науки та історії

Джон Гаррісон поклав край навігаційній проблемі, як виміряти довготу. Упередження завадило йому зібрати обіцяний приз: астрономи бачили в ньому зловмисника

Делегати Міжнародної конференції меридіанів, що відбулася у Вашингтоні в 1884 році

грінвіч

Англія жила в XVII столітті в період політичного та економічного блиску. Його флот домінував в Атлантиці і керував комерційними та військовими інтересами решти держав. Король Карл II заснував Королівську обсерваторію в 1675 році, закликаючи відповідальних вирішити одну з головних проблем навігації: визначення довготи, тобто уявної лінії (меридіана), яка буде позначати відстань схід-захід однаково для всіх своїх навігаторів.

Широту (північ-південь) завжди було легко встановити завдяки розташуванню сонця, зірки або екватора Землі, але те ж саме не стосувалось довготи. Кожна культура вирішила встановити місто чи географічну точку легко знайти для використання як орієнтир у ваших подорожах морем.

Портрет короля Англії Карла II.

Найпоширенішим методом орієнтації був зоряний погляд усіма народами з античності. Однак похмурі або бурхливі ночі та навігація маловідомими півкулями робили все більш необхідним зафіксувати місце на карті, яке служило б універсальним посиланням. Перш за все, щоб уникнути жертв та економічних втрат, спричинених аварією корабля.

Одним із методів, який застосовували англійські моряки для визначення довготи, було співвідношення місцевого часу з часом обраного меридіана походження. Для цього були хронометри, які навігатори встановили на Темзі перед відплиттям, коли вони побачили червоний куля, який Королівська обсерваторія поставила на даху, що спускався: була година дня. Однак секундомір виявився марним під час тривалих поїздок через зміни, що виникали в них внаслідок зміни тиску, вологості, руху та температури.

Іншим рішенням була класична - і не дуже сувора - розрахунок місцевого часу де завгодно на Землі спостерігаючи якесь астрономічне явище.

Перші роботи з пошуку довготи були орієнтовані на вивчення зірок та їх рухів

Від каталогу до винагороди

Перші наукові праці, що знайшли потрібну довжину, були орієнтовані на цю другу можливість: детально вивчити зірки та їх переміщення. Таким чином, від початку послідовний директори Королівської обсерваторії присвятили себе створенню зоряних каталогів.

Першим з них був королівський астроном Джон Фламстід, який класирував позиції близько трьох тисяч зірок і почав використовувати годинник у своїх спостереженнях. Його наступники Едмонд Галлі та Джеймс Бредлі продовжували цю роботу, намагаючись якомога більше систематизувати свої спостереження та використовуючи все більш точні інструменти.

Відкриття планет

Справжня історія плоскої Землі

Однак проблема зберігалася. Морська катастрофа 1707 р., Коли чотири кораблі Королівського флоту заблукали, а 2000 людей загинули, розлютила уряд. Тому в 1714 році британський парламент створив Комітет довготи і запропонував 20 000 фунтів стерлінгів винагородою тому, хто представляє метод визначення довготи в морі з мінімальною похибкою.

Портрет майстра Джона Гаррісона.

Годинник Гаррісона

Усі англійські вчені того часу відчували себе змушеними знайти рішення. Але це вийшло не з рук астронома чи математика, як це було б логічно, а від тесляра та майстра годинника з Лінкольнширу: Джон Гаррісон.

Саме він створив годинник H4, покращуючи переваги інших, які він розвивав понад тридцять років. Це були годинники без маятника, невеликі за розміром і з точним механізмом, не пов’язаним із варіаціями, які ці інструменти мали до того часу, коли вони мінялися місцями.

H4 Гаррісона мав вигляд кишенькових годинників, але громіздкіших (13 см у діаметрі та 1,45 кг ваги) і був випробуваний його сином Вільямом під час поїздки з Англії на Ямайку, коли годинник затримувався лише на 5,1 секунди.

У 1764 році Вільям вирушив на Барбадос з другою версією H4, яка зафіксувала майже незначну помилку в 39,2 секунди за 47-денну подорож. Це він більш ніж відповідав необхідним вимогам Комітетом довготи, який, проте, відмовився виплатити Гаррісону запропоновані 20 000 фунтів стерлінгів, хоча шість експертів вивчали внутрішній механізм годинника і виключали будь-яке шахрайство.

Годинник H4, винайдений Гаррісоном.

Полковник Варден на en.wikipedia/CC BY SA-4.0

Ні Комітет, ні Королівська обсерваторія не довіряли винаходу простого майстра, тому інституційний орган вимагав від Гаррісона довірити престижному годинниковому виробництву виготовити копію H4, тоді як йому довелося виготовити ще дві. Гаррісон зупинив свій вибір на Ларкуме Кендалі, відомого на той час професіонала, і почав працювати зі своїм сином над новою моделлю.

Незважаючи на подальше зменшення похибки з отриманим годинником, Комітет продовжував відмовляти йому в нагородженні, тож Джон Гаррісон, якому зараз 79 років, пішов до короля Георга III. Його астроном Стівен Деменбрей випробував H5 і вважав його винятковим, що, однак, не вплинуло на рішення Комітету.

Наступним кроком для ремісника був вихід до парламенту. Врешті-решт ця установа присудила Джону суму 8 750 фунтів і публічно відзначила його як людину, яка вирішила проблему довжини. Попри це визнання, багато вчених досі вважали Гаррісона зловмисником що ледве мали мінімальну базову освіту.

Завдяки годиннику Гаррісона Кук зміг скласти морські карти для Австралії та Нової Зеландії

Переважаюча в той час думка наукового союзу мала новий спад, коли в 1772р, Капітан Кук взяв копію H4 під час своєї другої поїздки до Тихого океану. Завдяки годиннику Гаррісона Кук зміг скласти морські карти для Австралії та Нової Зеландії. Цим він остаточно продемонстрував, що довжину можна виміряти годинником і без необхідності складних знань з астрономії.

Джеймс Кук, завойовник антиподів

Промислова революція

У той же час індустріальна епоха, що зароджується, потребувала менш випадкових графіків, ніж "сутінки" або "півняча ворона", щоб відкрити свої заводи або запустити свою точну машину руху. Почався вік машин, і життя почало відходити від ритму природи.

Якби навігація породила потребу в стабільному просторово-часовому розташуванні, зовнішній вигляд залізниці вимагав би вимірювання часу, яким могла б користуватися вся країна. До того часу кожне британське місто мало власну систему, яка залежала від тривалості дня відповідно до пори року. З поїздом населення вперше отримало можливість подорожувати швидше, ніж сонце, тому пасажиру довелося модифікувати годинник відповідно до різних місцевих часів.

Годинник на лондонському вокзалі Кінгс Крос.

Oxyman/CC BY SA-3.0

Проблема закінчилася у 1840 р., коли Британії було накладено офіційний Грінвічський час. Протести шотландців та валлійців не зачекали, оскільки вони побачили в цьому ще одне вторгнення англійців у їхні звичаї. Справа в тому, що відтоді Королівська обсерваторія Грінвіч щогодини здійснювала телеграфне повідомлення з цілою країною.

Вікторіанська одержимість точним часом була нечуваною. Можливість мати особистий годинник, незалежно від сигналів, що видаються церковними дзвонами, замками чи монастирями або тінями сонячних годинників, це також була новинка.

Якщо проблема часу в Англії була важливою, це було набагато більше в Росії США та Канаді, де поїзди могли проїжджати сотні кілометрів на день у напрямку схід-захід. Протягом усієї подорожі різні місцеві розклади слідували один за одним, які могли досягати 300, і деякі залізничні компанії з метою спрощення розподіляли їх у 100 часових поясах.

Ця хаотична система мотивувала це, у 1883р, Сполучені Штати встановлюють на своїй території початковий поділ на чотири часові пояси визначається меридіанами 75, 90, 105 та 120, приймаючи Грінвіч за меридіан 0. Цим вони передбачали міжнародне рішення на один рік.

Годинник та стандартні вимірювання в Королівській обсерваторії Грінвіч.

Alvesgaspar/CC BY SA-3.0

Первинний меридіан

У 1884 р. У Вашингтоні відбулася Міжнародна конференція меридіана, в якій взяли участь представники 25 країн. У ньому сі офіційно встановив, що Грінвіч був місцем "першого меридіана", тобто нульової довготи планети. Правда в тому, що вже тоді цей меридіан з’явився на морських картах двох третин кораблів, які плавали світовими морями. Інша третина використовувала інші міста як орієнтир (Кадіс, у випадку іспанців, хоча в інші часи також використовувались Тенеріфе, Ель Ієрро та Картахена).

Планета була розділена на 24 часові пояси з відокремленням 15º один від одного, а межа між 24 і 0 годинами була встановлена ​​в районі меридіана 180º, на протилежній стороні від Грінвіча. Це було основою для системи UT (Універсальний час), заснований на GMT (Середній час за Грінвічем), тим самим відзначаючи обсерваторію цього міста офіційним часом світу.