Ιωάννη Παλούμπη : Γεωγραφικό Μήκος

Ναυτικό χρονόμετρο, H3.

(National Maritime Museum,Greenwich, London,Ministry of Defence Art Collection ΦΩΤΟ: http://www.rmg.co.uk/

Γεωγραφικό Μήκος

Του Ιωάννη Παλούμπη, Αντιναυάρχου ΠΝ εα

Ο αγαπητός φίλος και μέλος του μουσείου Κ. Γεώργιος Χάλαρης με προμήθευσε, για δική μου ενημέρωση, με ένα αντίγραφο του βιβλίου "Longitude" (μτφρ «Γεωγραφικό Μήκος») της δημοσιογράφου των New York Times Dava Sobel που γράφτηκε το 1995. Η συγγραφέας έχει τιμηθεί με βραβεία για τα συχνά επιστημονικά άρθρα της σε διάφορα περιοδικά στα οποία περιλαμβάνονται τα Audubon, Discover, Life και Omni.

Το βρήκα εξαιρετικά ενδιαφέρον σαν θέμα και σκέφτηκα να γράψω μία περίληψη του προβλήματος που ταλάνισε την επιστημονική και ναυτιλιακή κοινότητα για περισσότερο από τέσσερις αιώνες και στοίχισε χιλιάδες ζωές ναυτικών μέχρι την επίλυσή του.

Οι νοητές γραμμές του πλάτους και του μήκους της γης, οι παράλληλοι και οι μεσημβρινοί αντίστοιχα άρχισαν να διασταυρώνονται επάνω στις γεωγραφικές απεικονίσεις τουλάχιστον τρεις αιώνες πριν από τη γέννηση του Χριστού.

Περί το 150 μ.Χ. ο χαρτογράφος και αστρονόμος Πτολεμαίος τις σχεδίασε επάνω στους 27 χάρτες που συγκροτούσαν το πρώτο του παγκόσμιο Άτλαντα. Συγχρόνως κατέγραψε κατ’ αλφαβητική σειρά ένα πίνακα που περιείχε όλες τις γνωστές τότε πόλεις ή σημαντικές τοποθεσίες με τις συντεταγμένες τους πλάτος και μήκος.

Για το πλάτος δεν υπήρχε κανένα πρόβλημα, ο Ισημερινός αποτελούσε τον παράλληλο που χαρακτηριζόταν ως μηδέν πλάτος και από αυτόν μετρούσε προς Βορρά και Νότο μέχρι τις 90ο μοίρες στους αντίστοιχους πόλους. Ο Πτολεμαίος δεν τον επέλεξε αυθαίρετα αλλά τον πήρε από τους προηγηθέντες επί αιώνες αστρονόμους που είχαν παρακολουθήσει τις κινήσεις των ουράνιων σωμάτων. Ο Ήλιος η Σελήνη και οι πλανήτες κατά τις διαδρομές τους διέρχονται σχεδόν από το ζενίθ όταν ο παρατηρητής βρίσκεται στον Ισημερινό. Με ανάλογες παρατηρήσεις είχαν προσδιοριστεί οι τροπικοί του Καρκίνου και του Αιγόκερου επί της επιφάνειας της γης οι οποίοι σηματοδοτούν το βορειότερο και νοτιότερο όριο αντιστοίχως της φαινομενικής τροχιάς ήλιου κατά τη διάρκεια του έτους.

Για τον μεσημβρινό όμως του μήκους μηδέν επέλεξε να προσδιορίσει εκείνον που διερχόταν από τις ‘’Τυχερές νήσους’’ (σημερινές Καναρίους και Μαδέρα). Μεταγενέστεροι χαρτογράφοι μετακίνησαν τον πρώτο αυτό μεσημβρινό στις Αζόρες, στις νήσους του Πρασίνου Ακρωτηρίου καθώς και στη Ρώμη, Κοπεγχάγη, Ιερουσαλήμ, Αγία Πετρούπολη, Πίζα, Παρίσι και Φιλαδέλφεια. Τελικά ο πρώτος μεσημβρινός καταστάλαξε στο Λονδίνο. Κάθε μεσημβρινός θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως γραμμή αναφοράς μετρήσεως του μήκους και η επιλογή είναι καθαρά πολιτική απόφαση.

Εδώ είναι και η μεγάλη διαφορά μεταξύ πλάτους και μήκους. Ο παράλληλος μηδέν από όπου ξεκινά η μέτρηση του πλάτους καθορίζεται από τους νόμους της φύσεως, ενώ ο μεσημβρινός μηδέν καθορίζεται συμβατικά κατόπιν συμφωνίας των ανθρώπων.

Ο προσδιορισμός του πλάτους του στίγματος στη θάλασσα γίνεται εύκολα, ακόμα και από μη πεπειραμένους ναυτικούς, από τη διάρκεια της ημέρας, ή το ύψος του Ηλίου πάνω από τον ορίζοντα, ή το ύψος κάποιων αστέρων όπως ο Πολικός στο βόρειο ημισφαίριο ή ο σταυρός του Νότου στο νότιο.

Η μέτρηση του μήκους όμως απαιτεί τη γνώση του ακριβούς χρόνου, αφ’ ενός στον τόπο του στίγματος, αφ’ ετέρου στον τόπο του μεσημβρινού μηδέν. Η ακριβής γνώση αυτών των δύο χρόνων επιτρέπει να μετατρέπεται η χρονική διαφορά σε γεωγραφικό διαχωρισμό.

Δεδομένου ότι η Γη χρειάζεται 24 ώρες για να συμπληρώσει μία πλήρη περιστροφή 360ο μοίρες περί τον άξονά της, μία ώρα αντιστοιχεί σε 15 μοίρες στροφή, έτσι η χρονική διαφορά μίας ώρας μεταξύ των δύο χρόνων που μετρώνται στο στίγμα και στον μεσημβρινό μηδέν αντιστοιχεί σε μήκος 15 μοιρών Ανατολικό ή Δυτικό.

Το βιβλίο της Dava Sobel “Longitude” από τις εκδ. Penguin Books 1996

Η ακριβή γνώση του χρόνου σε δύο διαφορετικές τοποθεσίες, το στίγμα του πλοίου και το μεσημβρινό μηδέν, απαραίτητη προϋπόθεση για τον προσδιορισμό του μήκους, ήταν κυριολεκτικά αδύνατη, μέχρι και την εποχή των ρολογιών που λειτουργούσαν με εκκρεμές. Όπως γίνεται εύκολα αντιληπτό τα ρολόγια με εκκρεμές δεν μπορούσαν να λειτουργήσουν σε ένα πλοίο που μποτζάρει και σκαμπανεβάζει. Εκτός όμως από τις κινήσεις της θάλασσας, οι διαφορές στη θερμοκρασία και στη βαρομετρική πίεση των τόπων από τους οποίους το πλοίο έρχεται και σε αυτούς που πάει, δημιουργεί εξίσου καταστροφικά αποτελέσματα.

Για να γίνει αντιληπτή η ακρίβεια με την οποία πρέπει να μετράται ο χρόνος παρατίθεται ένα παράδειγμα. Ένα πλοίο που βρίσκεται στον Ισημερινό, κάθε 4 δευτερόλεπτα που κάνει λάθος στη μέτρηση διαφοράς των χρόνων πέφτει έξω στο στίγμα του 1 ναυτικό μίλι.

Οι υπολογισμοί είναι εύκολοι δεδομένου ότι η περίμετρος της Γης στον Ισημερινό είναι 40.077.000 μέτρα ή περίπου 21.640 ναυτικά μίλια. Και αυτό αντιστοιχεί σε 24 ώρες. Κάθε λεπτό αντιστοιχεί σε 15 μίλια επομένως κάθε 4 δευτερόλεπτα σε ένα μίλι.

Το λάθος του μήκους ενώ παραμένει το ίδιο ως γωνία, ως γραμμικό μέγεθος μειώνεται όσο αυξάνει το πλάτος του στίγματος διότι πολλαπλασιάζεται επί το συνημίτονο της γωνίας του πλάτους. Έτσι στους πόλους το γραμμικό σφάλμα της μέτρησης του μήκους μηδενίζεται. (συν 90ο=0)

Η έλλειψη πρακτικής μεθόδου προσδιορισμού του μήκους είχε ως αποτέλεσμα όλοι οι μεγάλοι εξερευνητές και θαλασσοπόροι να χάνονται στη θάλασσα παρά το γεγονός ότι είχαν τους καλύτερους χάρτες και τις καλύτερες πυξίδες που διέθετε η εποχή τους.

Από τον Vasco da Gama ως τον Vasco Numez de Balboa από τον Ferdinand Magellan έως τον Francis Drake όλοι έφτασαν εκεί που πήγαιναν από καλή τύχη ή την θεϊκή εύνοια.

Όσο ο αριθμός των ιστιοφόρων που ταξίδευαν μεγάλωνε, είτε για εξερευνήσεις νέων περιοχών ή για να εξυπηρετήσει κοινωνικές ανάγκες με το διεθνές εμπόριο ή να διεξαγάγει πολέμους χωρίς να υπάρχει ένας αξιόπιστος τρόπος προσδιορισμού του στίγματος, μεγάλωνε ο αριθμός των ναυτικών που άφηναν την τελευταία τους πνοή πάνω στα πλοία.

Στις 22 Οκτωβρίου 1707 μία Μοίρα από 24 πλοία του Βρετανικού Ναυτικού επέστρεφε από το Γιβραλτάρ στην Αγγλία. Για 12 περίπου ημέρες μία ομίχλη είχε αποστερήσει τη δυνατότητα στα πλοία να επαληθεύσουν με οπτικές παρατηρήσεις το στίγμα αναμετρήσεως που υπολογιζόταν ότι ήταν στην είσοδο της Μάγχης.

Ο Ναύαρχος Sir Clowdislen Shovell συγκέντρωσε όλους τους ναυτίλους στο πλοίο του να συγκρίνουν τα στοιχεία που είχαν.

Η γενική παραδοχή τοποθετούσε το στίγμα της Βρετανικής Μοίρας Δυτικά της νησίδας Ουσάν (Ile d’ Ouessant) και η προς Βορράν πορεία φαινόταν ασφαλής και οδηγούσε στον δίαυλο της Μάγχης.

Στην πραγματικότητα η Μοίρα βρισκόταν δυτικότερα από το ακρότατο ακρωτήριο της Βρετανίας Land’s End και η προς Βορράν πορεία οδηγούσε απ’ ευθείας στις νησίδες Scilly 30 μίλια Νοτιοδυτικά του ακρωτηρίου.

Οι νησίδες αποτελούν ένα σύμπλεγμα από 145 γρανιτώδεις νήσους, βραχονησίδες, σκοπέλους και υφάλους, σαν μονοπάτι από βηματιστικές πέτρες.

Τέσσερα βρετανικά πλοία έπεσαν στους βράχους και περίπου 2000 άνδρες έχασαν τη ζωή τους.

Η έρευνα για μια λύση στο πρόβλημα του μήκους εξακολουθούσε να απασχολεί την Ευρώπη για περισσότερο από τέσσερις αιώνες. Οι περισσότεροι εστεμμένοι αναμίχθηκαν στην αναζήτηση λύσης για το πρόβλημα. Διάσημοι ναυτικοί όπως: ο Captain William Bligh του Bounty και ο μεγάλος Captain James Cook πριν από τον βίαιο θάνατό του στη Χαβάη, πήραν στα πλοία τους τις πλέον ελπιδοφόρες εφευρέσεις μέτρησης του χρόνου να δοκιμάσουν την ακρίβεια και την πρακτικότητά τους.

Διάσημοι αστρονόμοι προσέγγισαν την πρόκληση προσδιορισμού του γεωγραφικού μήκους καταφεύγοντας στο ρολόι του σύμπαντος και χρησιμοποιώντας τις σχετικές θέσεις της Σελήνης και των αστέρων. Ο Galileo Galilei, ο Dominique Cassini, ο Cristian Huygens, ο Sir Isaac Newton, ο Edmond Halley και άλλοι με εξίσου εξαιρετική φήμη για τις παρατηρήσεις των ουρανίων σωμάτων προσπάθησαν να βρουν διέξοδο. Μεγαλοπρεπή αστεροσκοπεία ιδρύθηκαν στο Παρίσι, το Βερολίνο και το Λονδίνο με σκοπό τον προσδιορισμό του γεωγραφικού μήκους από τον ουρανό.

Στην προσπάθεια αυτή πολλές ουράνιες χαρτογραφήσεις έλαβαν χώρα και χιλιάδες νύχτες δαπανήθηκαν από μεγάλους και μικρότερους αστρονόμους να παρατηρούν με τηλεσκόπια και να καταγράφουν τις θέσεις και τις τροχιές των ουρανίων σωμάτων.

Εν τω μεταξύ χαμηλότερες διάνοιες επινόησαν σχήματα που εξαρτώντο από γαυγίσματα πληγωμένων σκύλων, ή βολές κανονιού από σηματοφορικά πλοία που είχαν, κατά κάποιο τρόπο, αγκυροβολήσει στον ανοιχτό ωκεανό.

Καθώς ο χρόνος περνούσε και καμία μέθοδος δεν αποδεικνυόταν επιτυχής το πρόβλημα του προσδιορισμού του μήκους έπαιρνε θρυλικές διαστάσεις ανάλογες με την ανακάλυψη της πηγής της αιώνιας νεότητας, το μυστικό της αέναης κίνησης, ή την φόρμουλα της μεταστοιχείωσης μολύβδου σε χρυσό.

Οι κυβερνήσεις των μεγάλων ναυτικών εθνών μεταξύ των οποίων Ισπανία, Ολλανδία και κάποιες πολιτείες κράτη της Ιταλίας, περιοδικά αναθέρμαναν το ενδιαφέρον προσφέροντας υψηλά ποσά για μία πρακτική λύση.

Στο τέλος του 17ου αιώνα καθώς οι επιστημονικές κοινότητες διεβουλεύοντο για τις μεθόδους λύσης του προβλήματος του γεωγραφικού μήκους, αρκετοί ευκαιριακοί μικροαπατεώνες δημοσίευσαν άρθρα και φυλλάδια για να προωθήσουν το σχήμα που είχαν επινοήσει για να βρίσκουν το γεωγραφικό μήκος στη θάλασσα.

Ο μεγαλομανής Sir Kenelm Digby, εφευρέτης της απάνθρωπης και επώδυνης «μαγικής σκόνης». (Studio of Anthony Van Dyck (λεπτομέρεια) by Stephencdickson Own work. Licensed under CC BY-SA 4.0 via Wikimedia Commons).

Σίγουρα η πλέον τρελή ιδέα ήταν η θεωρία του πληγωμένου σκύλου η οποία είδε το φως της δημοσιότητας το 1687. Βασιζόταν σε μια κομπογιαννίτικη θεραπεία τραυμάτων με την «συμπαθητική σκόνη». Η θαυματουργή πούδρα, που ανακαλύφθηκε στη Νότιο Γαλλία από τον μεγαλομανή Sir Kenelm Digby υποτίθεται ότι θα μπορούσε να θεραπεύσει την πληγή από απόσταση. Αυτό που χρειαζόταν, για να ελευθερωθεί η μαγική επίδραση της σκόνης, ήταν να απλωθεί σε ένα αντικείμενο που θα προερχόταν από το πληγωμένο πρόσωπο. Ένα κομμάτι επιδέσμου από το τραύμα π.χ. όταν θα καλυπτόταν από την «συμπαθητική σκόνη» θα επέσπευδε το κλείσιμο αυτού του τραύματος. Δυστυχώς όμως η θεραπεία δεν ήταν ανώδυνη και ο Sir Kenelm, όπως έλεγαν οι φήμες, είχε κάνει τους ασθενείς του να πηδούν από πόνο ρίχνοντας πούδρα, για θεραπευτικούς λόγους, στα μαχαίρια που είχαν κόψει το δέρμα τους, ή διαβρέχοντας τα ρούχα τους με ένα διάλυμα της πούδρας.

Η «λαμπρή» ιδέα να εφαρμοστεί η πούδρα του Digby στο πρόβλημα του γεωγραφικού μήκους έρχεται ως φυσικό επακόλουθο ενός πνεύματος προετοιμασμένου.

Στέλνεις ένα πληγωμένο σκύλο σε ένα πλοίο που αποπλέει. Αφήνεις στην ξηρά έναν αξιόπιστο άνδρα να διαβρέχει τον επίδεσμο του σκύλου σε διάλυμα συμπαθητικής πούδρας κάθε μέρα ακριβώς το μεσημέρι. Ο σκύλος κατ’ ανάγκην θα γαυγίσει από αντίδραση και εξ αυτού θα παράσχει στον καπετάνιο ένδειξη του χρόνου.

Το γαύγισμα του σκύλου θα σημαίνει «Ο ήλιος διέρχεται πάνω από τον μεσημβρινό του Λονδίνου». Ο καπετάνιος θα συγκρίνει αυτή την ένδειξη με τον τοπικό χρόνο του πλοίου και εξ αυτού θα υπολογίζει το μήκος.

Κάποιος βέβαια θα πρέπει να ελπίζει ότι η πούδρα θα εξακολουθούσε να έχει τη μαγική της ιδιότητα και να γίνεται αισθητή χιλιάδες μίλια μακριά στη θάλασσα και επίσης (αυτό είναι ιδιαίτερα σοβαρό) να μη γιατρεύει το εν λόγω τραύμα κατά τη διάρκεια αρκετών μηνών που διαρκεί το ταξίδι. (Μερικοί ιστορικοί εισηγούνταν ότι ο σκύλος θα έπρεπε να πληγωνόταν περισσότερο από μία φορά σε μεγάλα ταξίδια).

Μια πολύ περισσότερο ανθρώπινη λύση βασιζόταν στη μαγνητική πυξίδα η οποία είχε ανακαλυφθεί στον 12ο αιώνα και είχε γίνει απαραίτητο εξάρτημα σε όλα τα πλοία στον 17ο αιώνα. Αναρτημένη σε ισορροπιστικούς δακτυλίους cardan ώστε να παραμένει σε ορθή θέση ανεξάρτητα από τη θέση του πλοίου και τοποθετημένη μέσα σε προφυλακτικό κάλυμμα, βοηθούσε τους ναυτικούς να βρίσκουν την κατεύθυνση όταν νεφελώδεις ουρανοί εμπόδιζαν τη θέα του ήλιου την ημέρα ή τον Πολικό τη νύχτα.

Αλλά ο συνδυασμός ενός καθαρού ουρανού και μιας καλής πυξίδας, πολλοί ναυτικοί πίστευαν, ότι μπορεί επίσης να προσδιορίσει και το γεωγραφικό μήκος του πλοίου.

Η ακίδα της πυξίδας δείχνει τον μαγνητικό βορρά. Ο Πολικός στέκεται πάνω από τoν αληθή βορρά. Ένα πλοίο που πλέει προς Ανατολάς ή Δυσμάς κατά μήκος ενός συγκεκριμένου παραλλήλου μπορεί να διακρίνει με την πυξίδα του πως μεταβάλλεται η γωνιακή απόσταση μεταξύ αληθούς και μαγνητικού βορρά. Θα μπορούσε να σχεδιασθεί ένας χάρτης, είχαν σχεδιασθεί αρκετοί, που να συνέδεε το μήκος με την παρατηρούμενη απόσταση μεταξύ των δύο βοριάδων.

Η μέθοδος της μαγνητικής απόκλισης, όπως αποκλήθηκε, είχε ασφαλώς πλεονεκτήματα έναντι όλων όσων είχαν εξετασθεί, αλλά δεν ήταν ακριβής. Πολύ σπάνια η ακίδα της πυξίδας έδειχνε τον μαγνητικό βορρά. Υπήρχε πάντα μία παρεκτροπή που παρέκλινε την πυξίδα από τον μαγνητικό βορρά και αυτή άλλαζε από τόπο σε τόπο από ταξίδι σε ταξίδι, ανάλογα με το φορτίο κλπ.

Η τελική Πράξη του Μήκους που δημοσιεύθηκε στις 8 Ιουλίου 1714 και περιείχε και τα χρηματικά βραβεία που θεσμοθετούσε. Dutch National Maritime Museum Amsterdam. ΠΗΓΗ:  http://eighteenthcenturylit.pbworks.com/w/page/87186829/Chronometer

Το Βρετανικό Κοινοβούλιο, μετά η συμφορά του 1707, με την περίφημη «Πράξη του Μήκους» του 1714 έθεσε το υψηλότερο βραβείο από όλα £ 20.000 (αρκετά εκατομμύρια ευρώ με σημερινές τιμές) για μια «πρακτική και χρήσιμη» μέθοδο προσδιορισμού του γεωγραφικού μήκους.

Έτσι οι αιώνες περνούσαν και οι ναυτικοί ταλανίζονταν μεταξύ φαιδρών και σοβαρών αλλά μη πρακτικώς εφαρμόσιμων λύσεων για το θέμα του προσδιορισμού του γεωγραφικού μήκους.

Στις αρχές του 18ου αιώνα, αφ’ ενός ο απόηχος του δυστυχήματος στις νήσους Scilly και αφ’ ετέρου το μεγάλο χρηματικό βραβείο που θεσμοθετήθηκε από την Βρετανική κυβέρνηση, ενίσχυσαν τις προσπάθειες επίλυσης του προβλήματος.

Δύο σχετικά άσημοι μαθηματικοί και φίλοι που καταγίνονταν συχνά σε μακρές συζητήσεις οι William Whinston και Humphrey Ditton κατέληξαν ότι ενδεχομένως ήχοι θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως σήματα για τους ναυτικούς.

Σύμφωνα με τη σκέψη, εκπυρσοκροτήσεις κανονιών ή άλλοι πολύ δυνατοί ήχοι που θα εκπέμπονταν γι’ αυτό το σκοπό, από γνωστά σημεία αναφοράς θα μπορούσαν να γεμίσουν τους ωκεανούς με ηχητικά σήματα που θα βοηθούσαν στον προσδιορισμό του στίγματος. Στη ροή της ιδέας θυμήθηκαν ότι στη σύγκρουση με το Γαλλικό στόλο στα ανοιχτά του Peachy Head στο Sussex οι εκρήξεις των μεγάλων κανονιών ακούγονταν στο Cambridge κάπου ενενήντα μίλια μακριά.

Επίσης έμαθαν από αξιόπιστες πηγές ότι εκρήξεις από το πυροβολικό των Ολλανδικών πολέμων έφταναν μέχρι το μέσον της χώρας, δηλαδή σε πολύ μεγαλύτερες αποστάσεις.

Επομένως εάν αρκετά πλοία ηχητικών σημάτων τοποθετούνταν σε στρατηγικά επιλεγμένα σημεία σε όλες τις θάλασσες, οι ναυτικοί θα μετρούσαν την απόστασή τους από αυτά τα σταθερά κανονιοφόρα πλοία συγκρίνοντας τον γνωστό χρόνο από το αναμενόμενο σήμα με τον πραγματικό χρόνο που θα ακουγόταν το σήμα. Με αυτή τη μέθοδο, λαμβάνοντας φυσικά υπ’ όψιν την ταχύτητα του ήχου θα ανακάλυπταν το μήκος του στίγματός τους.

Ατυχώς, όταν οι ερευνητές προσέφεραν την παιδική τους ιδέα στους ναυτικούς τους, ελέχθη ότι οι ήχοι δεν μεταφέρονται στη θάλασσα με αξιοπιστία, ώστε να προσδιορίζουν με ακρίβεια το στίγμα. Το σχήμα θα μπορούσε να είχε τότε εγκαταλειφθεί εάν ο Whinston δεν είχε την ιδέα να συνδυάσει τον ήχο με το φως. Εάν τα προτεινόμενα σήματα κανονιών γεμίζονταν με βλήματα που θα εκτοξεύονταν περισσότερο από ένα μίλι ψηλά στον αέρα και εκρήγνυντο εκεί οι ναυτικοί θα μπορούσαν να μετρήσουν την καθυστέρηση μεταξύ της εμφανίσεως της έκρηξης και του ακούσματος του μεγάλου κρότου.

Κατά τον ίδιο τρόπο που οι μετεωρολόγοι μετρούν την απόσταση των καταιγίδων μετρώντας τα δευτερόλεπτα μεταξύ της αστραπής και της βροντής.

O Whinston μάλιστα παρακολούθησε με ειδικό ενδιαφέρον την παράσταση των πυροτεχνημάτων της Ημέρας των Ευχαριστιών (Thanks Giving Day) στις 7 Ιουλίου του 1713 και πείσθηκε ότι μια καλά χρονολογημένη βόμβα που θα εκρηγνυόταν στα 6.440 πόδια στον αέρα (το θεωρούσε ως όριο της υπάρχουσας τεχνολογίας) θα μπορούσε με βεβαιότητα να γίνει ορατή από μία απόσταση 100 μιλίων.

Έτσι έχοντας πλέον την βεβαιότητα, εργάσθηκε με τον Ditton στην συγγραφή ενός άρθρου που παρουσιάστηκε την επόμενη εβδομάδα στην Guardian περιγράφοντας τα αναγκαία βήματα.

Στην αρχή μία καινούρια γενιά πλοίων θα έπρεπε να σταλεί και να αγκυροβολήσει στους ωκεανούς σε διαστήματα 600 μιλίων. Οι Winston και Ditton δεν είδαν κανένα πρόβλημα σ’ αυτή τη φάση καθώς υπολόγιζαν λανθασμένα τα μήκη των αλύσεων των αγκυρών.

Θεώρησαν τα βάθη στον Βόρειο Ατλαντικό ως 300 οργιές στο βαθύτερο σημείο, όταν το μέσο βάθος είναι κοντά στις 2.000 οργιές και ο βυθός σε μερικά σημεία πέφτει περισσότερο από τις 3.450 οργιές.

Όπου τα νερά ήσαν βαθιά, για να κρατάνε οι άγκυρες, οι συγγραφείς εισηγήθηκαν, ότι βάρη θα μπορούσαν να κρεμαστούν από τα πλοία και να τα ακινητοποιήσουν. Σε κάθε περίπτωση, ήταν βέβαιοι, ότι τέτοια μικροπροβλήματα θα μπορούσαν να επιλυθούν με δοκιμές.

Ένα σημαντικό ζήτημα ήταν ο προσδιορισμός της θέσης κάθε σκάφους.

Τα ηχητικά σήματα χρόνου θα έπρεπε να εκκινούν από θέσεις γνωστού πλάτους και μήκους. Εκλείψεις των φεγγαριών του Διός θα χρησίμευαν σ’ αυτή την επιχείρηση ή ακόμα εκλείψεις του Ηλίου και της Σελήνης δεδομένου ότι ο προσδιορισμός των στιγμάτων θα γινόταν μία μόνο φορά.

Ο ναυτιλλόμενος θα έπρεπε να εντείνει την προσοχή του ώστε να διακρίνει τη φωτοβολίδα του σήματος στον τοπικό χρόνο του μεσονυχτίου, να ακούσει τον βρυχηθμό του κανονιού και να πλέει ήσυχος με βεβαιότητα για το στίγμα του πλοίου του, μεταξύ των σταθερών σημείων στη θάλασσα. Εάν υπήρχαν σύννεφα και η λάμψη δεν μπορούσε να φανεί, τότε θα αρκούσε μόνο ο ήχος.

Οι συγγραφείς ήλπιζαν ότι τα σκάφη αυτά θα εξαιρούνταν, φυσικά, από κάθε πράξη πειρατείας ή επίθεσης από κράτη εν πολέμω. Θα έπρεπε αντίθετα να έχουν νομική προστασία από όλα τα εμπορευόμενα έθνη «και θα θεωρείτο μεγάλο έγκλημα εάν όποιο άλλο πλοίο, τους προξενούσε βλάβη ή επιχειρούσε να μιμηθεί τις εκρήξεις τους, για διασκέδαση ή παραπλάνηση κάποιου».

Η κριτική γρήγορα υπέδειξε ότι ακόμη και εάν όλα τα προφανή προβλήματα μπορούσαν να αντιμετωπισθούν, το μικρότερο από τα οποία δεν ήταν η δαπάνη γι’ αυτή την επιχείρηση, πολλά άλλα προβλήματα θα προέκυπταν. Ένας αριθμός χιλιάδων ναυτών θα απαιτούνταν για να επανδρώσουν τα σκάφη. Αυτοί οι άνδρες θα ήταν σε πολύ χειρότερη θέση από τους φαροφύλακες, μόνοι στην διάθεση των στοιχείων της φύσεως, απειλούμενοι από ασιτία και με ισχυρή πίεση να παραμένουν ξεμέθυστοι.

Η επιτροπή του κοινοβουλίου που θα συνέτασσε τη σχετική πράξη κατέφυγε στις δύο επιστημονικές κορυφές της εποχής της τον Sir Isaac Newton, ήδη ηλικιωμένο τότε 72 ετών, και τον φίλο του Edmond Halley. O τελευταίος μερικά χρόνια πριν είχε αποσυρθεί στο νησί της Αγίας Ελένης για να χαρτογραφήσει τα αστέρια του Νοτίου ημισφαιρίου, ένα παρθένο έδαφος στο τοπίο της νύχτας.

Η εργασία του αυτή που κατέληξε στη χαρτογράφηση περισσότερων από 300 αστεριών του απέφερε την εκλογή του στην Βασιλική Αδελφότητα. Είχε επίσης ταξιδέψει πολύ για να μετρήσει τη μαγνητική απόκλιση σε διάφορους τόπους, είχε επομένως πολλαπλή έκθεση στο πρόβλημα του μήκους.

Ο Newton προετοίμασε γραπτές παρατηρήσεις προς τα μέλη της επιτροπής, τις οποίες διάβασε και απάντησε στις ερωτήσεις τους, παρά τη διανοητική του κόπωση εκείνης της ημέρας.

Συνόψισε τις υπάρχουσες μεθόδους για τον προσδιορισμό του μήκους λέγοντας ότι όλες είναι καλές στη θεωρία αλλά «δύσκολες στην εκτέλεση».

Ιδού πως περιέγραψε τον μετρητή του χρόνου.

«Μία μέθοδος είναι με ρολόι που να διατηρεί με ακρίβεια το χρόνο. Για λόγους που οφείλονται στις κινήσεις του πλοίου, των διαφοροποιήσεων της θερμοκρασίας, της υγρασίας και της ξηρασίας και της διαφοράς της βαρύτητας στα διάφορα πλάτη, τέτοιο ρολόι δεν έχει ακόμα κατασκευαστεί» και υπονόησε ότι δεν είναι πιθανόν να κατασκευαστεί. Ο Νεύτων ανέφερε πρώτο τον μετρητή χρόνου με σκοπό να τον απορρίψει και μετά να προχωρήσει στις περισσότερα υποσχόμενες μεθόδους των αστρονομικών παρατηρήσεων.

Η τελική Πράξη του Μήκους δημοσιεύθηκε στις 8 Ιουλίου 1714 και περιείχε και τα χρηματικά βραβεία που θεσμοθετούσε.

1ο. £20.000 για τη μέθοδο που θα προσδιόριζε το μήκος με προσέγγιση μισής μοίρας.

2ο. £15.000 για μέθοδο με προσέγγιση δύο τρίτα της μοίρας.

3ο. £10.000 για μέθοδο με προσέγγιση μιας μοίρας.

Δεδομένου ότι μια μοίρα μήκους στον Ισημερινό αντιστοιχεί σε 60 ναυτικά μίλια αντιλαμβάνεται κανείς σε ποια κατάσταση απελπισίας βρισκόταν η κοινωνία για την δυσχερή θέση της ναυτιλίας.

Πορτραίτο του John Harrison, Barrow Church, 

 Μεγ. Βρετανία.

Ο John Harrison γεννήθηκε στις 24 Μαρτίου 1693 και ήταν ο μεγαλύτερος από πέντε αδέλφια. Ο πατέρας του ήταν ξυλουργός και από αυτόν έμαθε την τέχνη. Κανείς δεν ξέρει που έμαθε μουσική, αλλά έπαιζε βιολί και κούρδιζε το όργανο της εκκλησίας. Αργότερα ανέλαβε την διεύθυνση της τοπικής εκκλησιαστικής χορωδίας.

Ο Harrison ολοκλήρωσε την κατασκευή του πρώτου του ρολογιού με εκκρεμές το 1713 πριν συμπληρώσει τα είκοσί του χρόνια. Το ρολόι διατηρείται στο μουσείο των ωρολογοποιών στο Λονδίνο.

Πέραν του γεγονότος ότι το έφτιαξε και το υπέγραψε ο μεγάλος John Harrison το ρολόι παραμένει μοναδικό διότι κατασκευάστηκε σχεδόν ολοκληρωτικά από ξύλο. Είναι ένα ρολόι ξυλουργού με οδοντωτούς τροχούς και άξονες από ξύλο δρυός που συνδέονται και κινούνται από μικρά τεμάχια ορείχαλκου και ατσαλιού.

Γύρω στο 1720 ο Harrison έχοντας αποκτήσει φήμη κατασκευαστή ρολογιών προσελήφθη από τον Sir Charles Pelham να κατασκευάσει ένα ρολόι... πάνω από το σπίτι του κτήματός του στο Brocklesby Park.

Το ρολόι που ολοκλήρωσε ο Harrison περί το 1722 λειτουργεί ακόμη σήμερα στο Brocklesby Park 292 χρόνια μετά. Το καταπληκτικό είναι ότι λειτουργεί χωρίς να χρειάζεται λίπανση διότι τα μέρη που θα απαιτούσαν λάδι είναι κατασκευασμένα από αγιόξυλο, ένα τροπικό σκληρό ξύλο που εκκρίνει το δικό του λίπος. Ο Harrison με μεθοδικότητα απέφυγε τη χρήση σιδήρου ή χάλυβα οπουδήποτε στο ρολόι για το φόβο να μη σκουριάσουν σε συνθήκες υγρασίας. Όπου απαιτείτο η χρήση μετάλλου εγκαθιστούσε τεμάχια ορείχαλκου.

Το εκκρεμές των περισσοτέρων ρολογιών την εποχή του Harrison διαστελλόταν με την θερμότητα και γινόταν μακρύτερο, έτσι μετρούσε το χρόνο βραδύτερα σε θερμή ατμόσφαιρα. Αντίθετα με το ψύχος συστελλόταν γινόταν βραχύτερο και μετρούσε το χρόνο γρηγορότερα. Συνδυάζοντας όμως μακρές και βραχείες λουρίδες δύο διαφορετικών μετάλλων –ορείχαλκου και χάλυβα– σε ένα εκκρεμές ο Harrison εξάλειψε το πρόβλημα. Τα δύο μέταλλα αντιδρούσαν αντίθετα στις αλλαγές μήκους του καθενός με την διαφοροποίηση της θερμοκρασίας και έτσι το εκκρεμές ποτέ δεν λειτουργούσε πολύ γρήγορα ή πολύ αργά.

Κανείς δεν γνωρίζει πότε, ή πως, ο Harrison άκουσε για πρώτη φορά για το βραβείο του μήκους. Μερικοί λένε ότι στο πλησίον ευρισκόμενο λιμάνι του Ηull το τρίτο σε μέγεθος της Αγγλίας, μόλις πέντε μίλια βόρεια από του μέρος που έμενε ο Harrison, τα νέα για την θεσμοθέτηση του βραβείου ασφαλώς θα αποτελούσαν την πρώτη είδηση της επικαιρότητας. Από εκεί κάποιος ναυτικός ή έμπορος θα μπορούσε να το μεταφέρει κατά μήκος του ποταμού Hamber με το ferry.

Παρόλον ότι τα ρολόγια που έφτιαχνε ο Harrison θριάμβευαν στη στεριά, ένα εκκρεμές είναι πάντα εκκρεμές και δεν θα μπορούσε να επιβιώσει σε κυματώδη ωκεανό. Στη θέση λοιπόν της ταλαντευόμενης ράβδου με το κρεμασμένο βαρίδι, άρχισε να σκέφτεται ένα ελατηριωτό σύνολο μιας τραμπάλας που θα είχε αντισταθμιστικές διατάξεις να αντέχει και τα μεγαλύτερα κύματα.

Όταν ολοκλήρωσε στο μυαλό του τη νέα επινόηση, διαδικασία που του πήρε περίπου τέσσερα χρόνια, έφυγε για το Λονδίνο –ένα ταξίδι 200 μιλίων– για να παρουσιάσει το σχέδιό του στην Επιτροπή του Μήκους.

Όταν ο Harrison έφτασε στο Λονδίνο, το καλοκαίρι του 1730 η Επιτροπή του Μήκους δεν βρισκόταν πουθενά. Παρότι τον Αύγουστο συμπλήρωνε 15 χρόνια ύπαρξης, δεν είχε επίσημη έδρα και δεν είχε συνεδριάσει ποτέ.

Τόσο αδιάφορες και ασήμαντες ήταν οι προτάσεις που είχαν υποβληθεί στην επιτροπή που μεμονωμένα μέλη είχαν απλά στείλει επιστολές απόρριψης στους επίδοξους επινοητές. Καμία προταθείσα λύση δεν παρουσιαζόταν αρκετά ελπιδοφόρα ώστε να εμπνεύσει πέντε τουλάχιστον μέλη –το ελάχιστο προβλεπόμενο όριο– να συγκεντρωθούν για σοβαρή συζήτηση.

Ο Harrison απευθύνθηκε σε ένα από τα διάσημα μέλη της επιτροπής τον Dr. Edmond Halley στον οποίον παρουσίασε το σχέδιό του για κατασκευή ρολογιού της θάλασσας. Ο Halley παρόλον ότι εντυπωσιάσθηκε από τα σχέδια και το ομολόγησε, ήταν διστακτικός να προσκαλέσει συνάντηση της επιτροπής καθώς γνώριζε ότι τα μέλη της ήταν βαθιά πεπεισμένα και προσανατολισμένα ότι η λύση του προβλήματος θα προέλθει από αστρονομικές παρατηρήσεις και όχι από μηχανική κατασκευή.

Πριν λοιπόν παρουσιάσει τον Harrison στο στόμα του λύκου, την επιτροπή, τον παρέπεμψε σε ένα διάσημο κατασκευαστή ρολογιών τον George Graham. Ο τίμιος Graham, όπως αργότερα αποκλήθηκε, 20 χρόνια μεγαλύτερος από τον Harrison, θα ήταν ο καλύτερος κριτής για το ρολόι της θάλασσας που πρότεινε να κατασκευάσει ο Harrison.

Ενώ στην αρχή η συζήτηση ήταν δύσκολη, με αρκετή καχυποψία και από τις δύο πλευρές, κατέληξε τελικά σε πολύ φιλική με αρκετή κατανόηση. Οι δύο άνδρες χώρισαν με ενθάρρυνση του Graham προς τον Harrison να προχωρήσει στο σχέδιο του και με ένα γενναίο δάνειο, άτοκο και του οποίου η αποπληρωμή δεν χρειαζόταν να γίνει πολύ γρήγορα.

Ο Harrison πέρασε τα επόμενα πέντε χρόνια συναρμολογώντας τα κομμάτια του πρώτου ρολογιού θαλάσσης, το οποίο ονομάστηκε Harrison’s No 1 ή H-1 γιατί ήταν το πρώτο μιας σειράς ανάλογων προσπαθειών.

Το H-1 ήταν ένα παράξενο αντικείμενο τοποθετημένο σε μια θήκη σε σχήμα κύβου 4 ποδών σε κάθε διάσταση. Ζύγιζε 75 λίβρες και είχε 4 δείκτες για τις ώρες, τα λεπτά, τα δευτερόλεπτα και τις μέρες του μήνα.

Το Η-1 σήμερα υπάρχει και λειτουργεί στο Ναυτικό Μουσείο του Greenwich και κάθε μέρα κουρδίζεται χωρίς να σταματά κατά τη διάρκεια του κουρδίσματος. Το Βρετανικό Ναυαρχείο υπήρξε απρόθυμο να δοκιμάσει το Η-1 και αντί να το στείλει στις Δυτικές Ινδίες, όπως προέβλεπε η «Πράξη του Μήκους» το επιβίβασε στο HMS “Centurion” σε ένα ταξίδι στη Λισαβώνα.

Στην επιστροφή γύρισε με το HMS “Orford” με κυβερνήτη τον Master Wills. Η επιστροφή διήρκεσε περίπου ένα μήνα. Όταν αντίκρισαν τη στεριά της Αγγλίας ο Wills με την αναμέτρηση του πλοίου θεώρησε ότι ήταν το Start ένα πολύ γνωστό σημείο στη νότια ακτή του Dartmouth. Ο Harrison όμως υπολογίζοντας το μήκος με το ρολόι του υπολόγισε το στίγμα του πλοίου περισσότερο από 60 μίλια δυτικότερα από το Start. Και έτσι ήταν.

O Wills έδωσε το βεβαιωτικό της καλής λειτουργίας του Η-1 στις 24 Ιουνίου του 1737. Στις 30 του μήνα η Επιτροπή του Μήκους συνεδρίασε για πρώτη φορά 23 χρόνια μετά τη θεσμοθέτησή της.

 Ναυτικό χρονόμετρο, H1. (National Maritime Museum, Greenwich, London, Ministry of Defence Art Collection ΦΩΤΟ: http://www.rmg.co.uk/

Ο Harrison παρουσίασε τον εαυτό του και το Η-1 στην επιτροπή.

Είχε κάθε δικαίωμα να ζητήσει μια δοκιμή στις Δυτικές Ινδίες και να απαιτήσει το χρηματικό βραβείο. Αλλά ο Harrison ήταν πολύ τελειομανής.

Ήταν ο μόνος στην αίθουσα που υπέδειξε τις αδυναμίες του Η-1 και ήταν ο μόνος που είπε κάτι κριτικό για το ρολόι, το οποίο δεν είχε κάνει λάθος περισσότερο από λίγα δευτερόλεπτα το 24ωρο, στους πλόες προς και από τη Λισαβώνα.

Πρότεινε λοιπόν στην επιτροπή να διορθώσει τα αδύνατα σημεία που ο ίδιος είχε υποδείξει, να φτιάξει το ρολόι μικρότερο και τότε να δοκιμαστεί στον πλου προς τις Δυτικές Ινδίες.

Το Η-2 παρουσιάστηκε στην «Επιτροπή του Μήκους» τον Ιανουάριο του 1741.

 Ναυτικό χρονόμετρο, H2. National Maritime Museum, Greenwich, London, Ministry of Defence Art Collection ΦΩΤΟ: http://www.rmg.co.uk/

Ο Harrison έδωσε την ίδια παράσταση στην Επιτροπή που είχε δώσει και στο παρελθόν. Εκείνο που ζήτησε ήταν να του επιτρέψουν να γυρίσει σπίτι του και να δοκιμάσει πάλι. Έτσι το Η-2 δεν πήγε ποτέ στη θάλασσα για δοκιμή.

Ο Harrison κάτοικος του Λονδίνου πλέον, χάθηκε στο εργαστήριό του για περισσότερο από 19 χρόνια για να ολοκληρώσει το Η-3.

Το Η-3 ζύγιζε 60 λίβρες, 15 λιγότερες από το Η-1.

Ο Harrison πίστευε ότι το Η-3 ήταν αρκετά μικρό για να ταιριάζει στα πλοία.

Το 1753 ένας φίλος του ωρολογοποιός John Jefferys του έκανε δώρο ένα ρολόι τσέπης το οποίο είχε κατασκευάσει με τις οδηγίες του Harrison σε ότι αφορούσε τη διμεταλλική λουρίδα που εξουδετέρωνε τις θερμοκρασιακές μεταβολές και τη διάταξη να μη σταματά όταν κουρδιζόταν.

Αυτό το ρολόι αποδείχθηκε πολύ αξιόπιστο.

Σε μια από τις παρουσιάσεις του στην «Επιτροπή του Μήκους» για να δώσει αναφορά για την πρόοδο των εργασιών του Η-3 ανέφερε ότι «είχε κάθε λόγο να πιστεύει ότι ένα ρολόι τσέπης που κατασκευάσθηκε με τις οδηγίες του (δηλαδή το ρολόι του Jefferys) θα μπορούσε να αποδειχθεί αξιόπιστο και πολύτιμο για τον προσδιορισμό του μήκους».

Το 1759 όταν ο Harrison τελείωσε το Η-4, το χρονόμετρο που τελικά κέρδισε το χρηματικό βραβείο, έμοιαζε περισσότερο με το ρολόι τσέπης του Jefferys παρά με τους προγόνους του Η-1, Η-2 και Η-3.

Το Η-4 είναι τόσο εκπληκτικό, σαν λαγός από καπέλο. Είναι μεγάλο για ρολόι τσέπης, 5 ίντσες στη διάμετρο, είναι μικρό για ρολόι πλοίου και ζυγίζει μόνο 3 λίβρες.

Η δοκιμή στη θάλασσα του Η-4 έγινε επί του ΗMS “Deptford”. Ο διάπλους του Ατλαντικού κρατούσε περίπου 3 μήνες. Το πλοίο έφτασε στο Port Royal στην Jamaica στις 19 Ιανουαρίου 1762. Το Η-4 είχε χάσει μόνο 5 δευτερόλεπτα μετά 81 ημέρες στη θάλασσα.

Ο John Harrison πέθανε στις 24 Μαρτίου 1776 στα 83 χρόνια του.

Για 10ετίες είχε σταθεί το μόνο πρόσωπο στον κόσμο που είχε σοβαρά επιδιώξει να επιλύσει το πρόβλημα προσδιορισμού του γεωγραφικού μήκους με μετρητή του χρόνου. Η επίσημη κοινωνία της εποχής του δεν εξετίμησε το έργο του και υπήρξαν αρκετοί που το υπονόμευσαν, είτε για να καρπωθούν οι ίδιοι το πολύ σημαντικό χρηματικό βραβείο, είτε διότι δεν μπορούσαν να δεχθούν, επιστήμονες αυτοί, ότι η επίλυση του τόσο σοβαρού προβλήματος που ταλάνισε την ναυτική κοινότητα θα προερχόταν από την τέχνη ενός ωρολογοποιού και όχι από την επιστήμη της αστρονομίας.

 Ναυτικό χρονόμετρο, H4. (National Maritime Museum, Greenwich, London, Ministry of Defence Art Collection ΦΩΤΟ: http://www.rmg.co.uk/

Οι ναυτικοί όλου του κόσμου ακόμα και σήμερα έχοντας ως αυτονόητο δεδομένο την ύπαρξη ενός καλού χρονομέτρου μέσα στο πλοίο τους, που τους επιτρέπει να προσδιορίζουν το γεωγραφικό μήκος του στίγματος τους με ικανοποιητική, για κάθε πρακτικό σκοπό ακρίβεια, αισθάνονται ευγνωμοσύνη για τον εξαιρετικό αυτόν άνθρωπο.

Ήταν αυτός που έταξε σκοπό της ζωής του και πέτυχε, να σταθεί αρωγός στη δουλειά τους και να τους απαλλάξει από μια αβεβαιότητα και ασάφεια στη θάλασσα που στοίχιζε χιλιάδες ζωές.

Δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Περίπλους της Ναυτικής Ιστορίας», τεύχος 88,  σελ. 44, ΙΟΥΛ-ΣΕΠ 2014, έκδοση του Ναυτικού Μουσείου Ελλάδος. Αναδημοσίευση στο Περί Αλός με την έγκριση του ΝΜΕ και του συγγραφέως.

ΠΗΓΗ:

Περί Αλός http://perialos.blogspot.gr/2015/08/blog-post.html