Гринвичское время и открытие долготы

Хауз Дерек

Штурман, получив долготу, отсчитываемую от Гринвича, должен был отметить свое положение на морской карте, поэтому на сухопутных и морских картах, публикуемых во всем мире, долготная сетка стала определяться по меридиану Гринвича. Все это привело к тому, что, когда в конце концов возникла необходимость в установлении нулевого меридиана для отсчета долготы и времени в международном масштабе, для этой цели был выбран именно гринвичский меридиан (а, скажем, не парижский). В значительной степени это можно объяснить и тем обстоятельством, что к тому времени многие морские суда, суммарная грузоподъемность которых составляла не менее 72% от общей грузоподъемности судов мира, уже пользовались навигационными картами, долгота на которых отсчитывалась от Гринвича. И первым звеном в описанной цепи событий было именно издание в 1766 г. «Морского альманаха».

Морской хронометр в Британии

В своем «Пояснении» к первому «Морскому альманаху» Ма-скелайн говорит

о том, почему табличные данные приводятся в истинном солнечном времени, а не в среднем солнечном времени. Заканчивается «Пояснение» следующими словами: «Но если часы, изготовленные по гаррисоновскому или другому подобному принципу, смогут использоваться в море, то истинное время, выведенное из высоты Солнца, может быть исправлено с помощью уравнения времени; и если найденное среднее время сравнить с тем, которое показывают часы, то разница и даст нам долготу в единицах времени от того меридиана, на котором были установлены стрелки этих часов; насколько это позволит сделать ход часов» [42].

История о том, как в конце концов Джон «Долгота» Гаррисон (1693-1776) почти полностью получил в 1714 г. высочайшую награду, учрежденную специальным законом, описывалась неоднократно и достаточно подробно [43]. Сын сельского плотника, Гаррисон родился в Уэйкфилде в Йоркшире, затем в раннем возрасте вместе с семьей переехал в Бартон, Линкольншир, расположенный по другую сторону залива напротив порта Гулль. Поначалу Джон пошел по стопам отца, но вскоре увлекся изготовлением часов. К 1727 г. он вместе с братом изготовил два экземпляра часов очень высокой точности. Конструкции этих часов были основаны на совершенно новых принципах, которые впоследствии привели, в частности, к созданию решетчатого маятника, устроенного таким образом, что его длина сохраняется неизменной при изменении температуры (чем длиннее маятник, тем реже его удары, и наоборот; поэтому хороший хранитель времени не должен изменять свою длину), и храпового механизма, поддерживающего ход часов во время их завода.

Примерно в 1730 г. Гаррисон приехал в Лондон, где и узнал подробнее об огромных наградах, обещанных парламентом за решение проблемы определения долготы в море. Один из способов решения этой проблемы лежал как раз в области точного хранения времени. Гаррисон был представлен королевскому астроному Галлею (являвшемуся также членом Совета по долготе) и Джоржу Грэхему (1673-1751), самому известному часовому мастеру тех дней, бывшему одно время партнером Томаса Томпиона. Узнав о тяжелом материальном положении Гаррисона, Грэхем ссудил ему деньги и уговорил Ост-Индскую компанию и Карла Стэнхоупа (сына графа Стэнхоупа, сыгравшего 25 лет назад ведущую роль в принятии закона о долготе) выдать Гаррисону некоторую сумму денег для изготовления первых морских часов.

Сейчас морские хронометры Гаррисона принято классифицировать по типу их устройства: H1 Н2 и т.д.; этого мы будем придерживаться и в нашей книге. Хронометр Ht с тяжелым механизмом в 5 фут высотой был изготовлен в 1735 г. При содействии Галлея и Грэхема Совет по долготе организовал морское испытание этого хронометра. Сам Гаррисон плавал в 1736 г. со своим хронометром в Лиссабон и обратно на кораблях «Центурион» и «Орфорд». Хронометр показал хорошие качества, но Гаррисон был не вполне им доволен, да и для получения высокой награды, согласно закону о долготе, требовалось проверочное испытание в рейсе до Вест-Индии. На собрании Совета 30 июня 1737 г.
– самом первом, протоколы которого сохранились, - Гаррисону было выделено 250 ф.ст. на изготовление других «морских часов» и была обещана более крупная сумма в случае, если часы покажут высокое качество. Хронометр Я 2 Гаррисон сделал в 1739 г., но не удовлетворился его качеством и предложил изготовить третий механизм. Несмотря на продолжительные сроки работы-изготовление Я3 заняло девятнадцать лет, - Совет и Королевское общество поверили в Гаррисона и выплатили ему в общей сложности 3 тыс. ф.ст. в период 1741-1762 гг., а также присвоили ему в 1749 г. высочайшую награду, медаль Копли, как «автору самого важного научного открытия или вклада в науку, достигнутого путем эксперимента или иным способом».

19. Первый морской хронометр Гаррисона H1 1735 г., вместе с выигрывшим приз H4, 1759 г. (в центре), копией хронометра Кендалла (К1, 1769 г., справа), которую капитан Кук брал с собой в путешествие, и вторым хронометром Кендалла (К2, 1771 г., слева), взятым в 1789 г. бунтовщиками в Боунти на о. Питкэрн. (Национальный морской музей.)

В июле 1760 г., в разгар Семилетней войны, Гаррисон заявил, что хронометр Н3 готов для испытаний, предусмотренных законом о долготе от 1714 г., т.е. готов к плаванию в Вест-Индию, и одновременно представил большие часы, известные сегодня под знаком Н4, которые, как утверждал Гаррисон, «превзошли все его ожидания» [44]. Для завершения работы над

Н4 - поскольку Н3 и Н4 было решено испытать совместно - Совет выделил еще 500 ф.ст., увеличив таким образом общую сумму, выданную Гаррисону с 1737 г., до 3250 ф. ст. 18 ноября 1761 г. часы, на которые решил сделать ставку Гаррисон, были погружены на корабль «Дептфорд» и в сопровождении его сына Уильяма (Джону было уже 68 лет) отправлены на Ямайку. 3 марта 1762 г. они вернулись назад в Портсмут.

Хотя Гаррисон, изготовив хронометр Н4, выполнил условия закона от 1714 г., Совет рассудил иначе и выплатил ему только 1500 ф. ст. с обещанием выдать остальные 1 тыс. ф. ст. после проведения дальнейших испытаний. 8 апреля 1763 г. получает королевскую санкцию постановление парламента, согласно которому Гаррисону предлагается 5 тыс. ф. ст. за ознакомление с секретом часов экспертной комиссии, назначенной парламентом [45]. Это вызвало такой живейший интерес, что даже Парижская Академия наук прислала своих представителей для участия в этом событии, несмотря на соперничество Англии и Франции в области техники. В том же году был опубликован «Британский морской путеводитель» Маскелайна, содержащий конкурирующий метод определения лунных расстояний, и Гаррисон усматривал в этом опасность для себя: кто-то другой, возможно даже сам Маскелайн, может выиграть главный приз, обойдя Гаррисона с его уже готовым методом хранения времени. Поэтому Гаррисон решил отказаться от 5 тыс. ф. ст., предложенных парламентом, и не открывать свои секреты, а вместо этого настаивать на втором испытании хронометра при путешествии в Вест-Индию, которое могло бы помочь ему целиком получить награду в 20 тыс. ф.ст.

Следующее испытание проходило на корабле вооруженных сил Его Величества «Тартар», отплывшем из Портсмута к острову Барбадос 28 марта 1784 г.; на борту его находился хронометр Н4, который, как и в первый раз, сопровождал Уильям Гаррисон. Были соблюдены самые тщательные предосторожности, обеспечивающие беспристрастность испытания: для определения долготы Барбадоса путем наблюдений на суше был послан Маскелайн; для проведения наблюдений в Портсмуте перед отплытием, по предложению Гаррисона, были использованы очень точные часы, изготовленные Джоном Шелтоном (такие же часы Маскелайн взял с собой на Барбадос) [46].

История борьбы Гаррисона за обладание наградой слишком длинна, чтобы рассказывать ее здесь целиком. Поэтому мы сразу перейдем к результатам последних испытаний Н4. Эти результаты полностью удовлетворили требованиям закона от 1714 г., но, несмотря на это, Совет не решился рекомендовать выплату приза в сумме 20 тыс. ф. ст. без дальнейших испытаний хронометра Н4, которые окончательно бы подтвердили, что полученные результаты не являются случайными. В мае 1765 г. парламент принял новое постановление, существенно изменившее правила игры: Гаррисон сможет получить 10 тыс. ф. ст. при условии, что он откроет свои секреты и передаст все устройства для определения долготы королевскому астроному, т.е. самому Маскелайну, а остальные 10 тыс. ф. ст. будут ему выплачены, «когда будет изготовлен другой хранитель времени подобного типа», обеспечивающий точность в 30 миль при определении долготы [47]. Этим же решением парламента назначалось вознаграждение вдове Майера и Эйлеру, а также предписывалось Совету подготовить и опубликовать «Морской альманах». Гаррисон не терял присутствия духа, хотя в то время ему было уже 72 года, а его зрение и общее самочувствие оставляли желать лучшего. И все же ему пришлось подчиниться новым условиям: часы Н4 были переданы для испытаний в Гринвич, а затем для копирования главному лондонскому часовых дел мастеру Ларкаму Кендаллу. Тем временем Гаррисон вместе с сыном приступил к изготовлению еще одних долготных часов Н5 и через пять лет закончил их.

Замечательная история произошла с изготовленной Кендаллом копией часов Кг во время второго путешествия капитана Кука [одна из основных задач при этом состояла в испытании часов К1 и трех хронометров Джона Арнольда (1736-1799); Гаррисон отказался предоставить для этого испытания свой новый хронометр Н5] [48]. В этом путешествии, проходившем в Атлантическом океане и тропических водах и продолжавшемся около трех лет, часы К1 зарекомендовали себя великолепно: суточное уклонение их хода никогда не превышало 8 с (две морские мили на экваторе). Когда путешествие подходило к концу, Кук писал с мыса Доброй Надежды секретарю адмиралтейства: «Часы мистера Кендалла превысили ожидания даже самых рьяных их защитников; этот инструмент, показания которого корректировались по лунным наблюдениям [Кук имел новый «Морской альманах»], являлся нашим верным проводником через все превратности и климаты» [49]. С еще большей восторженностью отзывался о часах Уильям Уэйлс, астроном из Совета по долготе, который плавал вместе с Куком на корабле «Ризолюшн»: «Из предшествующего отчета очевидно, что изумительная точность часов гениального изобретателя продемонстрировала развитие этой отрасли механики с 1762 г., т.е. всего за 3 года; между тем остались возможности для дальнейших усовершенствований [часов] другими мастерами своего дела, но пусть никто из них не хвастается тем, что превзошел его [Гаррисона] до тех пор, пока их механизмы не подвергнутся столь же суровым испытаниям» [50].