Von Jason Parkhill, März 2013
John Harrison war einer von mehreren Personen wie Isaac Newton, Robert Hook und Edmond Halley, die im England des 17. bis 18. Harrison erfand den ersten Marinechronometer, mit dem Schiffsnavigatoren während des Segelzeitalters ihren Längengrad (Ost-West) genau bestimmen konnten. Diese Entwicklung hat die Sicherheit und Präzision von Fernreisen auf dem Seeweg dramatisch verbessert. Harrison entwickelte und verfeinerte seinen Chronometer über Jahrzehnte und beanspruchte schließlich den Preis, den das britische Parlament im Longitude Act von 1714 festgelegt hatte, um die Entwicklung eines Geräts zur Bestimmung der Länge eines Schiffes auf See zu fördern. Harrison tat dies alles ohne den Vorteil einer formalen Ausbildung noch eine Lehre als Uhrmacher.Sobel (2007) erklärt, dass der Navigator eines Schiffes auf See ziemlich leicht erkennen kann, wo er sich auf der Erde im Norden und Süden befindet. Weil der Äquator fest ist und sich die Erde bewegt, so dass die Sonne in einem festgelegten Muster zwischen den Tropen von Krebs und Steinbock über ihnen scheint, Bestimmung der Breite Es ist eine ziemlich einfache Angelegenheit, die Länge des Tages oder die Höhe der Sonne oder bestimmter Leitsterne über dem Horizont zu beobachten. Der Null-Grad-Meridian der Breite ist durch die Naturgesetze eingeschlossen. Longitude hingegen nicht.
Die Erde als sich drehende Kugel kann in 360 Längengrade unterteilt werden. Da es vierundzwanzig Stunden dauert, bis die Erde eine Umdrehung von 360 Grad vollendet hat, entspricht eine Stunde einem vierundzwanzigsten Spin oder fünfzehn Grad Ost oder West. In einem sehr sinnvollen Sinne ist der Längengrad die relative Zeit. Eine Antwort auf das Problem war bekannt, aber es gab keine Technologie, um es zu lösen. Dieses scheinbar unlösbare Problem der Längenbestimmung könnte heute mit zwei billigen Massenarmbanduhren leicht gelöst werden. Um den Längengrad zu bestimmen, muss der Navigator des Schiffes die Zeit an zwei Orten gleichzeitig kennen. Er muss die Zeit in seinem Heimathafen und die Ortszeit auf dem Schiff kennen. Jeden Tag, wenn die lokale Mittagszeit auf dem Schiff bestimmt wurde, indem beobachtet wurde, dass die Sonne ihren Höhepunkt erreicht hatte, konnte der Navigator die lokale Uhr auf Mittag zurücksetzen und sie mit der Zeit auf der anderen Uhr vergleichen, die noch auf die Zeit im Ursprungshafen eingestellt war. Jede Stunde Unterschied entsprach fünfzehn Grad der Länge gereist. Am Äquator entsprechen fünfzehn Grad tausend Meilen und nördlich und südlich von dort nimmt die Kilometerleistung jedes Grades ab, wenn Sie sich den Polen nähern. Da der Breitengrad jedoch leicht zu bestimmen ist, muss der Navigator nur die erforderlichen Berechnungen durchführen.Mit mehr Segelschiffen, die sich auf Erkundungsexpeditionen begeben oder Schätze aus erobertem Land bewegen oder Menschen und Material in eroberte Länder bringen, war es ein ernstes Problem, nicht in der Lage zu sein, den Aufenthaltsort genau und zuverlässig zu bestimmen. Schiffe liefen häufig auf Grund, wenn ihre beabsichtigten Ziele näher als erwartet waren. Am 22. Oktober 1707 nahe der Südspitze Englands liefen vier zurückkehrende britische Kriegsschiffe auf Grund und töteten allein bei einem Vorfall rund zweitausend Männer.
Die Suche nach einer Lösung für das Längenproblem erstreckte sich über vier Jahrhunderte und umfasste Staatsoberhäupter, berühmte Astronomen, renommierte Entdecker und andere Intriganten. Die britische Regierung gründete 1714 das Board of Longitude, weil:
„Die Entdeckung des Längengrades ist für Großbritannien von solcher Bedeutung für die Sicherheit der Marine und der Handelsschiffe sowie für die Verbesserung des Handels, dass aus Mangel daran viele Schiffe auf ihren Reisen zurückgeblieben sind und viele verloren gegangen sind …“ „für solche Personen oder Personen, die den Längengrad entdecken werden“ („History of Longitude“, 2013).Unter den Bedingungen des Preises würde man £ 20.000 für die Bestimmung der Länge sammeln, wie von King in Andrewes (1996) „innerhalb von 30 Meilen während einer Reise von England nach Westindien“ (S. 168) beschrieben.
Obwohl die Lösung der Uhr bekannt war, blieb das Problem bis ins Zeitalter der Pendeluhren bestehen. Auf dem Deck eines in Bewegung befindlichen Schiffes waren diese Uhren völlig unzuverlässig. Das würde verlangsamen oder beschleunigen. Als sich das Schiff von wärmeren zu kühleren Klimazonen bewegte, wurde das für seinen Betrieb entscheidende Schmieröl dünner und dicker. Metallteile würden sich bei Temperaturänderungen ausdehnen und zusammenziehen, und selbst geringfügige Schwankungen der Erdanziehungskraft würden sie verwüsten. Was benötigt wurde, war eine andere Art von Zeitmessungstechnologie.John Harrison wurde 1693 geboren und wuchs in Barrow upon Humber auf, einem Dorf in North Lincolnshire im Osten Englands. Wie sein Vater wurde er zum Tischler erzogen, weshalb seine frühen Zeitmesser aus Holz gefertigt wurden. Er erhielt nur eine Grundausbildung, zeigte aber einen forschenden Geist. In seiner Jugend wurde er eine Kopie der bemerkenswerten Vorlesungen über Newtonsche Philosophie, von denen er eine persönliche Kopie ausgeliehen. Er interessierte sich für Musik und leitete den Chor und wurde Glockenspieler in der Kirche der Heiligen Dreifaltigkeit in seinem Dorf. Das Läuten der Glocke veranlasste ihn, sich 1713 für die Oszillatortheorie zu interessieren, und das war auch das Jahr, in dem er seine erste Uhr herstellte (Andrewes, 1996).Zwischen 1713 und 1730 produzierte Harrison acht Uhren, aber er war in erster Linie als Tischler beschäftigt. Mit jeder neuen Holzuhr verfeinerte er den Aufzugsmechanismus und veränderte den Hemmungsmechanismus, um den Rückstoß und die Reibung zu verringern. Seine Uhren erlangten einen guten Ruf und 1722 erhielt Harrison den Auftrag, eine Turmuhr für ein großes nahe gelegenes Anwesen zu bauen, was einen großen Schritt in seinem Aufstieg als Uhrmacher bedeutete.Im Sommer 1730 reiste Harrison im Alter von 37 Jahren nach London, um Unterstützung für seinen Vorschlag zu erhalten, eine Seeuhr herzustellen. Während dieser Reise traf Harrison George Graham, einen renommierten Uhrmacher. Harrison sagte, sie diskutierten stundenlang über Themen, wie in Andrewes (1996) festgestellt:
… wir haben die Fälle oder die Prinzipien mehr als einmal begründet; ja, einmal, und das auf ganz außerordentliche Weise, sah ich ihn zum Erstenmal, und unsere Argumentation, oder wie es manchmal debattierte, (aber immer noch, wie in der Hauptsache, einander sehr gut verstehend) hielt dann von ungefähr zehn Uhr morgens bis ungefähr acht Uhr nachts (S. 182).
Harrison schrieb 1730 über die Ergebnisse seiner ersten Seeuhr. Dieses Modell bezeichnet als H1. Harrison sagte voraus, dass es sehr genau sein würde, „in den Schiffen würden sie 4 oder 5 Sekunden pro Monat variieren“ (Andrewes, 1996, S. 196). H1 enthielt viele clevere Innovationen, um die Zeitmessmechanismen auf einem schaukelnden Schiff zu stabilisieren, zeigte jedoch nach Tests auf See Mängel, die nur durch die Schaffung einer neuen Uhr behoben werden konnten.Harrisons zweite Sea Clock, H2, war eindeutig eine verfeinerte Version seiner ersten. Anstelle einer Schnur zum Aufwickeln hatte es einen Schlüssel und ein ausgeklügeltes Stoppwerk, um ein Überwickeln zu verhindern. Er führte verschiedene Materialien ein, die unterschiedlich auf Hitze und Kälte reagierten, um Auswirkungen auf Federn und Hemmung auszugleichen. H2 wurde 1739 fertiggestellt, aber nie auf See versucht, da Mitglieder des Board of Longitudes Bedenken hinsichtlich seines Designs hatten. Harrison hatte auch Bedenken, nachdem er während eines Experiments entdeckt hatte, dass die Oszillation der H2-Waagen durch die Zentrifugalkraft beeinflusst werden könnte.Erst 1757 vollendete Harrison H3. Mehrere seiner Anhänger waren zu diesem Zeitpunkt gestorben und der Ruf, den er mit H1 verdiente, schwand. Harrison war nicht in der Lage, einen Versuch für H3 zu sichern, aber es war während der 1750er Jahre, dass Harrison eine Pause von seinen Uhren machte, um eine Taschenuhr für seinen persönlichen Gebrauch zu entwerfen. Es war dieses Design, das H4 führte.
Laut Randall in Andrewes (1996) ermöglichte die Taschenuhr Harrison „eine neue Herangehensweise an das gesamte Problem, mit dem er konfrontiert war“ (S. 236). Bis dahin hatte sich Harrison auf das konzentriert, was die meisten Leute für eine Uhr für den Längengrad hielten — ein großes stabiles Gerät für ein Schiff. Dies stellte sich als Teil des Problems heraus. Das Board of Longitude sah die sehr bewegliche und „auffallend schöne silberne Uhr“ (Quill 1966, S.78) H4 zum ersten Mal am 18.Juli 1760 und im folgenden Jahr war sie testbereit. Harrison segelte am 18.November 1761 nach Jamaika. Als sie sich Jamaika näherten, sagte Harrison dem Kapitän eines Nachmittags, dass sie am nächsten Tag um 10:00 Uhr landen würden. Sie entdeckten es nur 3 Stunden früher als erwartet. John Harrison war innerhalb eines halben Grades gekommen, um ihre Länge zu zeichnen. Es dauerte einen zweiten Prozess durch seinen Sohn William und einige weitere Auseinandersetzungen mit dem Vorstand, aber Harrison erhielt das Preisgeld.
Harrisons Leben spielte sich in Kursen ab, die denen ähnelten, die Gardner in Sternberg (1998) beschreibt, aber vielleicht nicht genau im Abstand von zehn Jahren. Wie von Policastro und Gardner in Sternberg angegeben, erzeugte Harrison sicherlich „kreative Arbeit im Kontext längerer, bedeutungsvoller und intrinsisch motivierender Beschäftigungen“ (S. 215). Es ist auch leicht, den in Ward et al. von der „Synthese und Verschmelzung bisher getrennter Konzepte als entscheidend“ (S. 202) für Harrisons Erfolg mit H4 (Kombination seiner Seeuhr- und Taschenuhr-Ideen).
Andrewes, W. J. H. (Hrsg.). (1996). Die Suche nach Länge: die Proceedings des Longitude Symposium, Harvard University, Cambridge, Massachusetts, November 4-6, 1993. Sammlung historischer wissenschaftlicher Instrumente, Harvard University.
Geschichte der Länge. (n.d.). In: Wikipedia. abgerufen am 2. Februar 2013 von
http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_longitude
Quill, H. (1966). John Harrison: Der Mann, der die Länge fand. John Baker.
Sobel, D. (2007). Longitude: Die wahre Geschichte eines einsamen Genies, das das größte wissenschaftliche Problem seiner Zeit löste. Walker & Unternehmen.
Sternberg, R. J. (1998). Handbuch der Kreativität. In: Cambridge University Press.