Корабельный хронометр: краткая история навигации

В течение 200 лет измерение времени было неотъемлемой частью морской навигации, а палубные часы были, по сути, единственным способом определить долготу расположения корабля. Наш материал расскажет об изобретении Джоном Гаррисоном морского хронометра и о том, как Улисс Нардан привёл это устройство к совершенству.

Морской хронометр – это не просто прибор, по которому кок может узнать, в котором часу подавать обед. Исторически это устройство несло значительно более важную функцию – без помощи хронометра невозможно было определить долготу, а значит – точное местоположение корабля. Иначе говоря, от времени зависела навигация и – жизнь моряков.

Глава 1. Море времени

Дело в том, что широта – это абсолютная величина, то есть доля расстояния от экватора до полюса. А вот долгота «эфемерна», отсчитывается она от определённого меридиана, и за ноль можно принимать любой пункт (занятно, что разные страны в разное время считали нулевыми совершенно разные меридианы). Когда корабль находится близ обозначенного на карте берега, определить долготу можно, но в открытом море это сугубо расчётная величина, при измерении которой ко всему прочему не от чего оттолкнуться.  

Методика определения долготы с помощью морского хронометра.

В 1530 году нидерландский математик Фризиус Реньер Гемма предложил относительно простой способ определения долготы с помощью угла нахождения Солнца (днём) или Полярной звезды (ночью) над горизонтом в строго определённое время, например, в полдень или полночь. При этом точность измерения угла была достаточно высока, а вот приблизительное понимание полудня приводило к значительным погрешностям. Плюс-минус несколько временных минут могли дать несколько градусов погрешности – а при плавании на большие расстояния это означало отклонение на десятки и сотни миль! Проблема была столь значима, что в 1714 году британский парламент учредил специальный орган – Комиссию долгот, единственным назначением которой было поощрение изобретательства, направленного на решение задачи.

Создание абсолютно точных морских часов упиралось в несколько вопросов. Во-первых, высокая влажность, солевые испарения, изменение давления и так далее приводили к механическим изменениям элементов механизма. Они истирались, деформировались, ломались. А во-вторых, что более значимо, обычный маятник, работающий за счёт гравитации, в плавании функционировал не очень хорошо: в зависимости от области плавания разница в гравитационных силах, воздействующих на него, могла достигать 0,2%. И, конечно, корабль постоянно качало.

H1

Первый морской хронометр Джона Гаррисона.

Первые попытки создать морской хронометр, работающий независимо от качки и прочих факторов, были предприняты в конце XVII века. Известны разработки Христиана Гюйгенса, Уильяма Дерема и других учёных. Но в уже упомянутом 1714 году свежеобразованная Комиссия долгот учредила приз в 10 000 фунтов (впоследствии сумму подняли до 20 000 фунтов) за разработку подобных часов – и за дело взялись обычные часовщики. Судите сами: на наши деньги это от 2 до 4 миллионов фунтов стерлингов!

Преуспел в итоге английский часовщик-самоучка Джон Гаррисон. Они с братом Джеймсом были специалистами по «часовым шкафам», большим напольным часам с длинными маятниками. За «тендер» Гаррисон взялся в 1730 году в возрасте 37 лет, и свой первый морской хронометр, известный ныне как H1, продемонстрировал в 1736-м. В том же году он совершил испытательное плавание из Лондона в Лиссабон на паруснике «Центурион» и обратно на другом корабле «Орфорд» (из-за того, что капитан «Центуриона» внезапно скончался в Лиссабоне). По прибытии время сверли с «образцовым» экземпляром – отклонение всё-таки было, хотя и не очень большое. Гаррисон понял, что работа не так проста, и с первой попытки решить вопрос не удастся.

H2 и H3

Вторая и третья модель хронометр Гаррисона.

Гаррисон разработал модель H2, которую планировали испытать при плавании через океан, но испытания отменили из-за начала войны между Англией и Испанией, а пока шли боевые действия, часовщик начал строить вариант H3, ещё более совершенный. В нём он впервые в истории часового искусства применил подшипники и биметаллические детали, позволяющие компенсировать температурные расширения.

Мы не будем подробно рассказывать о дальнейшем пути Гаррисона – об этом написана не одна книга. Скажем лишь, что те самые знаменитые часы H4, которые в итоге решили проблему морского хронометража, он закончил в 1761 году в возрасте 68 лет, а несколькими годами позже показал модель H5, которая была официально признана Комиссией долгот работающей. В 1772 году престарелый Гаррисон, наконец, получил свой приз, не считая более 4000 фунтов (на наши деньги – около миллиона фунтов), выделенных ему за эти годы на разработки.

H4

Четвёртая модель Гаррисона была уже не настольным хронометром, а подобием карманных часов.

Часы Гаррисона распространились по миру – они стояли на кораблях исследователей, в частности, Джеймса Кука, и на военных судах. Сегодня на оригиналы работы Гаррисона и его наследников можно посмотреть в Музее науки и техники в Лондона, в Гринвичской обсерватории и ряде других музеев.

H5

Финальная конструкция Гаррисона, за которую он получил "призовой фонд" Комиссии долгот.

Оставалось одно «но». Морские часы Гаррисона были сложным и дорогих механизмом. Делать такие часы умели считанные часовщики, и очень небольшой процент кораблестроителей оборудовали свои суда морскими хронометрами подобной точности. Вплоть до середины XIX века морские хронометры трудно было назвать серийной продукцией – а требовалось их очень много, в особенности когда Англия первой издала указ об обязательной установке этих устройств на все военные и гражданские суда. Вот тут-то и появился Улисс Нардан.

Глава 2. Вежливость корол"