V noci z 22. na 23. septembra 1707 britská letka pod velením zadného admirála Claudsey Shovell, ktorá sa vracala z divadla operácií vojny za španielske dedičstvo, sedela pod plnou plachtou na útesoch pri ostrovoch Scilly, juhozápadne od pobrežia Cornwallu, tesne nad nimi. 24 hodín pred návratom domov. Ostrovy Scilly sú súčasťou starodávneho kornubianskeho kúpeľníka, žulového masívu spôsobeného erupciou porúch karbonsko-permianskej éry, takže hĺbka v blízkosti ich brehov veľmi prudko klesá a okrem toho sú prvou krajinou na ceste od tej vetvy toku Perzského zálivu, ktorá vedie do anglického kanála. Scilly je veľmi nebezpečná a zradná oblasť, kde lode pravidelne zomierali, ale rozsah stroskotania lode v roku 1707 bol mimoriadne veľký.
Na útesy západného útesu Scilly, ktoré boli sotva viditeľné nad vodou, zostrelilo päť lodí línie a jedna hasičská loď. Potopili sa tri lode vrátane vlajkovej lode Asociácie eskadry, ktorá sa potopila s posádkou 800 za tri minúty. Samotný admirál Shovell sa na združenie utopil. Celkový počet obetí katastrofy sa pohyboval od 1 200 do 2 000 ľudí. Keby námorníci vedeli, ako plávať, možno by bolo menej obetí, ale táto zručnosť bola v 18. storočí zriedkavá. P poveriví námorníci verili, že schopnosť plávať znamená stroskotanie lode.
Následne legendy obviňovali šľachtickú aristokratickú aroganciu za katastrofu, ktorá údajne prikázala obesiť námorníka, rodáka z týchto miest, na jachte, ktorý ho informoval o nebezpečenstve, takže by bolo odrádzajúce spochybňovať autoritu svojich nadriadených. Realita bola oveľa nepríjemnejšia: až do poslednej chvíle nikto v letke nemal potuchy, že lode neboli tam, kde mali. Admirál Shovell, ktorý absolvoval všetky stupne námornej služby, vážený námorník s 35 ročnými skúsenosťami, a jeho navigátori v zóne zlého počasia vypočítali svoju zemepisnú dĺžku a boli si istí, že sú v oblasti námornej dopravy na Lamanšskom prielive ďalej na východ. Zhrali sa aj mapy, na ktorých sa ostrovy Scilly nachádzali vo vzdialenosti asi 15 kilometrov od ich skutočného postavenia, ktoré sa stali známymi o niekoľko desaťročí neskôr už v polovici 18. storočia.
Ztroskotanie letky Claudisly Shovell v roku 1707. Gravírovanie neznámym umelcom Národné námorné múzeum.
V čase katastrofy Scilly bola potreba presných metód na určovanie zemepisnej dĺžky uznaná už viac ako jedno storočie. Éra geografických objavov jasne ukázala zaostávanie kartografických metód z potrieb praxe. Španielski Habsburgovci od roku 1567 ponúkajú ceny za riešenie problému „zemepisnej dĺžky“, od roku 1600 Holandsko a Francúzska akadémia vied takúto úlohu dostala, keď bola vytvorená. Odmeny boli veľmi veľkorysé - v roku 1598 španielsky Filip III. Sľúbil 6 000 dukátov naraz v čase úspešnej metódy určovania zemepisnej dĺžky, 2 000 dukátov za doživotný ročný dôchodok a 1 000 dukátov za výdavky. Dukát („doge's coin“), ktorý sa rovnal 3,5 gramom zlata, bol medzinárodným peňažným ekvivalentom, pôvodom z Benátok; Habsburgovci razili svoje dukáty rovnakej váhy. Počas tohto obdobia sa celkový objem benátskeho medzinárodného obchodu odhadoval na približne dva milióny dukátov ročne,a 15 000 dukátov stálo výstavbu bojovej kuchyne.
Aký bol „problém zemepisnej dĺžky“? Je ťažké, ale nie nemožné, určiť zemepisnú šírku lode na šírom mori s presnosťou na najbližšiu uhlovú minútu. Zemepisná šírka je zlomok vzdialenosti od rovníka k pólu, a preto je táto hodnota absolútna. Uhol medzi zemskou osou a polohou lode sa dá určiť ako zo slnka, tak aj zo známych hviezd pomocou astrolábu alebo sextantu. Zemepisná dĺžka sa meria od určitého poludníka, a preto je podmienená: všetky body na zemeguli vzhľadom na nebeskú guľu sú rovnaké, každý bod sa môže považovať za nulu. Poloha pri pobreží môže byť určená podľa orientačných bodov viditeľných z lode - pohoria, rieky, veže, ktoré sú na mapách vyznačené od prvého okamihu. Vtáky a rastliny môžu tiež naznačovať blízkosť pôdy. Ale v neznámych vodáchv otvorenom oceáne alebo v zlom počasí sa vypočítala úloha určovania zemepisnej dĺžky. Mnohé oceánske trasy neboli opatrne položené v priamej línii od prístavu k prístavu, ale pozdĺž pobrežia kontinentu do zemepisnej šírky, ktorá zjavne neobsahovala nebezpečné útesy a ostrovy, a odtiaľ pozdĺž geografickej rovnobežky s opačným pobrežím. Súkromníci a piráti často čakali na svoje obete v týchto „splavných“zemepisných šírkach (Dunn, Richard, Higgit, Rebeccah. Nájdenie zemepisnej dĺžky. Ako lode, hodiny a hviezdy pomohli vyriešiť problém zemepisnej dĺžky. Collins, 2014). Súkromníci a piráti často čakali na svoje obete v týchto „splavných“zemepisných šírkach (Dunn, Richard, Higgit, Rebeccah. Nájdenie zemepisnej dĺžky. Ako lode, hodiny a hviezdy pomohli vyriešiť problém zemepisnej dĺžky. Collins, 2014). Súkromníci a piráti často čakali na svoje obete v týchto „splavných“zemepisných šírkach (Dunn, Richard, Higgit, Rebeccah. Nájdenie zemepisnej dĺžky. Ako lode, hodiny a hviezdy pomohli vyriešiť problém zemepisnej dĺžky. Collins, 2014).
Metóda započítavania súradníc, ktorú používali všetci námorníci tejto doby, bola založená na zmeraní rýchlosti lode a času jej pohybu pozdĺž určitého rumu kompasu. Rýchlosť bola určená lagom - lanom s uzlami, ktoré bolo hodené cez palubu; pozorovatelia spočítali počet uzlov, ktoré sa plavili okolo, a merali čas počítaním alebo opakovaním štandardnej modlitby „Náš otec“alebo „Theotokos“. Preto sa rýchlosť „námorná míľa za hodinu“nazývala „uzol“. Námorná míľa samotná je mierkou zemepisnej šírky - je to jedna oblúková minúta poludníka. Výsledný vektor bol vynesený z bodu, kde sa pohyb začal, berúc do úvahy laterálny posun vetra a prúdov - takto sa získala aktuálna súradnica. Táto metóda mala veľkú chybu, ktorá sa hromadila viac, čím dlhšie bola loď na otvorenom mori. Presnosť 50 kilometrov v transeceanskej ceste pre túto metódu je už veľmi úspešná, chyby 100 - 150 kilometrov neboli neobvyklé ani pre skúsených navigátorov.
Aktuálna zemepisná dĺžka sa dá presne vypočítať, ak viete miestny čas a aktuálny astronomický čas v hlavnom poludníku (od roku 1960 sa používa pojem „univerzálny čas“- UTC). Aktuálny čas zaznamenáva slnko na astronomickej alebo pravej poludnie (okamih, keď je slnko najvyššie). Astronomické poludnie je ťažké presne určiť, kedy k nemu dochádza, av praxi je častejšie definované ako stredný čas medzi polohami Slnka v rovnakej nadmorskej výške ráno a popoludní. Pretože je 1440 minút za deň a 21 600 oblúkových minút v plnom kruhu, 1 oblúková minúta zodpovedá 4 sekundám času. Prepočítaním rozdielu medzi miestnym časom a časom v hlavnom poludníku v stupňoch získate posun v zemepisnej dĺžke. Ale ako určiť čas na poludníku?
Propagačné video:
Na nebeskej sfére nie sú pevne stanovené zemepisné dĺžky, ale existujú aj periodické. Zatmenia Slnka a Mesiaca sú najpohodlnejšími orientačnými bodmi, ale kvôli svojej zriedkavosti ich nie sú použiteľné v pravidelnej navigácii, ale používali sa hlavne na meranie zemepisnej dĺžky. Uskutočnilo sa napríklad mapovanie španielskeho nového sveta: všetci miestni koloniálni správcovia dostali vopred z Madridu rovnaký slnečný lúč a boli inštruovaní, aby zmerali presnú polohu tieňa trpaslíka v deň zatmenia. Zhromaždené súradnice boli prenesené do Madridu, kde boli spracované. Presnosť takýchto kolektívnych meraní nebola vysoká, niektorí pozorovatelia sa dopustili chýb 2–5 stupňov dĺžky.
Zatmenie Jupiterových mesiacov je oveľa bežnejšie. Galileo, ktorý ich otvoril a veľmi rýchlo si uvedomil, že pred ním sú prírodné nebeské hodiny, vyvinul na tento účel aj celatón - držiak na pripevnenie ďalekohľadu k hlave pozorovateľa. Všetky pokusy ich vidieť z lode, dokonca aj za jasného počasia, boli neúspešné. Táto metóda sa však úspešne používa na súši. Používali ho Giovanni Cassini a Jean Picard na mapovanie Francúzska v 70. rokoch 20. storočia. V dôsledku rafinovaného prieskumu sa územie Francúzska zmenšilo na nových mapách natoľko, že kráľovi slnka sa pripisuje: „Astronómovia mi odobrali viac pôdy, ako všetci nepriatelia dohromady.“
Začiatkom 16. storočia sa robili pokusy vypočítať alebo starostlivo opísať relatívne polohy Mesiaca, Slnka a kľúčových navigačných hviezd. Táto metóda „lunárnych vzdialeností“predpokladala stanovenie uhla medzi Mesiacom a inými nebeskými telesami v takzvanom „morskom súmraku“(pred úsvitom a bezprostredne po západe slnka, keď sú súčasne viditeľné hviezdy aj horizont). Ale na začiatku 18. storočia bola presnosť tejto metódy stále príliš nízka s chybou 2 až 3 stupňa zemepisnej dĺžky. So snahou zlepšiť výpočet lunárnej obežnej dráhy, aby sa opravili tabuľky pre navigátory, je spojená formulácia „problému troch telies“(Slnko, Zem a Mesiac), ktorá, ako ukázali G. Bruns a A. Poincaré na konci 19. storočia, nemá analytické riešenie v všeobecný pohľad.
Pozorovania priečnymi tyčami slúžia na určenie vzdialeností od diaľky a na meranie výšky.
Nakoniec sa môžete len pozrieť na univerzálny čas synchronizovaný s hodinami. Z tohto dôvodu nesmú hodinky strácať svoju presnosť za podmienok valcovania, zmien gravitačného a magnetického poľa Zeme, vysokej vlhkosti a teplotných skokov. Dokonca aj na stacionárnej pôde bola táto úloha náročná a najkrajšie mysle 17. storočia vynaložili značné úsilie na vytvorenie kvalitných hodiniek.
Začiatkom 18. storočia sa objavili stacionárne vežové hodiny s kyvadlom, ktoré sa mýlili asi 15 sekúnd za deň. Ich vývoj bol možný vďaka výskumu Galilea Galileiho, ktorý zistil, že oscilácie kyvadla sú v čase konštantné (1601). V roku 1637 vyvinul takmer slepý Galileo prvý útek (zariadenie na hojdanie kyvadla) av roku 1640 sa jeho syn pokúsil vytvoriť hodiny s kyvadlom z náčrtkov jeho otca, ale bezvýsledne.
Prvé funkčné a pre svoju dobu veľmi presné kyvadlové hodiny vytvoril v roku 1656 Christian Huygens, ktorý možno vedel o pokusoch Galilea Jr. od jeho otca, holandského politika, ktorý sa zúčastnil rokovaní s Galileom Jr. (Gindikin S. G. Mathematical and mechanické problémy v Huygensových prácach s kyvadlovými hodinami (Priroda, č. 12, 1979). Huygens, na druhej strane, bol prvým, ktorý opísal a zdôvodnil izochrónnu krivku, pozdĺž ktorej sa kyvadlo bude pohybovať konštantnou rýchlosťou, a na jeho základe pridal k ovládaču kyvadlový ovládač. Huygens dal vo svojom pojednávaní z roku 1673 „Horologium Oscillatorium: sive de motu pendulorum a horologia aptato demostrationes geometricae“schematický diagram a matematické zdôvodnenie hodín s kyvadlom. Po určitom čase sa v konštrukcii hodín objaví kotvová vidlica, ktorej účelom je obmedziť oscilácie kyvadla na malý uhol, pretože pri veľkých uhloch mizne vlastnosť izochronizmu rovného kyvadla. Vytvorenie priehradovej vidlice bolo často pripisované Robertovi Hookovi alebo hodinárovi Georgeovi Grahamovi, ale teraz má prednosť astronóm a hodinár Richard Townley, ktorý vytvoril prvé priehradové hodinky v roku 1676.
Christian Huygens.
Zároveň došlo k prelomu pri vytváraní jarných hodín. Hookeove známe štúdie prameňov boli zamerané práve na zlepšenie sledovacích hnutí. Pružina sa používa v balanceroch, ktoré kontrolujú presnosť hodiniek bez kyvadla; a predpokladá sa, že prvý vyvažovač vyrobil Hooke okolo roku 1657. V 70. rokoch 20. storočia spoločnosť Huygens vyrábala moderný typ vyvažovača pružín vinutia, ktorý umožňoval vytváranie vreckových hodiniek (Headrick, Michael. Pôvod a vývoj ukotvenia hodín kotvy. Časopis Control Systems, Inštitút elektrických a elektronických inžinierov. 22 (2), 2002).
Koncom 18. storočia sa predtým vyrábané mechanické hodiny začali masívne zásobovať kyvadlom. Kyvadlo poskytovalo presnosť oveľa vyššiu ako presnosť jarných hodín, ale mohlo pracovať iba na rovnom povrchu a vo vnútri. Kyvadlo nebolo vhodné na dlhé cesty, pretože vlhkosť a teplota ovplyvňujú jeho dĺžku a valec znižuje jeho kmitanie. Toto sa ukázalo už v prvých pokusoch na mori v šesťdesiatych rokoch. A aj za ideálnych podmienok by mal pohyb hodín zohľadniť, že frekvencia kmitania kyvadla s konštantnou dĺžkou klesá, keď sa približuje k rovníku - tento jav objavil francúzsky astronóm Jean Richet, Cassiniho asistent, v roku 1673 v Guyane.
Práve tento komplex problémov viedol k tomu, že v roku 1714 britský parlament vydal zákon o vlastných cenách za objav metód na určovanie zemepisnej dĺžky. Na odporúčanie Isaaca Newtona a Edmunda Halleyho Parlament udelil odmenu 10 000 GBP za presnosť 1 stupňa, 15 000 GBP za 40 oblúkových minút a 20 000 libier za 30 oblúkových minút. Aby sa určili víťazi, parlament zriadil Komisiu pre určovanie zemepisnej dĺžky na mori, alebo, ako je často skrátená, Komisia pre zemepisnú dĺžku.
Prvé roky britského programu neboli príliš úspešné. Veľkosť prvej ceny vyvolala v spoločnosti pocit a hlavnou náplňou žiadateľov o cenu boli podvodníci a projektory, z ktorých niektorí sa od roku 1720 počas rozmachu južných morí odlišovali. Len niekoľko projektov pochádzalo od skúsených vedcov, mechanikov a technikov a podporovalo porozumenie problému a riešenie problémov. Zákon neformalizoval postup práce komisie a postup udeľovania ceny a sťažovatelia jeden po druhom obkľúčili členov komisie podľa ich súvislostí - niektorí z lordov admirality, niektorí z astronomov Royal a prvý vedúci Greenwichského observatória John Flamsteed alebo Newton. Členovia komisie buď vyhnali žiadateľov, alebo podrobne prehodnotili svoju prácu s odporúčaniami na zlepšenie a zmenu smeru prehliadky, ale v prvých desaťročiach nikomu neponúkali žiadne ocenenia ana stretnutí sa zrejme ani nestretol.
Úloha vyzerala tak nepolapiteľne, že hľadači zemepisnej dĺžky sa stali predmetom posmechu. Jonathan Swift sa zmienil o „zemepisnej dĺžke“spolu s „večným pohybom“a „všeliekom“v Gulliver's Travels (1730) a William Hogarth vykreslil v grafickom románe „Rake's Way“(1732) šialeného, ktorý kreslí na stene v slávnom londýnskom dome Bedlam. šialené projekty prieskumu zemepisnej dĺžky. Niektorí vedci sa domnievajú, že politik a satirista John Arbuthnot napísal celú knihu „The Longitude Examin'd“(neskoro 1714), v ktorej údajne vážne opísal projekt „vákuového chronometra“v mene určitého „Jeremyho Tuckera“(Rogers, Pat Zemepisná dĺžka. Ako sa v Dave Sobel a ďalších historikoch zmocnilo hoax z 18. storočia. The Literary Supplement. 12. november 2008). Je zaujímavé, že aj keď je táto kniha satirou,neukazuje iba hlboké znalosti mechaniky a hodinárstva, ale po prvý raz v histórii razila aj pojem „chronometer“.
Najslávnejším „hľadateľom zemepisnej dĺžky“v počiatočnom období bol však skôr vážny vedec - William Whiston (1667–1752), mladší súčasník, kolega a popularizátor Newtonu. Nahradil Newtona ako predsedu Lucasského predsedu v Cambridge, stratil ho kvôli tomu, že začal otvorene hájiť náboženské názory blízke arianizmu (čo Newton, blízky názor, rozumne to neurobil), a kvôli tomu istému “herézy “nebol prijatý do Kráľovskej spoločnosti. Po jeho vylúčení z Cambridge Whiston prešiel k popularizácii vedy a prednášal v Londýne verejné prednášky o najnovších vedeckých pokrokoch. Podnetom na prijatie zákona o zemepisnej dĺžke bola jeho správa zo začiatku roku 1714 (spoluautor s Humphreyom Dittonom).
Dlhé vlasy-šialenec. Detail obrazu Hogarth zo série Mota Career.
Po vyhlásení ceny Whiston začal aktívne vyvíjať metódy určovania zemepisnej dĺžky. Vo svojich činnostiach využíval nové dostupné prostriedky hromadnej komunikácie, ktoré mal k dispozícii, na masovú podporu verejnosti, konkrétne inzeroval v novinách, zverejňoval plagáty a hovoril v kaviarňach, ktoré boli v tom čase diskusnými klubmi a verejnými zasadacími miestnosťami. Sociálne siete a online médiá môžu slúžiť ako hrubá analógia na začiatku 21. storočia. Whistonov sociálny vplyv bol taký veľký, že bol poctený osobnou satirou od Martinusa Scriblerusa (kolektívny satirický projekt A. Popeho, J. Swifta a J. Arbuthnota; v ruskej literatúre je jeho blízkym analógom Kozma Prutkov). Jeden z Whistonových projektov opísal lodeukotvené na otvorenom mori v miestach so známymi súradnicami a pravidelne vystrelujúcimi signálne svetlice do vzduchu - to je projekt, ktorý šialenec na obrázku Hogartha nakreslil na stenu.
Whiston považoval za najsľubnejšie určenie zemepisnej dĺžky magnetickou deklináciou (túto metódu zjavne navrhol Edmund Halley). Na tomto základe sa Whiston stretol s Newtonom, prostredníctvom ktorého predkladal svoje projekty a ktorý pravidelne požadoval, aby sa namiesto magnetického výskumu zaoberal astronomickým výskumom.. 3972 Dokumenty o hľadaní zemepisnej dĺžky na mori). Výsledkom bolo, že Whiston vytvoril jednu z prvých máp magnetickej deklinácie (bola to mapa južného Anglicka). Nakoniec komisia udelila spoločnosti Whiston čestné uznanie 500 GBP za výrobu nástrojov na meranie magnetickej deklinácie (1741). Bola to slepá vetva výskumu: ako vieme teraz, po storočiach pozorovania,Magnetické pole Zeme sa mení veľmi dynamicky a magnetická deklinácia nemôže ukazovať súradnice miesta.
Od roku 1732 sa pri hľadaní metód na určovanie zemepisnej dĺžky postupne objavil absolútny vodca - londýnsky hodinár John Garrison (1693–1776). Harrison, samouk, ktorý sa učil, vyvinul v mladosti niekoľko prelomových inovácií. Pre ložiská hodiniek vybral pekárske drevo (guajakové drevo). Zadná časť má vysokú tvrdosť a odolnosť proti opotrebeniu, nereaguje na vlhkosť a zároveň emituje prírodné mazivo, ktoré na rozdiel od hodinového maziva z 18. storočia nemení svoje vlastnosti v morskom vzduchu (v 19.-20. Storočí sa podložka ukázala ako vynikajúca v ložiskách vrtúľ). … Vďaka ložiskám zozadu sú Harrisonove hodinky stále v prevádzke. Garrison tiež vytvoril prvé bimetalové kyvadlo vo forme rovnobežných tyčí z ocele a mosadze. Koeficient tepelnej rozťažnosti týchto materiálov sa líši,takže keď teplota stúpa alebo klesá, celková dĺžka sa nemení. Bimetalové kyvadlo by sa mohlo pohybovať z miernych zemepisných šírok do trópov bez toho, aby menilo frekvenciu kmitania, s výnimkou zmeny gravitačného poľa. Garrison tiež vyvinul pôvodný spúšťací mechanizmus „kobylky“(Michal, Stanislav. Hodiny. Z gnomonu na atómové hodiny. Transl. Z českého RE Melzer. M. 1983). Tieto úspechy v roku 1726 priniesli mladému hodinárovi záštitu nad J. Grahamom, ktorý mu odovzdal svoje skúsenosti, dal mu peniaze za prácu a svoju prácu predložil komisii Longitude. Garrison tiež vyvinul pôvodný spúšťací mechanizmus „kobylky“(Michal, Stanislav. Hodiny. Z gnomonu na atómové hodiny. Transl. Z českého RE Melzer. M. 1983). Tieto úspechy v roku 1726 priniesli mladému hodinárovi záštitu nad J. Grahamom, ktorý mu odovzdal svoje skúsenosti, dal mu peniaze za prácu a svoju prácu predložil komisii Longitude. Garrison tiež vyvinul pôvodný spúšťací mechanizmus „kobylky“(Michal, Stanislav. Hodiny. Z gnomonu na atómové hodiny. Transl. Z českého RE Melzer. M. 1983). Tieto úspechy v roku 1726 priniesli mladému hodinárovi záštitu nad J. Grahamom, ktorý mu odovzdal svoje skúsenosti, dal mu peniaze za prácu a svoju prácu predložil komisii Longitude.
V roku 1735 zostavil Garrison svoj prvý námorný chronometer, ktorý nazval H1 (moderná nomenklatúra navrhnutá reštaurátorom Rupertom Gouldom v 20. rokoch 20. storočia). H1 bol vystavený v Grahamovej dielni, kde ho preskúmali členovia komisie, Kráľovská spoločnosť a všetci ostatní. Kvalita spracovania, montáže a pohybu bola tak zrejmá a vysoká, že v roku 1736 išli Harrison a H1 na loď „Centurion“do Lisabonu. Hoci H1 spočiatku pokazila, Garrison to rýchlo dostal späť na cestu a na ceste späť z Lisabonu, Garrisonove merania zabránili Centurionovi pristáť na útesoch v Cape Lizard (Cornwell, blízko ostrovov Scilly). Po pozitívnych správach od kapitána a navigátorov Centurionu admirál požiadal o zvolanie komisie pre zemepisnú dĺžku a cenu Harrisonovi. Komisia sa stretla po prvýkrát za mnoho rokov a vydala svoju prvú cenu 250 GBP so znením „za ďalšiu prácu“(Howse, Derek. Britská rada pre dĺžku: financie, 1714 - 1828. Námornícke zrkadlo, zväzok 84, Č. 4, november 1998).
Od tej chvíle do roku 1760 sa Harrison stal v skutočnosti jediným príjemcom grantu komisie, ktorý sa pravidelne stretával, aby skontroloval svoje nové modely a dal mu peniaze na ďalšiu prácu, počnúc druhým grantom v roku 1741 - 500 libier súčasne (v rovnakom čase) cenu získal aj William Whiston). Od tej doby pracoval Garrison výlučne na chronometroch a tvrdil Komisii, že bol tak zaneprázdnený prácou na grantoch, že bol zbavený možnosti zarobiť si na živobytie a podporovať svoju rodinu (potvrdená zápisnica rady pre zemepisnú dĺžku. 4. júna 1746. Cambridge University Library. RGO 14 /päť). Možno to bola prehnaná charakteristika jeho éry, pretože v dôsledku tejto „slzy“získal Garrison ďalší grant vo výške 500 GBP. Garrison pravdepodobne dopĺňal svoj rozpočet,poplatok za demonštráciu jeho vynálezov - je známe, že Benjamin Franklin, ktorý často navštevoval Londýn, zaplatil 10 šilingov a 6 pencí (1 libra = 20 šilingov = 240 pencí) za právo nahliadnuť do chronometrov v Harrisonovej dielni a bol spokojný s vynaloženou sumou. Harrisonova verejná sláva bola dosť veľká. V post-newtonskej ére si vedci užívali pozornosť a rešpektovanie spoločnosti a šírenie poznatkov vo veľkej miere uľahčili periodiká, ktoré dopĺňali kaviarne, v ktorých sa informácie šírili ústne, ako v moderných sociálnych sieťach. V roku 1749 bola Harrisonovi udelená Copleyova medaila, ktorú založila Kráľovská spoločnosť v roku 1731.zaplatil 10 šilingov a 6 pencí (1 libra = 20 šilingov = 240 pencí) za právo sledovať chronometre v Harrisonovej dielni a bol spokojný s vynaloženou sumou. Harrisonova verejná sláva bola dosť veľká. V post-newtonskej ére si vedci užívali pozornosť a rešpektovanie spoločnosti a šírenie poznatkov vo veľkej miere uľahčili periodiká, ktoré dopĺňali kaviarne, v ktorých sa informácie šírili ústne, ako v moderných sociálnych sieťach. V roku 1749 bola Harrisonovi udelená Copleyova medaila, ktorú založila Kráľovská spoločnosť v roku 1731.zaplatil 10 šilingov a 6 pencí (1 libra = 20 šilingov = 240 pencí) za právo sledovať chronometre v Harrisonovej dielni a bol spokojný s vynaloženou sumou. Harrisonova verejná sláva bola dosť veľká. V post-newtonskej ére si vedci užívali pozornosť a úctu k spoločnosti a šírenie poznatkov vo veľkej miere uľahčili periodiká doplnené kaviarňami, v ktorých sa informácie šírili ústne, ako v moderných sociálnych sieťach. V roku 1749 bola Harrisonovi udelená Copleyova medaila, ktorú založila Kráľovská spoločnosť v roku 1731. V roku 1749 bola Harrisonovi udelená Copleyova medaila, ktorú založila Kráľovská spoločnosť v roku 1731. V roku 1749 bola Harrisonovi udelená Copleyova medaila, ktorú založila Kráľovská spoločnosť v roku 1731.
John Garrison.
Pokiaľ ide o granty získané od Komisie, Garrison zhromaždil ďalšie tri modely chronometrov. H2 a H3 obsahovali nové inovatívne riešenia. Najdôležitejšie z nich sú prvé zložené ložiská s klietkou a bimetalický pružinový vyvažovač na kompenzáciu teplotných rázov. Program Leonardo da Vinci má stále schematický nákres ložiska, ale až do H3 nie je jeho praktické použitie známe. Avšak prielom sa dosiahol na štvrtom modeli H4. H4 bol vyrobený vo forme nie stolových hodín, ale vreckovej „cibule“a kvôli svojej malej veľkosti používal skôr diamantové a rubínové ložiská ako bacout, ale dostal remontuár (navíjací mechanizmus) a bimetalovú vyvažovaciu tyč typu H3. H4 bežal rýchlosťou päť vibrácií za sekundu - oveľa rýchlejšie ako akékoľvek hodinky z 18. storočia. Ovládanie pomalých vibrácií bolo oveľa jednoduchšie ako rýchle,ale Garrison úmyselne nastavil hodiny tak, aby kmitali na frekvencii oveľa vyššej, ako je kmitočet lode, aby neutralizoval vibrácie trupu a výšky, a tak sa nemýlil.
V roku 1761, bezprostredne po skončení námornej hrozby Francúzska počas siedmej vojny, H4 odcestoval na loď Deptford na skúšobnú plavbu do Port Royal na Jamajke so synom Harrisona, synom Williamom, tiež hlavným mechanikom, H3. Chyba nahromadená za 81 dní bola asi päť sekúnd, čo znamenalo presnosť 1,25 minúty - asi 1 námornú míľu pre tieto zemepisné šírky. Na ceste späť William presne predpovedal vzhľad Madeiry. Nadšený kapitán Deptfordu chcel získať takýto chronometer a Garrison, ktorý mal v tom čase už 67 rokov, sa objavil pred komisiou so žiadosťou o udelenie prvej ceny za splnenie požiadaviek zákona z roku 1714.
Komisia odmietla udeliť cenu, citujúc skutočnosť, že zemepisná dĺžka Port Royal nemusí byť dostatočne presná, šťastie môže byť náhodné a chronometer je príliš drahý na to, aby bol praktický, to znamená ísť do hromadnej výroby. Garrison dostal cenu 1 500 libier a prísľub ďalších 1 000 libier, ak druhý test potvrdí, že mal pravdu. Garrison sa rozzúril a začal verejnú kampaň na nátlak na komisiu. Neochota zaplatiť províziu bola spôsobená nielen chamtivosťou a opatrnosťou, ale aj nádejou, že alternatívna astronomická metóda poskytne riešenie problému lacnejším spôsobom.
Keď Garrison pracoval na hodinkách, zlepšili sa nástroje na pozorovanie nebeských objektov. V roku 1731 Oxfordský profesor astronómie John Hadley (1682-1744), viceprezident Kráľovskej spoločnosti, predstavil na stretnutí spoločnosti Hadleyov kvadrant (neskôr nazývaný „oktant“) - nástroj založený na kombinácii predmetu v hľadí a iného objektu odrážaného v zrkadle. … Oblúk 45 stupňov (jedna ôsma kružnica, odtiaľ názov „oktant“), ktorý používal zrkadlá, umožňoval meranie uhlov dvakrát tak veľkých, až do 90 stupňov. Octant fixuje uhol bez ohľadu na pohyb pozorovateľa a uloží výsledok pozorovania aj po jeho ukončení.
E. Halley sa zúčastnil na pokusoch s morom oktopána Hadleyho, ktorý sa po Flamsteede ujal vedenia Greenwichského observatória. Halley si z nejakého dôvodu nepamätal, že podobný reflexný nástroj bol opísaný v liste, ktorý mu asi v roku 1698 adresoval Izák Newton - tieto dokumenty boli nájdené v Halleyových archívoch o mnoho rokov neskôr, spolu so živým popisom toho, ako vysoká vedecká komisia na palube lode bojovala s morskou chorobou namiesto pozorovanie.
John Hadley s oktantom v ruke.
Nezávisle od Hadleyho podobný nástroj vytvoril americký Thomas Godfrey (1704-1749). Hadleyov nástroj sa následne s malými úpravami zmenil na „oktant“, z ktorého sa vyvinuli sextanty (s mierkou 60 ° a uhlom merania 120 °). Napriek všetkému praktickému významu tohto nástroja Hadley a Godfrey nezískali ceny, ale vylepšené nástroje umožnili nájsť alternatívu k hodinkám.
V 50. rokoch 19. storočia nemecký astronóm Tobias Mayer (1723 - 1762), profesor na univerzite v Göttingene, zaoberajúci sa kartografiou Nemecka, v spolupráci s Leonardom Eulerom (1707 - 1783), v tom čase profesorom na univerzite v Berlíne, zostavil zvlášť presné tabuľky o polohe mesiaca. Euler navrhol teóriu pohybu mesiaca, Mayer zostavil mesačné tabuľky založené na tejto teórii a pozorovaniach pomocou špeciálneho prístroja s 360 ° výhľadom. Po získaní ceny sa Mayer najskôr neodvážil predložiť svoje stoly komisii, mysliac si, že cudzincovi bude okamžite odmietnuté, ale nakoniec sa uchýlil k záštite anglického kráľa a voliča z Hannoveru, Georgea II. A jeho tabuľky skončili v Londýne. V roku 1761 budúci vedúci Greenwichského observatória Neville Maskelyne (1732 - 1811), ktorý odcestoval do Svätej Heleny, aby pozoroval priechod Venuše pred slnečným diskom,vykonali testy metódy „lunárnych vzdialeností“podľa Mayerových tabuliek s Hadleyovým oktantom a dostali stabilný výsledok s presnosťou jeden a pol stupňa.
Kontrolná plavba cez Atlantik z Londýna do Bridgetownu na Barbadose bola naplánovaná na rok 1763. V Barbadose musela Maskeline vypočítať referenčnú zemepisnú dĺžku z Jupiterových mesiacov z pevnej zeminy. H4, Mayerove stoly a „morské kreslo“Christophera Irwina na stabilizujúcom sa trojosovom zavesení na pozorovanie Jupiterových satelitov boli skontrolované súčasne. Stolička, ktorú jej developer aktívne inzeroval prostredníctvom londýnskej tlače, sa ukázala ako zbytočná a Harrisonov chronometer a "mesačné tabuľky" zabezpečili presnosť na pol stupňa. V záverečnej správe bola presnosť chronometra H4 9,8 námorných míľ (15 km) alebo 40 sekúnd zemepisnej dĺžky, metóda lunárnej vzdialenosti, ktorú vykonal Maskelyne a jeho asistent Charles Green - asi pol stupňa.
V roku 1765 sa komisia zišla na stretnutie, na ktorom sa rozhodla dať Mayerovej vdove odmenu 5 000 libier za stoly jej zosnulého manžela, Euler - 300 libier a Harrison - 10 000 libier za úspech a ďalších 10 tisíc, ak je splnená podmienka „praktickosti“, to znamená náklady na chronometer sa znížia a jeho výrobná technológia bude opísaná tak, aby ju mohli reprodukovať iní výrobcovia hodiniek. Parlament, ktorý schválil rozhodnutia komisie, znížil odmenu za „mesačné stoly“na 3 000 libier a odpočítal 2 500 libier z grantov, ktoré už dostal od Harrisona.
Garrison veril, že mu boli odobraté ceny za intriky Maskeleina, ktorý sa takmer súčasne so zasadnutím komisie stal novým astronómom Royal a šéfom Greenwichského observatória (toto bola náhoda, keďže predchádzajúci astronóm Royal náhle zomrel). V tejto pozícii sa Maskelein stal členom komisie a predsedom podvýboru pre štátnu akceptáciu technológie chronometrov. Modely hodiniek s kresbami a vysvetleniami Harrisona boli prenesené do Greenwichu, kde ich testovali Maskelein a predstavitelia admirality ďalších 10 mesiacov. Na základe výsledkov testov Maskelein vyjadril pochybnosti o tom, že chronometer poskytuje stabilné výsledky a môže byť použitý vo výrobnej verzii bez paralelného použitia „mesačných tabuliek“.
Maskelyne sa v tejto dobe spolu s tímom Greenwichských astronómov pripravoval na vydanie prvého „Námorného almanachu“, ktorý obsahoval súhrnné tabuľky pozícií Slnka, Mesiaca, planét a „navigačných hviezd“pre danú zemepisnú šírku a šírku a zodpovedajúce časové hodnoty na nule. poludník pre každý deň v roku. Prvé vydanie almanachu bolo uverejnené v roku 1767.
Prvý chronometer vytvorený v roku 1735.
Harrison, ktorý bol presvedčený, že Maskelein úmyselne utopil svoj vynález, aby využil výhody astronomických metód, išiel hľadať spravodlivosť s mladým kráľom Jurajom III. Monarcha, ktorý získal dobré vedecké vzdelanie, vzal chronometer H5 na testovanie pre seba a osobne ho denne každých šesť mesiacov likvidoval. V dôsledku týchto testov George III navrhol, aby Garrison vstúpil s petíciou priamo do parlamentu, obídil komisiu Longitude a požiadal o jeho prvú cenu, a ak parlament odmietne, potom sa on, kráľ, osobne slávnostne zúčastní v parlamente a požiada ho o to isté z trónu. Parlament odolal niekoľko ďalších rokov, a preto v roku 1773 Harrison vydal posledné ocenenie 8 750 libier (po odpočítaní nákladov a nákladov na materiál).
Činnosti komisie pre zemepisnú dĺžku viedli k:
Longitude Commission pracovala do roku 1828, kombinovala funkcie grantovej organizácie a výskumného strediska a vydávala množstvo ďalších ocenení a grantov, vrátane udelenia 5 000 libier polárnemu prieskumníkovi W. Parrymu, ktorý začiatkom 19. storočia dosiahol v polárnej Kanade 82,45 ° severnej zemepisnej šírky.
Zhrnutím tejto krátkej eseje by sme mali opäť upozorniť na skutočnosť, že riešenie problému zemepisnej dĺžky nebolo dosiahnuté jedným alebo niekoľkými prielommi, bolo vytvorené dlhé, ťažké, z veľkého počtu krokov, z ktorých každý bol významným úspechom vo svojom odbore. Dokonca aj keď Harrisonov chronometer a Mayer-Eulerova metóda prešli od experimentov k navigačnej praxi, navigačné a kartografické metódy sa naďalej zlepšovali.
Vedúca úloha britskej vedy pri riešení problémov s navigáciou jej nielen pomohla získať a udržať si status „vládca morí“(skorý nacionalistický pochod „Vláda Británie, pri mori“bol v rokoch 1740 - 1745 komplikovaný), ale v prvom roku tiež založila Greenwich ako hlavného poludníka. obrat kvalitných námorných almanachov od Maskeleina a jeho nasledovníkov. Medzinárodná konferencia o meridiánoch z roku 1884 vo Washingtone prijala greenwichský poludník ako nulu, ktorý znamenal začiatok vytvorenia univerzálneho štandardného časového systému. Až do tohto dátumu bol rozdiel v miestnom čase rôznych krajín a dokonca miest taký, že to spôsobovalo vážne problémy napríklad pre cestovné poriadky železníc. Posledná krajina, ktorá prešla na súradnice podľa Greenwicha, bola Francúzsko (1911) a zjednotenie počítania času nebolo dokončené dodnes,ktorý je dobre známy ľudu Ruska z meniacej sa politiky letného času.
Britské chronometre sa tiež považovali za štandard kvality námorníkov všetkých krajín najmenej do polovice 19. storočia. Ale hoci počítanie zemepisných dĺžok chronometrom bolo rýchlejšie a presnejšie ako počítanie podľa „lunárnych vzdialeností“, námorné almanachy si udržali svoje pozície počas celého 19. storočia. Chronometre neboli zďaleka na všetkých lodiach v polovici 19. storočia kvôli ich vysokým nákladom. Okrem toho námorníci veľmi rýchlo zistili, že na lodi by mali byť najmenej tri chronometre, aby sa dali zistiť a odstrániť chyby v ich údajoch. Ak dva z troch chronometrov ukazujú rovnaký čas, je zrejmé, že tretí je nesprávny a koľko sa mýli (toto je prvý známy príklad trojitej modulárnej redundancie). Ale aj v tomto prípade sa údaje z chronometra porovnávali s astronomickými údajmi. „… Ctihodný Stepan Ilyich rýchlo dokončuje svoje tretie sklo,dokončí druhú silnú cigaretu a ide hore po schodoch, aby vzala slnečné výšky, aby určila zemepisnú dĺžku miesta. “- takto opísal K. Stanyukovich prácu námorného navigátora na začiatku šesťdesiatych rokov 20. storočia, napriek tomu, že loď bola vybavená niekoľkými chronometrami.
Začiatkom 20. storočia dosahovali chronometre presnosť 0,1 sekundy za deň vďaka objavom v metalurgii a vede o materiáloch. V roku 1896 Charles Guillaume vytvoril železo-niklové zliatiny s minimálnymi koeficientmi tepelnej rozťažnosti (invar) a termoelasticity (elinvar), ktoré sa porovnávali, aby sa navzájom kompenzovali v pároch. Takto sa objavil vysoko kvalitný materiál pre pružinu a vyvažovacie koleso (v roku 1920 získala Guillaume za tieto práce Nobelovu cenu za fyziku). Medzi moderné analógy Invar a Elinvar patrí tiež berýlium.
S vynálezom rádia začali pozemské rádiové stanice vysielať svoje súradnice. Na začiatku prvej svetovej vojny zanikla potreba metódy lunárnej vzdialenosti a časomiera sa stala ďalšou metódou kontroly. Zároveň sa našiel nový, kvalitnejší harmonický oscilátor ako kyvadlo alebo pružinový vyvažovač. V roku 1880 Pierre a Jacques Curie objavili piezoelektrické vlastnosti kremeňa av roku 1921 Walter Cady vyvinul prvý kremeňový rezonátor. Takto sa objavil technologický základ na výrobu kremenných hodiniek, ktoré sa pôvodne používali ako zdroje presných časových signálov, a od šesťdesiatych rokov sa stali masovými nástrojmi. Morské chronometre začali byť nahradené elektronickými hodinami.
Na začiatku kozmického veku nasledovala navigácia ďalším krokom. Je zaujímavé, že základná schéma satelitnej navigácie sa v zásade nelíši od Whistonovho návrhu umiestniť stacionárne lode na more, podľa signálov, z ktorých určia navigátory svoje súradnice - sú to satelity, ktoré vysielajú svoje súradnice a univerzálny čas na príjem signálov na Zemi. Technológie 20. storočia umožnili realizovať plány 18. storočia na novej úrovni. V rokoch 1972 až 1990 bola vytvorená orbitálna konštelácia navigačných satelitov GPS, ktorá bola v roku 1992 otvorená pre civilné použitie. Od roku 2011 dosiahol sovietsko-ruský GLONASS svoju konštrukčnú kapacitu a pripravujú sa na spustenie ďalšie dva systémy, európsky (Galileo) a čínsky (Beidou). Konečná presnosť týchto systémov sa meria v metroch. Satelity sa používajú aj v niekoľkých moderných geodetických systémoch, z ktorých najväčší, francúzsky DORIS, má centimetrovú presnosť. Smartfóny v roku 2010 začali zahŕňať jednoduché navigačné systémy spojené so satelitmi s presnosťou 8 až 32 metrov a funkciou automatickej synchronizácie času pomocou signálov od mobilných operátorov a internetových zdrojov „atómového času“.
Napriek tomu sa výpočet súradníc „pozdĺž Mesiaca“iba v XX storočí začal vylučovať z výcvikových programov pre námorníkov a námorné almanachy sa stále zverejňujú. Toto je veľmi vhodná záchranná sieť. Ak elektrikár zlyhá na lodi, námorník by nemal stratiť navigačné pomôcky. Ale aj keď nevie, ako zaobchádzať so sextantom a almanachom, bude námorník (a každý, kto dokončil tento článok), mohol určiť svoje súradnice s presnosťou zlomku stupňa pomocou náramkových hodiniek a tieňa z akéhokoľvek vertikálneho objektu. Technologický pokrok posledných storočí umožnil nosiť na ruke, ak nie chronometer, pomerne podobnú tomu.
Autor: Yuri Ammosov