Naktį, 1707 m. Rugsėjo 22–23 d., Britų eskadrilė, kuriai vadovavo galinis admirolas Claudsey Shovellas, grįžusi iš Ispanijos paveldėjimo karo operacijų teatro, sėdėjo pilnoje burėje ant rifų prie Scilio salų, į pietvakarius nuo Kornvalio pakrantės, šiek tiek 24 valandos prieš grįžtant namo. Scilio salos yra senovės Kornubijos batholito dalis, granito masyvas iš suskaidyto anglies-permiečių eros išsiveržimo, todėl gylis ties jų krantais labai staigiai krenta, be to, jie yra pirmieji kraštai tos Golfo srovės atšakos, einančios į Lamanšo sąsiaurį, kelyje. Scilly yra labai pavojinga ir klastinga teritorija, kurioje reguliariai žuvo laivai, tačiau 1707 m. Avarijos mastas buvo ypač didelis.
Penki linijos laivai ir vienas gaisrinis laivas nuskendo ant Scilly Vakarų rifo uolų, vos matomų virš vandens. Trys laivai nuskendo, įskaitant asociacijos eskadrilės flagmaną, kuris nuskendo su 800 įgulų per tris minutes. Pats admirolas Shovellas paskendo asociacijoje. Bendras nelaimės aukų skaičius siekė nuo 1200 iki 2000 žmonių. Galbūt aukų būtų buvę mažiau, jei jūreiviai žinotų, kaip plaukti, tačiau šis įgūdis XVIII amžiuje buvo retas. Prietaringi jūreiviai tikėjo, kad mokėti plaukti reiškia būti sudužusiam iš laivo.
- „Salik.biz“
Vėliau legendos dėl nelaimės kaltino admirolo aristokratišką aroganciją, kuris tariamai liepė jachtoje pakabinti jūreivį, šių vietų gimtąjį, kuris informavo jį apie pavojų, kad atgrasytų abejoti savo viršininkų valdžia. Realybė buvo daug nemalonesnė: iki paskutinės akimirkos niekas eskadrilėje nesuvokė, kad laivai nebuvo ten, kur turėjo. Admirolas Shovellas, praėjęs visus jūrų tarnybos etapus, pagerbė jūreivį, turintį 35 metų patirtį, o jo navigatoriai klaidingai apskaičiavo ilgumą dėl blogo oro ir buvo tikri, kad jie yra toliau į rytus, Lamanšo sąsiaurio laivybos rajone. Taip pat buvo apibendrinti žemėlapiai, ant kurių Scilio salos buvo nutolę apie 15 kilometrų nuo savo tikrosios padėties, kurie tapo žinomi po kelių dešimtmečių vėliau, jau XVIII amžiaus viduryje.
Claudisly Shovell eskadrilės avarija 1707 m. Nacionalinio jūrų muziejaus graviūra.
Iki Scilly katastrofos daugiau nei šimtmetį buvo pripažinta, kad reikia tikslių ilgumos nustatymo metodų. Geografinių atradimų era aiškiai parodė, kad kartografiniai metodai atsilieka nuo praktikos poreikių. Ispanijos „Habsburgai“nuo 1567 m. Pasiūlė apdovanojimus už „ilgumos problemos“sprendimą, Olandija nuo 1600 m., O Prancūzijos mokslų akademija gavo tokią užduotį, kai ji buvo kuriama. Apdovanojimai buvo labai dosnūs - 1598 m. Ispanijos Pilypas III pažadėjo 6000 dukatų vienu metu už sėkmingą ilgumos nustatymo metodą, 2000 dukatų už metinę gyvenimo pensiją per metus ir 1 000 dukatų išlaidoms padengti. Duatas („dogos moneta“), lygus 3,5 gramo aukso, buvo tarptautinis pinigų ekvivalentas, kilęs iš Venecijos; Habsburgiečiai nukaldino vienodo svorio duetus. Šiuo laikotarpiu visa Venecijos tarptautinės prekybos apimtis buvo įvertinta maždaug dviem milijonais dukatų per metus,ir 15 tūkstančių dukatų kainavo mūšio galerijos statyba.
Kokia buvo „ilgumos problema“? Sunku, bet ne neįmanoma nustatyti laivo platumą atviroje jūroje iki artimiausios kampinės minutės. Platuma yra atstumo nuo pusiaujo iki poliaus dalis, todėl vertė yra absoliuti. Kampą tarp žemės ašies ir laivo padėties galima nustatyti tiek nuo saulės, tiek nuo žinomų žvaigždžių, naudojant astrolabe arba sekstantą. Ilguma matuojama iš tam tikro dienovidinio ir todėl yra sąlyginė: visi Žemės rutulio taškai dangaus sferos atžvilgiu yra lygūs, bet kurį tašką galima laikyti nuliu. Netoli kranto vietą gali nustatyti iš laivo matomi orientyrai - kalnai, upės, bokštai, kurie šiuo tikslu pažymėti žemėlapiuose nuo pirmųjų portolanų laikų. Paukščiai ir augalai taip pat gali parodyti artumą sausumui. Bet nepažįstamuose vandenyseesant atviram vandenynui arba esant blogam orui, buvo apskaičiuota ilgumos nustatymo užduotis. Atsargiai, daugelis vandenynų maršrutų buvo nutiesti ne tiesia linija nuo uosto iki uosto, bet išilgai žemyno pakrantės iki platumų, kuriose akivaizdžiai nebuvo pavojingų rifų ir salų, ir iš ten išilgai geografinės lygiagretės priešingai pakrantei. Privatūs asmenys ir piratai dažnai laukė savo aukų šiose „plaukiojamose“platumose (Dunnas, Ričardas, Higgitas, Rebekaca. Ilgumos radimas. Kaip laivai, laikrodžiai ir žvaigždės padėjo išspręsti ilgumos problemą. Collins, 2014). Privatūs asmenys ir piratai dažnai laukė savo aukų šiose „plaukiojamose“platumose (Dunnas, Ričardas, Higgitas, Rebekaca. Ilgumos radimas. Kaip laivai, laikrodžiai ir žvaigždės padėjo išspręsti ilgumos problemą. Collins, 2014). Privatūs asmenys ir piratai dažnai laukė savo aukų šiose „plaukiojamose“platumose (Dunnas, Ričardas, Higgitas, Rebekaca. Ilgumos radimas. Kaip laivai, laikrodžiai ir žvaigždės padėjo išspręsti ilgumos problemą. Collins, 2014).
Apskaičiavimo metodas, kurį naudojo visi šių laikų jūreiviai, buvo pagrįstas laivo greičio ir jo judėjimo laiko matavimu tam tikra kompaso rumba. Greitį lėmė atsilikimas - virvė su mazgais, kuri buvo išmesta už borto; stebėtojai suskaičiavo praeityje plaukusių mazgų skaičių ir nustatė laiką skaičiuodami arba deklamuodami standartinę maldą „Tėve mūsų“arba „Theotokos“. Taigi greitis „jūrmylės per valandą“buvo vadinamas mazgu. Pati jūrmylė yra platumos matas - ji yra viena dienovidinio lanko minutė. Gautas vektorius buvo nubraižytas nuo taško, kuriame prasidėjo judėjimas, atsižvelgiant į šoninį dreifą nuo vėjų ir srovių - taip buvo gauta dabartinė koordinatė. Šis metodas turėjo didelę klaidą, kurios kuo daugiau buvo sukaupta, tuo ilgesnis laivas buvo atviroje jūroje. Šiuo metodu 50 km tikslumas transokeaninėje kelionėje jau yra puikus pasisekimas, 100–150 kilometrų klaidos nebuvo neįprastos net patyrusiems navigatoriams.
Dabartinę ilgumą galima tiksliai apskaičiuoti, jei žinote vietos laiką ir dabartinį astronominį laiką ties dienovidiniu (nuo 1960 m. Buvo naudojama „visuotinio laiko“- UTC sąvoka). Dabartinis laikas užfiksuotas saulės astronominiu arba tikruoju vidurdienį (momentas, kai saulė būna aukščiausia). Astronominį vidurdienį sunku tiksliai nustatyti, kada jis įvyksta, ir praktiškai jis dažniausiai apibrėžiamas kaip laiko tarpo tarp saulės taškų aukščio tame pačiame aukštyje ryte ir po pietų vidurio taškas. Kadangi per dieną yra 1440 minučių ir 21 600 lanko minučių visame apskritime, 1 lanko minutė atitinka 4 sekundes laiko. Perskaičiuodami skirtumą tarp vietinio laiko ir laiko ilgumu pagal dienovidinį laipsniais, galite gauti ilgumos poslinkį. Bet kaip nustatyti laiką ties pagrindiniu dienovidiniu?
Reklaminis vaizdo įrašas:
Dangaus sferoje nėra jokių orientyrų, nustatytų ilgumos, tačiau yra ir periodinių. Saulės ir Mėnulio užtemimai yra patogiausi orientyrai, tačiau dėl jų retumo jie nėra pritaikomi periodinėje navigacijoje. Jie buvo naudojami matuojant daugiausia sausumos taškų ilgumą. Pavyzdžiui, vyko Ispanijos naujojo pasaulio žemėlapių sudarymas: visi vietiniai kolonijiniai administratoriai iš Madrido iš anksto gavo tą patį saulės laikrodį ir jiems buvo liepta išmatuoti tikslią gnomono šešėlio vietą užtemimo dieną. Surinktos koordinatės buvo perkeltos į Madridą, kur jos buvo apdorotos. Tokių kolektyvinių matavimų tikslumas nebuvo didelis, kai kurie stebėtojai padarė 2–5 laipsnių ilgio klaidas.
Jupiterio mėnulių užtemimai yra daug dažnesni. Galileo, atidaręs juos ir labai greitai supratęs, kad priešais jį yra natūralus dangaus laikrodis, net tam tikslui sukūrė celatoną - laikiklį, skirtą teleskopui pritvirtinti prie stebėtojo galvos. Bet visi bandymai pamatyti juos iš laivo, net ir esant skaidriam orui, buvo nesėkmingi. Bet šis metodas buvo sėkmingai naudojamas sausumoje. Jį panaudojo Giovanni Cassini ir Jean Picard 1670-ųjų Prancūzijos žemėlapiui pažymėti. Atlikus patobulintą apklausą, Prancūzijos teritorija susitraukė į naujus žemėlapius tiek, kad Saulės karalius yra įskaitytas sakydamas: „Astronomai iš manęs atėmė daugiau žemių, nei visi priešai sudėjo“.
Pradedant XVI a., Buvo bandoma apskaičiuoti arba kruopščiai aprašyti Mėnulio, saulės ir pagrindinių navigacijos žvaigždžių santykinę padėtį. Šis „mėnulio atstumų“metodas apėmė kampo tarp Mėnulio ir kitų dangaus kūnų nustatymą vadinamajame „jūros prieblandoje“(prieš aušrą ir iškart po saulėlydžio, kai abi žvaigždės ir horizontas matomi tuo pačiu metu). Tačiau 18-ojo amžiaus pradžioje šio metodo tikslumas vis dar buvo per žemas, paklaida - 2-3 laipsniai ilgumos. Būtent su bandymu patobulinti Mėnulio orbitos apskaičiavimą, kad būtų galima pataisyti navigatorių lenteles, yra susiejama „trijų kūno problemų“(Saulė, Žemė ir Mėnulis) formulavimas, kuris, kaip XIX amžiaus pabaigoje parodė G. Brunsas ir A. Poincaré, neturi analitinio sprendimo. bendras vaizdas.
Kryžminių lazdelių stebėjimai, naudojami nustatyti mėnulio atstumus ir išmatuoti aukštį.
Galiausiai galite tiesiog pažvelgti į universalų laiką su tuo sinchronizuotame laikrodyje. Tačiau dėl to laikrodis neturi prarasti tikslumo riedėjimo sąlygomis, pakitus žemės gravitaciniam ir magnetiniam laukams, esant dideliam drėgmės ir temperatūros šuoliui. Net nejudančioje žemėje užduotis buvo sunki, o puikiausi XVII amžiaus protai labai stengėsi sukurti kokybiškus laikrodžius.
Iki XVIII amžiaus pradžios pasirodė stacionarūs bokšto laikrodžiai su švytuoklėmis, kurie suklydo maždaug 15 sekundžių per dieną. Jų vystymasis tapo įmanomas dėl Galileo Galilei tyrimų, kurie nustatė, kad švytuoklės virpesiai yra pastovūs laiku (1601 m.). 1637 m. Beveik aklas „Galileo“sukūrė pirmąjį pabėgimą (švytuoklės pasukimo įtaisą), o 1640-aisiais sūnus iš tėvo eskizų bandė sukurti laikrodį su švytuokle, bet nesėkmingai.
Pirmąjį veikiantį ir savo laiku labai tikslų švytuoklinį laikrodį 1656 m. Sukūrė Christianas Huygensas, kuris galbūt žinojo apie „Galileo Jr.“eksperimentus iš savo tėvo - Olandijos politiko, dalyvavusio derybose su „Galileo Jr“(Gindikino S. G. Matematikos ir mechaninės problemos Huygenso darbuose su švytuokliniais laikrodžiais (Priroda, Nr. 12, 1979). Kita vertus, Huygensas pirmasis aprašė ir pagrindė izochroninę kreivę, išilgai kurios švytuoklė judės pastoviu greičiu, ir prie jos pridėtą laikrodį pridėjo švytuoklės valdiklį. Huygensas pateikė 1673 m. Traktate „Horologium Oscillatorium: horizontinis osciliatoriumas: horizontalaus žvilgsnio adventologija, apto demostrationes geometricae“laikrodžio su švytuokle schema ir matematinis pagrindimas. Po kurio laiko laikrodžio dizaine pasirodo inkaro šakutė, kurios tikslas yra apriboti švytuoklės virpesius iki mažo kampo, nes dideliais kampais dingsta tiesios švytuoklės izohronizmo savybė. Sukurti santvaros šakę anksčiau dažnai būdavo priskiriama Robertui Hookui ar laikrodžių gamintojui George'ui Grahamui, tačiau dabar pirmenybė teikiama astronomui ir laikrodžių gamintojui Richardui Townley'iui, kuris 1676 m. Sukūrė pirmąjį santvaros laikrodį.
Kristianas Huygenas.
Tuo pačiu metu įvyko lūžis kuriant pavasarinius laikrodžius. Garsios Hooke'o spyruoklių studijos buvo nukreiptos būtent į laikrodžių judesių gerinimą. Spyruoklė naudojama balansavimo priemonėse, kurios kontroliuoja laikrodžių be švytuoklių tikslumą; ir manoma, kad pirmąjį balansavimo aparatą Hooke padarė maždaug 1657 m. 1670-aisiais Huygensas pagamino modernaus tipo spyruoklinį balansatorių, kuris leido sukurti kišeninius laikrodžius („Headrick“, „Michael“. „Anchor Clock Escapement“kilmė ir raida. „Control Systems“žurnalas, „Elektros ir elektronikos inžinierių institutas“, 22 (2), 2002).
XVIII amžiaus pabaigoje anksčiau gaminami mechaniniai laikrodžiai buvo pradėti masiškai tiekti su švytuoklėmis. Švytuoklės tikslumas buvo daug didesnis nei spyruoklinio laikrodžio, tačiau jis galėjo veikti tik ant lygaus paviršiaus ir viduje. Švytuoklė nebuvo tinkama ilgoms kelionėms, nes drėgmė ir temperatūra turi įtakos jo ilgiui, o ritinys sumažina jo virpesių dažnį. Tai paaiškėjo per pirmuosius 1660-ųjų jūros bandymus. Ir net esant idealioms sąlygoms, judant laikrodžiui, reikia atsižvelgti į tai, kad pastovaus ilgio švytuoklės virpesių dažnis mažėja artėjant prie pusiaujo - šį reiškinį atrado prancūzų astronomas Jeanas Richetas, Cassini padėjėjas, 1673 m. Gajana.
Būtent šis problemų kompleksas lėmė, kad 1714 m. Didžiosios Britanijos parlamentas priėmė įstatymą dėl savo apdovanojimų už ilgumos nustatymo metodų atradimą. Isaaco Newtono ir Edmundo Halley rekomendacija Parlamentas skyrė 10 000 svarų sterlingų atlygį už 1 laipsnio tikslumą, 15 000 svarų sterlingų už 40 lanko minučių ir 20 000 svarų atlygį už 30 lanko minučių. Siekdamas išsiaiškinti nugalėtojus, parlamentas įsteigė ilgumos jūroje nustatymo komisiją arba, kaip dažnai sutrumpintai vartojama, ilgumos komisiją.
Ankstyvieji britų programos metai nebuvo ypač sėkmingi. Pirmojo prizo dydis sukėlė sensaciją visuomenėje, o pagrindiniai pretendentai į premiją buvo sukčiai ir projektoriai, iš kurių kai kurie išsiskyrė per 1720-ųjų Pietų jūros pakilimą. Tik keli projektai, kuriuos pateikė patyrę mokslininkai, mechanikai ir inžinieriai, skatino problemų supratimą ir jų sprendimą. Įstatymas neįteisino komisijos darbo ir premijos skyrimo tvarkos, o pareiškėjai apgulė komisijos narius po vieną pagal savo ryšius - kai kurie Admiraliteto valdovai, keli karališkojo astronomo ir pirmasis Grinvičo observatorijos vadovas Johnas Flamsteedas ar Newtonas. Komisijos nariai pašalino pareiškėjus arba išsamiai apžvelgė jų darbą su rekomendacijomis, kaip patobulinti ir pakeisti paieškos kryptį, tačiau pirmaisiais dešimtmečiais niekam nesiūlė jokių apdovanojimų irmatyt, net nebuvo susitikę susitikime.
Užduotis atrodė tokia sunkiai įgyvendinama, kad ilgumos ieškotojai tapo pajuokos objektu. Jonathanas Swiftas paminėjo „ilgumą“kartu su „amžinuoju judesiu“ir „panacėja“Gulliverio kelionėse (1730), o Williamas Hogartas grafiniame romane „Grėblio kelias“(1732) pavaizdavo beprotį, piešiantį ant sienos Bedlamyje, garsiuosiuose Londono namuose. beprotiški, ilgumos tyrinėjimo projektai. Kai kurie tyrinėtojai mano, kad politikas ir satyrikas Johnas Arbuthnotas parašė visą knygą „Ilgos ilgio tyrimas“(1714 m. Pabaiga), kurioje tariamai rimtai aprašytas „vakuuminio chronometro“projektas tam tikro „Jeremy Tuckerio“vardu (Rogersas, Patas). Kalta ilguma. Kaip Dava Sobel ir kiti istorikai ėmėsi aštuoniolikto amžiaus apgaulės. „The Times“literatūros priedas. 2008 m. Lapkričio 12 d.). Įdomu tai, kad net jei ši knyga yra satyra,ji ne tik parodo gilias mechanikos ir laikrodžių gamybos žinias, bet ir pirmą kartą istorijoje sukūrė terminą „chronometras“.
Garsiausias ankstyvojo laikotarpio „ilgumos ieškotojas“vis dėlto buvo gana rimtas mokslininkas - Williamas Whistonas (1667–1752), jaunesnis amžininkas, kolega ir Niutono populiarintojas. Jis pakeitė Niutoną kaip „Lucas“kėdės Kembridže vadovą, jo neteko dėl to, kad pradėjo atvirai ginti religines pažiūras, artimas arianizmui (ko Niutonas, artimas jo nuomonei, protingai to nepadarė), ir dėl tos pačios „ erezijos “, jis nebuvo priimtas į Karališkąją draugiją. Išsiuntęs iš Kembridžo, Whistonas perėjo prie mokslo populiarinimo, Londone rengdamas viešas paskaitas apie naujausią mokslo pažangą. Jo pranešimas 1714 m. Pradžioje (autorius - Humphrey Dittonas) buvo postūmis priimti ilgumos įstatymą.
Ilgaplaukis beprotis. „Hogarth“paveikslo iš serijos „Mota Career“detalė.
Paskelbus apdovanojimą, Whiston pradėjo aktyviai kurti ilgumos nustatymo metodus. Savo veikloje jis pasinaudojo naujais turimais visuomenės informavimo kanalais, kad suformuotų visuomenės paramą, ty reklamavo laikraščiuose, skelbė plakatus ir kalbėjo kavos namuose, tuo metu buvusiuose diskusijų klubuose ir viešose posėdžių salėse. Socialiniai tinklai ir internetinė žiniasklaida gali būti šiurkšti XXI amžiaus pradžios analogija. Whiston socialinė įtaka buvo tokia didžiulė, kad jis buvo pagerbtas asmenine Martinus Scriblerus satyra (kolektyvinis satyrinis A. Pope'o, J. Swift ir J. Arbuthnot projektas; rusų literatūroje jo artimas analogas yra Kozma Prutkov). Vienas iš Whiston'io projektų aprašė laivusinkaruotas atviroje jūroje vietose, kuriose yra žinomos koordinatės ir reguliariai šaunančios signalines raketas į orą - štai tokį projektą Hogarto paveiksle esantis beprotis atkreipė į sieną.
Whistonas laikė perspektyviausiu ilgumos nustatymu pagal magnetinį deklinaciją (šį metodą, matyt, pirmą kartą pasiūlė Edmundas Halley). Tuo remdamasis, Whistonas susirėmė su Niutonu, per kurį jis pateikė savo projektus ir kuris reguliariai reikalavo, kad jis vietoj magnetinių užsiimtų astronominiais tyrimais (Apie šias ir kitas Niutono apžvalgas apie ilgio projektus skaitykite Kembridžo universiteto bibliotekoje, Rankraščių skyriuje ir universiteto archyvuose. MS Pridėti).3972 Straipsniai apie ilgumos nustatymą jūroje). Dėl to Whiston sudarė vieną iš pirmųjų magnetinio deklinacijos žemėlapių (tai buvo pietų Anglijos žemėlapis). Galiausiai komisija suteikė Whiston garbingą 500 svarų sterlingų paminėjimą už prietaisų, skirtų magnetiniam deklinacijai matuoti, gamybą (1741). Tai buvo aklavietė tyrimų šaka: kaip mes žinome dabar, po šimtmečių stebėjimo,Žemės magnetinis laukas kinta labai dinamiškai, o magnetinis deklinacija negali nurodyti vietos koordinačių.
Nuo 1732 m. Pamažu atsirado absoliutus lyderis ieškant ilgumos nustatymo metodų - Johnas Garrisonas (1693–1776), Londono laikrodininkas. Savamokslis mechanikas Harisonas jaunystėje sukūrė keletą proveržių naujovių. Laikrodžių guoliams jis pasirinko apynių medieną (gvajako medieną). Atsparumas yra didelis kietumas ir atsparumas dėvėjimuisi, nereaguoja į drėgmę, kartu skleidžia natūralų tepalą, kuris, skirtingai nei XVIII amžiaus laikrodžių tepalas, nekeičia savo savybių jūros ore (XIX – XX a. Atgalinė dalis pasirodė esanti puiki sraigtų guoliuose). … Dėl atraminių guolių iš Harrisono laikrodis vis dar veikia. Garisonas taip pat sukūrė pirmąją bimetalinę švytuoklę lygiagrečių strypų iš plieno ir žalvario pavidalu. Šių medžiagų šiluminio plėtimosi koeficientas skiriasi,kad pakilus ar nukritus temperatūrai bendras ilgis nesikeistų. Bimetalinė švytuoklė galėtų judėti nuo vidutinio ilgio platumų iki tropikų, nekeisdama virpesių dažnio, išskyrus dėl gravitacinio lauko pasikeitimo. Garrisonas taip pat sukūrė originalų „žiogo“mechanizmą (Michal, Stanislav. Laikrodis. Nuo gnomono iki atominio laikrodžio. Transl. Iš Čekijos RE Meltzer. M. 1983). Šie 1726 m. Laimėjimai privertė jauną laikrodžių gamintoją globoti J. Grahamą, kuris perdavė jam savo patirtį, davė pinigų už darbą ir pristatė savo darbus ilgumos komisijai. Garrisonas taip pat sukūrė originalų „žalčio“mechanizmą (Michal, Stanislav. Laikrodis. Nuo gnomono iki atominio laikrodžio. Transl. Iš Čekijos RE Meltzer. M. 1983). Šie 1726 m. Laimėjimai privertė jauną laikrodžių gamintoją globoti J. Grahamą, kuris perdavė jam savo patirtį, davė pinigų už darbą ir pristatė savo darbus ilgumos komisijai. Garisonas taip pat sukūrė originalų „žiogo“mechanizmą (Michal, Stanislav. Laikrodis. Nuo gnomono iki atominio laikrodžio. Transl. Iš Čekijos RE Melzer. M. 1983). Šie 1726 m. Laimėjimai privertė jauną laikrodžių gamintoją globoti J. Grahamą, kuris perdavė jam savo patirtį, davė pinigų už darbą ir pristatė savo darbus ilgumos komisijai.
Iki 1735 m. Garisonas surinko savo pirmąjį jūrinį chronometrą, kurį jis pavadino H1 (moderni nomenklatūra, kurią 1920 m. Pasiūlė restauratorius Rupert Gould). H1 buvo eksponuojamas Grahamo dirbtuvėse, kur jį apžiūrėjo komisijos nariai, Karališkoji draugija ir visi kiti. Apdirbimo, surinkimo ir judėjimo kokybė buvo tokia akivaizdi ir aukšta, kad 1736 m. Harisonas ir H1 išvyko į bandomąją kelionę laivu „Centurion“į Lisaboną. Nors H1 automobiliui iš pradžių sekėsi, Garrison greitai jį sugavo ir, grįždamas iš Lisabonos, Garrisono matavimai neleido Centurion nusileisti ant uolų Žaliojoje driežas (Kornvelas, netoli Scilio salų). Po teigiamų „Centurion“kapitono ir navigatorių pranešimų, admiralitetas pareikalavo sušaukti ilgumos komisiją ir apdovanoti Harisoną. Komisija susitiko pirmą kartą per daugelį metų ir išleido savo pirmąjį prizą - 250 svarų sterlingų - su užrašu „už tolesnį darbą“(Howse, Derek. Britanijos ilgumos valdyba: finansai, 1714–1828. „Mariner's Mirror“, 84 tomas). Nr. 4, 1998 m. Lapkričio mėn.).
Nuo to momento iki 1760 m. Harisonas iš tikrųjų tapo vieninteliu komisijos dotacijos gavėju, kuris reguliariai susitikdavo apžiūrėti savo naujų modelių ir davė pinigų tolesniam darbui, pradedant antrąja dotacija 1741 m. - 500 svarų vienu metu (tuo pačiu posėdyje prizą taip pat gavo Williamas Whistonas). Nuo to laiko Garrisonas dirbo tik chronometrais ir tvirtino komisijai, kad buvo toks užsiėmęs darbu dėl dotacijų, kad iš jo buvo atimta galimybė užsidirbti pragyvenimui ir palaikyti savo šeimą (Patvirtintas Ilgumos valdybos protokolas. 1746 m. Birželio 4 d. Kembridžo universiteto biblioteka. RGO 14). / penki). Galbūt tai buvo perdėta jo eros ypatybė, nes dėl šios „ašaros“Garrisonas gavo dar vieną 500 svarų sterlingų paramą. Garnisonas tikriausiai papildė savo biudžetą,imti mokestį už savo išradimų demonstravimą - žinoma, kad dažnai Londone viešėjęs Benjaminas Franklinas sumokėjo 10 šilingų ir 6 pensus (1 svaras = 20 šilingų = 240 pensų) už teisę pažvelgti į chronometrus Harrisono dirbtuvėse ir liko patenkintas išleista suma. Harrisono viešoji šlovė buvo pakankamai puiki. Po Niutono epochos mokslininkai mėgavosi visuomenės dėmesiu ir pagarba, o žinių sklaidą labai palengvino periodiniai leidiniai, kuriuos papildė kavinės, kur informacija buvo perduodama žodžiu, kaip ir šiuolaikiniuose socialiniuose tinkluose. 1749 m. Harisonas buvo apdovanotas Copley medaliu, įsteigtu Karališkosios draugijos, 1731 m.sumokėjo 10 šilingų ir 6 pensus (1 svaras = 20 šilingų = 240 pensų) už teisę stebėti chronometrus Harrisono dirbtuvėse ir liko patenkintas išleista suma. Harrisono viešoji šlovė buvo pakankamai puiki. Po Niutono epochos mokslininkai mėgavosi visuomenės dėmesiu ir pagarba, o žinių sklaidą labai palengvino periodiniai leidiniai, kuriuos papildė kavinės, kur informacija buvo perduodama žodžiu, kaip ir šiuolaikiniuose socialiniuose tinkluose. 1749 m. Harisonas buvo apdovanotas Copley medaliu, įsteigtu Karališkosios draugijos, 1731 m.sumokėjo 10 šilingų ir 6 pensus (1 svaras = 20 šilingų = 240 pensų) už teisę stebėti chronometrus Harrisono dirbtuvėse ir liko patenkintas išleista suma. Harrisono viešoji šlovė buvo pakankamai puiki. Po Niutono epochos mokslininkai mėgavosi visuomenės dėmesiu ir pagarba, o žinių sklaidą labai palengvino periodiniai leidiniai, kuriuos papildė kavinės, kur informacija buvo perduodama žodžiu, kaip ir šiuolaikiniuose socialiniuose tinkluose. 1749 m. Harisonas buvo apdovanotas Copley medaliu, įsteigtu Karališkosios draugijos, 1731 m.1749 m. Harisonas buvo apdovanotas Copley medaliu, įsteigtu Karališkosios draugijos, 1731 m.1749 m. Harisonas buvo apdovanotas Copley medaliu, įsteigtu Karališkosios draugijos, 1731 m.
Johnas Garrisonas.
Už gautas dotacijas iš komisijos Garrison surinko dar tris chronometrų modelius. H2 ir H3 sudarė naujus novatoriškus sprendimus. Svarbiausi iš jų yra pirmieji kompoziciniai guoliai su narve ir bimetaliniu spyruokliniu balansavimo aparatu, siekiant kompensuoti temperatūros pakilimus. Leonardo da Vinci vis dar turi guolio schemą, tačiau iki H3 nežinomas jų praktinis pritaikymas. Tačiau proveržis buvo padarytas ketvirtajame modelyje - H4. H4 buvo pagamintas ne kaip stalo laikrodžio, o kišeninio „svogūno“pavidalu ir dėl savo mažo dydžio naudojo deimantinius ir rubino guolius, o ne užpakalį, tačiau gavo remontą (apvijos mechanizmą) ir H3 tipo bimetalinę balansinę strypą. „H4“sukosi penkiomis virpesiais per sekundę - daug greičiau nei bet kuris XVIII amžiaus laikrodis. Lėtai vibraciją valdyti buvo daug lengviau nei greitas,tačiau Garisonas sąmoningai nustatė laikrodį, kad virpesiai būtų daug didesni nei laivo virpesių dažnis, kad būtų galima neutralizuoti laivo korpuso vibraciją ir pasislinkimą, ir jis neklydo.
1761 m., Iškart po to, kai baigėsi jūrų pajėgų grėsmė iš Prancūzijos per Septynerių metų karą, H4 išvyko į bandomąją kelionę į Port Royalą Jamaikoje kartu su Harrisono sūnumi Williamu, kuris taip pat buvo mechanikas, Deptfordo laive. H3 liko Harrisono dirbtuvėse. Klaida, sukaupta per 81 dieną, buvo apie penkias sekundes, o tai reiškė 1,25 minutės tikslumą - apie 1 jūrmylės šioms platumoms. Grįždamas Williamas tiksliai numatė Madeiros pasirodymą. Entuziastingas „Deptfordo“kapitonas norėjo gauti tokį chronometrą, o Garrisonas, kuriam tuo metu jau buvo 67 metai, pasirodė komisijoje su prašymu išduoti jam pirmąją premiją už tai, kad įvykdė 1714 m. Įstatymo reikalavimus.
Komisija atsisakė išduoti prizą, remdamasi tuo, kad Port Royal ilguma gali būti nežinoma pakankamai tiksliai, sėkmė gali būti atsitiktinė, o chronometras yra per brangus, kad būtų praktiškas, tai yra, pereiti į masinę gamybą. Garrisonas gavo 1500 svarų apdovanojimą ir dar 1 000 svarų pažadą, jei antrasis testas patvirtins, kad jis buvo teisus. Garnizonas puolė įniršį ir pradėjo viešą kampaniją, norėdamas pagrasinti komisiją. Nenorėjimą mokėti komisinių lėmė ne tik godumas ir atsargumas, bet ir viltys, kad alternatyvus astronominis metodas pateiks problemos sprendimą pigesniu būdu.
Garisonui dirbant prie laikrodžio, tobulėjo dangaus objektų stebėjimo priemonės. 1731 m. Oksfordo astronomijos profesorius Johnas Hadley (1682–1744), Karališkosios draugijos viceprezidentas, visuomenės susirinkime pristatė Hadley kvadrantą (vėliau pavadintą „oktantu“) - instrumentą, pagrįstą objektyvo deriniu ant ekrano ir kito objekto, atsispindinčio veidrodyje. … 45 laipsnių lankas (viena aštuntoji apskritimo dalis, taigi pavadinimas „oktantas“) veidrodžių pagalba leido išmatuoti dvigubai didesnius, iki 90 laipsnių, kampus. Oktantas nustato kampą nepriklausomai nuo stebėtojo judesio ir išsaugo stebėjimo rezultatą net jam pasibaigus.
E. Halley dalyvavo jūriniuose Hadley oktanto bandymuose, kurie po Flamsteedo perėmė Grinvičo observatorijos vadovą. Halley dėl kažkokių priežasčių neprisiminė, kad panašų atspindintį instrumentą aprašė laiške, kurį jam apie 1698 m. Sukūrė Isaacas Newtonas - šie dokumentai buvo rasti Halley archyvuose po daugelio metų kartu su ryškiu aprašymu, kaip aukšta mokslinė komisija laive kovojo su jūros liga, o ne stebėjimai.
Johnas Hadley su oktantu rankoje.
Nepriklausomai nuo Hadley, panašų instrumentą sukūrė amerikietis Thomas Godfrey (1704–1749). Vėliau Hadley instrumentas su nedideliais pakeitimais virto „oktantu“, iš kurio išsirutuliojo sekstantai (kurių skalė buvo 60 ° ir matavimo kampas 120 °). Nepaisant praktinės įrankio svarbos, Hadley ir Godfrey apdovanojimų negavo, tačiau patobulinti įrankiai leido rasti laikrodžių alternatyvą.
1750-aisiais vokiečių astronomas Tobiasas Mayeris (1723–1762), Getingeno universiteto profesorius, užsiėmęs Vokietijos kartografija, padedamas tuo metu Berlyno universiteto profesoriaus Leonardo Eulerio (1707–1783), sudarė ypač tikslias mėnulio padėties lenteles. Euleris pasiūlė mėnulio judesio teoriją, Mayeris, remdamasis šia teorija ir stebėjimais, sudarė mėnulio lenteles, naudodamas specialų instrumentą su 360 ° vaizdu. Sužinojęs apie prizą, Mayeris iš pradžių nedrįso pateikti savo lentelių komisijai, manydamas, kad užsieniečio bus nedelsiant atsisakyta, tačiau galų gale jis pasinaudojo Anglijos karaliaus ir Hanoverio rinkėjų George'o II globėjais, todėl jo stalai baigėsi Londone. 1761 m. Būsimasis Grinvičo observatorijos vadovas Nevilis Maskelyne'as (1732–1811), kuris išvyko į šventąją Helėną stebėti Veneros praėjimo priešais saulės diską,atliko „mėnulio atstumų“metodo bandymus pagal Mayerio lenteles su Hadley oktantu ir gavo stabilų rezultatą pusantro laipsnio tikslumu.
Kontrolinis reisas per Atlantą iš Londono į Bridžtauną Barbadose buvo numatytas 1763 m. Barbadose Maskeline turėjo apskaičiuoti pamatinę ilgumą iš Jupiterio mėnulių iš kietos žemės. Tuo pačiu metu buvo tikrinami H4, Mayerio stalai ir Christopherio Irwino „jūros kėdė“ant stabilizuojančios triašės pakabos, kad būtų galima stebėti Jupiterio palydovus. Kėdė, kurią jos kūrėjas aktyviai reklamavo per Londono spaudą, pasirodė esanti nenaudinga, o Harrisono chronometras ir „mėnulio lentelės“užtikrino tikslumą iki pusės laipsnio. Galutinėje ataskaitoje H4 chronometro tikslumas buvo 9,8 jūrmylės (15 km) arba 40 sekundžių ilgumos, Maskelyne'o ir jo padėjėjo Charleso Greeno atliktas mėnulio atstumo metodas - maždaug pusė laipsnio.
1765 m. Komisija susirinko į posėdį, kuriame ji nusprendė skirti Mayerio našlei 5000 svarų atlygį už savo velionio vyro, Eulerio stalus, - 300 svarų, o Harrisonui - 10 tūkstančių svarų už sėkmę ir dar 10 tūkstančių, kai bus įvykdyta „praktiškumo“sąlyga, tai yra sumažės chronometro kaina, bus aprašyta jo gamybos technologija, kad kiti laikrodžių gamintojai galėtų jį atkurti. Parlamentas, kuris patvirtino komisijos sprendimus, sumažino atlyginimą už „mėnulio lenteles“iki 3000 svarų ir iš Harrisono premijos išskaičiavo 2500 svarų subsidijų.
Garrisonas tikino, kad jam buvo atimtas prizas už Maskeleino, kuris beveik tuo pat metu su komisijos posėdžiu tapo naujuoju „Royal Astronomer Royal“ir Grinvičo observatorijos vadovu, intrigomis (tai buvo sutapimas, nes ankstesnis astronomas Royal mirė staiga). Šiose pareigose Maskeleinas tapo komisijos nariu ir pakomitečio, atsakingo už valstybinį chronometrų technologijos priėmimą, vadovu. Laikrodžių modeliai su piešiniais ir Harrisono paaiškinimais buvo perkelti į Grinvičą, kur juos dar 10 mėnesių išbandė Maskeleinas ir Admiraliteto atstovai. Remdamasis bandymų rezultatais, Maskeleinas išreiškė abejones, ar chronometras duoda stabilius rezultatus ir kad jį galima naudoti gamybos versijoje nenaudojant lygiagrečių „mėnulio lentelių“.
Pats Maskelyne'as tuo metu su Grinvičo astronomų komanda ruošėsi publikavimui pirmąjį „Jūrų almanachą“, kuriame buvo Saulės, Mėnulio, planetų ir „navigacijos žvaigždžių“padėties suvestinės lentelės tam tikru ilgumu ir platuma bei atitinkamos laiko vertės esant nuliui. meridianas kiekvienai metų dienai. Pirmasis almanacho leidimas buvo išleistas 1767 m.
Pirmasis chronometras sukurtas 1735 m.
Garisonas, įsitikinęs, kad Maskeleinas sąmoningai pasinėrė į savo išradimą, siekdamas suteikti pranašumą astronominiams metodams, nuėjo ieškoti teisybės pas jauną karalių Georgeą III. Monarchas, įgijęs gerą mokslinį išsilavinimą, paėmė H5 chronometrą bandymams pats ir asmeniškai jį suvyniojo kasdien šešis mėnesius. Po šių bandymų George'as III pasiūlė Harrisonui patekti su peticija tiesiai į parlamentą, apeinant ilgumos komisiją, ir reikalauti savo pirmosios premijos, o jei parlamentas atsisako, tada jis, karalius, asmeniškai iškilmingai pasirodys parlamente ir to paties pareikalaus iš sosto. Parlamentas priešinosi dar kelerius metus, todėl 1773 m. Harisonas išleido paskutinį 8 750 svarų prizą (atskaičius išlaidas ir medžiagas).
Ilgumos komisijos veikla lėmė:
Ilgumos komisija dirbo iki 1828 m., Apjungdama dotacijų organizacijos ir mokslo centro funkcijas, išleido nemažai apdovanojimų ir dotacijų, tarp jų 5000 svarų premija poliariniam tyrinėtojui W. Parry, kuris XIX amžiaus pradžioje Kanados poliarinėje dalyje pasiekė 82,45 ° šiaurės platumos.
Apibendrinant šią trumpą esė, dar kartą reikėtų atkreipti dėmesį į tai, kad ilgumos problemos sprendimas nebuvo pasiektas vienu ar net keliais lūžiais, jis buvo sukurtas ilgas, sunkus, iš daugybės žingsnių, kurių kiekvienas buvo reikšmingas pasiekimas savo srityje. Net po to, kai Harrisono chronometras ir Mayer-Euler metodas perėjo nuo eksperimentų prie navigacijos praktikos, navigacijos ir kartografijos metodai toliau tobulėjo.
Pirmaujantis mokslo vaidmuo Didžiojoje Britanijoje sprendžiant navigacijos problemas ne tik padėjo jai iškovoti ir išlaikyti „jūrų valdovo“statusą (ankstyvas nacionalistų eitynės „Valdyk Britaniją, prie jūrų“buvo sudėtingas 1740–1745 m.), Bet ir nustatė Grinvičą kaip pagrindinį dienovidinį. eilė kokybiškų jūrinių almanachų, kuriuos sukūrė Maskeleinas ir jo pasekėjai. 1884 m. Tarptautinėje meridianų konferencijoje Vašingtone Grinvičo dienovidinį prilyginta nuliui, kuris pažymėjo visuotinės standartinės laiko sistemos kūrimo pradžią. Iki šios datos skirtingų šalių ir net miestų vietos laikas buvo toks neatitikimas, kad kilo rimtų problemų, pavyzdžiui, dėl geležinkelių tvarkaraščių. Paskutinė šalis, kuri perėjo į koordinates pagal Grinvičą, buvo Prancūzija (1911 m.), O laiko skaičiavimo suvienijimas nebuvo baigtas iki šiol,kuri Rusijos žmonėms yra gerai žinoma dėl besikeičiančios vasaros laiko politikos.
Britų chronometrai taip pat buvo laikomi kokybės standartu tarp visų šalių jūreivių bent jau iki XIX amžiaus vidurio. Bet nors ilgumos ilgio skaičiavimas chronometru buvo greitesnis ir tikslesnis nei skaičiavimas pagal „mėnulio atstumus“, jūriniai almanachai laikėsi savo pozicijų per visą XIX a. Chronometrai XIX amžiaus viduryje toli gražu nebuvo visuose laivuose dėl jų didelių išlaidų. Be to, jūreiviai labai greitai suprato, kad laive turėjo būti bent trys chronometrai, kad būtų galima aptikti ir pašalinti jų rodmenų klaidas. Jei du iš trijų chronometrų rodo tą patį laiką, akivaizdu, kad trečiasis neteisus ir kiek jis neteisus (tai yra pirmasis žinomas trigubo modulinio dubliavimo pavyzdys). Bet net ir šiuo atveju chronometro rodmenys buvo patikrinti pagal astronominius duomenis. „… Garbingasis Stepanas Iljičius paskubomis užbaigia savo trečiąją taurę,užbaigia antrą storą cigaretę ir keliasi į viršų su sekstantu, kad paimtų saulės aukštį, kad nustatytų vietos ilgumą “- taip K. Stanyukovičius apibūdino jūrų navigatoriaus darbą 1860-ųjų pradžioje, nepaisant to, kad laive buvo įrengti keli chronometrai.
Iki 20-ojo amžiaus pradžios chronometrai pasiekė 0,1 sekundės tikslumą per dieną metalurgijos ir medžiagų mokslo atradimų dėka. 1896 m. Charlesas Guillaume'as sukūrė geležies ir nikelio lydinius, turinčius minimalius šiluminio plėtimosi (invaris) ir termoelastingumo (elinvaras) koeficientus, kurie buvo suderinti, kad kompensuotų vienas kitą poromis. Taip atsirado aukštos kokybės medžiaga pavasariui ir balansinio rato ratas (1920 m. Už šiuos darbus Guillaume'as gavo Nobelio fizikos premiją). Šiuolaikiniai „Invar“ir „Elinvar“analogai taip pat apima berilį.
Išradus radiją, antžeminės radijo stotys pradėjo perduoti savo koordinates. Pirmojo pasaulinio karo pradžioje nebereikėjo mėnulio atstumo metodo, o laiko apskaitos prietaisai tapo papildomu kontrolės metodu. Tuo pačiu metu buvo rastas naujas, geresnės kokybės harmoninis generatorius nei švytuoklė ar spyruoklinis balansyras. 1880 m. Pierre'as ir Jacques'as Curie'as atrado pjezoelektrines kvarco savybes, o 1921 m. Walteris Cady sukūrė pirmąjį kvarco rezonatorių. Taip atsirado kvarcinių laikrodžių kūrimo technologinis pagrindas, kurie iš pradžių buvo naudojami kaip tikslių laiko signalų šaltiniai, o nuo 1960-ųjų tapo masiniais instrumentais. Jūrų chronometrai buvo pradėti atstoti elektroniniais laikrodžiais.
Prasidėjus kosminiam amžiui, navigacija žengė kitą žingsnį. Įdomu tai, kad pagrindinė palydovinės navigacijos schema iš esmės nesiskiria nuo Whistono pasiūlymo statyti nejudančius laivus jūroje, pagal signalus, kurių navigatoriai nustatys jų koordinates - tai yra palydovai, transliuojantys jų koordinates ir universalų laiką signalo imtuvams Žemėje. XX amžiaus technologijos leido 18-ojo amžiaus planus įgyvendinti naujame lygmenyje. 1972–1990 m. Buvo sukurtas GPS navigacijos palydovų orbitinis žvaigždynas, kuris 1992 m. Buvo atidarytas civiliniam naudojimui. Nuo 2011 m. Sovietų ir rusų GLONASS pasiekė savo projektavimo galimybes, o ruošiamos dar dvi sistemos - Europos („Galileo“) ir Kinijos („Beidou“). Didžiausias šių sistemų tikslumas matuojamas metrais. Palydovai taip pat naudojami keliose šiuolaikinėse geodezinėse sistemose, iš kurių didžiausia - prancūzų DORIS - turi centimetro tikslumą. Dešimtojo dešimtmečio išmaniuosiuose telefonuose pradėtos naudoti paprastos su palydovais susietos navigacijos sistemos, kurių tikslumas nuo 8 iki 32 metrų, ir automatinė laiko sinchronizacijos funkcija, naudojant korinio ryšio operatorių signalus ir „atominio laiko“interneto išteklius.
Nepaisant to, koordinačių skaičiavimas „palei Mėnulį“tik XX amžiuje buvo pradėtas neįtraukti į jūreivių rengimo programas, o jūriniai almanachai vis dar skelbiami. Tai yra labai tinkamas saugos tinklas. Jei laive elektrikas sugedo, jūreivis neturėtų prarasti navigacijos pagalbinių priemonių. Bet net nežinodamas, kaip elgtis su sekstantu ir almanachu, jūreivis (ir visi, kurie baigė skaityti šį straipsnį) galės nustatyti savo koordinates laipsnio trupmenos tikslumu, naudodamas rankinį laikrodį ir šešėlį iš bet kurio vertikalaus objekto. Pastarųjų amžių technologinė pažanga leido nešioti ranką, jei ne chronometras, tai gana panašus.
Autorius: Jurijus Ammosovas