Джон Харрисон (1693-1776) изобрел точный морской хронометр после нескольких десятилетий исследований и разработок. В то время как часы с маятником были изобретены уже в 17 веке, часы, способные противостоять капризам моря, влажности и температуре воздуха, оставались недостижимой мечтой. Последние часы Харрисона, H5 1770 года, были настолько точными, что моряки наконец-то могли измерять свою долготу, где бы они ни находились в море.
Традиционное отношение ко времени
До промышленной революции единственной сферой жизни, в которой требовалось следить за временем, была церковь. Солнечные часы существуют с глубокой древности, но механические часы, которые впервые были изобретены в Европе в средние века, были импортированы в Британию для того, чтобы церкви могли предлагать свои услуги в установленное время и чтобы монахи и монахини могли планировать свой день в средневековом монастыре. В сельскохозяйственной трудовой жизни ритм дня по-прежнему определялся восходом и заходом солнца. В традиционных ремесленных отраслях, таких как металлообработка, деревообработка и гончарное дело, не было установленных точек начала и окончания рабочего дня, скорее, труд измерялся и оплачивался в зависимости от того, сколько времени потребовалось для завершения изделия или задачи в течение одного или нескольких дней.
За несколько десятилетий мир стал намного больше, и морякам больше, чем когда-либо, требовалось знать свое точное местоположение.
К 16 веку часы стали более совершенными, с запутанными системами шестеренок и пружин, которые в конечном итоге были миниатюризированы в карманные часы. Однако по-прежнему отсутствовал один из фундаментальных принципов, с помощью которого мы сегодня измеряем успех часов: точность в течение нескольких недель и месяцев. Вдобавок ко всему, идея универсального времени – то есть часы в одном городе показывали точно такое же время, как и в другом, – все еще оставалась лишь теоретической мечтой. Любому путешественнику до 18 века действительно повезло бы обнаружить, что на городских часах в пункте отправления и в пункте назначения указано одинаковое время. Эта неточность не была такой уж проблемой, когда дорога между крупными городами занимала несколько часов или даже дней, у водителей дилижансов даже были специальные часы, которые были установлены медленнее или быстрее обычного, чтобы, когда они прибывали в пункт назначения, их показания не сильно расходились со временем, которое там показывали. Потребовалась Промышленная революция с ее изобретениями и взаимосвязью между людьми и местами, чтобы идея стандартного времени для всех стала практической реальностью и чтобы время стало рассматриваться, особенно крупными работодателями, как товар, который можно с пользой потратить, сберечь или растратить впустую.
Точность часов
Часоведы совершенствовали часы на протяжении 16-го и 17-го веков, но лучшие устройства были большими и по-настоящему точными только тогда, когда в механизм был встроен маятник. Галилео Галилей (1564-1642) был первым, кто осознал важность маятника для поддержания точности часов, но первый работающий пример был изобретен Кристианом Гюйгенсом (1629-1695) и Саломоном Костером (ок. 1620-1659) около 1657 года. До появления маятниковых часов большинство хронометров теряли около 15 минут в день, и поэтому их приходилось постоянно перенастраивать. Лучшие маятниковые часы, напротив, теряли всего от 10 до 15 секунд в день, что является огромным улучшением, но все еще недостаточно хорошим для навигаторов. Точные часы, которые можно было бы использовать в море, где маятник был бесполезен, учитывая движение корабля, все еще оставались большим пробелом в технологии, который необходимо было восполнить. Было необходимо изготовить небольшие карманные часы, и Гюйгенс действительно изготовил их в середине 1670-х годов, используя новую идею балансирной пружины, но это устройство все еще было недостаточно точным для целей навигации.
Измерение долготы
Навигационный секстант был изобретен в 1731 году Джоном Хэдли. Моряки могли точно измерить широту, на которой они находились (положение на линии север-юг), измерив угол наклона солнца в полдень (в северном полушарии) или Полярной звезды (в южном полушарии). Оставалась проблема, как точно измерить, сколько времени прошло с тех пор, как судно в последний раз покидало порт, или известное фиксированное положение на картах, или каково точное время в фиксированной контрольной точке, такой как Гринвич, Лондон. Эта информация дала бы им их долготу (положение на линии восток-запад). Проблема обострилась с европейской колонизацией Америки, начавшейся с путешествий Христофора Колумба (1451-1506) в 1492 году, огибания мыса Доброй Надежды Васко да Гамой (ок. 1469-1524) в 1497-99 годах и первого кругосветного плавания экспедиции под руководством Фердинанда Магеллана (ок. 1480-1521) в 1519-22 годах. За несколько десятилетий океаны, да и весь мир, стали намного больше, и морякам больше, чем когда-либо, требовалось знать свое точное местоположение. Требовались часы, которые могли бы сохранять, например, гринвичское время в течение многих лет подряд, чтобы у навигатора всегда была точная точка отсчета. Поскольку разница во времени между каждой линией долготы составляла четыре минуты, сравнивая гринвичское время с местным, навигатор мог рассчитать свое продольное положение.
Харрисона побудило изобрести свой хронометр спонсируемое правительством соревнование с крупным денежным призом.
Существовало обходное решение для определения своей долготы, оно называлось «Метод лунного расстояния», который включал измерение положения Луны относительно известных звезд и использование книги таблиц, составленной Королевской обсерваторией в Гринвиче. Однако проблема поиска портативного механического измерительного прибора оставалась одной из самых сложных для величайших умов того периода. Никто не мог найти приемлемого решения, настолько, что кажущаяся глупость «определения долготы» стала выражением, используемым для обозначения любого сумасбродного научного предприятия с небольшой надеждой на успех.
С обычными или адаптированными часами экспериментировали на кораблях, но движение в любых условиях, кроме спокойного моря, приводило к разрушению их механизмов и делало их слишком неточными. Двумя другими проблемами, с которыми сталкиваются часы в море, были влажность и большие перепады температур, опять же факторы, которые могут нарушить точность часов, деформируя их маленькие и сложные механизмы. В конечном счете эта проблема была решена Джоном Харрисоном (1693-1776), йоркширским плотником и часовщиком, и его изобретением морского хронометра.
Джон Харрисон и закон о долготе
Харрисон интересовался часами с раннего возраста, и в возрасте 20 лет он смастерил свои первые часы в длинном корпусе (они же «дедушкины») полностью из дерева. Харрисон вместе со своим братом Джеймсом изготовили часы для конюшен в Броклсби-парке, Гримсби. Это было инновационное устройство, поскольку, в отличие от большинства других часов, для его работы не требовалось смазочное масло. Недостаток смазки был одной из главных причин, по которой часы переставали работать должным образом. Следующим шагом было найти способ миниатюризации этих часов до версии, достаточно маленькой для использования на корабле.
К изобретению своего морского хронометра Харрисона побудил спонсируемый правительством конкурс в 1714 году, проводимый Советом по долготе. Поскольку Британская империя строилась по всему земному шару, кораблям и картографам требовалось знать точные меры длины. Конкурс был организован для того, чтобы побудить изобретателей создать точные часы. Победителю будет вручен солидный денежный приз в размере 20 000 фунтов стерлингов (более 3,5 миллионов долларов на сегодняшний день). Харрисон, возможно, и был абсолютным победителем Longitude Act, но путь к победе был нелегким.
H1, H2 и H3
Первый морской хронометр Харрисона, получивший название H1, был создан между 1730 и 1735 годами. Довольно крупные часы работают, не подвергаясь воздействию тяжести, благодаря своей скользящей части, пружины контролируемой и уравновешенной. Члены Королевского общества были в восторге от h1 до его испробовать на море на авианосцеЦентурион . Часы разочаровали во время рейса в Лиссабон, но на обратном пути на HMS Orford они были гораздо точнее Харрисон, по крайней мере, показал, что он на правильном пути, и правительство выделило ему 500 фунтов стерлингов на дальнейшие исследования и разработки.
Харрисону потребовалось еще одиннадцать лет, чтобы разработать усовершенствованный хронометр H2. Он был больше и тяжелее, чем H1, и имел круглые балансиры для лучшей устойчивости механизма. Все еще не достигнув совершенства, Харрисон продолжал совершенствовать свой необычайно сложный часовой механизм, пока в 1758 году не выпустил H3. Эта третья версия могла лучше справляться с колебаниями температуры благодаря биметаллической планке балансировочной пружины. Еще одним нововведением в этой модели стал роликоподшипник с обоймой, который уменьшил трение в рабочих зонах. К сожалению, точность все еще была не совсем такой, как у H3. Затем Харрисон совершил прорыв. Чтобы лучше протестировать свои часы, Харрисон разработал версию карманных часов и заказал ее у известного часовщика Джона Джеффриса. Затем Харрисон понял, что, несмотря на плохую репутацию карманных часов в то время, он мог бы использовать функции H1, H2 и H3 и создать точные часы, возможно, более точные, чем любые часы, которые он когда-либо создавал. Часы меньшего размера, которые более или менее помещались бы в кармане, были бы гораздо более универсальными и привлекательными для моряков, чем его несколько громоздкие попытки до сих пор. Таким образом, Харрисон начал работу над двумя своими «морскими часами».
H4 и H5
В 1761 году Харрисон выпустил свой хронометр radical H4. Часы напоминают большие карманные и имеют размеры чуть более пяти дюймов (13 см) в диаметре. Они весят 3,2 фунта (1,45 кг). «Морские часы» прошли практическое испытание во время путешествия на HMS Дептфорд из Портсмута на Ямайку с ноября 1761 по январь 1762 года. Комиссия по определению долготы все еще не была удовлетворена; часы потеряли за время плавания 5,1 секунды, и комиссия потребовала проведения дополнительных исследований и испытаний. Комиссия по долготе окончательно одобрила H4 после того, как он был повторно протестирован на HMS Tartar во время рейса на Барбадос в марте-апреле 1764 года. Оригинальный хронометр H4 Harrison сегодня выставлен в Королевских музеях Гринвича, Лондон.
Успех и признание
Морской хронометр Харрисона теперь позволял морякам точно измерять долготу, но правительство все еще не наградило Харрисона обещанным денежным призом в полном объеме. Возникли некоторые споры по поводу условий присуждения премии. Хронометр Harrison H4 соответствовал требуемым требованиям точности, но теперь Адмиралтейство хотело, чтобы изобретатель передал чертежи и изготовил две копии часов. Через несколько недель Харрисон согласился с новыми условиями.
Харрисон, недовольный отсутствием признания со стороны правительства его усилий и требований, предъявляемых к его времени, обратился к королю Великобритании Георгу III (1760-1820). Король сочувствовал и с энтузиазмом опробовал новейшие и лучшие морские часы Harrison, H5. Во время испытательного периода в десять недель в море в 1772 году монарх был впечатлен точностью H5, часы теряли всего треть секунды в день. Харрисон все еще был вынужден изводить Комиссию по долготе из-за непогашенного остатка своего денежного приза. После подачи петиции в парламент в 1773 году изобретатель, наконец, получил еще 8 750 фунтов стерлингов и официальное признание того, что он решил проблему точного измерения долготы в море. Харрисон, безусловно, гордился своими часами, о чем он свидетельствует в письме современника:
Я думаю, что могу взять на себя смелость сказать, что в мире нет ни одного другого механизма или математической вещи, которые были бы более красивы или любопытны по структуре, чем эти мои часы или хронометр долготы.
(Дуган, 91)
Модель H5 сегодня находится в Музее науки в Лондоне. Кульминация долгого пути Харрисона в области исследований и разработок — корпус из серебра с циферблатом из белой эмали и золотой центральной звездой для регулировки стрелок при необходимости. Сложные изделия выполнены из золота, серебра и стали с элементами из бриллиантов и драгоценных камней. На обратной стороне изделия выгравирована надпись «№ 2 Джон Харрисон и сын, Лондон, 1770».
Британское адмиралтейство было согласно с Харрисоном, и, несмотря на то, что правительство медлило с присуждением премии «Лонгитюд», они заказали Джону Арнольду массовое производство морского хронометра Харрисона, а затем с тех пор выдавали по одному на все корабли Королевского военно-морского флота.
Вопросы и ответы
Насколько точным был хронометр Харрисона?
Морской хронометр Джона Харрисона H5 показывал точность до одной трети секунды в сутки.
Для чего использовался хронометр Харрисона?
Хронометр Харрисона использовался для определения гринвичского времени, чтобы моряки могли сравнивать его со своим местным временем и таким образом вычислять свое продольное положение.
Когда Джон Харрисон изобрел морской хронометр?
Джон Харрисон впервые изобрел морской хронометр H1 в 1735 году. Его последний и самый точный хронометр H5 был изготовлен в 1770 году и испытан в 1772 году.
https://worldhistory.org/article/2197/harrisons-marine-chronometer/
Загрузка...
