Di Jason Parkhill, marzo 2013
John Harrison è stato uno dei numerosi individui come Isaac Newton, Robert Hook e Edmond Halley che hanno vissuto nel 17 ° al 18 ° secolo in Inghilterra e ha dato contributi significativi alla scienza e all’ingegneria. Harrison ha inventato il primo cronometro marino che ha permesso ai navigatori delle navi durante l’età della vela di fissare con precisione la loro posizione di longitudine (est-ovest). Questo sviluppo ha migliorato notevolmente la sicurezza e la precisione dei viaggi a lunga distanza via mare. Harrison sviluppò e perfezionò il suo cronometro nel corso di decenni e alla fine rivendicò il premio che il Parlamento britannico aveva stabilito nel Longitude Act del 1714 per incoraggiare lo sviluppo di un dispositivo per determinare la longitudine di una nave in mare. Harrison ha fatto tutto questo senza il beneficio di una formazione formale, né un apprendistato come orologiaio.
Sobel (2007) spiega che, quando è in mare, il navigatore di una nave può abbastanza facilmente dire dove sono a nord ea sud sulla Terra. Poiché l “equatore è fisso e la terra si muove in modo che il sole splende sopra la testa in un modello impostato tra i Tropici del Cancro e Capricorno, determinare latitudine è una questione abbastanza semplice di osservare la lunghezza del giorno o l” altezza del sole o alcune stelle guida sopra l ” orizzonte. Il meridiano di latitudine di zero gradi è bloccato dalle leggi della natura. Longitudine, d’altra parte, non è.
La Terra come rotazione di una sfera può essere divisa in 360 gradi di longitudine. Poiché la Terra impiega ventiquattro ore per completare una rivoluzione di 360 gradi, un’ora equivale a un ventiquattresimo di rotazione o quindici gradi a est o a ovest. Quindi, in un senso molto significativo, la longitudine è tempo relativo. Una risposta al problema era nota ma non c’era tecnologia per risolverlo. Questo problema apparentemente intrattabile di determinare la longitudine potrebbe essere facilmente risolto da due orologi da polso economici prodotti in serie oggi. Per determinare la longitudine, il navigatore della nave deve conoscere l’ora in due punti contemporaneamente. Ha bisogno di sapere l’ora al suo porto di casa e l’ora locale sulla nave. Ogni giorno in cui l’ora locale di mezzogiorno era determinata sulla nave osservando che il sole aveva raggiunto il suo punto più alto, il navigatore poteva ripristinare l’orologio locale a mezzogiorno e confrontarlo con l’ora dell’altro orologio ancora impostato sull’ora del porto di origine. Ogni differenza ora pari a quindici gradi di longitudine percorsa. All’equatore quindici gradi equivale a mille miglia e nord e sud da lì il chilometraggio di ogni grado diminuisce man mano che ci si avvicina ai poli. Ma poiché la latitudine è facile da determinare, il navigatore deve solo effettuare i calcoli necessari.
Con più navi a vela che partono per spedizioni di esplorazione o si spostano intorno al tesoro dalla terra conquistata o per spostare uomini e materiali in terre da conquistare, non essere in grado di determinare in modo accurato e affidabile dove si trovasse era un problema serio. Le navi spesso si sono arenate quando le loro destinazioni previste hanno finito per essere più vicine del previsto. Il 22 ottobre 1707, vicino alla punta meridionale dell’Inghilterra, quattro navi da guerra britanniche di ritorno si incagliarono uccidendo circa duemila uomini in un solo incidente.
La ricerca di una soluzione al problema della longitudine si svolse per quattro secoli e coinvolse capi di stato, famosi astronomi, rinomati esploratori e altri intriganti. Il governo britannico ha istituito il Consiglio di Longitudine nel 1714 perché:
“La Scoperta della Longitudine è di Conseguenza in Gran Bretagna per la sicurezza della Marina militare e di Navi Mercantili, nonché per il miglioramento degli Scambi che, per una di esse molte Navi sono stati ritardati nei loro viaggi, e molti hanno perso…” “per tale persona fisica o le persone devono scoprire la Longitudine” (“Storia della Longitudine,” 2013).
Secondo i termini del premio, uno avrebbe raccolto £20.000 per determinare la longitudine, come descritto da King in Andrewes (1996) “a 30 miglia durante un viaggio dall’Inghilterra alle Indie Occidentali” (p. 168).
Anche se la soluzione dell’orologio era nota, il problema persisteva fino all’età degli orologi a pendolo. Sul ponte di una nave in movimento, questi orologi erano del tutto inaffidabili. Il sarebbe rallentare o accelerare. Man mano che la nave si spostava da climi più caldi a climi più freddi, l’olio lubrificante fondamentale per il loro funzionamento si assottigliava e si addensava. Le parti metalliche si espanderebbero e si contrarrebbero con i cambiamenti di temperatura e anche piccole variazioni nella gravità della Terra causerebbero il caos su di loro. Ciò che era necessario era un diverso tipo di tecnologia di mantenimento del tempo.
John Harrison nacque nel 1693 e crebbe a Barrow upon Humber, un villaggio nel north Lincolnshire nell’est dell’Inghilterra. Come suo padre, è stato cresciuto per essere un falegname e questo è stato il motivo per cui i suoi primi orologi sono stati realizzati in legno. Ha ricevuto solo un’istruzione di base, ma ha dimostrato una mente indagatrice. In gioventù gli fu prestata una copia di importanti conferenze sulla filosofia newtoniana di cui fece una copia personale. Era interessato alla musica e guidava il coro e divenne un campanaro nella Chiesa della Santissima Trinità nel suo villaggio. Il suono della campana lo ha portato ad interessarsi alla teoria degli oscillatori nel 1713 e quello è stato anche l’anno in cui ha fatto il suo primo orologio (Andrewes, 1996).
Tra il 1713 e il 1730, Harrison produsse otto orologi, ma fu prima di tutto impiegato come falegname. Con ogni nuovo orologio in legno, ha perfezionato il meccanismo di avvolgimento e modificato il meccanismo di scappamento per ridurre il rinculo e ridurre l’attrito. I suoi orologi guadagnarono una reputazione e nel 1722, Harrison ricevette una commissione per creare un orologio a torretta per una grande tenuta vicina segnando un grande passo nella sua ascesa come orologiaio.
Durante l’estate del 1730, all’età di 37 anni, Harrison si recò a Londra per ottenere supporto per la sua proposta di realizzare un orologio marino. Durante questo viaggio, Harrison incontrò George Graham, un famoso orologiaio. Harrison ha detto che hanno discusso argomenti per ore come notato in Andrewes (1996):
we abbiamo ragionato sui casi, o sui principi, più di una volta; no una volta, e che in modo molto straordinario, è stato alla prima volta che ho visto lui, e il nostro ragionamento, o per così dire a volte discutere, (ma ancora, come nel principale, capirsi molto bene) poi tenuto da circa dieci del mattino, ‘fino a circa otto di notte (p. 182).
Harrison scrisse dei risultati del suo primo orologio marino nel 1730. Questo modello denominato H1. Harrison predisse che sarebbe stato molto preciso “nelle navi avrebbero dovuto variare 4 o 5 secondi al mese” (Andrewes, 1996, p. 196). H1 conteneva molte innovazioni intelligenti per stabilizzare i meccanismi di cronometraggio su una nave a dondolo, ma dopo il test in mare, difetti rivelati risolvibili solo con la creazione di un nuovo orologio.
Il secondo orologio marino di Harrison, H2, era chiaramente una versione raffinata del suo primo. Invece di un cavo per l’avvolgimento, aveva una chiave e un sofisticato stopwork per prevenire lo svernamento. Introdusse diversi materiali che reagivano in modo diverso al caldo e al freddo per compensare gli effetti sulle molle e sullo scappamento. H2 è stato completato nel 1739, ma mai provato in mare a causa dei membri del Consiglio di Longitudini’ preoccupazioni circa il suo design. Harrison ha anche avuto dubbi dopo aver scoperto durante un esperimento che l’oscillazione dei saldi di H2 potrebbe essere influenzata dalla forza centrifuga.
Non fu fino al 1757 che Harrison completò H3. Molti dei suoi sostenitori erano morti da questo momento e la reputazione che ha guadagnato con H1 stava svanendo. Harrison non è stato in grado di garantire un processo per H3, ma è stato durante il 1750 che Harrison ha preso una pausa dai suoi orologi per progettare un orologio da tasca per il suo uso personale. E ‘ stato questo disegno che ha finito per guidare H4.
Secondo Randall in Andrewes (1996) L’orologio da tasca ha permesso a Harrison “un nuovo approccio all’intero problema che stava affrontando” (p. 236). Fino ad allora, Harrison si era concentrato su ciò che la maggior parte delle persone considerava un orologio per longitudine — un grande dispositivo stabile per una nave. Questo si è rivelato essere parte del problema. Il Consiglio di Longitudine vide il molto mobile e “sorprendentemente bello orologio d’argento” (Quill 1966, p.78) H4 per la prima volta il 18 luglio 1760 e l’anno successivo era pronto per il test. Harrison salpò per la Giamaica il 18 novembre 1761. Mentre si avvicinavano alla Giamaica, Harrison disse al capitano un pomeriggio che avrebbero avvistato la terra il giorno seguente alle 10: 00 del mattino. L’hanno individuato solo 3 ore prima del previsto. John Harrison era venuto entro mezzo grado nel tracciare la loro longitudine. Ci sono voluti un secondo processo da suo figlio William e alcuni ulteriori dispute con il Consiglio, ma Harrison è stato assegnato il premio in denaro.
La vita di Harrison si svolgeva in corsi simili a quelli descritti da Gardner in Sternberg (1998) ma forse non esattamente intervalli di dieci anni. Come affermato da Policastro e Gardner in Sternberg, Harrison ha certamente generato “lavoro creativo nel contesto di attività prolungate, significative e intrinsecamente motivanti” (p. 215). È anche facile vedere il processo descritto in Ward et al. di” sintesi e fusione di concetti precedentemente separati come essere cruciale ” (p. 202) per il successo di Harrison con H4 (combinando le sue idee orologio mare e orologio da tasca).
Andrewes, W. J. H. (Ed.). (1996). The quest for longitude: the proceedings of the Longitude Symposium, Harvard University, Cambridge, Massachusetts, 4-6 novembre 1993. Raccolta di strumenti scientifici storici, Università di Harvard.
Storia della longitudine. (n. d.). In Wikipedia. il 2 febbraio 2013 da
http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_longitude
Quill, H. (1966). John Harrison: L’uomo che ha trovato longitudine. John Baker.
Sobel, D. (2007). Longitudine: La vera storia di un genio solitario che ha risolto il più grande problema scientifico del suo tempo. Walker & Società.
Sternberg, RJ (1998). Manuale di Creatività. Cambridge University Press.