Reklama

Kto po raz pierwszy wyznaczył długość geograficzną? Wielki przełom historii żeglugi

30 czerwca 1737 roku. Rządowa komisja zbiera się po raz pierwszy od 23 lat w oczekiwaniu na – jak im się wydawało – astronoma, który rozwiąże problem trapiący ludzkość od wieków. W końcu sam Isaac Newton twierdził, że jakakolwiek nadzieja na jego rozwiązanie leży w gwiazdach. 

Tymczasem oczom komisji ukazuje się wiejski cieśla. Zegarmistrz samouk ma przy sobie olbrzymi, ważący ponad trzydzieści kilogramów chronometr. I choć to właśnie jego wynalazek miał zmienić świat, Johna Harrisona czeka wieloletni i wyniszczający bój o sprawiedliwość.

Artykuł to wersja tekstowa jednego z 15 odcinków nowego sezonu podcastu “Historia jakiej nie znacie”. Możesz go słuchać uruchamiając player poniżej:

Pojęcie długości i szerokości geograficznej zawdzięczamy Ptolemeuszowi, który w roku 150 nakreślił je w swoim atlasie świata. Starożytny kartograf i astronom naniósł na mapy wszystkie znane mu współrzędne

Wyznaczanie szerokości geograficznej było stosunkowo proste. Z uwagi na ruch obrotowy Ziemi, ciała niebieskie przesuwają się pozornie ze wschodu na zachód, zataczając kręgi. Im bliżej bieguna północnego, tym kręgi stają się mniejsze. 

Jednak dla obserwatora gwiazda polarna pozostaje prawie w całkowitym bezruchu. W nocy szerokość geograficzną wyznacza się więc mierząc kąt pomiędzy gwiazdą a widnokręgiem. Ale w ciągu dnia Słońce przesuwa się po ekliptyce, nachylonej do orbity Ziemi. W związku z tym odległość kątowa Słońca od równika jest zmienna. Na szczęście w 1253 roku Arabowie stworzyli tablice pomagające w obliczeniach. To właśnie dzięki nim, Kolumb, Vasco da Gama czy Magellan mogli określać jak daleko są na północ od równika.

Tymczasem obliczenie długości geograficznej było znacznie bardziej skomplikowane. Położenie na wschód i zachód można określić dzięki różnicy pomiędzy czasem zarejestrowanym w dwóch różnych lokalizacjach. Obrót Ziemi dookoła własnej osi trwa 24 godziny. Glob podzielony jest na 360 stopni, więc jedna godzina odpowiada 15 stopniom. Jednak w trakcie podróży morskich, różnice w temperaturze, ciśnieniu czy subtelne zmiany grawitacji Ziemi wpływały na mechanizmy w ówczesnych zegarach, przez co pomiar czasu nie był precyzyjny. W związku z tym przez wieki długość geograficzną określano w sposób orientacyjny, ręcznie obliczając przebytą drogę. 

W 1707 roku miała miejsce jedna z największych katastrof w historii brytyjskiej marynarki. Okręty z dwoma tysiącami osób na pokładzie roztrzaskały się u wybrzeży wysp Scilly przy kanale La Manche. Powodem katastrofy był fakt, że żeglarze nie potrafili określić dokładnej pozycji na otwartej wodzie. To nie był odosobniony przypadek – przez lata niezliczona liczba żeglarzy ginęła na morzu, gdyż nawigowali opierając się na eksperymentach i własnym doświadczeniu.

Dopiero ta wielka katastrofa doprowadziła do tego, że w 1714 roku brytyjski parlament wyznaczył nagrodę o równowartości dzisiejszych kilku milionów dolarów. Specjalna komisja miała ją przyznać osobie, która rozwiąże problem wyznaczania długości geograficznej. 

John Harrison urodził się w hrabstwie Yorkshire w północno-wschodniej Anglii. Od dziecka fascynowały go zegary. Bez formalnego wykształcenia ani praktyki u zegarmistrza, zbudował swoje pierwsze dzieło zanim skończył 20 lat. Jak na syna cieśli przystało, wykonał je prawie w całości z drewna. W ciągu następnych lat John wprowadził kilka znaczących innowacji w konstrukcji zegarów. Projektowane przez niego elementy pracowały praktycznie bez tarcia i nie wymagały smarów. Wkrótce John i jego brat James zaczęli być znani z tworzenia bardzo precyzyjnych mechanizmów. Wierzyli, że dzięki nim mogą rozwiązać jeden z największych problemów ówczesnych czasów. John Harrison postanowił poświęcić swoje życie na znalezienie sposobu wyznaczania długości geograficznej.

Harrison zainteresował się konkursem organizowanym przez brytyjską Komisję Długości Geograficznej.

20 000 funtów było prawdziwym majątkiem. Latem 1730 roku przyjechał do Londynu, aby znaleźć miejsce urzędowania komisji. Bezskutecznie. Mimo, że ciało to zostało powołane kilkanaście lat wcześniej, nie miało ono oficjalnej siedziby. W rzeczywistości nigdy się nie zebrało. 

Członkami komisji byli znani astronomowie, matematycy i nawigatorzy. John postanowił więc skontaktować się z nimi bezpośrednio. W pierwszej kolejności udał się do Królewskiego Obserwatorium w Greenwich, do doktora Edmonda Halley’a, królewskiego astronoma. Halley był pod wrażeniem koncepcji Harrisona. Mimo, że sam nocami próbował analizować ruchy księżyca, potrafił docenić rozwiązanie czysto mechaniczne. Jednak doskonale wiedział, że jego koledzy z komisji spodziewają się rozwiązania w astronomii.

Doktor Halley postanowił wysłać Harrisona do uznanego zegarmistrza George’a Grahama. Wiedział, że nie ma lepszej osoby do oceny mechanicznego projektu Johna. Harrison obawiał się, że Graham może ukraść mu pomysł, ale mimo to postanowił zaryzykować spotkanie.

Ryzyko się opłaciło. Starszy o dwadzieścia lat zegarmistrz stał się jego patronem. Zaoferował mu hojną pożyczkę, bez odsetek i bez szybkiego terminu spłaty. Przez kolejne pięć lat pozwoliła ona Harrisonowi zbudować pierwszy zegar morski. Dzieło o nazwie H-1 pokazano w pierwszej kolejności Towarzystwu Królewskiemu. Royal Society przyjęło go jak bohatera. 

Impuls ten sprawił, że 30 czerwca 1737 roku, po raz pierwszy od 23 lat, zebrała się Komisja Długości Geograficznej. John wszedł na salę, uważnie przyglądając się członkom komisji. Wśród nich było kilka znajomych twarzy. Oprócz Doktora Halley’a, Harrison zobaczył członków admiralicji, z którymi korespondował w sprawie pomiarów oraz naukowców, którzy podpisali się pod listem rekomendacyjnym w imieniu Towarzystwa Królewskiego. Pozostali, nieznani Harrisonowi członkowie komisji, byli osobami reprezentującymi wpływy polityczne.

Mimo, że Harrison miał pełne prawo domagać się 20 000 funtów nagrody, był zbyt wielkim perfekcjonistą, żeby to zrobić. W trakcie przesłuchania wyznał, że jego chronometr mógłby być jeszcze bardziej precyzyjny, gdyby otrzymałby dodatkowe środki na jego udoskonalenie. Komisja przyznała Harrisonowi połowę z obiecanych 500 funtów zaliczki.

W następnych latach Harrison konstruował kolejne modele chronometru. W swoich mechanizmach łączył różne metale w taki sposób, że gdy jeden element rozszerzał się lub kurczył ze względu na zmiany temperatury, drugi przeciwdziałał zmianie i utrzymywał stałą częstotliwość zegara. W 1759 roku Harrison ukończył H-4, w którym łożyska dla miniaturowych kół zębatych zrobione były z kamieni szlachetnych. H-4 przypominał duży zegarek kieszonkowy. Ważył on zaledwie 1,5 kg w porównaniu do 34-kilogramowego H-1, z którym stawił się za pierwszym razem przed komisją.

Jego perfekcjonizm nie znalazł uznania wśród członków komisji. Niektórzy z nich z czasem zaczęli mnożyć formalne przeszkody, kwestionując dokładność pomiarów chronometru. Osiągnięcia Harrisona były kwestionowane w szczególności przez nieznanych mu, politycznych członków komisji, którzy nie ufali ani jemu ani jego mechanizmowi. Gdy okazało się, że zegar jest trzykrotnie lepszy niż stawiane mu wymagania, Harrisonowi wypłacono tylko połowę nagrody – do czasu, aż sporządzi dwie kopie chronometru. Skonfiskowano mu też sprzęt i rysunki techniczne. Harrison był o krok od załamania.

W wieku 79 lat ukończył pierwszą kopię chronometru, jednak czuł, że nie starczy mu sił na kolejną. Zdesperowany, zebrał się na odwagę by poprosić o wstawiennictwo króla. Ten zwrócił się do premiera z żądaniem sprawiedliwości. W wyniku interwencji Króla Jerzego III, Harrison, po czterdziestu latach zmagań politycznych, otrzymał należną mu nagrodę. Niestety nie dożył chwili, gdy chronometry na stałe zagościły w Marynarce Królewskiej. Podobnie jak Newton, który nie doczekał momentu, gdy okazało się, że to nie astronom, a wiejski cieśla rozwiązał odwieczny problem.

Na chronometrze Harrisona polegał między innymi, wielki odkrywca, kapitan James Cook, tworząc mapy, które na zawsze zmieniły wyobrażenie o zarysach lądów i mórz. Co więcej, niektórzy twierdzą, że to właśnie wynalazek Harrisona pozwolił Anglikom na panowanie nad oceanami, a tym samym doprowadził do powstania Imperium Brytyjskiego.

Ale czego uczy nas historia Johna Harrisona?

Po pierwsze wytrwałości. Harrison wykazał się ogromną determinacją w dążeniu do celu. Pomimo wielu niepowodzeń i niesprawiedliwości, która go spotkała, skupiał się na udoskonalaniu swoich projektów. Z sukcesem poświęcił całe swoje życie rozwiązaniu problemu długości geograficznej, pomimo powszechnego powątpiewania w jego kompetencje. A trzeba pamiętać, że odmienne zdanie co do sposobu znalezienia rozwiązania miały takie autorytety, jak sam Isaac Newton.

Po drugie Harrison pokazał, co znaczy budowanie wpływów poprzez tworzenie relacji i społeczności. Nie mając koneksji, Harrison potrafił nawiązać kontakt z wybranymi członkami komisji, a następnie poszerzać sieć znajomych wśród elit. Zbierał fundusze, nie raz ryzykując dzielenie się najbardziej strzeżonymi tajnikami. Odważył się dotrzeć nawet na audiencję u króla Anglii, w celu uzyskania jego poparcia. Jako samotny wynalazca nigdy nie odniósłby sukcesu.

Po trzecie Harrison był gotowy na całkowite przeprojektowanie swojego wynalazku. Potrafił zacząć pracę od nowa, przechodząc z dużego mechanizmu na niemal kieszonkowy zegarek. Nowe modele były coraz bardziej precyzyjne, użyteczne i ponad 20 razy lżejsze.

Po czwarte, historia Harrisona to opowieść o walce człowieka z establishmentem, nie dla pieniędzy, a w celu poprawy świata. Gdyby nie jego bezgraniczna determinacja,  jeszcze przez wiele lat bezpieczeństwo żeglugi nie uległoby poprawie. Fundusze, które zbierał, służyły prawie wyłącznie konstrukcji coraz bardziej precyzyjnych mechanizmów.

Po piąte, czasem do sukcesu nie potrzeba niezwykłych strategii, tylko chęć ciągłego dbania o doskonałość operacyjną. Kiedy Europa Zachodnia w XVI i XVII wieku walczyła o światową dominację na morzu, wielkie mocarstwa skupiały się na eksploracji, otwieraniu szlaków handlowych czy rozwijaniu sił morskich. Ale to właśnie pomiar długości geograficznej na morzu dał Wielkiej Brytanii znaczącą przewagę. Harrison nie musiał znać się na strategii wojskowej. Był po prostu najlepszym zegarmistrzem na świecie.

Na koniec warto odnotować istotę powołania Komisji Długości Geograficznej. Co prawda, to polityczne wpływy w komisji zgotowały Harrisonowi piekło, ale sama idea była wielką, długoterminową strategią rządu brytyjskiego. De facto stworzyła ona kulturę, w której każdy, niezależnie od przynależności i pochodzenia, mógł przedstawić swój wynalazek czy innowację.

Andrzej Skasko/ Historia jakiej nie znacie