300 éve forradalmasította a navigációt egy mindenre elszánt, háklis angol órás

300 éve egy Henry Sully nevű angol órakészítő bemutatta az első tengerészeti kronométerét, ezzel pedig elkezdődött a világ egyik leghosszabb, és legkomolyabb tudományos versenye. A brit parlament 1714-ben fogadta el a Longitude Act nevű törvényt, amiben leírták, hogy aki életképes és használható módszert talál fel arra, hogyan határozhatja meg egy hajó a hosszúsági fokát a nyílt tengeren, az 20 ezer font jutalomban részesül.

20 ezer font akkoriban hatalmas vagyonnak számított. A jutalom nagysága is mutatta, mennyire fontos volt, hogy a hajók ne csak a szélességüket, hanem a hosszúságukat is be tudják mérni. A tengeri hatalmak bármit megadtak volna egy ilyen módszerért, hiszen tudták, aki először rájön, hogyan kell meghatározni a hosszúságot a tengeren, az megkérdőjelezhetetlen kereskedelmi és katonai fölénybe kerül majd a világ vizein.

Nehéz ezt elképzelni, de a felfedezések korának nagyobb részében szinte vakon hajóztak a tengerészek:

a szélességi fokot ugyan meg tudták határozni, de a hosszúságot nem, így pedig a nyílt vízen sosem tudhatták biztosan, hol is járnak.

Hajók százai tévedtek így el, és több ezer ember halt meg a balesetekben, amik jobb navigációval megelőzhetőek lettek volna. Kicsit kevesebb, mint 310 éve, 1707 októberében például a brit királyi flotta 1550 tengerésze halt meg, mikor a korona négy hajója tévedt el és futott zátonyra a Scilly-szigeteknél. Ez volt az utolsó csepp a pohárban a parlament számára, a tragédia után merült fel, hogy jutalmat ajánlanak a hosszúság meghatározójának.

Metszet a HMS Association nevű hajóról. Ez volt az egyik, amelyik zátonyra futott 1707-ben (Forrás: Wikipédia)

De hogy jön ehhez a kronométer?

A hosszúság egyszerű meghatározására ekkor már létezett egy módszer, de az csak elméletben működött. Ennek az volt a lényege, hogy ha a hajón van egy óra, ami megmutatja, pontosan mennyi az idő a hazai kikötőben, a hajón pedig meg tudják állapítani, hogy épp mikor delel a nap, akkor a hosszúság meghatározásához elég csak kiszámítani, hány perc a különbség az otthoni dél és a hajó dele között. Az eltérést már könnyű átszámolni hosszúsági fokba: 1 óra eltérés a helyi időkben 15 hosszúsági fokot jelent, 1 fok pedig időben 4 percnek felel meg.

Ezzel viszont csak az a gond, hogy az 1700-as években nem létezett ehhez eléggé pontos óra, márpedig 4 perc eltérés ugye 1 fok, ami az Egyenlítőnél már 111 kilométer.

Henry Sully 1716-ban bemutatott kronométere már eléggé pontos volt, hiszen többé-kevésbé kiküszöbölte a hőtágulásból eredő hibákat. Sully óráját azonban csak nyugodt vízen lehetett használni, hiszen csak egy módosított ingaóra volt, ami billegéstől sok-sok percet veszített vagy nyert egyetlen nap alatt.

Arra viszont jó volt ez a találmány, hogy felhívja John Harrison figyelmét a 20 ezer fontos díjra, meg arra, hogy ezért a díjért óraművesek is versengenek. John Harrison az 1720-as évekig csak egy, az órák iránt szenvedélyesen érdeklődő, szegény sorból származó vidéki fiatalember volt, utána viszont ő lett az akkori Nagy-Britannia valószínűleg legtehetségesebb és minden idők talán leghíresebb órakészítője.

Harrison agyát gyerekkora óta az foglalta le, hogy hogyan lehetne elkészíteni a lehető legpontosabb órát. A tengerészeti kronométerek készítésébe pedig azért fogott bele, mert külön is kihívásnak tartotta, hogy az órája ne csak iszonyatosan pontos legyen, hanem minden körülmények között járjon is, ne térítse el a pára, a hőingadozás, a viharos tenger hulláma, és kényelmesen felférjen egy hajóra.

Harrison először 1730-ban vázolta a terveit Londonban Edmund Halley királyi csillagásznak (aki Isaac Newton elméletei szerint kiszámította a később róla elnevezett Halley-üstökös pályáját), majd némi bátorítás és anyagi támogatás után dolgozni kezdett az első kronométerén.

John Harrison idős korában. Az órakészítő mögött az a nagy, furcsa doboz, az egyik kronométere.

Az óra 1736-ra lett kész, Harrison pedig bemutatta a bíráknak. A kronométert tengeri próbára küldték, Harrison pedig a találmányával utazott Lisszabonba. Az órakészítő az egész úton tengeribeteg volt,

a kronométer azonban jól vizsgázott.

Az órát szállító hajó kapitánya eleinte nem bízott a szerkezetben, és rutinból navigált, de Harrison és az órája – vele ellentétben – mindig pontosan megmondta, hol járnak.

A bírák az ígéretes teszt után elküldték volna a kronométert a Longitude Act által előírt indiai útra is, de a maximalista Harrison inkább csak 500 font további támogatást kért ahhoz, hogy – látva az első kronométere hibáit – egy sokkal jobb órát készítsen. 1741-ben vissza is tért a H2-nek nevezett, második kronométerrel, de még a próba előtt felfedezte, hogy tudna építeni egy még ennél is jobb órát, ezért csak újabb 500 font támogatást kért.

A H3-on újabb 17 éven át dolgozott. Ebben a 17 évben híre ment, hogy egy angol órásmester megtalálta a módszert a hosszúság meghatározására, ezért Harrisonnal holland és francia kémek is megpróbáltak kapcsolatba lépni, de ő nem árulta el a titkát. Közben a hosszúság meghatározása köznyelvben is átértékelődött, míg korábban a lehetetlenség szinonimájaként beszéltek erről, Harrison kronométereinek hatására egy sokakat érdeklő, izgalmas tudományos kihívás lett a dologból.

Harrison első tengeri órája, a H1 (National Maritime Museum (Great Britain); Greenwich; London; England; NMM - ZAA0034)

Egyre többen jelentkeztek a 20 ezer fontos díjért mindenféle hülye ötletekkel, amikkel áthidalták volna a kronométereket. Az egyik pályázat például

egy XVII. században kifejlesztett varázsporral határozta volna meg a hosszúságot.

Ezt a varázsport még az 1600-as évek közepén keverte ki egy Sir Kenelm Digby nevű angol tudós, és azt állította, hogy a por bármilyen sebet begyógyít, de nem a sebet kell kezelni vele, hanem azt a tárgyat, ami a sebet ejtette. Digby rajongói még azt is tudni vélték, hogy mikor a porral kezelt kötéseket cserélik egy-egy fegyveren, akkor az égető érzéstől felüvölt a sebesült is, akármilyen messze is legyen.

Az 1700-as években – már Digby halála után – pont ezért gondolták többen úgy, hogy a por segíthet a hosszúság meghatározásában, kronométer nélkül is. A pályázat szerint az otthoni kikötőben, a hajó indulása előtt meg kell szúrni egy kutyát, majd a sebesült állatot feltenni a hajóra, a sebet ejtő kést pedig otthon hagyni egy megbízható embernél. A megbízható ember az otthoni kikötőben minden délben átköti a porral kezelt rongyokkal a tőrt, és akkor a kutya minden bizonnyal felvonyít majd, bárhol is járjon épp a hajóval. Ezzel pedig a kutya vonyításából kronométer nélkül is tudják majd a hajón, hogy otthon épp dél van. A módszer természetesen nem jött be, de sajnos néhányszor kipróbálták. Több tucat kutya pusztult el így. De volt olyan út is, ahol a kapitány a naplójában elkeseredve számolt be róla, hogy meggyógyult a kutya sebe, ezért veszélybe került az egész útiterv.

A H3 az 1750-es évekre lett kész, de Harrison megint eljátszotta azt, amit az első két kronométernél: mire elkészítette a gépet, megutálta az egészet.

Akkoriban kezdtek el terjedni ugyanis Londonban a zsebórák, és Harrison rájött, hogy ahhoz, hogy a kronométerét egyszerűen lehessen használni a tengeren, sokkal kisebb, zsebórához hasonló szerkezetet kell terveznie, a korábbi három böhöm gép helyett.

1761-re kész is lett az első, nagy zsebórára hasonlító kronométer. Ezt persze zsebre nem lehetett tenni, mert az átmérője 13 centiméteres volt, de azért sokkal kényelmesebben elfért az ember kezében, mint az első három óra. A H4 belseje nemcsak óratervezés szempontjából számít mérföldkőnek, hanem nagy előrelépés az ékszerészetben is, Harrison ugyanis úgy védte az órát a hőtágulástól, hogy több alkatrészt is gyémántból vágatott ki.

A H4-es kronométer (Forrás: Wikipédia)

A kronométert Jamaicába küldték próbaútra, ami remekül sikerült, az óra mindössze 1 tengeri mérföldnyit hibázott, pedig az út 81 napig tartott. A H4-et Harrison fia, William kísérte el az útra, a rendkívül viharos időben az órát egy lepedővel védte a párától. Mikor a lepedő átnedvesedett, William beletekerte magát, hogy a saját testmelegével szárítsa meg az anyagot. Kemény tüdőgyulladást kapott, de a H4 sikerrel vette a próbát.

Az ekkor 68 éves John Harrison ezek után teljes joggal várta a 20 ezer fontos díjat,

az azonban nem érkezett meg.

Ebben az időben ugyanis rengeteg támogatót szerzett magának a legfelsőbb brit tudományos körökben egy másik módszer a hosszúság meghatározására. Ekkora már szinte teljes egészében feltérképezték a csillagok mozgását, és az égitestek egymáshoz viszonyított helyzetét. Rengeteg csillagász hitte, hogy a csillagok helyzetének elemzésével, és a Hold távolságának kiszámításával szintén meg lehet határozni a pontos hosszúságot.

Ilyen a H4 belseje (Royal Greewich Museum)

Nagy-Britanniában a módszer legfőbb támogatója Dr. Nevil Maskelyne tiszteletes volt, aki királyi csillagászként a királyhoz is bejáratos volt. Úgy gondolta, hogy olyan tudományos módszert kell találni a hosszúság meghatározására, amihez nem kell drága órákat megvenniük a hajósoknak, hanem olyat, amivel bárki egyszerűen és olcsón navigálhat..

Maskelyne egy Tobias Mayer nevű német matematikussal levelezve kidolgozott egy módszert, amivel a hajók az égitestek helyzetéből is meg tudják határozni a hosszúságukat, de

ez a számítás nagyon sietősen is legalább négy órát vett igénybe.

Később a módszer tovább egyszerűsödött, és úgy már elegendő volt fél óra is a művelethez. De ehhez meg kellett egy almanach, ami dátumra pontosan tartalmazta a navigáció szempontjából fontos csillagok állását. Persze még így is eléggé bonyolult maradt a dolog.

Maskelyne úgy gondolta, hogy a csillagászati módszer fog még fejlődni, ehhez viszont idő kell, ezért nem akarta, hogy Harrison kronométere ellopja a showt.

Dr.. Nevil Maskelyne tiszteletes, a királyi csillagász

Rávette a Longitude Act által felállított döntőbizottságot, hogy rendeljék el a H4 újabb tesztelését, mert a jamaicai út sikerét okozhatta akár sima szerencse is. A második tesztre a kronométer mellett maga Maskelyne is elment, aki a csillagászati módszer felsőbbrendűségét akarta bizonyítani az óra felett.

A H4 azonban ismét remekül teljesített, míg a csillagászati módszer néha csak 50 kilométeres pontossággal tudta bemérni a hajót,

és még Maskelyne-nek is sok erőfeszítésbe telt a folyamatos és hosszú számolás.

A parlament ezek után megadta Harrisonnak a 20 ezer font felét, de elrendelték azt is, hogy az óráit szolgáltassa be a királyi csillagásznak további tesztekre, ezen kívül óraművesek előtt szerelje szét a kronométereket és magyarázza el a működésüket, hogy reprodukálhatóak legyenek.

John Harrison úgy érezte, átverik.

Nehezen vált meg az évtizedeken át fejlesztett szerkezeteitől, ráadásul szószegésnek tartotta, hogy csak egy élet munkája után csak a 20 ezer fontos díj felét kapta meg.

Maskelyne saját tesztjein természetesen megbukott a H4, bár Harrison fia szerint csak azért, mert a csillagász folyamatosan a tűző napon tartotta az órát, miközben a hőmérsékletet egy méterekkel arrébb lévő árnyékos helyre rakott hőmérőről olvasta le, ráadásul nem is megfelelő módon és megfelelő rendszerességgel húzta fel az órát.

A csillagász mesterkedései azonban nem váltak be: egyre több londoni órás kezdett a Harrisonéhoz hasonló kronométereket gyártani, ráadásul Harrison is készített még egyet, miközben a régi órái Maskelyne foglyai voltak. Még a híres Cook kapitány is Harrison-féle kronométert vitt az útjaira, Harrison egyik legsikeresebb másolója, Larcum Kendall gyártmányát.

Ez a H5 (By Racklever at en.wikipedia - Originally from en.wikipedia; description page is/was here. Original uploader was Racklever)


Cook és a brit tengerészet neves kapitányai egyként éltették a Harrison-féle kronométereket,

Harrison mégis az órái nélkül, sértődött öregemberként élt londoni házában.

Ebben az időben is többször keresték fel idegen kémek, akik komoly pénzt és külföldi elismeréseket ajánlottak fel a H4 terveiért, de az órakészítő elhajtotta őket. Végül, a halála előtt nem sokkal, a fia rábeszélte, hogy keresse fel III. György királyt, és adja elő neki a problémáit. Ez meg is történt egy audiencián, és a király rögtön beleegyezett, hogy személyesen teszteli a H5-ös jelzésű kronométert, amit Harrison az első 4 óra elszállítása után készített.

A király tesztjei sikeresek voltak, ezért Harrison az uralkodó segítségével petícióban kérte a parlamenttől a fennmaradó 10 ezer fontot. 1773-ban, 80 éves korában kiutaltak neki még 8750 fontot, de a teljes díjat sosem kapta meg sem ő, sem senki más. John Harrison 3 év múlva meg is halt.

Órái a londoni tengerészeti múzeumban vannak kiállítva. A H4 és a H5 nem jár, mert azokat a szerkezeteket kímélni kell. A H1, a H2 és a H3 ma is pontosan ketyegnek.

(Akit bővebben érdekel John Harrison története, mindenképp olvassa el Dava Sobel többször díjazott, 1995-ös könyvét, ami pont erről szól.)