Długość geograficzna cz. II – zegar z drewna

Navigare necesse est

Z określeniem szerokości geograficznej (czyli odległości na północ lub południe od równika) radzono sobie w tym czasie znakomicie. Już starożytni wiedzieli, że wystarczy obserwować Gwiazdę Polarną – im wyżej nad głową się pojawia, tym okręt jest bliższy bieguna. Taką metodę pomiarową szybko doprecyzowano i z powodzeniem stosowano w astronawigacji.

Długość geograficzna to co innego – z osią poziomą jest niestety dużo trudniej. Nieustanny ruch obrotowy Ziemi uniemożliwia znalezienie na firmamencie stałego punktu odniesienia. Niezłym rozwiązaniem jest zliczanie przez żeglarzy przebytego dystansu. Znając punkt wyjściowy, obrany kurs i prędkość statku, można wskazać na mapie własną pozycję. Brzmi prosto – ale proste nie jest. Bo jak zmierzyć prędkość na płaskim, bezkresnym morzu?

Na statku Kolumba wrzuca się do wody deskę i mierzy czas, po jakim znajdzie się ona przy rufie (może używano logu hiszpańskiego – spluwano za burtę i obserwowano czas podróży śliny ku rufie…). Znając długość linii wodnej statku, można obliczyć jego prędkość w chwili pomiaru. W wersji dokładniejszej buduje się log – drewniany trójkąt na uprzęży trzech sznurków (jak w latawcu). Log wyrzuca się za rufę: w wodzie ustawia się on prostopadle do kursu statku i stawia duży opór, stając się w ten sposób chwilowym punktem odniesienia na płaskiej tafli wody. Marynarz przepuszcza przez palce linkę logu, na której w jednakowych odstępach zawiązane są węzły. (Tak! To właśnie od tych węzłów – knots – pochodzi współczesna jednostka prędkości na morzu i w powietrzu!).

Na papierze metoda jest świetna: droga to czas rejsu pomnożony przez prędkość. Niestety, tak mierzona prędkość pokazuje tylko jej wartość względem lokalnej wody wokół statku. Jeśli zauważymy, że istnieją prądy morskie, zmienne wiatry i sztormy, to może się okazać (i często się okazuje), że wyliczony punkt na mapie rozmija się z rzeczywistym o setki mil -oczywiście morskich!

Trafić w cel wielkości kontynentu

Dla przykładu: płyniemy na Florydę kursem zachodnim z prędkością 7 km/h – średnią prędkością kolumbowej Santa Maríi.
Po wpłynięciu na prąd Golfsztromu, który zaczyna znosić nas na północ z prędkością 8 km/h, poddajemy się jego działaniu przez około 10-12 godzin. W tym czasie prąd przenosi nas na północ o około 100 kilometrów.
Jeśli celowaliśmy w coś mniejszego niż kontynent – szanse na trafienie są małe. Niedokładności przy dłuższych rejsach sięgają setek mil, a okrzyk „Ziemia!” częściej budzi trwogę niż radość.

Nowe instrumenta

Koniec średniowiecza przynosi gwałtowny rozwój żeglugi dalekomorskiej i przyspiesza postęp technik nawigacyjnych. W kolejnych stuleciach na pokładach pojawiają się instrumenty do obserwacji nieba: astrolabium, krzyż św. Jakuba, kwadrant, oktant, sekstant.

Merkator opracowuje siatkę kartograficzną pozwalającą wykreślać kurs bez konieczności uwzględniania krzywizny Ziemi. Powstają coraz dokładniejsze mapy morskie, opisy wód żeglownych oraz wybrzeży – locje.

Ale nadal brak metody określającej, jaka jest długość geograficzna. Statki rozbijają się o nagle wyłaniające się brzegi lub tygodniami błądzą w ich poszukiwaniu, podczas gdy szkorbut dziesiątkuje załogi. Odkryte lądy idą w zapomnienie, bo nie daje się ich precyzyjnie nanieść na mapę (np. wyspa Pitcairn na Pacyfiku, odkryta w 1767 r. na kilkadziesiąt lat ginie z map, ponieważ zostaje błędnie zlokalizowana. Ponownie „odkryta” przez buntowników z Bounty w 1790 r., którzy osiedlili się tam, nie wiedząc, że ktoś już wcześniej ją zanotował).

Księżyc natchnieniem nawigacji

Na początku XVI wieku niemiecki astronom Johannes Werner do pomiarów długości geograficznej zaprzągł Księżyc. Mierzy czas, w którym jego tarcza przesłoni wybraną gwiazdę. Drugi obserwator, oddalony o 15° długości geograficznej, zaobserwuje to samo zjawisko w odstępie godziny według czasu lokalnego. Ten zaś łatwo wyznaczyć, gdy Słońce stoi w zenicie o lokalnej godzinie 12.
Teraz wystarczy opracować tablice astronomiczne, w których dla wybranego miejsca (np. Lizbony) zapisze się na kilka lat naprzód czas, w jakim Księżyc spotka na swej drodze kolejne gwiazdy. Żeglarz w każdym zakątku globu odczyta ten czas z tablic i porówna z własnymi obserwacjami. W ten sposób pozna różnicę czasu między swoją pozycją a Lizboną – a dalsze obliczenia są już stosunkowo proste (wcale nie są proste – trwają 4 godziny). Długość geograficzna szepce „tu jestem”

Ale… by przewidzieć trajektorię Księżyca, trzeba rozumieć prawa, które nim rządzą. To zaś na gruncie systemu geocentrycznego było dla astronomów nieosiągalne.

Cztery księżyce lepsze od jednego

Sto lat po Wernerze podobną metodę proponuje Galileusz – lecz jego „niebieskim zegarem” ma być Jowisz. Jowisza obiegają cztery księżyce, które bardzo regularnie – około tysiąc razy w ciągu roku – pojawiają się i nikną w jego cieniu. Dzięki wynalezionej przez siebie lunecie Galileusz może je odkryć i obserwować. Dzięki obserwacjom opracowuje tablice z przewidywanymi czasami zaćmień na kilka miesięcy naprzód. Dalsze obliczenia przebiegają podobnie jak u Wernera.

Pomysł Galileusza przyjął się jednak dopiero po latach – i tylko w kartografii lądowej. Na rozkołysanym morzu precyzyjne pomiary przez długą lunetę były niewykonalne. Poza tym obserwacje zależały od obecności Jowisza na niebie i od pogody – a statek w tym czasie, rzecz jasna, płynąć musi!

Czas desperatów, czas oszustów

Z braku metody niezawodnej wymyśla się sposoby niekonwencjonalne.
Matematycy Whiston i Ditton proponują rozmieszczenie na oceanach statków sygnalizacyjnych. Każdy z nich o ustalonej porze strzelać ma z działa w niebo. Przepływające w promieniu 100 mil jednostki, mierząc czas pomiędzy błyskiem i odgłosem eksplozji, określą swoją pozycję. Proste rachunki pokazują, że działo musi mieć niezgorsze rozmiary. Padają pytania, na które odpowiedzi brak. Jak zakotwiczyć statki na otwartym oceanie? Kto miałby ponosić horrendalne koszty przedsięwzięcia? I kwestia nie najbłahsza – jaką metodą wyznaczyć dokładne położenie geograficzne do rzucenia (?) kotwicy?

U schyłku XVII w. popularnym jest specyfik zwany „proszkiem magicznym”. Jest to remedium na schorzenia wszelkie. Nasączone jego roztworem opatrunki nawet po zdjęciu z rany mogą leczyć lub powodować cierpienia. W dodatku na odległość. Dużą odległość.
Znakomity pomysł sir Kenelma Digby’ego oparty na proszku magicznym może rozwiązać problem długości! Statek zabiera rannego psa. W porcie pozostaje człowiek, wyposażony w zdjęty uprzednio z psa bandaż. Codziennie, w samo południe, zanurza bandaż w roztworze magicznego proszku, powodując u zwierzęcia, na odległość, silne objawy bólowe. Psi skowyt informuje kapitana o dokładnym czasie w porcie wyjścia. Oczywiście, tak wyzdrowienie, jak i psia śmierć będą nawigacyjną katastrofą.

Skutecznego lobbystę wynajmę!

Przed XVIII wiekiem katastrofy morskie są nieodłączną częścią żeglugi. Ale skala katastrofy na skałach Scilly w 1707 (2000 ofiar) wstrząsa ówczesną Wielką Brytanią. Presja na znalezienie rozwiązania problemu nawigacji morskiej płynie ze wszystkich środowisk: królowa, ministrowie, kapitanowie statków, kupcy i społeczeństwo, z którego pochodzą wcielani (często siłą i podstępem) do marynarki mężczyźni. Transoceaniczne wyprawy zyskują na znaczeniu, a dla „imperium, w którym słońce nigdy nie zachodzi”, dokładna nawigacja staje się sprawą wagi państwowej. Naukowcy od lat pracują nad problemem precyzyjnego wyznaczania długości geograficznej, ale póki co błędy w pomiarach są rażące.

W marcu 1714 roku królowa Anna, przemawiając podczas ceremonii otwarcia nowej sesji parlamentu brytyjskiego, woła: „Kraj ten może rozkwitać tylko za sprawą handlu, a najpotężniejszym się stanie dzięki właściwemu używaniu naszych sił morskich”.

W kraju trwa lobbing ludzi wpływowych, którzy pobudzają do działania „określone środowiska” wpływowych kupców i armatorów. Miesiąc później grupa kupców i kapitanów żeglugi odpowiada na wezwanie królowej. W petycji skierowanej do rządu piszą: „Nic, czy to w kraju, czy za granicą, nie przyczyni się bardziej do wspólnej korzyści handlu i żeglugi niż odkrycie metody wyznaczania długości geograficznej na morzu, od dawna daremnie upragnione, a z którego braku tyle statków i ludzi utracono.”
Dla odmiany proponują, że skuteczne będzie wyznaczenie solidnej nagrody.

Czas ekspertów („nie da się!”)

Komisja parlamentarna o opinię prosi ekspertów. Zagadnienie referuje osobiście stojący u szczytu naukowej sławy sir Isaac Newton. Omawia problemy związane z praktycznym zastosowaniem wszystkich rokujących nadzieję metod. Te w większości opierają się na wykorzystaniu różnicy czasu pomiędzy punktem o znanych współrzędnych a okrętem. Najbardziej oczywista jest idea, by czas portowy statek po prostu zabierał ze sobą.

Zabrać w podróż czas portowy… Piękna idea! Newton sprowadza słuchaczy na ziemię. Bo…
Nie istnieje na lądzie zegar wystarczająco dokładny, gdyż dopuszczalny błąd nie może być większy niż jedna sekunda na dobę (idea kwadransa akademickiego wynikała nie z uprzejmości, a z realnej oceny jakości ówczesnych czasomierzy).
Żaden z nich nie jest odporny na ciągłe przechyły statku na morzu, zmiany wilgotności i skoki temperatury które rozszerzają lub kurczą elementy mechanizmu zegara. W dodatku zmienia się lepkość smaru, a więc zmienia się też tarcie mechanizmów.
Wpływ na bieg zegara ma też zmienność ziemskiego magnetyzmu.
I w końcu problem morskiej soli rozpylonej nad oceanami.

Śrubeczki, sprężynki, zębate kółeczka

Z powodu problemów wymienionych przez Newtona metoda zegarowa wygląda na nieosiągalną, w dodatku ma fatalną reputację, od kiedy na próbie adaptacji swojego zegara do celów morskich poległ sam Christiaan Huygens. Ten holenderski tytan nauki i techniki wieku XVII, matematyk, fizyk teoretyczny i doświadczalny, astronom i inżynier buduje pierwszy dokładny zegar – z nieco kłopotliwym na morzu wahadłem.
A co w tych czasach znaczy termin „dokładny”? Zegar Huygensa zamiast typowych dla tamtych 15 minut dobowego opóźnienia, spóźnia się na dobę już tylko 15 sekund.
Wkrótce Huygens zastępuje wahadło spiralnie zwiniętą sprężynką, którą znamy do dziś pod nazwą włos.

Ale problemy wyliczone przez Newtona nadal zegarowi towarzyszyły. Niepowodzenie Huygensa w naukowych kręgach buduje przekonanie, że rozwiązania należy szukać nie pośród werków i cyferblatów, a raczej wśród gwiazd. Jak trwała była to opinia – przekonamy się za chwilę.

Nie da się? Oto makietka

Już wiadomo, że „się nie da”, ale czar mechaniki jest jednak dla „ślusarzy” nieodparty. Jeremy Thacker buduje zegar zamknięty w próżniowej bańce mocowanej w zawieszeniu kardanowym, co eliminuje i kołysanie, i zmiany wilgotności. Niestety, nadal pozostają do rozwiązania wahania temperatury. Konstruktor proponuje  „wygodne” rozwiązanie: katalog spodziewanych odchyleń w pomiarze czasu. Należy stale obserwować termometr i na bieżąco, według katalogu, korygować wskazania chronometru (taką nazwę nadał on swojemu zegarowi). Metoda jest ogromnie uciążliwa, choć wykonalna. Na szczęście dla nawigatorów nie trafia na morze, gdyż chronometr nawet w stabilnych warunkach na suchym lądzie nie jest wystarczająco dokładny. Z wynalazku tylko nazwa pozostała do dziś jako określenie precyzyjnego morskiego czasomierza.

Świat musi czekać na zdolniejszego konstruktora (lub astronoma).

Tyle kosztuje sekunda dziennie

Dlaczego dokładność chodu zegara jest tak istotna? Gdy na morzu zegar późni się dziennie tylko o kilkanaście sekund, to już po 12 dniach rejsu błąd zliczenia położenia geograficznego wynosi 1 stopień, czyli ponad 100 kilometrów (w okolicy równika). A że rejs przez Atlantyk trwa ponad miesiąc, do wybrzeży Ameryki dopływamy z błędem rzędu 300 kilometrów. Sporo. Niebezpiecznie. A jeśli celem jest mała wyspa..?

Rząd działa: wyznaczmy nagrodę!

Trzy miesiące po wystąpieniu Newtona, 8 lipca 1714 roku, rząd uchwala akt prawny (Longitude Act) powołujący Komisję Długości Geograficznej (Board of Longitude). Komisja oferuje nagrodę w wysokości 20 tys. funtów brytyjskich każdemu, kto opracuje praktyczną metodę wyznaczania długości geograficznej z dokładnością do pół stopnia, oraz 10 tys. funtów za precyzję jednostopniową. Komisja ma również oceniać i wspierać finansowo najbardziej obiecujące projekty. Nagroda to fortuna, dziś wyceniana na 10-30 mln funtów!

Pojawia się cieśla, cały na biało

Dopiero czternaście lat później, w roku 1728, do drzwi Królewskiego Obserwatorium Astronomicznego w Greenwich puka nieznany nikomu przyjezdny z Barrow -John Harrison, wiejski cieśla. Trafia przed oblicze samego szefa obserwatorium, Edmonda Halleya. Astronom i matematyk, nie czując się kompetentnym w sprawach technicznych, przekazuje przybysza w ręce George’a Grahama – znanego zegarmistrza i członka Królewskiego Towarzystwa Naukowego. Graham jest zegarmistrzowskim wirtuozem, twórcą mechanizmu wychwytowego, a przy okazji także członkiem komisji konkursowej (The Commissioners for the Discovery of the Longitude at Sea). Rozmowa rozpoczyna się dość szorstko – przez czternaście lat od wyznaczenia nagrody Graham musiał już widzieć wszystko. Jednak po obejrzeniu projektów Harrisona ich spotkanie przeciąga się do nocy.

Harrison wraca do Barrow z pokaźną pożyczką na budowę działającego prototypu zegara.
W zasadzie nie wiadomo, gdzie w prowincjonalnym Barrow Harrison opanowuje wiedzę o zegarach, bo żaden zegarmistrz tam nigdy nie mieszkał. Pochodzi z rzemieślniczej rodziny – ojciec przyucza go do zawodu cieśli. Ten genialny samouk na co dzień pracuje w warsztacie ojca, a w wolnym czasie naprawia czasomierze. Jadąc jako 37-latek do Londynu, ma już poważny dorobek konstruktorski.

Zegar z drewna

Jego konstrukcje sprawiają wrażenie archaicznych. Mechanizmy niemal w całości wykonane są z drewna, co wcale nie było spowodowane zawodową fiksacją cieśli. Odpowiednie drewno ma niewielką kurczliwość termiczną, nie koroduje i nie wymaga smarowania. Tam, gdzie jednak smarowanie jest konieczne, Harrison stosuje mechanizmy beztarciowe własnego pomysłu lub używa drewna gwajakowego (gwajak jest drewnem samosmarującym, bardzo twardym i ciężkim – tonie w wodzie).

Celowanie kominem

Dzięki tym innowacjom jego zegary odznaczają się niespotykaną precyzją chodu. Najlepsze wówczas zegary chodzą z dokładnością do jednej minuty na dobę, natomiast zegary Harrisona – do jednej sekundy na miesiąc. Dokładność własnych czasomierzy Harrison sprawdza z bratem przez wiele nocy. Za punkt odniesienia bierze moment, gdy wybrane gwiazdy znikają za kominem domu sąsiada.

Narodziny bestii

Po kolejnych ośmiu latach Harrison swój pierwszy zegar przewozi do Londynu na posiedzenie Królewskiego Towarzystwa Naukowego. Słowo „przewozi” jest kluczowe, bo jego konstrukcja to sześcienna szafa o masie 34 kg i bokach długości 1,2 m. Bestia budzi respekt i podziw, połyskuje mosiądzem (jednak nie tylko drewno), pełna jest błyszczących balansów i zębatek. Nakręcąc go trzeba co osiem dni, stąd jego nazwa to „H1 – zegar ośmiodniowy”.

Konstruktor nazywa go H 1 i rok później płynie wraz z H 1 w doświadczalny rejs do Lizbony. W drodze powrotnej sztormowa pogoda zupełnie rozkłada Harrisona, ale nie H 1, który działa znakomicie! Kapitan odnotowuje w zaprzysiężonym sprawozdaniu, że dzięki wskazaniom H 1 koryguje swoją pozycję o 60 mil. Błąd pomiaru zegara nie przekracza kilku sekund na dobę.

Komisjo, zacznijmy jeszcze raz

Dopiero ten sukces ośmiela Harrisona, by stanąć przed Board of Longitude. Wszyscy uznają, że wymagany przez ustawę test na trasie transatlantyckiej będzie formalnością. Lecz nie Harrison! Ku powszechnemu zaskoczeniu stwierdza, że chronometr nie jest wystarczająco dokładny i że gotów jest skonstruować lepszy. Być może obawia się, że w czasie wielotygodniowego rejsu skumulowany błąd pomiaru okaże się zbyt duży i otrzyma tylko połowę nagrody. Jednak równocześnie zobowiązuje się przekazać swe urządzenia na użytek publiczny, co oznacza utratę potencjalnie o wiele większych dochodów z praw patentowych.

Otrzymuje ponownie oficjalną protekcję komisji i dotacje pozwalające na spokojne kontynuowanie pracy.

H1, H2, więc następny to H3 ? Wcale nie, bo H4!

Po kolejnych sześciu latach prezentuje zegar H 2 – cięższy (39 kg), ale i precyzyjniejszy od H 1. Zawiera on wiele istotnych ulepszeń, np. bimetal – połączenie dwóch elementów o różnej wrażliwości termicznej – co kompensuje zmiany temperatury (czy pamiętamy zegar, termometr i tabele korekcyjne?). Królewskie Towarzystwo Naukowe jest zachwycone. Ale zegar nigdy nie opuszcza lądu, bo zadowolony nie jest sam Harrison. Wraca ponownie do pracowni – tym razem na lat dziewiętnaście.

Odruchowo zakładamy, że wynurzy się z niej ze skrzynią z logo H 3 – ale nie! W czasie prac nad trzecim, masywnym (29 kg) prototypem Harrison przypadkowo odkrywa, że pewien zegarmistrz konstruuje zegarek kieszonkowy wzorowany na jego projektach. Harrison jest zdumiony precyzją tego zegarka. Obala to ówczesny pogląd, że duże zegary są dokładniejsze od małych.

Nareszcie płyniemy przez Atlantyk

Gdy więc w roku 1761 wreszcie odbywa się próba na trasie transatlantyckiej, syn Harrisona na pokład wnosi i testuje nie trzeci, ale czwarty chronometr ojca. H 4 waży 1,5 kg, ma wielkość dzisiejszego budzika -13 cm – i jest oparty na modelu zegarka kieszonkowego. Wynalazca miał powiedzieć: „Z całego serca dziękuję wszechmocnemu Bogu, że pozwolił mi dożyć chwili, kiedym go zbudował.”

Miniaturyzacja wymagała rezygnacji z mechanizmów beztarciowych i zastąpienia ich kosztownymi, trudnymi w obróbce kamieniami szlachetnymi. Zegar wymaga też smarowania i regularnych przeglądów.

Mimo to Harrison jest z niego na tyle zadowolony, że wycofuje H 3 z zaplanowanej już przez komisję oceanicznej próby i na jego miejscu umieszcza wyłącznie H 4. Swoje dzieło określa pieszczotliwie mianem „zegarka”.

Kto szybko daje, dwa razy daje

Od powstania księżycowej koncepcji Wernera (tego, który w XVI wieku mierzy czas, w którym Księżyc przesłania wybraną gwiazdę w różnych częściach globu) mija 250 lat. W tym czasie nauka czyni olbrzymie postępy. Kopernik tworzy system heliocentryczny, Kepler opisuje eliptyczne orbity planet, Newton ogłasza prawo powszechnej grawitacji. Wreszcie da się przewidywać odchylenia toru ciał niebieskich spowodowane przyciąganiem pobliskich planet. Da się w końcu wyliczyć ruch Księżyca. Powstają instrumenty do precyzyjnych obserwacji astronomicznych na pokładzie statku. Dzięki pracy pokoleń astronomów powstaje coraz dokładniejsza mapa nieba.

Systematyczność i precyzja obserwacji to w tej dziedzinie podstawa badań. Na czoło frontu nauki wysuwa się Królewskie Obserwatorium w Greenwich. Zyskuje wielkie poważanie i staje się koordynatorem wysiłków setek europejskich uczonych.

Zegary kontra lunary

W 1757 r. trafia tam przesyłka od norymberskiego astronoma Tobiasa Meyera. Dla potrzeb kartografii lądowej używa on metody Wernera. Naukowe zdobycze i jego własne cierpliwe obserwacje owocują opisem spodziewanej trajektorii Księżyca. Meyer tworzy tablice astronomiczne, użyteczne także w żegludze – lunary.

Szef obserwatorium w Greenwich, James Bradley, następca Halleya, weryfikuje obliczenia Meyera. Jeśli będą wystarczająco dokładne, metoda wyznaczania długości geograficznej znajdzie się w zasięgu ręki. Bradley jest z urzędu członkiem Board of Longitude, gdzie cieszy się dużym autorytetem wśród uczonych, a ci w większości wobec mechaników są zdecydowanie niechętni. Pozostali członkowie, jak to w komisjach zwykle bywa, w kwestiach merytorycznych są słabo zorientowani.

Najbliższym współpracownikiem Bradleya jest astronom Nevill Maskelyne, kolejny lobbysta metody astronomicznej.

Konkurencja nie śpi, konkurencja knuje

Harrison ma uzasadnione obawy, że ciągłe odkładanie terminu jego morskiej podróży, mającej przetestować metodę zegarową, to nie przypadek. Gdy wreszcie po dwóch latach, w 1761 roku, jego syn William (ojciec w wieku 68 lat nie ma sił na wielomiesięczne rajzy) wnosi na pokład HMS Deptford zegar H 4, w kierunku Wyspy Świętej Heleny wypływa właśnie inny okręt z poplecznikiem „metody niebieskiej” – wielebnym Nevillem Maskelynem na pokładzie. Oficjalny cel rejsu to obserwacja zaćmienia Słońca, ale służy też praktycznemu testowi lunarów. Z ich pomocą Maskelyne stosunkowo sprawnie określa pozycję na morzu.

Metoda księżycowa jest jednak daleka od doskonałości. Obliczenie długości wymaga czterech godzin. Kilkakrotne pomiary położenia ciał niebieskich, zawiłe rachunki uwzględniające m.in. zakrzywienie promieni świetlnych nad horyzontem, stwarzają wiele okazji do pomyłek.

W czasie całego rejsu Deptford chronometr H 4 tyka, umieszczony w drewnianej skrzyni i zawieszony pionowo w mocowaniu minimalizującym błędy pozycyjne. Nad jego bezpieczeństwem czuwa William.
Podróż trwa 81 dni i 5 godzin. W tym czasie odchyłka zegara wynosi 3 minuty i 35,5 sekundy – średnia odchyłka dobowa to niecałe 0,4 sekundy! Takiej dokładności nie osiągają nawet współczesne mechaniczne zegarki naręczne z szwajcarską certyfikacją dokładności chodu COSC.

Tym samym staje się możliwe określenie długości geograficznej z dokładnością do 1,25 minuty – około jednej mili morskiej. Longitude Act jako kryterium wymagał dokładności dwóch minut, czyli pół stopnia.

Eksperyment wypada tak dobrze, że komisja konkursowa przypisuje sukces zbiegowi okoliczności, mimo że weryfikację przeprowadzają w Anglii i na Jamajce astronomowie wyznaczeni przez samą komisję. Po pół roku orzeka, że niezbędna będzie kolejna podróż pod ściślejszym nadzorem i zaleca jej powtórzenie, migając się przy tym od wypłacenia należnej nagrody. Ostatecznie oferuje Harrisonowi jedynie 5000 funtów.

Wyścig z (nomen omen) czasem

W 1764 r. H4 wyrusza w kolejny rejs. Na Barbados William Harrison ze zdumieniem odkrywa, że jednym z astronomów wyznaczonych do określenia miejscowego czasu jest nie kto inny, jak wielebny Maskelyne. Mimo wyraźnej złej woli komisja musi jednak przyznać, że zegarek spełnia wszystkie kryteria – precyzją trzykrotnie przekracza ustawowe wymagania. Decyduje jednak wypłacić Harrisonowi tylko połowę nagrody, drugą rezerwując do czasu, aż sporządzi dwie kopie chronometru.

Niedługo potem, po śmierci Blissa, funkcję Królewskiego Astronoma obejmuje wielebny Maskelyne. Harrison zostaje zmuszony do rozmontowania H 4 i szczegółowego objaśnienia zespołowi ekspertów jego tajemnice. Komisja konfiskuje mu też rysunki techniczne, a wreszcie sam zegarek – do czasu, aż stworzy nakazane kopie. Wkrótce konfiskuje się również jego wcześniejsze chronometry. Przekazano je do Greenwich, gdzie Maskelyne ma je poddać dodatkowym badaniom.

Zegary aresztowane

Maskelyne nie poprzestaje na rzucaniu kłód pod nogi Harrisona: udoskonala swoją metodę. Obliczenia udaje się teraz przeprowadzić w pół godziny.
W 1766 r. rozpoczyna publikację Almanachu Astronomicznego z ostatecznie zweryfikowanymi lunarami. Jednocześnie testuje „aresztowane” chronometry. Nic to, że H 4 zostaje uszkodzony w czasie przeprowadzki, a potem prawdopodobnie również wskutek niedbałości samego Maskelyne’a, który wystawia go na bezpośrednie działanie słońca. Kto zawinił – trudno dziś orzec; skrupulatne protokoły, jakie sporządza, podpisują świadkowie, którzy nigdy nie ośmieliliby się kwestionować kompetencji Królewskiego Astronoma – pensjonariusze przytułku dla starych marynarzy.

Znienawidzonemu H 4 Maskelyne wyznacza pięć sześciotygodniowych prób mających symulować transatlantyckie podróże. Starannie notuje błędy pomiaru. Na koniec wielkodusznie ogłasza, że choć chronometrowi daleko do wymaganej precyzji, to w czasie bezksiężycowych nocy może być pożytecznym urządzeniem pomocniczym dla użytkowników lunarów.

Królewska interwencja

W 1772 r., po pięciu latach pracy, Harrison kończy pierwszą z wymaganych kopii. W wieku 79 lat czuje, że nie starczy mu czasu na kolejną. Pisze list do króla, opisując szykany ze strony komisji. Jerzy III wkrótce przyjmuje Williama i godzi się przetestować H 5 w swoim prywatnym obserwatorium. Zegar zostaje zamknięty na trzy zamki w kasetce; po jednym kluczu do niej otrzymują William Harrison, dyrektor królewskiego obserwatorium i sam Jerzy III. Król codziennie, w okresie dziewięciotygodniowej próby, uczestniczy w nakręcaniu H 5 (pamiętamy korbkę z porcelanową gałką?).

W jej trakcie okazuje się, że dobowa dokładność zegarka nigdy nie spada poniżej 1/3 sekundy. Monarcha zwraca się bezpośrednio do premiera z żądaniem sprawiedliwości. Kilka tygodni później John Harrison otrzymuje 8500 funtów. Nie była to jednak przewidziana przez ustawę nagroda, lecz dar parlamentu „w uznaniu zasług”.

Chronometr dla mas

A chronometr zaczyna święcić triumfy na morzu. Choć wymagania wobec techników zaostrzają się tak bardzo, że żaden z nich nie ma szans na nagrodę, to – o dziwo – nie zwiększa to popularności metody księżycowej. Ta jest mimo wszystko nadal kłopotliwa: wymaga od nawigatorów olbrzymiej wiedzy, a obliczenia i pomiary pochłaniają mnóstwo czasu.
Tymczasem tanie kopie instrumentu Harrisona, które ten przed laty ofiarowuje bezpłatnie do powszechnego użytku, oferowane są w cenie nawet 65 funtów (w roku 1760 za 65 funtów można kupić mały domek wiejski; jest to równowartość rocznej pensji dobrego rzemieślnika, oficer marynarki zarabia rocznie 70-100 funtów). Produkowane są na coraz większą skalę i choć nie dorównują jakością oryginałowi, na morzu sprawdzają się wystarczająco dobrze.

Czas robi swoje. A Ty?

W 1776 roku, trzy lata po otrzymaniu nagrody „za zasługi”, Harrison umiera. Nie dane mu jest zasmakować triumfu swojego dzieła. Widzi go natomiast jego adwersarz, kiedy chronometry stają się standardowym wyposażeniem Marynarki Królewskiej. Ich wydawaniem z magazynów i transportem na okręty zajmuje się w ostatnich latach swojego istnienia właśnie Board of Longitude. Co znamienne: komisja nigdy nie wypełnia swojego podstawowego zadania – przyznania głównej nagrody. Po ponad stuletniej działalności zostaje zlikwidowana w 1828 r.

Obecnie w tym samym zakurzonym magazynie spoczywają i lunary, i chronometry. Ich egzemplarze można oczywiście oglądać w muzeum w Greenwich. Z siodła wysadził je system GPS.

Zacięte zmagania astronomów i mechaników ostatecznie wygrał – o paradoksie – Nevill Maskelyne! Pół wieku publikowania jego Almanachu utrwaliło pozycję południka Greenwich jako głównego, zerowego południka Ziemi. A czas Greenwich, zwany dziś czasem uniwersalnym, obowiązuje zarówno na całym ziemskim globie, jak i w kosmosie.

CZĘŚĆ I – kornwalijska pułapka

Autor

Wojciech Rybka

Pracuję jako prosty laborant we wrocławskim Instytucie Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN. W naszej fabryce nauki dumnie dzierżę funkcję sekretarza Wrocławskiego Towarzystwa Lemologicznego, gdzie (po godzinach) na kawałki rozbieramy twórczość, życie i czasy Stanisława Lema.
Jeszcze bardziej po godzinach rozważam powrót do aktywnej fotografii amatorskiej i aktywnego kontaktu z górami. Na tych jałowych rozważaniach na razie szczęśliwie poprzestaję.

Ostatnie wpisy

Archiwum autora

• astronomia27 października 2025Długość geograficzna cz. II – zegar z drewna
• Biografie20 października 2025Długość geograficzna cz. I – kornwalijska pułapka
• 20-lecie międzywojenne6 sierpnia 2025Ludojad: rzecz o północnej ścianie Eigeru
• historia28 kwietnia 2025NIOSĘ ŚWIATŁO – podziemny metanowy diabeł