
En kontrollreise over Atlanterhavet fra London til Bridgetown i Barbados var planlagt i 1763. I Barbados måtte Maskeline beregne referanselengden fra Jupiters måner fra fast jord. H4, Mayer-bord og Christopher Irwins "havstol" på en stabiliserende triaksial oppheng for å observere Jupiters satellitter ble kontrollert samtidig. Stolen, som utvikleren aktivt annonserte gjennom London-pressen, viste seg å være ubrukelig, og Harrisons kronometer og "månebord" sørget for nøyaktighet til en halv grad. I den endelige rapporten var nøyaktigheten til H4-kronometeret 9,8 nautiske mil (15 km), eller 40 sekunders lengdegrad, månens avstandsmetode utført av Maskelyne og hans assistent Charles Green - omtrent en halv grad.
I 1765 møtte kommisjonen til et møte, hvor den bestemte seg for å gi Mayers enke en belønning på 5.000 pund for bordene til hennes avdøde ektemann, Euler - 300 pund, og Harrison - 10 tusen pund for suksess og ytterligere 10 tusen når vilkåret om "praktisk" er oppfylt, det vil si kostnadene for kronometeret vil bli redusert, og produksjonsteknologien vil bli beskrevet slik at andre urmakere kan reprodusere det. Parlamentet, som godkjente kommisjonens beslutninger, kuttet godtgjørelsen for "månebordene" til 3 000 pund, og trakk 2500 pund tilskudd som allerede er mottatt fra Harrisons pris.
Garrison mente at han ble frastjålet prisen for intrigene til Maskelein, som nesten samtidig med kommisjonens møte ble den nye Astronom Royal og sjef for Greenwich Observatory (dette var en tilfeldighet, siden den forrige Astronom Royal døde plutselig). I denne stillingen ble Maskelein medlem av kommisjonen og leder for underkomiteen for statlig aksept av kronometer-teknologi. Modeller av klokker med tegninger og forklaringer av Harrison ble overført til Greenwich, hvor de ble testet av Maskelein og representanter for Admiralitetet i ytterligere 10 måneder. Basert på resultatene fra testene uttrykte Maskelein tvil om at kronometeret gir stabile resultater og kan brukes i produksjonsversjonen uten parallell bruk av "månetabellene".
Maskelyne selv på dette tidspunktet sammen med et team av Greenwich-astronomer forberedte seg på publisering av den første "Nautical Almanac", som inneholdt sammendragstabeller over posisjonene til Solen, Månen, planeter og "navigasjonsstjerner" for en gitt lengdegrad og breddegrad og de tilsvarende tidsverdiene på null. meridian for hver dag i året. Den første utgaven av Almanak ble utgitt i 1767.
Det første kronometeret ble opprettet i 1735.
Garrison, som var overbevist om at Maskelein bevisst druknet sin oppfinnelse for å gi en fordel til astronomiske metoder, gikk for å søke rettferdighet med den unge kong George III. Monarken, som hadde fått en god vitenskapelig utdanning, tok H5 kronometer for å teste for seg selv og avviklet den personlig daglig i seks måneder. Som et resultat av disse testene foreslo George III at Garrison skulle inngå med en begjæring direkte inn i parlamentet, omgåelse av lengdegradskommisjonen og kreve sin første pris, og hvis parlamentet nekter, vil han, kongen, personlig høytidelig dukke opp i parlamentet og kreve det samme fra tronen. Parlamentet motsatte seg i flere år til, og som et resultat utstedte Harrison i 1773 den siste tildelingen på 8 750 pund (etter fratrekk for materialer og kostnader).
Lengdegradskommisjonens aktiviteter resulterte i:
Lengdegradskommisjonen arbeidet fram til 1828, og kombinerte funksjonene til en tilskuddsorganisasjon og et vitenskapelig senter, og ga ut en rekke priser og tilskudd, inkludert en pris på 5000 pund til polfarer W. Parry, som nådde 82.45 ° nordlig breddegrad i polare Canada på begynnelsen av 1800-tallet.
For å oppsummere dette korte essayet, bør man nok en gang gjøre oppmerksom på at løsningen på lengdegradsproblemet ikke ble oppnådd ved ett eller flere gjennombrudd, det ble skapt lenge, hardt, fra et stort antall trinn, som hver var en betydelig prestasjon på sitt eget felt. Selv etter at Harrison kronometer og Mayer-Euler-metoden gikk fra eksperimenter til navigasjonspraksis, fortsatte navigasjons- og kartografimetodene å forbedre seg.
Vitenskapens ledende rolle i Storbritannia i å løse navigasjonsproblemer hjalp henne ikke bare til å vinne og opprettholde statusen som "hersker over havene" (den tidlige nasjonalistiske marsjen "Rule Britain, by the seas" var komplisert i 1740-1745), men også å etablere Greenwich som den viktigste meridianen, i den første en dreining av nautiske almanakker av kvalitet av Maskelein og hans etterfølgere. Den internasjonale meridiankonferansen i 1884 i Washington vedtok Greenwich-meridianen som null, som markerte begynnelsen på etableringen av det universelle standardtidssystemet. Før denne datoen var avviket i lokal tid for forskjellige land og til og med byer slik at det skapte alvorlige problemer, for eksempel for jernbanetider. Det siste landet som gikk over til koordinater i følge Greenwich var Frankrike (1911), og foreningen av tidstelling er ikke fullført til i dag,som er godt kjent for folket i Russland fra sommertidens endrede politikk.
Britiske kronometre ble også betraktet som standard for kvalitet blant seilere i alle land i hvert fall fram til midten av 1800-tallet. Men selv om tellingen av lengdegrader av kronometeret var raskere og mer nøyaktig enn å telle etter "måneforstandene", holdt de nautiske almanakkene sine posisjoner gjennom hele 1800-tallet. Kronometre var langt fra på alle skip tilbake i midten av 1800-tallet på grunn av de høye kostnadene. I tillegg fant seilerne veldig raskt ut at det burde ha vært minst tre kronometer på skipet, slik at feil i avlesningene deres kunne oppdages og elimineres. Hvis to av de tre kronometrene viser samme tid, er det tydelig at den tredje er feil og hvor mye han tar feil (dette er det første kjente eksemplet på trippel modulær redundans). Men selv i dette tilfellet ble kronometeravlesningene kontrollert mot astronomiske data. “… Ærverdige Stepan Ilyich fullfører raskt sitt tredje glass,avslutter den andre tykke sigaretten og går opp med en sekstant for å ta høydene på solen for å bestemme stedets lengdegrad "- slik beskrev K. Stanyukovich arbeidet til en marine-navigatør på begynnelsen av 1860-tallet, til tross for at skipet var utstyrt med flere kronometer.
Ved begynnelsen av 1900-tallet nådde kronometer en nøyaktighet på 0,1 sekunder per dag, takket være funn innen metallurgi og materialvitenskap. I 1896 skapte Charles Guillaume jern-nikkellegeringer, med minimale koeffisienter av termisk ekspansjon (invar) og termoelastisitet (elinvar), som ble matchet for å kompensere hverandre i par. Slik syntes et høykvalitets materiale for våren og balanseringshjulet (i 1920 mottok Guillaume Nobelprisen i fysikk for disse verkene). Moderne analoger av Invar og Elinvar inkluderer også beryllium.
Med oppfinnelsen av radio begynte jordbaserte radiostasjoner å overføre koordinatene sine. Ved begynnelsen av første verdenskrig forsvant behovet for en måneavstandsmetode, og tidtaking ble en ekstra kontrollmetode. Samtidig ble det funnet en ny harmonisk oscillator av bedre kvalitet enn en pendel eller en fjærbalanser. I 1880 oppdaget Pierre og Jacques Curie de piezoelektriske egenskapene til kvarts, og i 1921 utviklet Walter Cady den første kvartsresonatoren. Slik syntes det teknologiske grunnlaget for opprettelsen av kvartsur, som opprinnelig ble brukt som kilder til nøyaktige tidssignaler, og siden 1960-tallet har blitt masseinstrumenter. Marine kronometre begynte å bli erstattet av elektroniske klokker.
Med begynnelsen av romalderen tok navigasjonen neste steg. Det er interessant at det grunnleggende skjemaet for satellittnavigasjon i utgangspunktet ikke skiller seg fra Whistons forslag om å plassere stasjonære skip til sjøs, i henhold til signalene som sjøfarerne vil bestemme koordinatene sine for - dette er satellitter som kringkaster deres koordinater og universell tid til å signalisere mottakere på jorden. Teknologier fra det 20. århundre gjorde det mulig å implementere 1700-tallets planer på et nytt nivå. Fra 1972 til 1990 ble det opprettet en orbital konstellasjon av GPS-navigasjonssatellitter, som i 1992 ble åpnet for sivil bruk. Siden 2011 har den sovjet-russiske GLONASS nådd sin designkapasitet, og ytterligere to systemer forberedes for lansering, det europeiske (Galileo) og kinesisk (Beidou). Den endelige nøyaktigheten til disse systemene måles i meter. Satellitter brukes også i flere moderne geodetiske systemer, hvorav den største, den franske DORIS, har centimeternøyaktighet. Smarttelefoner fra 2010-tallet begynte å inkludere enkle navigasjonssystemer knyttet til satellitter med en nøyaktighet på 8 til 32 meter og en automatisk tidssynkroniseringsfunksjon ved hjelp av signaler fra mobiloperatører og internettressurser fra "atomtid".
Likevel begynte beregningen av koordinater "langs månen" først på XX århundre å bli ekskludert fra treningsprogrammene for seilere, og nautiske almanakker blir fortsatt publisert. Dette er et veldig passende sikkerhetsnett. Hvis en elektriker svikter på et skip, skal sjømannen ikke miste navigasjonshjelpemidlene. Men selv ikke å vite hvordan de skal håndtere sekstanten og almanaken, vil sjømannen (og alle som er ferdig med å lese denne artikkelen) kunne bestemme koordinatene deres med en nøyaktighet på en brøkdel av en grad, ved å bruke et armbåndsur og en skygge fra en hvilken som helst vertikal gjenstand. De teknologiske fremskrittene de siste århundrene har gjort det mulig å bære på hånden, hvis ikke et kronometer, så en ganske nær likhet med den.
Forfatter: Yuri Ammosov
