door Jason Parkhill, March 2013
John Harrison was een van de vele individuen zoals Isaac Newton, Robert Hook en Edmond Halley die in het 17e tot 18e eeuwse Engeland leefden en belangrijke bijdragen leverden aan wetenschap en techniek. Harrison vond de eerste mariene chronometer uit waarmee scheepsnavigators tijdens hun zeiltijd hun Lengtegraad (Oost-west) nauwkeurig konden bepalen. Deze ontwikkeling verbeterde de veiligheid en precisie van langeafstandsreizen over zee drastisch. Harrison ontwikkelde en verfijnde zijn chronometer gedurende decennia en claimde uiteindelijk de prijs die het Britse parlement had vastgesteld in de Longitude Act van 1714 om de ontwikkeling van een apparaat aan te moedigen om de lengtegraad van een schip op zee te bepalen. Harrison deed dit alles zonder het voordeel van een formele opleiding noch een stage als een klokkenmaker.
Sobel (2007) legt uit dat, wanneer op zee, de navigator van een schip vrij gemakkelijk kan vertellen waar ze zijn noord en Zuid op de aarde. Omdat de evenaar gefixeerd is en de aarde zo beweegt dat de zon boven de horizon schijnt in een vast patroon tussen de Kreeftskeerkring en Steenbok, is het een vrij eenvoudige kwestie van het observeren van de lengte van de dag of de hoogte van de zon of bepaalde geleidende sterren boven de horizon. De nul-graden meridiaan van breedtegraad is ingesloten door de wetten van de natuur. Lengtegraad, aan de andere kant, is niet.
De Aarde als draaiende bol kan worden verdeeld in 360 graden Lengtegraad. Aangezien het vierentwintig uur duurt voor de aarde een omwenteling van 360 graden voltooit, is één uur gelijk aan één vierentwintigste van een spin of vijftien graden oost of west. Dus in een zeer betekenisvolle zin is Lengtegraad relatieve tijd. Een antwoord op het probleem was bekend, maar er was geen technologie om het op te lossen. Dit schijnbaar onoplosbare probleem van het bepalen van de Lengtegraad kan gemakkelijk worden opgelost door twee goedkope in massa geproduceerde Polshorloges vandaag. Om de lengtegraad te bepalen, moet de navigator de tijd op twee plaatsen tegelijk kennen. Hij moet de tijd in zijn thuishaven weten en de lokale tijd op het schip. Elke dag dat de lokale middagtijd werd bepaald op het schip door te observeren dat de zon zijn hoogtepunt had bereikt, kon de navigator de lokale klok resetten naar middag en vergelijken met de tijd op de andere klok nog steeds ingesteld op de tijd in de haven van herkomst. Elk uur verschil gelijk aan vijftien graden van Lengtegraad gereisd. Op de evenaar vijftien graden is gelijk aan duizend mijl en Noord en Zuid vanaf daar neemt de kilometerstand van elke graad af als je de Polen nadert. Maar omdat breedtegraad gemakkelijk te bepalen is, hoeft de navigator alleen maar de nodige berekeningen te maken.
met meer zeilschepen die op verkenningsexpedities gingen of schatten van veroverd land verplaatsten of mensen en materiaal naar land verplaatsten om te veroveren, was het een ernstig probleem om nauwkeurig en betrouwbaar vast te stellen waar ze waren. Schepen liepen vaak aan de grond toen hun beoogde bestemming dichterbij kwam dan verwacht. Op 22 oktober 1707 bij de zuidpunt van Engeland liepen vier terugkerende Britse oorlogsschepen aan de grond, waarbij ongeveer tweeduizend man omkwamen.
de zoektocht naar een oplossing voor het lengtegraadprobleem duurde vier eeuwen en omvatte staatshoofden, beroemde astronomen, gerenommeerde ontdekkingsreizigers en andere intriganten. De Britse regering richtte de Raad van Lengtegraad in 1714 omdat:
“De Ontdekking van de Lengtegraad van een dergelijke Consequentie naar Groot-Brittannië voor de veiligheid van de Marine en de Koopvaardij als voor de verbetering van de Handel die voor wilt daarvan veel Schepen zijn vertraagd in hun reizen, en veel verloren…” “voor deze persoon of personen zullen ontdekken de Longitude” (“de Geschiedenis van de Lengtegraad,” 2013).onder de voorwaarden van de prijs, zou men £20.000 verzamelen voor het bepalen van de Lengtegraad, zoals beschreven door King in Andrewes (1996)” tot binnen 30 mijl tijdens een reis van Engeland naar de West-Indië ” (p. 168).
hoewel de klokoplossing bekend was, bleef het probleem tot ver in het tijdperk van de pendulumklokken bestaan. Op het dek van een schip in beweging, waren deze klokken volkomen onbetrouwbaar. Het zou vertragen of versnellen. Naarmate het schip van warmer naar koeler klimaat bewoog, zou de voor hun werking cruciale smeerolie dun en dikker worden. Metalen onderdelen zouden uitzetten en samentrekken met temperatuurveranderingen en zelfs kleine variaties in de zwaartekracht van de aarde zou ravage aanrichten op hen. Wat nodig was, was een ander soort time-keeping technologie.John Harrison werd geboren in 1693 en groeide op in Barrow upon Humber, een dorp in het noorden van Lincolnshire in het oosten van Engeland. Net als zijn vader, hij werd opgevoed om een schrijnwerker en dit was de reden waarom zijn vroege uurwerken werden gemaakt van hout. Hij kreeg slechts een basisopleiding, maar toonde een onderzoekende geest. In zijn jeugd kreeg hij een exemplaar van opmerkelijke lezingen over Newtoniaanse filosofie, waarvan hij een persoonlijk exemplaar maakte. Hij was geïnteresseerd in muziek en leidde het koor en werd klokkenluider in de Kerk van de Heilige Drievuldigheid in zijn dorp. In 1713 raakte hij geïnteresseerd in de oscillatortheorie en dat was ook het jaar waarin hij zijn eerste klok maakte (Andrewes, 1996).tussen 1713 en 1730 produceerde Harrison acht klokken, maar hij was in de eerste plaats werkzaam als schrijnwerker. Met elke nieuwe houten klok verfijnde hij het wikkelmechanisme en veranderde het echappement mechanisme om terugslag en lagere wrijving te verminderen. Zijn klokken kregen een reputatie en in 1722 kreeg Harrison de opdracht om een torenklok te maken voor een groot nabijgelegen landgoed, wat een grote stap betekende in zijn opkomst als klokkenmaker.in de zomer van 1730 reisde Harrison op 37-jarige leeftijd naar Londen om steun te krijgen voor zijn voorstel om een zeeklok te maken. Tijdens deze reis ontmoette Harrison George Graham, een gerenommeerde klokkenmaker. Harrison zei dat ze urenlang discussieerden over onderwerpen zoals opgemerkt in Andrewes (1996):
… we beredeneerden de gevallen, of op basis van de principes, meer dan eens; Neen eens, en dat op een zeer buitengewone wijze, was op de allereerste keer dat ik hem zag, en onze redenering, of als het ware soms debatteren, (maar nog steeds, zoals in het algemeen, begrijpen elkaar zeer goed) dan gehouden van ongeveer tien uur in de ochtend, ’tot ongeveer acht’ s nachts (p. 182).Harrison schreef over de resultaten van zijn eerste zeeklok in 1730. Dit model wordt H1 genoemd. Harrison voorspelde dat het zeer precies zou zijn “in de schepen zouden ze 4 of 5 seconden per maand moeten variëren” (Andrewes, 1996, p. 196). H1 bevatte veel slimme innovaties om de tijdwaarnemingsmechanismen op een schommelschip te stabiliseren, maar na testen op zee, onthulde defecten die alleen konden worden opgelost door het creëren van een nieuwe klok.Harrisons tweede zeeklok, H2, was duidelijk een verfijnde versie van zijn eerste. In plaats van een koord om op te winden, had het een sleutel en een verfijnd stopwerk om overwinteren te voorkomen. Hij introduceerde verschillende materialen die anders reageerden op hitte en kou om de effecten op veren en echappement te compenseren. H2 werd voltooid in 1739, maar nooit op zee geprobeerd vanwege de bezorgdheid van leden van de Raad van Longitudes over het ontwerp. Harrison had ook twijfels nadat hij tijdens een experiment ontdekte dat de oscillatie van de H2-balansen door middel van centrifugale kracht kon worden beïnvloed.het was pas in 1757 dat Harrison H3 voltooide. Een aantal van zijn supporters was inmiddels overleden en de reputatie die hij bij H1 had opgebouwd was aan het vervagen. Harrison was niet in staat om een proef voor H3 veilig te stellen, maar het was tijdens de jaren 1750 dat Harrison een pauze nam van zijn klokken om een zakhorloge te ontwerpen voor zijn persoonlijk gebruik. Het was dit ontwerp dat uiteindelijk leidde H4.volgens Randall in Andrewes (1996) gaf het zakhorloge Harrison “een frisse benadering van het hele probleem waarmee hij geconfronteerd werd” (p. 236). Tot dan toe had Harrison zich gericht op wat de meeste mensen beschouwden als een klok voor Lengtegraad — een groot stabiel apparaat voor een schip. Dit bleek een deel van het probleem te zijn. De Raad van Longitude zag de zeer mobiele en “opvallend knappe zilveren horloge” (Quill 1966, p.78) H4 voor het eerst op 18 juli 1760 en door het volgende jaar was het klaar voor het testen. Harrison zeilde naar Jamaica op 18 November 1761. Toen ze Jamaica naderden, vertelde Harrison de kapitein op een middag dat ze de volgende dag om 10:00 uur zouden landen. Ze zagen het slechts 3 uur eerder dan verwacht. John Harrison was binnen een halve graad gekomen in het uitzetten van hun Lengtegraad. Het duurde een tweede proces door zijn zoon William en wat verdere ruzie met de Raad, maar Harrison werd bekroond met het prijzengeld.Harrisons leven speelde zich af in cursussen vergelijkbaar met die Gardner beschrijft in Sternberg (1998), maar misschien niet precies tien jaar intervallen. Zoals Policastro en Gardner in Sternberg stelden, genereerde Harrison zeker “creatief werk in de context van langdurige, betekenisvolle en intrinsiek motiverende bezigheden” (p. 215). Het is ook gemakkelijk om het proces beschreven in Ward et al te zien. van de” synthese en samenvoeging van voorheen afzonderlijke concepten als cruciaal “(p. 202) tot Harrison ‘ s succes met H4 (het combineren van zijn Zee klok en zakhorloge ideeën).
Andrewes, W. J. H. (Ed.). (1996). The quest for longitude: the proceedings of the Longitude Symposium, Harvard University, Cambridge, Massachusetts, 4-6 November 1993. Collection of Historical Scientific Instruments, Harvard University.
geschiedenis van de Lengtegraad. (n. d.). In Wikipedia. geraadpleegd op 2 februari 2013 van
http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_longitude
Quill, H. (1966). John Harrison: de man die Lengtegraad vond. John Baker.
Sobel, D. (2007). Lengtegraad: het ware verhaal van een eenzame genie die het grootste wetenschappelijke probleem van zijn tijd oploste. Walker & Company.
Sternberg, R. J. (1998). Handboek van creativiteit. Cambridge University Press.