Maritiem Greenwich és a földrajzi hosszúság

Tags: ,

Categories: Előadássorozat a tengeri hajózás fortélyairól

Előadás a brit parlament által alkotott „Hosszúsági Törvény” 300. évfordulójának alkalmából. A Jachtnavigátor nautikai enciklopédia előkészületben lévő II. kötete Csillagászati navigáció rész „Nyílt tengeri navigáció története” című és más fejezeteinek és ábráinak, valamint a  National Maritime Museum, Greenwich, London ábráinak felhasználásával készült.

A földrajzi hosszúság pontos megállapítása a tengeri navigációban évszázadokon át komoly problémát okozott, sőt mi több, súlyos tragédiákhoz vezetett. Sokszor és sokan próbálták megoldani ezt a megoldhatatlannak látszó problémát, végül a XVIII. században Angliában sikerült megoldást találni, s ezután a nyílt tengeri navigáció rohamos fejlődésnek indult. Ebben az időben kezdett kialakulni London külvárosában, Greenwichben az a negyed, mely a tengeri navigáció központja lett, s ma Maritime Greenwich néven közismert.

Mielőtt elmerülnénk a történetben, nézzük meg, mi a probléma gyökere. Közismert, hogy a gömb alakúnak tekintett Föld felszíni pontjainak helyét poláris koordináta-rendszerben adjuk meg. Ez azt jelenti, hogy a Föld forgástengelyének a földfelszíni döféspontjai, a geometrikus pólusok alkotják a rendszer alappontjait. A pólusoktól egyenlő távolságra lévő, a forgástengelyre merőleges főkör az Egyenlítő. Az Egyenlítővel párhuzamos és koncentrikus körök a szélességi körök, amelyek síkja szintén merőleges a forgástengelyre. Az Egyenlítő síkjára merőleges és a pólusokon áthaladó főkörök a hosszúsági körök (délkörök, vagy meridiánok), melyek egymás síkját a forgástengelyben, azaz a pólusokon metszik.

A földrajzi koordináták rendszere

A földrajzi szélesség – nem probléma

A földrajzi szélesség megállapítása már az ókorban lehetséges volt. A kínaiak sokat tudtak a navigációról, valószínű, hogy miután a közel-kelettel kapcsolatba kerültek, kínai közvetítés hatására arabok is használhattak kezdetleges magasságmérő eszközt (arabul Ka-Mal), amellyel a Sarkcsillag horizont feletti magasságát egy ismert ponthoz tartozó magasságához hasonlítva azt állapíthatták meg, hogy északabbra vagy délebbre vannak az ismert pont (pl. a hazai kikötő) szélességénél.

A földrajzi szélesség meghatározásának elve

A földrajzi szélesség meghatározásának elve

Az európai tudományos csillagászat megteremtőjének Hipparkhosz (Kr. e. II. század) görög csillagászt tartják. Hipparkhosz találta fel, és tökéletesítette az asztrolábiumnak nevezett csillagászati mérőműszert. A tengerészeti asztrolábiumot ebből fejlesztették tovább, mellyel meghatározhatóvá vált az égitestek magassága. A vikingek a X. században tett észak-atlanti utazásaik során a Sarkcsillag magassága alapján határozták meg helyzetüket. Nappal a Nap magasságát mérték a napárnyék kerékkel, mellyel a földrajzi szélességet és az irányokat tudták közelítő pontossággal meghatározni. A XV. században a portugálok Afrika nyugati partjának felkutatása során már használtak kezdetleges magasságmérő eszközt, mely gyakorlatilag azonos volt az arabok által Európában elterjesztett asztrolábiummal. Az asztrolábium a XVII. század közepéig maradt használatban, miközben a Jákob pálcája is széles körben elterjedt. A Jákob bot szintén az égitestek delelési magasságának mérésére használták, amelyből az észlelő földrajzi szélessége megállapítható volt.

Asztrolábium és a Jákob pálcája

Asztrolábium és a Jákob pálcája

© National Maritime Museum, Greenwich, London, © Jachtnavigátor

Továbbfejlesztett változata a kvadráns volt, ebből alakult ki a XVII. század elejétől az oktáns, majd a szextáns. A fejlesztésben többek között részt vett Edmond Halley (neve egyébként a róla elnevezett üstökös pályájának megfigyelése és számítása révén lett közismert), és Newton is.

Oktáns és szextáns

Oktáns és szextáns

© National Maritime Museum, Greenwich, London

A földrajzi hosszúság – hatalmas probléma

Ezekkel a műszerekkel és táblázatok segítségével a hajók földrajzi szélessége (azaz az Egyenlítőtől való szögtávolsága) meglehetős pontossággal meghatározható volt, azonban a hosszúságot csak becsülni tudták: a hajó mért sebessége és úriránya alapján az előreszámítás módszerével. A mérési és számítási pontatlanságok miatt az idő előrehaladtával az eredmény egyre pontatlanabbá vált. Vagyis a „hosszúsági probléma” abban állt, hogy nem volt olyan módszer, amellyel a navigátorok a nyílt tengeren kellő pontossággal meg tudták volna határozni földrajzi helyzetük kelet-nyugati komponensét, a földrajzi hosszúságot. Azt az ókor óta tudták a navigátorok, hogy a Nap járása és az idő múlása között összefüggés van. Hipparkhosz Kr. e. II. században már felvetette azt a megoldást, hogy a hajó kelet-nyugati helyzetének meghatározásához a helyi idő és egy abszolút idő összehasonlítása lenne szükséges. Ehhez azonban szükség lett volna az egyetemes abszolút idő meghatározására, és a helyi idő ismeretére. Johannes Werner 1514-ben Nürnbergben első ízben feszegette azt a kérdést, hogy a Hold helyzetének megfigyelését miként lehet az egyetemes idő meghatározására használni. Valószínűleg innen eredhet a holdtávolság mérésének gondolata, amely a XVIII. században megoldási irányzattá vált. Galileo Galilei természettudós lévén, szintén ismerte a hosszúság évszázadok óta gyötrő problémáját. Miután a holland Hans Lippershey távcsövét tökéletesítve padovai erkélyén állva többek között megfigyelte a Jupiter négy legfényesebb holdját, 1612-ben felvetette, hogy ez utóbbiak óraműszerű precíz mozgásának megfigyelésével meghatározható lenne az idő, abból pedig a hosszúság. Galilei feltárta tervét III. Fülöp spanyol királynak, aki már akkor komoly életjáradékot kínált a hosszúság-probléma megoldójának, de megbukott vele, ugyanis a csak éjjel és csak távcsővel látható apró holdak obszervációjára a tengeren mozgó hajón nem volt lehetőség.

Galileo Galilei

Galileo Galilei

XIV. Lajos francia király szintén elkötelezett híve lévén a hosszúsági probléma megoldásának, 1666-ban hozzájárult a francia királyi tudományos akadémia, valamint a párizsi csillagászati obszervatórium megalapításához. Az Akadémia alapító tagjai között ott volt Christiaan Huygens (ejtsd: Kristián Hö[j]hnsz) holland matematikus és csillagász is, a brit Royal Society tagja, aki csillagász létére behatóan foglalkozott a hosszúság problémáját megoldani hivatott pontos óramű készítésével is. 1658-ban bemutatta a két évvel korábbi szabadalmát, az ingaórát, melyet gátlómű szabályozott. Az 1672-re megépült párizsi obszervatórium vezetője a bolognai egyetem asztronómiaprofesszora, Giovanni Domenico Cassini lett, aki folytatta Galilei méréseit, és pontos táblázatokat dolgozott ki a Jupiter-holdak segítségével történő helymeghatározás elősegítésére.

Eközben a Csatorna túlpartján, a világ legnagyobb tengeri flottáját bíró Anglia uralkodójának, II. Károlynak is a Napkirályhoz hasonlóan szorított a cipő, már ami a hosszúság kérdését illeti. Miután Párizsban a Jupiter-láz tombolt, 1674-ben egy francia beszámolt neki a Holddal kapcsolatos megfigyeléseiről és arról, hogy a Hold és egy csillag segítségével szerinte meghatározható lenne a földrajzi hosszúság – ahogy ezt százhatvan évvel korábban már Werner is kigondolta. A király a reményteli ötleten felbuzdulva különbizottságot nevezett ki. A teória megvitatásába a király bevonta John Flamsteed angol csillagászt is, aki az elvet elméletileg helyesnek, de a Hold mozgásának és a csillagok égbolton elfoglalt helyzetének pontos ismerete hiányában gyakorlatilag kivihetetlennek ítélte. Ezért azt javasolta, hogy hozzanak létre egy csillagvizsgálót, amely a holdpálya leírást és csillagtérképet lenne hivatott megalkotni. A javaslata meghallgatásra talált a királynál, így 1675-ben a Greenwich Park dombján letették a királyi obszervatórium, a Royal Observatory alapkövét, amelynek aztán Flamsteed lett az első vezető királyi csillagásza. Ezután Flamsteed mást sem csinált, mint a csillagos eget böngészte abban a reményben, hogy az univerzum választ ad a hosszúság problémára. E törekvése életben tartásához Newton gravitációs elmélete nagyban hozzájárult.

Annak ellenére, hogy később Newton maga is próbálkozott a „hosszúsági-probléma” megoldásán, s ellenszenvvel viseltetett a probléma órák segítségével történő megoldásával, Flamsteed pedig mélyen lenézte az ezen dolgozó órásmestereket, az óra megszállottjai már régóta sejtették, hogy a megoldás kulcsa az ő kezükben lehet. Az ötlet nem volt új keletű, időről-időre újra felmerült, azonban a kor órái napi tizenöt perces késését figyelembe véve szó sem lehetett arról, hogy a gyakorlati megoldás napvilágot lásson. Még maga Galilei is gondolt erre a lehetőségre, amikor az ingamozgás tanulmányozása során felmerült benne egy ingaórára vonatkozó elképzelés. Az ingaórával tett kísérletei reménykeltőek voltak, azonban a hőmérsékletváltozás, de főleg az inga mozgását befolyásoló, a hajó mozgásából eredő gyorsulások problémáján nem tudott úrrá lenni. Huygens az acélból készített spirális hajszálrugóban vélte felfedezni a megoldást.

A „hosszúsági-probléma” tehát komoly gondot jelentett, s számos hajótörés közvetlen okaként tartják számon. A helyzet világszerte egyre tragikusabb lett, így a probléma orvoslása már égetően sürgetővé vált. Történt ugyanis, hogy 1707-ben Sir Cloudesley Shovell brit admirális négy hajóból álló flottával Gibraltárból hazafelé tartott, mikor egy ködös októberi estén a helymeghatározás hiányosságai folytán a Scilly-szigeteknél zátonyra futott, majd mind a négy hajójával és majd’ kétezer emberével együtt odaveszett.

Scilly-szigetek

Scilly-szigetek

© Wikipédia

A katasztrófa ezúttal már oda vezetett, hogy Angliában fellángoltak az indulatok. Nagy visszhangot váltottak ki W. Whiston és H. Ditton angol matematikusok sületlen megoldás tervezetei, melyek arról szóltak, hogy az óceánon egyenlő távolságra lehorgonyzott hajókról eldördülő ágyúlövések megfigyelésével az arra haladó hajók meghatározhatják hosszúsági helyzetüket… A kérdésben uralkodó zűrzavar ellenére a Whiston-Ditton párosnak sikerült a tengerészeti érdekkörökkel összefogva a brit parlamentben egy petíciót benyújtani, amely azt szorgalmazta, hogy fejlesszék a tengeri navigációt, mert túl sok hajótörés történik a pontatlan helymeghatározás miatt. Arra hívták fel a figyelmet, hogy a kormány ne csak egyszerűen nagyobb figyelmet fordítson a hosszúsági problémára, hanem a probléma súlyához mérhető jutalom kilátásba helyezésével segítse elő a megoldás mielőbbi világra jöttét. Annál is inkább, mert nem Anglia volt az első és egyetlen, amely ennek a problémának megoldására törekedett. II. Fülöp spanyol király már 1567-ben díjat ajánlott a hosszúsági probléma megoldására, amit III. Fülöp 1598-ban megfejelt (erre pályázott Galilei a Jupiter-holdas metódusával). A hollandok is hasonlóan cselekedtek 1636-ban. XIV. Lajos Tudományos Akadémiája a navigáció problémájának ajánlott fel díjat. A nemzetközi szintű erőfeszítés természetesen nem volt önzetlen. Minden tengeri hatalom arra számított, hogy elsőként lebbentve fel a fátylat a titokról, a pontos navigáció révén előnyre tehetnek szert ellenfeleikkel szemben. (Így is lett, a kronométer végül hozzájárult Nagy-Britannia tengeri nagyhatalommá válásához.) A londoni parlament elé 1714 májusában (éppen 300 évvel ezelőtt) benyújtott petíció eredményeképpen a brit kormány egy hónapon belül létrehozta a Hosszúság bizottságot (Board of Longitude), pontosabban a Hosszúság tengeren való meghatározására hivatott bizottságát. A parlament az 1714. július 8-án kiadott Hosszúsági törvényben (Longitude Act) hatalmas díjat, nevezetesen 20 000 font sterlinget (ez mai értéken kb. 3,5 millió euró) tűzött ki annak, aki „alkalmazható és hasznos”, valamint maximum fél fok hibahatáron belüli eredményt produkáló módszert dolgoz ki a hosszúság meghatározására. Ha a kérdéses megoldás csak 40 szögperc pontosnak bizonyulna, úgy a díj 15 000 fontra, ha csak 1 fok pontosságú lenne, 10 000 fontra mérséklődik.

Longitude Act

Longitude Act

© National Maritime Museum, Greenwich, London

 

Csillagászati megoldás

A díj elnyerése érdekében tett erőfeszítések közül eleinte a holdtávolság módszere tűnt kecsegtetőbbnek. Így vélekedett maga Newton is, valamint Tobias Mayer német csillagász és Leonhard Euler svájci matematikus. Utóbbiak 3 000 – 3 000 font díjat kaptak a Hosszúság bizottságtól.

Nevil Maskelyne, a Royal Society tagja, a későbbi királyi csillagász (s így a Hosszúság bizottság tagja) elkötelezett híve volt a holdtávolság módszernek. Ez az elmélet az óraműszerű pontossággal működő univerzumban kereste a megoldást, s ez a holdtávolság mérésének elméletében bontakozott ki. Eszerint a Hold és egy csillag (vagy a Nap) közötti szögtávolságból kiszámítható egy pontos referencia idő, melyet a hajóidővel összehasonlítva a földrajzi hosszúságot adja. Ehhez azonban ismerni kellett az égitestek látszólagos mozgását. Maskelyne ezért 50 éven keresztül végzett csillagászati méréseket, melyek eredményeit 1767-ben csillagászati almanachban (The Nautical Almanac) adott ki. (Az almanachot később is a Királyi Obszervatórium szerkesztette, s a táblázatok csillagászati adatai a greenwichi hosszúságra vonatkoztak, ez a tény is hozzájárult ahhoz, hogy 1884-től nemzetközi egyezmény alapján a londoni Greenwich csillagvizsgálója legyen a nemzetközi kezdő meridián.) A Hold szabálytalan látszólagos égi mozgása azonban alaposan megnehezítette a hosszúság meghatározását. A hatalmas mennyiségű adatból szerkesztett csillagászati almanach és a mind fejlettebb szögmérő műszerek segítségével végül is lehetővé vált a hosszúság meghatározása, azonban a sok mérés és hosszas számítások komoly munkát jelentettek a navigátorok számára. Ennek ellenére a módszer a XX. század elejéig használatban maradt.

Nevil Maskelyne

Nevil Maskelyne

© Wikipédia

A kronométer

A másik megoldásra vonatkozó irányzat szerint a pontos idő meghatározására mechanikus szerkezetet, magyarul órát kell alkalmazni. Az ugyanis köztudott volt, hogy a Föld teljes körbefordulást (azaz 360°-ot) tesz 24 óra alatt, ami óránként 15° elfordulást jelent, vagyis 1° elfordulás 4 időperc alatt zajlik le. Vagyis az idő múlása és a földrajzi hosszúság között közvetlen összefüggés van. Ha tehát a navigátor ismeri egy fix referenciapont idejét, amikor az ő földrajzi helyén delel a Nap, akkor a referenciaidő és a helyi idő közötti különbség közvetlenül átváltható szögértékké, amely megadja az észlelési helynek a referenciaponthoz viszonyított hosszúságkülönbségét. Ilyen egyszerű! Mivel a helyi idő meghatározása viszonylag könnyű, nincs másra szükség, mint egy olyan órára, amely a referenciaidőt mutatja.

Az égistestek 1°-os és 15°-os elmozdulása az égbolton

Az égistestek 1°-os és 15°-os elmozdulása az égbolton

A szárazföldi órák nem voltak képesek elviselni a hosszú tengeri utazást, a hajó mozgását, a páratartalom, légnyomás és hőmérséklet gyakori és jelentős változását. A megoldás tehát egy olyan órában rejlett, amely kompenzálni tudja ezeket a szélsőséges hatásokat. Megoldással jelentkezett Jeremy Thacker, ő használta először a kronométer szót, s ez a név a tengeri időmérő szerkezeteken végül is rajta ragadt.

Végül is John Harrison (1693 – 1776) yorkshire-i ács, autodidakta órásmester járt sikerrel – egy egész élet munkájával. Harrison 1730-ban szerkesztett tervrajzával szállt versenybe a díj megszerzéséért. Az addigi óráinak tengelyei súrlódásmentesen jártak a trópusi guajafából készült csapágyakon, így nem kellett idegen kenőanyagot használni, amely a hőmérsékletváltozás révén egyébként is rapszodikussá tette az órák járását. Másik találmánya a „szöcskének” nevezett gátlóműve volt, végül a hőmérsékletingadozást a különböző hőtágulással bíró fémek – mint a réz és az acél – együttes alkalmazásával ki tudta küszöbölni.

John Harrison

John Harrison

Edmond Halley, aki Flamsteed után következett a királyi csillagászok sorában, felkarolta Harrison tervét, s George Graham órásmesterhez irányította. Az ő induló kölcsönével támogatva az első – Harrison No.1-nek, röviden H1-nek elnevezett – óráját öt év alatt készítette el, amelyet egy London-Lisszabon közötti tengeri úton ragyogó sikerrel teszteltek 1736-ban. A visszaúton Harrison az óra segítségével helyesen azonosította a hírhedt dél-angliai Lizard-fokot, noha a hajó kapitánya 60 mérfölddel keletebbre, a Start Pointhoz tette az előreszámított hajóhelyet. A díj elnyeréséhez azonban ez nem volt elegendő.

H1

H1

© National Maritime Museum, Greenwich, London

Harrison egy kisebb méretű órával akart az óceáni tesztelésen részt venni. Harrison 1741-re készítette el a H2 verziót, amelyet azonban az angolok a spanyolokkal vívott háborúja miatt nem engedtek a tengerre, mert túl fontosnak ítélték az órát ahhoz, hogy vállalják azt a rizikót, hogy az spanyol kézre kerüljön. Harrison tizenkilenc évet töltött a H3 szerkezet megépítésével, amiben már William fia is közreműködött. Az óra a teljes longitudinális problémát magában foglalta, ami szükségtelenné tette (volna) a felhasználó navigátorok különösebb csillagászati és matematikai ismereteit. Ez a Hosszúság bizottság ellenszenvét váltotta ki.

H2

H2

© National Maritime Museum, Greenwich, London

Harrison a H3-ban már úgy oldotta meg az órarugó hőmérsékletváltozás okozta méretváltozásának, ennek következtében pedig pontatlanságának problémáját, hogy megfelelő méretű rézbetétet erősített az acélrugó rögzített végéhez. A rézbetét méretváltozása kompenzálta az acélrugóét. Ezt a megoldást azóta is széles körben alkalmazza a műszaki világ, s ma is úgy hívjuk: bimetál. A H3-hoz fűződő másik korszakalkotó találmánya az új súrlódásmentes csapágyak, a golyóscsapágyak alkalmazása volt. Ezeknek az lett az eredménye, hogy Harrison órája később hosszú időn át is tizedmásodpercnyi pontossággal üzemelt, még a tengeren is. Harrison az órát saját maga tartott túlságosan nagyméretűnek ahhoz, hogy az alkalmas legyen az időmérésre a tengeren.

H3

H3

© National Maritime Museum, Greenwich, London

1753-ban egy zsebórát kapott John Jefferys londoni órásmestertől, s úgy vélte, hogy a zsebóra méret talán mégiscsak alkalmasabb lehetne az időmérésre a tengeren, mint az ő meglehetősen ormótlan szerkezete.

Addigra azonban már a holdtávolság módszere is készen állt a megmérettetésre, ugyanis Flamsteed negyvenéves munkásságának köszönhetően elegendő adat gyűlt össze ahhoz, hogy kielégítő mennyiségű táblázat álljon rendelkezésre. Annak ellenére, hogy a holdtávolság módszer rengeteg táblázatot, sok számítást és jelentős gyakorlatot igényelt, az addigi eredmények alaposan megnövelték ázsióját, ezért a Bizottság támogatta. Ugyanakkor James Bradley, az új királyi csillagász kizárólag a mennyei órában látta a hosszúsági probléma megoldását, ezért barátságtalanul bánt Harrisonnal.

Ilyen körülmények között került sor a H4 megépítésére további hat év alatt. A H4 már egy nagyobb zsebórához hasonlított. 1759-ben készült el a díszesen vésett ezüst fedőlapú óra, melynek a tökéletes súrlódásmentesség érdekében már drágakövekből készültek a csapágyai, legtöbbjük gyémántból.

H4

H4

© National Maritime Museum, Greenwich, London

Harrison 1761-ben, 68 éves korában már fia felügyelete alatt küldte a H4-et a transzatlanti tesztre. A Jamaicáig tartó 62 napos úton az óra mindössze 5,1 másodpercet késett, ami minimális hibát jelentett a hosszúság meghatározásában. Ezzel Harrison órája bőven benne volt a Hosszúság bizottság által meghatározott hibahatárban, a Bizottság azonban mégsem fizette ki a meghirdetetett teljes díjat. A következő királyi csillagász a H4 első tesztjét követően kijelentette, hogy a H4 pontossága csak a jó szerencse eredménye, ezzel nem teljesítette a Bizottság minden kikötését s újabb tesztet követelt. Harrison hiába volt vérig sértve, kénytelen volt a kísérletet 1764-ben megismételni. Harrison kronométernek nevezett órája most is bámulatosan szerepelt.

Ugyanakkor Maskelyne által erősen támogatott holdtávolság módszere sem vallott kudarcot, jóllehet 30 mérföldes hibát eredményezett. Az eljárás a táblázatok alkalmazásával is legalább 4 órás munkát és számítást igényelt akkoriban (már amikor a Hold egyáltalán látható volt az égbolton). Maskelyne lett a következő királyi csillagász, így az ő befolyása többet nyomott a latban a Bizottság előtt, mint Harrison kézzel fogható eredménye. Ráadásul megint csak Maskelyne volt az, aki Barbadoson várta a Harrison számításait ellenőrző bizottság tagjaként. Ebből megint az következett, hogy kiéleződött Harrison és Maskelyne között dúló vita, s a barbadosi út után is megtagadták Harrisontól a díj kifizetését. Nem csoda, ugyanis Maskelyne a Bizottság tagja volt… A Hosszúság bizottság rávette, hogy akkor kapja meg a kiírt díj felét (!), ha egy szakértő bizottság előtt – amelynek természetesen az ellenséges Maskelyne szintén tagja lett – elmagyarázza az óra működését, majd zár alá helyezteti az Admiralitásnál, ráadásul a rajzokat is átadja; ezt követően pedig, két másolatot is készít az óráról… Harrison dühösen bár, de teljesítette a feltételeket, s megkapta a megállapodás szerinti 10 000 fontot. A továbbiakban maga Maskelyne a helyzetével visszaélve durva körülmények között tesztelte a H4-et Greenwichben, s rosszindulatúan azt hazudta, hogy az óra a további hat tengeri út alatt kifejezetten pontatlanul járt.

Miközben elkészült a H4 másolatával, a H5 kisméretű kronométerével, Harrison III. György királyhoz fordult segítségért, aki saját csillagvizsgálójában maga is tesztelte a H5-öt, így végül a parlament – és nem a Hosszúság bizottság – 1773-ban kifizette a 80 éves mesternek a díj egy részét, pontosan 8 750 fontot, aki ezután már csak három évig élvezhette munkája gyümölcsét. Harrison végül is összesen 14 315 fontot vett át a Bizottságtól, ehhez hozzá számítva a parlament 8 750 fontját, ez összesen 23 065 font sterlinget jelentett a Harrisonoknak – szinte egy egész élet munkájáért, s a kor legnagyobb tudományos problémájának megoldásáért. A 20 000 font sterlinges díj egészét pedig soha, senkinek nem ítélték oda…

Eközben a Bizottság utasítására Larcum Kendall órásmester 1770-re készítette el a H4 másolatát, a K1-et, és John Arnold másik három kópiát készített. A K1 másolat társaságában ez a három óra kísérte el Cook kapitányt az 1772 – 1775 között tett második csendes-óceáni útjára. Cookot eleinte nem nyűgözte le az óra, de amikor a második felfedező útjáról visszatért, már rendkívül elismerő módon beszélt: „Mr. Kendall órája a leglelkesebb szószólói várakozásait is felülmúlta… és megbízható vezetőnk volt minden időjárási viszontagságon át”. Ezzel Harrison legalább szellemi kárpótlásban részesült. Cook kapitányt annyira meggyőzte az időmérő hasznossága, hogy harmadik útjára is magával vitte. A legenda szerint, amikor Cook a bennszülöttekkel vívott küzdelemben meghalt, a K1 óraszerkezete is megállt…

James Cook

James Cook

Bár a kronométer győzedelmeskedett a hosszúság-vitában, sokáig mégsem válhatott általánossá. A kronométer eleinte elérhetetlenül drága volt. John Arnold viszont már hozzálátott a tömegtermeléshez, 1785-ben gyárat is alapított erre a célra, miközben egyre több óragyártó vetélytárs jelent meg a színen. A kronométer széles körben kezdett elterjedni a XIX. század közepére. Általánossá vált, hogy a hajók fedélzetén több kronométert is elhelyeztek, hogy az órahibát képesek legyenek a lehető legpontosabban megállapítani. 1831-ben a HMS Beagle ötéves kutatóútjára, amelyen Charles Darwin is részt vett, már huszonkét kronométer utazott!

Tengeri kronométer, 1904

Tengeri kronométer, 1904

© National Maritime Museum, Greenwich, London

A mechanikus kronométerek azonban nem „halálpontosnak”, minden kronométereknek van némi hibája, ez az ún. időállomány. A navigátorok nem igazítgatták az órákat, hanem feljegyezték az időállományt, vagyis mennyit siet vagy késik az órájuk. Ehhez pontos időjelzésre volt szükség. Ilyen szolgáltatást először a greenwichi Flamsteed-ház tornyában elhelyezett time-ball adott a Temzén álló hajók kapitányainak, amikor minden nap pontban déli egy órakor leereszkedett a jelzőárbocán. Később a telegráf, majd a XX. század elejétől a rádió megjelenésével felváltotta a rádiós időjelzés.

Miután az alapvető probléma lényegében megoldást nyert, a Hosszúság bizottságot 1828-ban feloszlatták: Harrison kronométere megmutatta a jövő útját. Ennek ellenére a holdtávolság módszer még hosszú időn keresztül használatban maradt.

Mindemellett, mivel Maskelyne holdtávolság táblázataiban szereplő adatok kivétel nélkül a greenwichi-i meridiánra vonatkoztak, az 1884-ben Washington D.C.-ben megrendezett nemzetközi konferencián hozott egyezmény alapján a londoni Greenwich csillagvizsgálóján áthaladó délkör lett a nemzetközi kezdő meridián (még ha a franciák ebbe sokáig nem is akartak beletörődni, nekik nem hivatalosan sokáig továbbra is Párizs maradt a 0° hosszúság). Ennek következtében és a hajózási táblázatok révén Maskelyne neve mégiscsak fennmaradt annak ellenére, hogy végül alulmaradt a Harrison-féle órával vívott hosszú küzdelemben.

A történethez még hozzá tartozik, hogy Harrison elhanyagolt állapotban lévő eredeti óráira az I. világháború után egy nyugalmazott haditengerésztiszt, Rupert Gould lelt rá ismét a greenwichi Obszervatóriumban. Gould 12 évet áldozott arra, hogy saját költségén restaurálja és dokumentálja az órákat. A kijavított Harrison-órákat ma már nagy becsben tartják, s a greenwichi Nemzeti Tengerészeti Múzeumhoz tartozó régi Királyi Obszervatóriumban láthatók. Az első három óra vidáman jár, de a legbecsesebb H4 örök mozdulatlanságra (ezzel együtt örök életre) van kárhoztatva. Harrison emlékét nemcsak a régi obszervatórium őrzi, de életét és munkásságét bestsellerré vált könyv, majd ebből készült film is feldolgozta.

Maritime Greenwich

A hosszúsági probléma történetét figyelemmel kísérve láthattuk, hogy Greenwich milyen fontos szerepet játszott a hajózás fejlődésében, miután 1675-ben felépítették a Királyi Obszervatóriumot a Greenwich Park dombján, s miután 1884-ben elnyerte a kezdő meridián címét. Ma a park és épületegyüttese, a Nemzeti Tengerészeti Múzeum (National Maritime Museum) és a Királyi Obszervatórium (Royal Observatory) a Régi Királyi Haditengerészeti Akadémia (Old Royal Naval College, mely ma az University of Greenwich és a Trinity College of Music otthona) Maritime Greenwich néven 1997 óta az UNESCO világörökség része.

A hosszúsági probléma megoldására John Flamsteed által tett javaslat alapján II. Károly rendeletére 1675-ben kezdték el a Királyi Obszervatórium építését a Greenwich Castle telkén, amely V. Henrik testvérének volt a birtoka, s amelyet később VIII. Henrik is előszeretettel használt vadászkastélynak és vendégháznak. A Flamsteed House a Temze nagy kanyarulata felett magasodó domb folyó felőli szélére épült, középpontjában a nyolcszögű szobával, amelyet nagyjából észak felé tájolt és magas ablakokkal látott el, hogy a csillagászati megfigyeléseket lehetővé tegye.

Flamsteed House

Flamsteed House

© National Maritime Museum, Greenwich, London

Lévén a Flemsteed-ház magasan a domb tetején áll, nem csak a parkból, de a Temzéről is jól látható. Az épület két tornya közül a keletin egy rövid árboc magasodik, rajta egy jókora vörös gömbbel. Ez a Greenwich Time Ball, a világ első közcélú hajózási időjelzője. Az időjelző gömböt 1833-ban szerelték fel a toronyba, s azóta is működik. Érdekes módon nem a delet, hanem délután egy órát jelzi, ugyanis délben a csillagászok nem értek rá: a Nap delelésekor esedékes méréseiket végezték. Ezért naponta helyi idő szerint 12.55-kor emelkedik fel a gömb az alaphelyzetéből. Félúton megáll, figyelmeztetve a Temzén lehorgonyzott hajók kapitányait, hogy készüljenek fel a fedélzeti kronométereik ellenőrzésére. 12.58-kor a gömb felkúszik a jelzőárboc csúcsára, majd pontban 13.00 órakor hirtelen visszahull.

Time Ball, Royal Observatory

Time Ball, Royal Observatory

© National Maritime Museum, Greenwich, London

A tornyok alatt, a Flamsteed-ház belsejében a nyolcszögő szobában ma órák és csillagászati műszerek kiállítása látogatható; a ház belsejében, ahol Harrison 1730-ban először kérte ki Edmond Halley tanácsát, az alsó kiállítási térben az „Idő és hosszúság” kiállításán láthatók Harrison eredeti órái, a H1, H2, H3 és a H4 a mostohatestvére, a K1 társaságában. Harrison első három, nagyméretű tengeri órája – amelyek közül valójában csak az első járt a tengeren – ma is működik, hisz az órák tengelyei kenőolaj nélkül is súrlódásmentesen forognak. A H4, a győztes óra azonban áll, mert olajat igényelne, s a működése során kopna, így idővel az enyészet várna rá. A H5, amelyet György király használt, az Órások múzeumában, a londoni Guildhallban van kiállítva.

A ház oldalában kicsiny pavilon áll. Ez a Camera Obscura (latinul „sötét kamra”), a kor egyszerű optikai eszköze, a világ legegyszerűbb vetítőgépe. A sötét, ablaktalan szoba kupoláján fúrt lyukon, lencséken és forgó tükrökön keresztül a fény a szoba kerek asztalára vetődik, ahol megelevenedik a Temze, a Greenwich Park és az egész környék panorámájának mozgó képe.

Az Obszervatórium bejáratában álló nagyméretű óra, a Shepherd Gate Clock. 1852-ben az első olyan óra volt, amely a publikumnak mutatta a greenwichi középidőt, s azóta is másodperc pontossággal jár. 24 órás számlapja ma már szokatlan. De mi is ez a greenwichi középidő? Az Obszervatórium udvarának déli oldalán áll a Meridian House, melynek első ajta előtt egy márványszalag húzódik: ez a kezdő meridián, a Prime Meridian. A XIX. század vége előtt a világban legalább 20 kezdő délkört tartottak számon, amihez a földrajzi hosszúságot számították. 1884-ben az egyesült államokbeli Washington D.C.-be összehívták a Nemzetközi meridián konferenciát, amelyen Greenwich kapta a kezdő meridián címet.

Sheperd Gate Clock

Sheperd Gate Clock

Az Obszervatórium Meridián épületében azon bizonyos ajtó mögött áll 1851 óta az Airy Transit Circle teleszkóp. A csillagászati távcső pontosan a meridiánban áll, s a szemlencse hajszálkeresztje pontosan kijelöli a világ nulladik délkörét. A nagy kerek kereten álló távcsővel, lévén az pontosan a meridián síkjában áll, az égitestek delelésének pontos idejét és horizont feletti magasságát lehetett megmérni, amiből az éggömbön elfoglalt helyüket számíthatták ki. Az igen pontosnak tartott távcső egészen 1938-ig folyamatosan dolgozott, de a legutolsó obszerváció 1954-ben történt. Az obszervatorium elköltözött, így a Royal Greenwich Observatory a Tengerészati Múzeum része lett, új planetáriummal, csillagászati és időmérő eszközök galériáival bővült, s oktatási központ lett belőle.

Az 51° 28’ 38” északi szélességen fekvő Airy Transit Circle teleszkóp által kijelölt kezdő meridiánt az udvaron az éjjel kivilágított fém és márványszalag jelöli, amelyben bronz betűkkel a világ nagyvárosainak földrajzi hosszúságát rögzítették. Újabban az épület ajtaja felett a távcső tengelyében egy erős lézer fénysugár hasítja ketté az eget északi irányban azt mutatva, honnan kezdődik a keleti és honnan a nyugati félteke. A Millenium Clock pedig az mutatja, mennyi idő telt el a 2000. év kezdete óta…

Observatorium Meridian House & Prime Meridian

Observatorium Meridian House & Prime Meridian

© National Maritime Museum, Greenwich, London

Az épületegyüttes végében áll a Csillagászati központ és a Peter Harrison Planetarium. A Peter Harrison Planetarium kinézetében teljesen elüt a klasszikus stílusú elődjeitől, ugyanis a planetárium döntött csonkakúp formát kapott. A majdnem pontosan a nulla meridiánban épült furcsa épület pontosan észak-déli tájolású. A kúpot ≈ 51,5°-ban döntötték meg (ez a planetárium földrajzi szélessége), így az északi oldala pontosan függőlegesen állva a hely zenitjét jelöli ki, míg a déli oldal ebben a szögben pontosan az északi égi pólusba mutat; a csonka felület erre merőleges, vagyis párhuzamos a földi és égi Egyenlítő síkjával!

Peter Harrison Planetarium

Peter Harrison Planetarium

© National Maritime Museum, Greenwich, London

Nemzeti Tengerészeti Múzeum

Greenwich régóta a brit királyi családé volt, a Tudorok és Stuartok lakták a mai Régi Királyi Haditengerészeti Akadémia helyén álló Temze parti palotát. Itt született 1533-ban Anglia tengeri hatalmát megalapozó későbbi angol királynő, I. Erzsébet. A kert dombján épült fel a mai Queen’s House. A Temze parton később épült a tengerész hadirokkantak otthona, amely aztán egészen 1998-ig a haditengerészet egyetemeként működött. A Nemzeti Tengerészeti Múzeumot 1937. április 27-én VI. György király nyitotta meg a Queen’s House épületeiben. A Királyi Obszervatórium is az ötvenes években lett a múzeum része. A Tengerészeti Múzeum legújabb fejlesztése a Sammy Ofer-szárny, amely a 2012-es Londoni Olimpiára nyílt meg.

Queen’s House

Queen’s House

© National Maritime Museum, Greenwich, London

National Maritime Museum

National Maritime Museum

© National Maritime Museum, Greenwich, London

Cutty Sark

A Temze parton álló Cutty Sark teaklipper 1869-ben a skóciai Dumbartonban, a Scott & Linton hajógyárban épült. A Cutty Sark XVIII. századi Robert Burns skót költő Tam o’ Shanter című versében szereplő boszorkány, Nannie Dee csúfneve. Maga a kifejezés kis női inget, fehérneműt jelent, amit a boszorkány viselt. A hajó orrfigurája ezt az alakot ábrázolja, s a nevét is tőle örökölte.

Az UNESCO világörökség részét képező múzeumhajó hosszú felújítás után újra látogatható. A XX. század végére a hajó igen rossz állapotba került, a felújítása égetően sürgőssé vált. A hajó igen rossz állapota ugyanis azzal fenyegetett, hogy a hajótest összerogy a saját súlya alatt. A fa palánkozás alatt az vasbordázat annyira elkorrodált, hogy egyre kevésbé volt alkalmas arra, hogy megtartsa önmagát. A felújítási munkákat végző Grimshaw cég 2004-ben azzal az ötlettel állt elő, hogy 3 méterrel emeljék meg a hajótestet, ezzel tehermentesítik az 50 éve a szárazdokk betonján fekvő gerincet és a teljes vázszerkezetet, valamint ez lehetővé tenné azt, hogy a hajó alatt is kiállítási területet alakíthassanak ki, s a látogatók alulról is megcsodálhassák a hajótest fantasztikusan karcsú alakját. Ez megoldotta a hajótest gyengeségéből adódó legnagyobb konstrukciós problémát! Az ötletelés azonban nem állt meg ezen a ponton. A tervező olyan üvegkupolát álmodott a hajó köré, amely a vízvonalon körülveszi a hajót, mintegy üvegtengerbe zárva azt a hátralévő életére. Ezzel együtt a hajó alatti kiállítói teret is lefedték. Végül is ez az elképzelés vált valóra azzal szemben, hogy visszategyék a hajót a vízre.

2007. május 21-én hajnalban a felújítás közben ismeretlen okból tűz ütött ki a csupasz hajótesten, súlyos károkat okozva, főképpen a hajótest középső részében. Ennek ellenére sikerült megmenteni a hajót, és folytatódott a felújítás. A Cutty Sark klipper új életre kelt: 2012. április 25-én az angol királynő az Edinburgh-i herceg kíséretében hivatalosan megnyitotta a Nemzeti Tengerészeti Múzeum részét képező Cutty Sark múzeumhajót. Az utolsó megmaradt brit teaklipper Nagy-Britannia egyik legnagyobb nemzeti kincsének számít.

Cutty Sark

Cutty Sark

Cutty Sark

© National Maritime Museum, Greenwich, London

Horváth Csaba

a Jachtnavigátor nautikai enciklopédia szerzője

S.A.L.T. Hungary

Author: S.A.L.T.