Новости Библиотека Учёные Ссылки Карта сайта О проекте


Пользовательский поиск





предыдущая главасодержаниеследующая глава

3. Гринвичское время для навигаторов: 1700-1840 гг.

Закон о долготе

29 сентября 1707 г. 21 корабль под началом адмирала Клодисли Шовела направился из Гибралтара в Англию. Британия в это время была в состоянии войны с Францией, и хотя Гибралтар с 1702 г. находился в руках англичан, считалось неразумным оставлять крупные корабли на зиму в Средиземном море. Погода была неважной. С 5 по 10 октября свирепствовали западные штормы, 12-го и 13-го лил дождь, в последующие два дня ветер ослаб. Но 16-го и 17-го опять налетел шторм, теперь уже с северо-запада. К 21 октября небо очистилось, и на некоторых судах удалось определить широту местонахождения, а посредством зондирования измерили глубину, которая оказалась равной 180-300 м. Все говорило о том, что корабли находятся на краю континентального шельфа. 22 октября 3 судна направились к Фалмуту; так как весь день не было видно Солнца, на оставшихся 18 кораблях произвели замер глубины. Убежденные в том, что суда находятся в устье Ла-Манша, мореплаватели, позабыв об опасности, при попутном ветое направились на восток.

В этот же день примерно в 19 ч 30 мин корабли «Эссошиэйшн», «Игл» и «Ромни» налетели на Гилстонские рифы у острова Сицилия. Из 1200 человек, находившихся на судах, спасся только один человек-квартирмейстер с «Ромни». Тело Клодисли Шовела было найдено на следующий день; сегодня его прах покоится в одной из самых больших и безобразных гробниц Вестминстерского аббатства. «Сент-Джордж» и «Файербрэнд» также налетели на скалы, но смогли сняться. Однако позднее из-за полученных больших пробоин эти корабли затонули, из их экипажей в живых осталось только 23 человека [1].

14. Кораблекрушение эскадры Клодисли Шовела в 1707 г. Гравюра неизвестного художника. (Национальный морской музей.)
14. Кораблекрушение эскадры Клодисли Шовела в 1707 г. Гравюра неизвестного художника. (Национальный морской музей.)

Эта трагедия - потеря четырех кораблей и гибель почти двух тысяч людей - глубоко потрясла Англию. Перед этим почти одно за другим случились два несчастья: в 1691 г. несколько военных судов, вышедших из Плимута, потерпели крушение, приняв мыс Додман за мыс Берри Хед; в 1694 г. эскадра адмирала Уилера, считая, что она вышла из Средиземного моря и Гибралтарский пролив остался позади, села на мель в этом проливе. Да и позднее, в 1711 г., вблизи устья реки Св. Лаврентия было потеряно несколько судов из-за ошибки в 15 лиг (морская лига равна 5,56 км - Прим. перев) в суточных расчетах своего местоположения, а в 1722 г. корабль, отплывший из Плимута, в тот же день наткнулся на мыс Лизард [2].

Исследование трагедии, постигшей корабли Клодисли Шовела, проведенное уже в наши дни, показало, что причинами несчастья были не только неизведанные течения, туман, плохие компасы - в гораздо большей степени ему способствовали слабое знание географических положений злополучных рифов, плохие карты, некачественные лоции и вообще низкий уровень точности штурманского дела в те времена [3]. И хотя это несчастье на самом деле не было связано с отсутствием метода определения долготы в море, тем не менее оно произвело столь сильное впечатление на англичан, что отныне они стали с большим вниманием относиться к любым предложениям, способствующим безопасности навигации - а в 1710-х гг. именно «нахождение долготы» считалось ключом к решению этой проблемы. Основание королем Карлом II Гринвичской обсерватории, очевидно, не решало ее полностью (скорее всего, не олее чем один из двадцати англичан знал что-нибудь об этом). Правительство должно было предложить племяннице Карла, королеве Анне, нечто более существенное.

15. Уильям Уинстон. Картина неизвестного художника (из собрания Джона Конанта, Барт)
15. Уильям Уинстон. Картина неизвестного художника (из собрания Джона Конанта, Барт)

14 июля 1713 г. газета «Гардиан» напечатала письмо, которое издатель Джозеф Эддисон предварил такими словами: «...Оно [письмо] написано по такому важному вопросу как определение долготы, и заслуживает более значительного названия, чем «проект», если только мы в состоянии подобрать подходящий термин. Но все, что я могу сообщить по этому поводу, будет лишним, когда читатель увидит имена людей, подписавших это письмо и оказавших мне честь, прислав его в нашу газету...» [4]. Затем следовал текст письма, авторами которого были Уильям Уистон (1667-1752) и Хемфри Диттон (1675-1714). Диттон преподавал математику в благотворительной школе, Уистон же, прослужив несколько лет сельским священником, в 1703 г. сменил Исаака Ньютона на посту профессора математики в Кембридже. Однако в 1710 г. за свои теологические воззрения он был изгнан из университета. После этого Уистон обрел известность, выступая с лекциями на научные и религиозные темы [5]. Само письмо начиналось так:

«Хорошо известно, сэр, и вам, и ученым, и торговцам, и морякам, плавающим по всему миру, что большой дефект искусства навигации заключается в том, что корабль в море не имеет надежного метода, позволяющего определить, плывет ли он в восточном или западном направлении, или даже определить расстояние, на которое он удалился от берегов с известной долготой, или как далеко он проплыл на восток или на запад, тогда как без труда в любой ясный день или ночь можно узнать, как далеко он передвинулся к северу или к югу» [6].

Изучив все возможные методы определения долготы, Уистон и Диттон пришли к выводу, что они создали свой, единственно верный метод, позволяющий определить не только долготу, но и широту; этот метод они обнародуют, если им будет обещана награда, причем это обещание должно быть подтверждено Исааком Ньютоном и другими известными учеными.

Этот метод в конце концов был приведен в книге, опубликованной в 1714 г. [7]. По предположению авторов, в известных пунктах, расположенных на торговых путях, следовало поставить на якорь суда, оснащенные мортирами; каждую полночь по местному времени о. Тенерифе (через который, по мнению Уистона и Диттона, проходил нулевой меридиан) каждое судно должно было производить выстрел вертикально вверх трассирующим снарядом (или ракетой), видимым издалека, причем так, чтобы снаряд взрывался точно на высоте 6440 фут (около 2000 м). Чтобы установить свое местоположение, корабли должны в полночь следить за этими сигналами, а затем по компасу определять направление на сигнальное судно. Расстояние корабля от сигнального судна можно было определить, измерив время между моментом вспышки взорвавшегося снаряда и звуком орудийного выстрела или измерив высоту наивысшей точки траектории снаряда. Это предположение было более чем фантастично, так как сигнальные суда должны были стоять в глубоких водах без движения, что, по мысли авторов, достигалось с помощью специального морского якоря, опускаемого через верхние слои воды к неподвижным (как они утверждали!) нижним слоям.

Несмотря на то что подобный проект сейчас кажется нам совершенно абсурдным, некоторые современники Уистона и Диттона воспринимали его вполне серьезно. Однако этого никак нельзя сказать о «Скрайблерклабе» - клубе остряков, созданным, как утверждалось, с целью высмеивания всевозможных псевдонаучных учений. Эти острословы - доктор Эрбатнот, Александр Поп, Джон Гей, Джонатан Свифт, Томас Парнелл и лорд-казначей королевы Анны граф Оксфордский-были потрясены «долгожданной» книгой Уистона и Диттона. 17 июля 1714 г., через несколько дней после выхода книги, Эрбатнот писал Свифту: «Уистон наконец-то опубликовал свой проект по долготе; это самая смешная вещь из всех, которые только можно себе вообразить. But a pox on him! (Ну так сыпь на него! (англ.). - Прим. перев) Он украл одну из моих статей из «Скрайблера», в которой выдвигались предложения по долготе, почти сходные с его проектом, ... о том, что все принцы Европы должны объединиться для того, чтобы на высоких горах установить два громадных шеста с большим маяком, который должен служить вместо Полярной звезды» [8]. А через некоторое время появились издевательские стихи [9], которые начинались так:

 Ода «О долготе» 
(для музыкального переложения) 

 Хитрец Уистон долготу
 Сокрыл от нас в тумане.
 Милейший Диттон вместе с ним
 Повинен в том обмане. 

 Так воздадим, друзья, сполна
 Заслугам сих мужей науки,
 Для нас исчезла долгота,
 Но глупость просится нам в руки.

Библиографы долгое время пытались установить авторство этих стихов. Опубликованные в 1727 г. в последнем томе «Альманаха» Попа и Свифта, эти стихи сначала приписывались Попу, затем Свифту. В 1820 г. Джозеф Спенс высказал предположение, что они принадлежат Гею. Однако ответ на этот вопрос, возможно, дает следующий отрывок из письма от 23 декабря 1714 г., отправленного из Дублина Ричардом Коксом, бывшим лорд-канцлером Ирландии, в Лондон Эдварду Сотуэллу, секретарю премьер-министра в Уайтхолле: «Архидьякон Парнелл придумал грязные стишки, и они оценены, потому что высмеивают самоуверенного Уистона» [10]. Затем под заголовком «Круглый ноль долготы. Сочинение Уистона и Диттона» следовал текст, отличающийся лишь в деталях от того, что приведен выше.

Тем не менее Уистон и Диттон подали в конце апреля 1714 г. прошение в парламент, предлагая свое решение проблемы и претендуя на награду за «открытие долготы». Парламент для оценки этого предложения созвал комиссию экспертов, среди которых были Исаак Ньютон, президент Королевского общества, и Эдмунд Галлей, который впоследствии сменил Флемстида на посту королевского астронома. Ньютон в отчете, переданном парламенту 11 июня, так охарактеризовал сложившуюся ситуацию:

Сэр Исаак Ньютон, поддержанный комиссией, заявил, что для определения долготы на море выдвигались разнообразные проекты, простые в теории, но трудные для выполнения.

В одном предлагалось с помощью часов хранить точное время; но часов, которые могли бы перенести движение корабля, смену жары и холода, влажности и сухости, разницу в силе тяготения на разных широтах, еще не создано.

Другой проект предлагал использовать затмения спутников Юпитера. Но вследствие больших размеров телескопов, необходимых для таких наблюдений, и движения корабля эти затмения пока еще наблюдать невозможно.

В третьем говорилось о возможности определения при помощи наблюдений положений Луны, но имеющаяся на сегодня теория ее движения позволяет определить положение [Луны] с точностью до двух-трех градусов, но не в пределах одного градуса.

Четвертый - это проект мистера Диттона. Он удовлетворяет требованиям сохранения отсчета долготы в море, но не дает возможности определить ее, если в какой-то момент она будет утеряна, что легко может случиться в облачную погоду. Насколько это практично и каковы затраты, об этом лучше судить тем, кто разбирается в морских делах. Если они будут следовать этому методу, то всякий раз, когда они будут пересекать очень глубокие моря, им придется придерживаться только восточного или западного направления, не изменяя широты; если же их путь не лежит только в этом направлении, они должны будут сначала плыть в пункт с широтой, равной широте того места, до которого они собираются добраться в конце путешествия, и уже потом держаться только восточного или западного направления.

Первые три метода требуют регулируемых при помощи пружины часов, показания которых следует корректировать при каждом видимом восходе или заходе Солнца с тем, чтобы указывать время дня или ночи. В четвертом методе необходимость в часах отпадает; для первого метода нужно иметь пару часов; обо всем этом уже говорилось выше [11].

Парламент с одобрением воспринял отчет и поручил нескольким членам парламента составить билль (законопроект) по этому вопросу. Билль, предусматривающий общественную награду такому человеку или группе лиц, которые смогут определить долготу на море, был представлен палате общин 16 июня. В нем предлагалась беспрецедентных размеров награда «...первому автору или авторам, открывателю или открывателям любого такого метода... награда или сумма в 10 тыс. ф.ст., если этот метод позволит определить долготу в пределах одного градуса большой окружности, или шестидесяти географических миль (Географическая миля - это расстояние на экваторе, соответствующее одной минуте дуги, или 6,087 фут, очень близкое к морской миле (1852,2 м), длина которой, однако, изменяется в зависимости от широты, так как поверхность Земли не является точно сферической. По английскому уложению 1 миля (сухопутная) = 5280 фут (1609м)); 15 тыс. ф. ст. - если определение будет произведено с точностью двух третих от вышеуказанного расстояния, и 20 тыс. ф.ст., если определение будет произведено с точностью одной второй от вышеуказанного расстояния...» [12]. Половина суммы, как отмечалось в билле, может быть выплачена, как только члены комиссии удостоверятся, что «такой метод обеспечивает безопасность кораблей на расстоянии восьми географических миль от берегов, что считается зоной наибольшей опасности», другая половина будет выплачена, «когда корабль, выбранный для эксперимента всеми членами комиссии или большинством из них, переплывет через океан от Великобритании в любой порт Вест-Индии, указанный членами комиссии или большинством из них, без потери своей долготы в пределах точности, обозначенной выше».

По современному курсу 20 тыс. ф. ст. в начале XVIII в. эквивалентны почти полумиллиону фунтов стерлингов. Вот это действительно приз! Но билль включал еще одно условие: прежде чем награда будет выплачена, «... метод для определения долготы должен быть проверен и оценен с точки зрения его практичности и полезности на море...» Формулировка «практичность и полезность» в последующие годы неоднократно служила причиной едкой критики билля.

Билль включал два важных дополнительных условия: во-первых, члены комиссии могли заплатить сумму до 2 тыс. ф.ст. за имеющее шанс на успех описание, «как провести эксперимент», во-вторых, если предложение не будет полностью соответствовать требованиям, предъявляемым условиями выплаты главной награды, но все-таки окажется «общественно весьма полезным», то по усмотрению членов комиссии возможна выплата меньшего вознаграждения. Награды может быть удостоен любой, чье предложение будет отвечать изложенным в билле условиям, не взирая на национальную принадлежность.

Впервые билль был зачитан 17 июня 1714 г., 3 июля он был одобрен палатой общин и 8 июля - палатой лордов. За двадцать дней до смерти, 20 июля, свою санкцию дала королева Анна.

Комиссия, занимавшаяся составлением этого закона, которая теперь стала называться Совет по долготе, состояла из верховного адмирала Великобритании, или первого члена Совета от адмиралтейства; председателя палаты общин; первого члена Совета от военно-морского флота, первого члена Совета от министерства торговли; адмиралов Белой, Красной и Голубой эскадр; главы Тринити - колледжа; президента Королевского общества; королевского астронома; профессоров математики ряда кафедр Оксфорда и Кембриджа и десяти членов парламента.

Принятие закона о долготе стимулировало появление многих технических проектов, предлагающих решение проблемы долготы, главным образом при помощи часов той или иной конструкции. Некоторые из них приводятся в книге Гулда [13]. Два чьих-то проекта были найдены в бумагах Флемстида, который также входил в Совет. Один из проектов содержал описание «механизма с десятичными часами» [14]. В другом - давалось описание «корабельных часов» [15]. Однако предложенные устройства не получили признания.

Даже знаменитый Кристофер Рен, будучи уже восьмидесятидвухлетним стариком, не остался в стороне. Много позднее, уже в XIX в., в архиве Королевского общества среди манускриптов Ньютона была найдена следующая статья:

Шифр сэра Кристофера Рена, описывающий три инструмента, пригодные для определения долготы в море; отправлено Обществу 30 ноября 1714 мистером Реном [сыном]:

OZVCAYINIXDNCVOCWEDCNMALNABECIRTEWNGRAMHHCCAW ZEIYEINOIEBIVTXESCIOCPSDEDMNANHSEFPRPIWHDRAEHHXCIF EZKAVEBIMOXRFCSLCEEDHWMGNNIVEOMREWWERRCSHEPCIP.

Копия - Эдм. Галлею [16].

Эта статья была расшифрована Фрэнсисом Уильямсом из Чигуэлла, Эссекс, и в 1859 г. представлена собранию Британской ассоциации:

а. Переверните строку задом наперед.

б. Выделите каждую третью букву в строке. Они дадут имена и даты.

в. То, что останется, таким образом, представит собой текст:

третьи буквы остаток
CHR WREN MDCCXIV Z WACH MAGNETIC BALANCE WOVND IN YACVO Часы с магнитным балансом, помещенные в вакуум
CHR WREN MDCCXIIII FIX HEAD HIPPES HANDES POISE TVBE ON EYEZ Закрепите голову, поясницу, руки, установите трубу перед глазами
CHR WREN MDCCXIV Z PIPE SCREWE MOVING WHEELS FROM BEAKE Трубка наматывается движением колес с носа судна [17]

Детально выяснить смысл этой криптограммы так и не удалось. В первой фразе, очевидно, описывается прибор, похожий на современный морской хронометр с магнитным балансом, помещенный в вакуум. Эта мера, предложенная Реном (ошибочная, как оказалось впоследствии), применялась тогда для борьбы с воздействием температурных изменений на хранители времени. Во второй фразе Рен, вероятно, говорит о наблюдениях спутников Юпитера в море. Главная трудность этих наблюдений возникала вследствие корабельной качки, не позволяющей (и это доказано) удерживать телескоп достаточно неподвижно. В третьей фразе говорится о конструкции лага, применяемого для измерения скорости корабля [18].

16. 'Долготный безумец'. Деталь картины Хогарта из серии 'Карьера мота', 1735 г. (Британский музей.)
16. 'Долготный безумец'. Деталь картины Хогарта из серии 'Карьера мота', 1735 г. (Британский музей.)

В те времена в избранных научных кругах довольно широко пользовались криптограммой; такой способ позволял закрепить приоритет изобретения или открытия, не раскрывая самого секрета, так как секретом могли воспользоваться не в меру усердные коллеги. Так поступали Галилей, Гюйгенс и Гук; последний опубликовал криптограмму на латинском языке, в которой (как было установлено после расшифровки) описывалось устройство балансной пружины часов: «Когда есть растяжение, тогда есть и сила» (т.е. сила натяжения пружины пропорциональна ее растяжению).

Ни один из этих первых проектов не дал никакого результата. Рассматривал ли их Совет по долготе или нет - сведений об этом не сохранилось. Первое собрание Совета, на котором велся протокол, относится только к 30 июня 1737 г. (двадцать три года спустя после основания Совета). Между тем, как и сто лет назад в Испании, фраза «определение долготы» немедленно опять стала ассоциироваться с «квадратурой круга» (Совет получил множество предложений по решению этой задачи, но все они не представляли практического интереса и в сущности никоим образом не были связаны с долготой) и восприниматься как синоним чего-то, если и не совсем неосуществимого, то уж, во всяком случае, черезвычайно трудного для выполнения. В этом смысле она стала широко использоваться в английской прессе и литературе. Гулливер (роман Дж. Свифта появился в 1726 г.) говорил о том, что ожидает его в случае, если он обретет бессмертие: «тогда я увижу открытие долготы, вечное движение, универсальную медицину и многие другие великие изобретения, несущие беспредельное совершенство» [19]. На одной из гравюр серии «Карьера мота», написанной в 1735 г., Уильям Хогарт изобразил сумасшедший дом, в котором среди других безумцев находятся человек, исписывающий стену расчетами долготы, религиозный маньяк, сумасшедший астроном, свихнувшийся музыкант, человек, выдающий себя за папу римского. А на стене их комнаты можно видеть набросок корабля со стреляющей вертикально вверх мортирой, напоминающий проект Уистона-Диттона, предложенный в 1714 г. [20]. Даже в 1773 г., много лет спустя после всех этих «долготных страстей», Оливер Голдсмит вкладывает в уста простодушного Марлоу фразу: «Черт возьми, человек! Мы сможем это сделать, как только найдем долготу!» в ответ на путанное (и ложное) указание Тони Лампкина, как найти дорогу к дому Хардкастля [21].

Французские призы

Франция не последовала примеру Британии. Однако 12 марта 1714 г. (за два месяца до дебатов по вопросам долготы в британской палате общин) Руйе де Меслей, адвокат французского парламента, составил завещание, по которому он передавал 125 тыс. ливров (20 ливров приблизительно соответствуют 1 ф.ст.) на учреждение двух призов, которые должны ежегодно присуждаться Французской Академией наук за философские диссертации на одну из двух следующих специальных тем. Большой приз предлагался за диссертацию, описывающую устройство и движения Солнечной системы, а также природу света и движения; меньший - тому, кто, выражаясь словами основателя призов, «предложит самый простой и удобный метод точного определения высот и градусов долготы на море и сделает полезные открытия для навигации и великих путешествий» [22]. Руйе умер в 1715 г., и в марте 1716 г. академия получила его посмертный дар. И хотя сын Руйе предъявил свои права на наследство, Верховный суд в 1718 г. подтвердил законность завещания. В то же время, в 1716 г., Филиппом, герцогом Орлеанским и регентом Франции, был учрежден другой приз, присуждаемый академией (сумма его не была точно названа) за определение долготы. По неизвестным причинам этот приз академия никогда не присуждала [23].

Первый приз Руйе был назначен в 1720г. за решение следующей задачи: как наилучшим образом поддерживать точный ход часов в море - посредством улучшения конструкции самого механизма или путем применения специальной подвески часов. Этот приз в 500 ливров был завоеван голландским часовщиком Массу за предложение (так и не подтвержденное на практике) хранить часы в контейнере, где с помощью лампы поддерживается постоянная температура [24]. Сумма, оставленная Руйе, оказалась недостаточной для ежегодной выплаты призов, поэтому в последующие 17 лет единственный приз в 2 тыс. ливров предлагался не чаще, чем раз в два года. Второй приз в размере 2 тыс. ливров был присужден в 1725 г. швейцарскому математику Даниилу Бернулли за ответ на вопрос, как лучше поддерживать равномерность хода механизма на море: при помощи клепсидр (водяных часов) или песочных часов. В дальнейшем призы присуждались за разработку вопросов, связанных с компасами, движением Луны, измерением высоты, выбором наилучшей высоты мачт, а также за работы, связанные с морскими хранителями времени [25].

Изобретение секстанта

Прежде чем вновь вернуться к проблеме определения долготы, остановимся на вопросах усовершенствования инструментов для измерения углов, так как метод лунных расстояний (см. приложение I), применявшийся для определения долготы в море, требовал от штурмана умения точно измерять как угол между Луной и Солнцем или звездой, так и высоту обоих небесных тел над горизонтом. В 1514 г. Вернер предложил использовать для этой цели поперечный жезл. Однако довольно скоро астрономы убедились в том, что этот инструмент не обеспечивает необходимую точность. Если лунное расстояние будет измерено с точностью до половины градуса (этого с поперечным жезлом, вероятно, достигнуть невозможно), то мы получим неопределенность при определении гринвичского времени в один час, или 15° по долготе. В действительности же необходимо было определять долготу с точностью выше чем Г, а это требовало от метода лунных расстояний, по крайней мере точности в две угловые минуты.

Первое новое многообещающее предложение было представлено на рассмотрение Королевского общества Лондона Робертом Гуком, заявившим еще в 1666 г., что он готовится «в перспективе... к наблюдению положений и расстояний опорных звезд от Луны по их отражениям». В том же году он пояснил свою мысль чертежами. В 1691 г. Галлей предложил чертежи инструмента, настолько похожего на инструмент Гука, что под давлением Гука он вынужден был письменно отказаться от приоритета в изобретении [26]. Мы не располагаем какими-либо сведениями об испытании в море этих инструментов.

17. Таблица лунных расстояний из 'Морского альманаха и астрономических эфемерид за 1772 г.'. (Национальный морской музей.)
17. Таблица лунных расстояний из 'Морского альманаха и астрономических эфемерид за 1772 г.'. (Национальный морской музей.)

Позднее было предложено еще два прибора, причем один из них не нашел практического применения, а второй стал плодотворно использоваться. В 1729 г. Французская Академия назначила третий приз Руйе за лучшие методы наблюдений высоты Солнца и звезд в море при помощи известных или вновь изобретенных инструментов. Награду в 2 тыс. ливров получил Пьер Буже, профессор гидрогеографии в Круасси, за оборотный жезл, выполненный в виде квадранта, с помощью которого наблюдатель мог видеть одновременно Солнце и горизонт [27]. К сожалению, этот прибор действовал по «теневому принципу», что не позволяло применять его при измерении лунных расстояний. Вторым инструментом был двойной зеркальный квадрант, предшественник современного секстанта, изобретенный в 1731 г. независимо друг от друга двумя людьми, жившими по разные стороны Атлантики. Джон Хэдли (Гадлей) (1682-1744), вице-президент Королевского общества, ранее значительно усовершенствовавший отражательный телескоп, представил конструкции двух инструментов, работа которых основывалась на совершенно новом принципе, а именно на двойном отражении. Луч света от небесного тела попадал в глаз наблюдателя только после того, как он дважды претерпевал отражение - сначала от зеркала, прикрепленного к движущейся градуированной дуге, а затем от зеркала, неподвижного относительно зрительной трубы. Этот прибор позволял наблюдателю видеть одновременно оба небесных тела (для измерения лунного расстояния) или небесное тело и горизонт (для определения высоты) и делал наблюдения на движущемся корабле вполне доступными. В мае 1731 г. Хэдли описал эти инструменты в сообщении Обществу, и 31 августа и 1 сентября 1732 г. они были опробованы на яхте «Чэтхем» в устье Темзы. Ошибки в измерении высот и расстояний между двумя звездами с помощью одного из названных инструментов не превышали двух угловых минут; такой же результат был получен и при определении лунных расстояний [28].

Тогда же, в 1732 г., Эдмунд Галлей передал Королевскому обществу письмо Джеймса Логана, председателя суда штата Пенсильвания, убедительно свидетельствующее о том, что Томас Годфри (1704-1749), оптик и астроном-самоучка из Филадельфии, сконструировал двойной отражательный инструмент, пригодный для измерения лунных расстояний, который действовал по существу таким же образом, как и один из инструментов Хэдли. Когда Бенджамин Франклин вместе с Хью Мередитом начал свою деятельность в Филадельфии, часть своего дома он отдал в аренду Годфри. Годфри стал одним из членов-учредителей клуба «Кожаный фартук», соперничающего с клубом, основанным Франклином, предметами интересов которого были мораль, политика и натурфилософия. Франклин, хотя и называл Годфри «великим математиком», про себя считал его тупицей и неприятным напарником [29]. Годфри вычислил эфемериды для составленного и изданного Франклином альманаха, он же помогал Логану производить астрономические наблюдения [30]. Инструмент Годфри был испытан на военном корабле «Трюмэн» во время плавания на Ямайку и Ньюфаундленд в 1730-1731 гг.; испытания показали его высокие качества. После этого Годфри показал чертеж своего инструмента Логану и попросил - в надежде получить «долготный приз» - передать его соответствующей авторитетной комиссии. К несчастью, Логан не предпринял никаких действий, пока не увидел в «Философикэл Транзэкшенз» описание аналогичного инструмента, изобретенного Хэдли. Королевское общество в мае 1733 г. рассмотрело заявления обеих сторон и пришло к выводу, что Годфри и Хэдли пришли к своим изобретениям независимо и почти одновременно.

18. Измерение лунного расстояния из книги Дэнкина 'Полуночное небо' (2-е изд., Лондон, 1879, с. 256). (Национальный морской музей.)
18. Измерение лунного расстояния из книги Дэнкина 'Полуночное небо' (2-е изд., Лондон, 1879, с. 256). (Национальный морской музей.)

Однако история, связанная с инструментами подобного типа, на этом не закончилась. В 1742 г. среди бумаг Эдмунда Галлея, оставшихся после его смерти, были найдены рисунок и описание двойного зеркального квадранта, в общих чертах почти идентичного квадрантам Годфри и Хэдли, причем подписаны они были не кем иным, как самим Исааком Ньютоном. Очевидно Ньютон показал свой чертеж Галлею в 1700 г., а позднее усомнился в достоинствах своего изобретения. Хотя принцип действия этого инструмента такой же, как и у современного секстанта, внимательное изучение чертежа заставляет усомниться в способности подобного прибора действовать в море. Тем не менее практическое использование морского угломерного инструмента могло начаться намного раньше, чем это случилось в действительности.

Кто бы ни был изобретателем инструмента, ставшего прародителем всех последующих угломерных инструментов, применявшихся в море вплоть до наших дней, именно Хэдли дал свое имя известному сегодня зеркальному квадранту. Через двадцать лет после изобретения этот прибор широко распространился во всем мире, вытеснив все ранее существовавшие угломерные инструменты. Заслуживают также внимания и три новые конструкции, предложенные позднее. Во-первых, в 1752 г. Тобиас Майер, гёттингенский астроном, создал повторный круг - инструмент, с помощью которого можно было измерять с достаточной точностью углы любого размера. Однако инструменты подобного типа, громоздкие и дорогостоящие, не завоевали популярности среди английских моряков. Во-вторых, примерно в 1757 г. английский механик Джон Берд и капитан Джон Кэмпбелл усовершенствовали секстант путем увеличения его дуги до 60°, что позволило измерять углы до 120° (тогда как дуга инструмента Хэдли, равная 45°, давала возможность измерять углы лишь до 90°); кроме этого, они заменили деревянную раму более жесткой латунной и снабдили прибор телескопом. И наконец, в 1775 г. появилась «делительная машина» Джесса Рамсдена, позволившая уменьшить и облегчить секстанты и круги без потери точности. Наконец-то штурманы получили инструмент, дающий возможность измерять лунные расстояния в море с необходимой точностью. Таким образом, часть «долготной проблемы», связанная с определением лунных расстояний, была решена.

Морской альманах

Задача об определении долготы в море астрономическим методом, возникнув из необходимости определять и сохранять гринвичское (или парижское, или кадисское) время, решалась поэтапно. В свое время Флемстид понял, что для практических целей навигации вполне достаточно принять, что Земля вращается с постоянной скоростью. Метод определения времени по наблюдениям спутников Юпитера в море оказался непригодным. В конечном счете для этой цели более всего подходил хронометрический метод, но его использованию препятствовало отсутствие часов, которые были бы способны в любом климате хранить точное время непрерывно на протяжении месяцев, несмотря на движение корабля. Однако уже появились признаки того, что изобретение таких часов не за горами. Метод измерения лунных расстояний, табличные данные для которого должна была давать Гринвичская обсерватория, побудил Флемстида составить соответствующий каталог положений звезд, а зеркальный квадрант Хэдли позволил добиться необходимой точности измерения лунных расстояний. Но этого было недостаточно. По-прежнему существовала необходимость в разработке соответствующей теории очень сложного движения Луны, на основании которой можно было бы предсказать положение Луны среди звезд на несколько лет вперед. И все эти сведения нужно было предоставить навигатору в таком виде, чтобы он мог легко, без больших затрат времени произвести определение долготы своего местонахождения.

Особое место в истории определения времени и долготы занимают поиски теории, которая описывала бы движение Луны с необходимой для навигаторов точностью. Теория движения Луны довольно сложна, и мы не будем приводить ее здесь в деталях, а просто напомним некоторые основные положения.

В своем труде «Математические начала натуральной философии» (Philosophical Naturalis Principia Mathematical изданном в 1687 г., Ньютон разработал теорию тяготения, с помощью которой были сделаны первые попытки объяснить нерегулярности в движении Луны. Тем не менее, как было замечено позднее, «... при более продолжительных и непрерывных сериях наблюдений Луны, чем те, которые провел Флемстид, видна разница между движением, вытекающим из теории Исаака Ньютона, и истинным движением [Луны], и эта разница достигает иногда пяти минут [дуги]» [31], что при определении долготы дает ошибку в 2,5°. В последующие пятьдесят лет в связи с необходимостью решения задачи «нахождения долготы» сильнейшие математики мира обратились к разработке теории, а самые известные астрономы, в частности астрономы Гринвича, занялись накоплением данных, позволяющих предсказывать движение Луны. В 1720 г. преемником Флемстида на посту королевского астронома в Гринвиче стал Эдмунд Галлей. В отличие от Флемстида, наблюдавшего в основном звезды, Галлей сосредоточил свое внимание на Луне.

Каждые 18 лет и 11,3 сут, составляющие цикл, называемый саросом, содержащий 223 синодических месяца, или интервала между новолуниями, движение Луны относительно Солнца повторяется. Галлей заметил, что для более уверенного предсказания положения Луны на данный момент необходимо знать ее положения за 223 предшествующих синодических месяца. Поэтому в 1722 г., в возрасте 66 лет, он приступил к наблюдениям положений Луны, пользуясь любой возможностью наблюдать Луну в момент пересечения ею меридиана (такая возможность исключалась в период новолуния и в ночи с облачной погодой). Галлей рассчитывал закончить эту работу через 18 лет - к тому времени ему должно было исполниться 84 года. Об этом в 1731 г. он сообщил в журнале «Философикэл Транзэкшнз». В то время еще не было инструмента, позволявшего с достаточной точностью измерять лунные расстояния в море, и Галлей первым посоветовал штурманам воспользоваться для измерения лунных расстояний такими ситуациями, когда Луна проходит перед звездой или достаточно близка к этому положению (говоря иначе, покрывает ее), так как для наблюдения покрытий достаточно было только телескопа. В постскриптуме к своей статье Галлей заметил, что его коллега вице-президент Королевского общества Джон Хэдли «рад сообщить о своем самом искусном изобретении, инструменте для измерения с большой точностью углов при помощи отражения... более чем вероятно, что такой инструмент можно применять для измерения углов с желаемой точностью в море» [32].

Галлей умер в 1742 г. в возрасте 86 лет. Несмотря на отсутствие постоянных помощников, он очень близко подошел к завершению поставленной перед собой задачи по наблюдению Луны в течение 18-летнего цикла. К сожалению, точность его наблюдений (когда он начал эту работу, ему было за 60) оставляла желать лучшего; наблюдения, проведенные вскоре после публикации его лунных таблиц, показали ошибочность его предвычислений. Между тем математики и астрономы континента - Лемонье, Кассини де Тюри, Эйлер, Д'Аламбер и Клеро - занялись решением этой задачи (особенно после того, как Петербургская Академия наук в 1750 и 1752 гг. также установила награды за решение проблемы). Благодаря этому появились новые теории движения Луны и лунные таблицы; однако все они-очевидно, вследствие недостаточности наблюдательного материала, на котором они основывались, - предсказывали положения Луны с ошибками до 3-5 мин дуги [33].

В конце концов нашелся астроном, который создал лунные таблицы требуемой точности. Это был Тобиас Майер (1723-1762) из Гёттингена, изобретатель повторного круга. Используя уравнения Эйлера и основываясь как на собственных наблюдениях, так и на наблюдениях Джеймса Брадлея (1693-1762), заменившего в 1742 г. Галлея на посту королевского астронома в Гринвиче, Майер составил таблицы движения Солнца и Луны. В 1755 г. он выслал адмиралу Ансону, первому лорду адмиралтейства, подробные заметки со своими таблицами. 6 марта 1756 г. они были представлены Совету по долготе с рекомендацией Брадлея опробовать их в открытом море; там, в частности, говорилось, что «наблюдения с борта корабля необходимо производить соответствующими инструментами; квадрант Хэдли, по его [Майера] мнению, не нужен, хотя он и подходил для этой цели» [34]. Семилетняя война, разразившаяся в 1756 г., затруднила морские испытания, проводимые капитаном Кэмпбеллом в 1757-1758 гг.; поэтому они не дали в отношении лунных таблиц Майера сколько-нибудь убедительных результатов. Тем не менее эти испытания оказались очень важными в связи с тем, что измерения лунных расстояний в море производились при помощи латунного круга Майера с малой шкалой - предшественника современного морского секстанта.

Только в 1761 г. таблицы Майера были должным образом опробованы Невилом Маскелайном (1732-1811), будущим королевским астрономом, во время его путешествия на остров Св. Елены и обратно, куда он был направлен Королевским обществом для наблюдения прохождения Венеры. Применив квадрант Хэдли (не секстант) и первые таблицы Майера, Маскелайн провел несколько очень удачных наблюдений лунных расстояний, достигнув в большинстве случаев при определении долготы точности выше 1°. Сразу же по возвращении с острова Св. Елены Маскелайн опубликовал свой «Британский морской путеводитель», в котором просто и наглядно излагался способ определения лунных расстояний в море [35]. На самом деле Маскелайн не был первым наблюдателем, сумевшим точно определить лунные расстояния в море. В 1753-1754 гг. Никола-Луи де Лакайль осуществил такие наблюдения по пути во Францию с мыса Доброй Надежды через о-ва Маврикий и Реюньон, хотя его лунные таблицы были менее точны, чем таблицы Майера. Именно способ Лакайля и был рекомендован в книге Маскелайна. В 1760 г. датский ученый Карстен Нибур провел подобные наблюдения по просьбе самого Майера, тогда как Александр - Ги Пингре последовал примеру Лакайля при поездке на остров Родригес и обратно, куда он отправился для наблюдений прохождения Венеры [36].

Незадолго до своей смерти в 1762 г. Тобиас Майер подготовил новый более точный сборник таблиц Солнца и Луны; рукопись была отправлена в Англию женой Майера и 4 августа 1763 г. рассматривалась Советом по долготе; было решено, что новые таблицы опробует «человек, который поедет на Ямайку для наблюдений спутников Юпитера» [37]. Случайно этим человеком оказался сам Маскелайн, и поехал он не на Ямайку, а к острову Барбадос, главным образом в связи с испытанием четвертого хранителя времени Гаррисона. По пути Маскелайн проверил новые таблицы Майера, используя для наблюдений недавно изобретенный секстант. С помощью этого инструмента он ухитрился определить долготу острова Уайт с точностью в 16 угловых минут [38].

После смерти Брадлея в 1762 г. директором Гринвичской обсерватории был назначен Натаниэл Блисс, скончавшийся спустя два года. 19 января 1765 г. граф Сэндвич сообщил Совету по долготе, что король Георг III согласен назначить королевским астрономом (а следовательно, фактически и членом Совета) Маскелайна, несколько месяцев назад вернувшегося с острова Барбадос. 9 февраля Маскелайн представил Совету подробный доклад об успешных измерениях лунных расстояний, осуществленных с целью определения долготы во время его путешествия к островам Св. Елены и Барбадос, и предложил Совету опубликовать в помощь морякам морские эфемериды, представив отзывы об испытании этого метода от четырех офицеров Ост-Индской компании [39].

Маскелайн с присущей ему энергией (ему было только 33 года) задумал и подготовил издание «Морской альманах и астрономические эфемериды на 1767 г.», опубликованное в 1766 г. Это замечательное ежегодное издание продолжается и по сей день.

Наибольшую практическую ценность в новом альманахе представляли таблицы лунных расстояний на весь год, предсказывающие через каждые три часа угловые расстояния от центра лунного диска до избранных зодиакальных звезд или до центра солнечного диска. Такие таблицы, по предположению Лакайля, должны были сократить объем арифметических расчетов, производимых штурманами; действительно, с их помощью время, затраченное на наблюдение и определение долготы в море, сократилось до 30 мин, тогда как раньше на эти же процедуры затрачивалось более 4 ч.

В 1675 г. Карл II поручил королевскому астроному «заняться исправлением таблиц движений небесных тел и положений неподвижных звезд...». В 1725 г. Флемстид опубликовал «Британскую историю неба», содержащую положения опорных звезд. А спустя 21 год после этого указа короля пятый королевский астроном Невил Маскелайн выпустил таблицы движений небесных тел в удобном для навигаторов виде, позволяющие находить столь желанные долготы местоположений для усовершенствования искусства навигации» [41]. Итак, королевский указ был выполнен. Что же касается истории гринвичского времени, то здесь уместно заметить, что альманах Маскелайна базировался именно на гринвичском меридиане. До этого моряки обычно выражали долготу в определенном количестве градусов и минут (или в лигах) к востоку или западу от пункта отправления или назначения, например: 3° 47' к западу от Лизарда. Теперь же штурман, используя «Морской альманах» Маскелайна при определении долготы из астрономических наблюдений - значительная часть штурманов дальнего плавания именно так и начала поступать с 1767 г., - должен был производить свои расчеты, основываясь на гринвичском меридиане. В период 1774-1788 гг. это новшество повлияло даже на тех, кто пользовался официальным французским ежегодником «Конесанс де тампс» («Знание времен»), в котором с согласия и при содействии Маскелайна были перепечатаны британские таблицы лунных расстояний, основанные на меридиане Гринвича, хотя все другие таблицы в ежегоднике основывались на меридиане Парижа.

Штурман, получив долготу, отсчитываемую от Гринвича, должен был отметить свое положение на морской карте, поэтому на сухопутных и морских картах, публикуемых во всем мире, долготная сетка стала определяться по меридиану Гринвича. Все это привело к тому, что, когда в конце концов возникла необходимость в установлении нулевого меридиана для отсчета долготы и времени в международном масштабе, для этой цели был выбран именно гринвичский меридиан (а, скажем, не парижский). В значительной степени это можно объяснить и тем обстоятельством, что к тому времени многие морские суда, суммарная грузоподъемность которых составляла не менее 72% от общей грузоподъемности судов мира, уже пользовались навигационными картами, долгота на которых отсчитывалась от Гринвича. И первым звеном в описанной цепи событий было именно издание в 1766 г. «Морского альманаха».

Морской хронометр в Британии

В своем «Пояснении» к первому «Морскому альманаху» Ма-скелайн говорит о том, почему табличные данные приводятся в истинном солнечном времени, а не в среднем солнечном времени. Заканчивается «Пояснение» следующими словами: «Но если часы, изготовленные по гаррисоновскому или другому подобному принципу, смогут использоваться в море, то истинное время, выведенное из высоты Солнца, может быть исправлено с помощью уравнения времени; и если найденное среднее время сравнить с тем, которое показывают часы, то разница и даст нам долготу в единицах времени от того меридиана, на котором были установлены стрелки этих часов; насколько это позволит сделать ход часов» [42].

История о том, как в конце концов Джон «Долгота» Гаррисон (1693-1776) почти полностью получил в 1714 г. высочайшую награду, учрежденную специальным законом, описывалась неоднократно и достаточно подробно [43]. Сын сельского плотника, Гаррисон родился в Уэйкфилде в Йоркшире, затем в раннем возрасте вместе с семьей переехал в Бартон, Линкольншир, расположенный по другую сторону залива напротив порта Гулль. Поначалу Джон пошел по стопам отца, но вскоре увлекся изготовлением часов. К 1727 г. он вместе с братом изготовил два экземпляра часов очень высокой точности. Конструкции этих часов были основаны на совершенно новых принципах, которые впоследствии привели, в частности, к созданию решетчатого маятника, устроенного таким образом, что его длина сохраняется неизменной при изменении температуры (чем длиннее маятник, тем реже его удары, и наоборот; поэтому хороший хранитель времени не должен изменять свою длину), и храпового механизма, поддерживающего ход часов во время их завода.

Примерно в 1730 г. Гаррисон приехал в Лондон, где и узнал подробнее об огромных наградах, обещанных парламентом за решение проблемы определения долготы в море. Один из способов решения этой проблемы лежал как раз в области точного хранения времени. Гаррисон был представлен королевскому астроному Галлею (являвшемуся также членом Совета по долготе) и Джоржу Грэхему (1673-1751), самому известному часовому мастеру тех дней, бывшему одно время партнером Томаса Томпиона. Узнав о тяжелом материальном положении Гаррисона, Грэхем ссудил ему деньги и уговорил Ост-Индскую компанию и Карла Стэнхоупа (сына графа Стэнхоупа, сыгравшего 25 лет назад ведущую роль в принятии закона о долготе) выдать Гаррисону некоторую сумму денег для изготовления первых морских часов.

Сейчас морские хронометры Гаррисона принято классифицировать по типу их устройства: H1 Н2 и т.д.; этого мы будем придерживаться и в нашей книге. Хронометр Ht с тяжелым механизмом в 5 фут высотой был изготовлен в 1735 г. При содействии Галлея и Грэхема Совет по долготе организовал морское испытание этого хронометра. Сам Гаррисон плавал в 1736 г. со своим хронометром в Лиссабон и обратно на кораблях «Центурион» и «Орфорд». Хронометр показал хорошие качества, но Гаррисон был не вполне им доволен, да и для получения высокой награды, согласно закону о долготе, требовалось проверочное испытание в рейсе до Вест-Индии. На собрании Совета 30 июня 1737 г. - самом первом, протоколы которого сохранились, - Гаррисону было выделено 250 ф.ст. на изготовление других «морских часов» и была обещана более крупная сумма в случае, если часы покажут высокое качество. Хронометр Я 2 Гаррисон сделал в 1739 г., но не удовлетворился его качеством и предложил изготовить третий механизм. Несмотря на продолжительные сроки работы-изготовление Я3 заняло девятнадцать лет, - Совет и Королевское общество поверили в Гаррисона и выплатили ему в общей сложности 3 тыс. ф.ст. в период 1741-1762 гг., а также присвоили ему в 1749 г. высочайшую награду, медаль Копли, как «автору самого важного научного открытия или вклада в науку, достигнутого путем эксперимента или иным способом».

19. Первый морской хронометр Гаррисона H><sub>1</sub> 1735 г., вместе с выигрывшим приз H<sub>4</sub>, 1759 г. (в центре), копией хронометра Кендалла (К<sub>1</sub>, 1769 г., справа), которую капитан Кук брал с собой в путешествие, и вторым хронометром Кендалла (К<sub>2</sub>, 1771 г., слева), взятым в 1789 г. бунтовщиками в Боунти на о. Питкэрн. (Национальный морской музей.)
19. Первый морской хронометр Гаррисона H1 1735 г., вместе с выигрывшим приз H4, 1759 г. (в центре), копией хронометра Кендалла (К1, 1769 г., справа), которую капитан Кук брал с собой в путешествие, и вторым хронометром Кендалла (К2, 1771 г., слева), взятым в 1789 г. бунтовщиками в Боунти на о. Питкэрн. (Национальный морской музей.)

В июле 1760 г., в разгар Семилетней войны, Гаррисон заявил, что хронометр Н3 готов для испытаний, предусмотренных законом о долготе от 1714 г., т.е. готов к плаванию в Вест-Индию, и одновременно представил большие часы, известные сегодня под знаком Н4, которые, как утверждал Гаррисон, «превзошли все его ожидания» [44]. Для завершения работы над Н4 - поскольку Н3 и Н4 было решено испытать совместно - Совет выделил еще 500 ф.ст., увеличив таким образом общую сумму, выданную Гаррисону с 1737 г., до 3250 ф. ст. 18 ноября 1761 г. часы, на которые решил сделать ставку Гаррисон, были погружены на корабль «Дептфорд» и в сопровождении его сына Уильяма (Джону было уже 68 лет) отправлены на Ямайку. 3 марта 1762 г. они вернулись назад в Портсмут.

Хотя Гаррисон, изготовив хронометр Н4, выполнил условия закона от 1714 г., Совет рассудил иначе и выплатил ему только 1500 ф. ст. с обещанием выдать остальные 1 тыс. ф. ст. после проведения дальнейших испытаний. 8 апреля 1763 г. получает королевскую санкцию постановление парламента, согласно которому Гаррисону предлагается 5 тыс. ф. ст. за ознакомление с секретом часов экспертной комиссии, назначенной парламентом [45]. Это вызвало такой живейший интерес, что даже Парижская Академия наук прислала своих представителей для участия в этом событии, несмотря на соперничество Англии и Франции в области техники. В том же году был опубликован «Британский морской путеводитель» Маскелайна, содержащий конкурирующий метод определения лунных расстояний, и Гаррисон усматривал в этом опасность для себя: кто-то другой, возможно даже сам Маскелайн, может выиграть главный приз, обойдя Гаррисона с его уже готовым методом хранения времени. Поэтому Гаррисон решил отказаться от 5 тыс. ф. ст., предложенных парламентом, и не открывать свои секреты, а вместо этого настаивать на втором испытании хронометра при путешествии в Вест-Индию, которое могло бы помочь ему целиком получить награду в 20 тыс. ф.ст.

Следующее испытание проходило на корабле вооруженных сил Его Величества «Тартар», отплывшем из Портсмута к острову Барбадос 28 марта 1784 г.; на борту его находился хронометр Н4, который, как и в первый раз, сопровождал Уильям Гаррисон. Были соблюдены самые тщательные предосторожности, обеспечивающие беспристрастность испытания: для определения долготы Барбадоса путем наблюдений на суше был послан Маскелайн; для проведения наблюдений в Портсмуте перед отплытием, по предложению Гаррисона, были использованы очень точные часы, изготовленные Джоном Шелтоном (такие же часы Маскелайн взял с собой на Барбадос) [46].

История борьбы Гаррисона за обладание наградой слишком длинна, чтобы рассказывать ее здесь целиком. Поэтому мы сразу перейдем к результатам последних испытаний Н4. Эти результаты полностью удовлетворили требованиям закона от 1714 г., но, несмотря на это, Совет не решился рекомендовать выплату приза в сумме 20 тыс. ф. ст. без дальнейших испытаний хронометра Н4, которые окончательно бы подтвердили, что полученные результаты не являются случайными. В мае 1765 г. парламент принял новое постановление, существенно изменившее правила игры: Гаррисон сможет получить 10 тыс. ф. ст. при условии, что он откроет свои секреты и передаст все устройства для определения долготы королевскому астроному, т.е. самому Маскелайну, а остальные 10 тыс. ф. ст. будут ему выплачены, «когда будет изготовлен другой хранитель времени подобного типа», обеспечивающий точность в 30 миль при определении долготы [47]. Этим же решением парламента назначалось вознаграждение вдове Майера и Эйлеру, а также предписывалось Совету подготовить и опубликовать «Морской альманах». Гаррисон не терял присутствия духа, хотя в то время ему было уже 72 года, а его зрение и общее самочувствие оставляли желать лучшего. И все же ему пришлось подчиниться новым условиям: часы Н4 были переданы для испытаний в Гринвич, а затем для копирования главному лондонскому часовых дел мастеру Ларкаму Кендаллу. Тем временем Гаррисон вместе с сыном приступил к изготовлению еще одних долготных часов Н5 и через пять лет закончил их.

Замечательная история произошла с изготовленной Кендаллом копией часов Кг во время второго путешествия капитана Кука [одна из основных задач при этом состояла в испытании часов К1 и трех хронометров Джона Арнольда (1736-1799); Гаррисон отказался предоставить для этого испытания свой новый хронометр Н5] [48]. В этом путешествии, проходившем в Атлантическом океане и тропических водах и продолжавшемся около трех лет, часы К1 зарекомендовали себя великолепно: суточное уклонение их хода никогда не превышало 8 с (две морские мили на экваторе). Когда путешествие подходило к концу, Кук писал с мыса Доброй Надежды секретарю адмиралтейства: «Часы мистера Кендалла превысили ожидания даже самых рьяных их защитников; этот инструмент, показания которого корректировались по лунным наблюдениям [Кук имел новый «Морской альманах»], являлся нашим верным проводником через все превратности и климаты» [49]. С еще большей восторженностью отзывался о часах Уильям Уэйлс, астроном из Совета по долготе, который плавал вместе с Куком на корабле «Ризолюшн»: «Из предшествующего отчета очевидно, что изумительная точность часов гениального изобретателя продемонстрировала развитие этой отрасли механики с 1762 г., т.е. всего за 3 года; между тем остались возможности для дальнейших усовершенствований [часов] другими мастерами своего дела, но пусть никто из них не хвастается тем, что превзошел его [Гаррисона] до тех пор, пока их механизмы не подвергнутся столь же суровым испытаниям» [50].

20. Хронометр Кендалла К><sub>1</sub>, который хранится в Национальном морском музее в Гринвиче
20. Хронометр Кендалла К1, который хранится в Национальном морском музее в Гринвиче

Между тем Гаррисон предпринял смелый шаг и обратился лично к Георгу III. В результате король распорядился испытать часы Я 5 в своей личной обсерватории в Ричмонде, называемой сегодня обсерваторией Кью. Когда до короля дошло известие о часах Гаррисона, он воскликнул: «Ей богу! Гаррисон, я посмотрю, насколько вы правы!» Наконец, в июне 1773 г. в соответствии с законом о долготе восьмидесятилетнему Гаррисону была выплачена награда в размере 8750 ф. ст., т.е. на 1250 ф. ст. меньше того, на что он рассчитывал (через несколько лет он все же получил всю сумму 22 500 ф. ст., утвержденную законом от 1714 г.).

Джон Гаррисон скончался 24 марта 1776 г., за восемь месяцев до возвращения Кука из плавания, которое вне всяких сомнений доказало возможность изготовления удовлетворительных по своей точности долготных часов. Часы, сделанные Гаррисоном, являлись опытными образцами и поэтому стоили очень дорого. Эти часы служили образцом для молодых мастеров, конструирующих хронометры (как эти часы стали теперь называться), достаточно дешевые, чтобы быть по средствам каждому штурману. В те далекие дни имена Джона Арнольда, Томаса Ирншоу и Томаса Маджа произносились с большим уважением. Их хронометры стоили около 60 гиней (у Маджа несколько больше), тогда как Кендалл получил за изготовленную им копию часов Я4 500 ф. ст. Все эти мастера получили награды от Совета по долготе за усовершенствования в конструкциях хронометров, но никто из них, между прочим, не воспользовался нововведениями Гаррисона. Арнольду принадлежит первенство в применении промышленных способов выпуска часов, обеспечивающих строгий контроль качества, которые вполне можно назвать массовым производством. Вместе со своим сыном Арнольд изготавливал хронометры такого качества, что они в течение 50 лет широко применялись на кораблях всего мира; Ирншоу в этом деле почти не отставал от Арнольда.

21. 'Морские часы' ле Руа, 1766 г., хранящиеся в Национальной галерее искуств и ремесел, Париж
21. 'Морские часы' ле Руа, 1766 г., хранящиеся в Национальной галерее искуств и ремесел, Париж

Британская Ост-Индская компания первой стала бороться за оснащение всех своих кораблей хронометрами. Королевский морской флот не был так расторопен, и только в 1840 г. его корабли были оснащены хронометрами. Тем не менее британское адмиралтейство продолжало, активно стимулировать технические усовершенствования; в частности, оно настояло на учреждении годовых испытаний хронометров. Такие испытания были проведены в 1821 г. в Гринвичской обсерватории и лучшие из представленных хронометров были удостоены призов [51]. Все эти хронометры с самого начала шли по гринвичскому времени, на котором основывался «Морской альманах».

Морской хронометр во Франции

Работа по усовершенствованию морского хронометра велась не только в Британии, но и во Франции. В связи с этим достойны упоминания имена двух людей: Пьера ле Руа (1717-1785), который заменил своего знаменитого отца на посту королевского часовщика, и Фердинанда Берту (1729-1807), родившегося в Швейцарии, но проведшего большую часть своей трудовой жизни во Франции. В 1754 г. ле Руа и Берту представили Парижской Академии описание своих морских хронометров. Первый хронометр ле Руа, изготовленный в 1756 г., так никогда и не был надлежащим образом опробован. Хронометр 1 Берту, изготовленный в 1763 г., при испытании на суше астрономом Шарлем Этьеном Камю показал вариации хода, превышающие 16 мин в сутки. В 1763 г. ле Руа представил второй хронометр высотой в 3 фут, но и этот экземпляр был опробован не лучше, чем его предшественник.

Как мы уже знаем, в том же 1763 г. британский парламент пообещал Джону Гаррисону 5 тыс. ф.ст. за ознакомление с секретом часов Н4 членов экспертной комиссии, созданной по решению парламента, получившей королевскую санкцию 8 апреля 1763 г. 21 марта, за четыре дня до того, как соответствующий билль был рассмотрен в палате общин, и за девять дней до того, как он прошел через палату лордов, герцог Нивернуа, посол Франции в Лондоне, писал своему покровителю герцогу де Преслену в Париж о том, что будто бы, по словам Гаррисона, процедура ознакомления будет открытой (на самом же деле такого намерения не было) и что тот [Гаррисон] просил узнать, «не желаете ли вы прислать сюда француза для участия в испытании... Все эти сведения я получил от мистера Маккензи и его брата, величайшего знатока и покровителя искусств, человека весьма заинтересованного в этом деле» [52]. Оба брата, о которых идет речь, были страстными любителями астрономии, информатором же действительно был Джеймс Стюарт Маккензи, младший брат третьего графа Бьюта, бывшего в то время премьер-министром (18 апреля он подал в отставку). Письмо Нивернуа было направлено в академию, которая и предложила Камю и Берту связаться с Жозефом-Жеромом Лефрансе де Лаландом, астрономом и издателем французского ежегодника «Конесанс де тампс», которому уже приходилось бывать в Лондоне. У Лаланда было много друзей, так или иначе связанных с делом Гаррисона, и, как полагали французы, его присутствие в Лондоне в подходящий момент определенным образом повлияет на исход приглашения [53].

Камю и Берту присоединились к Лаланду в Лондоне 1 мая. Несколько позже Маккензи, назначенный 15 апреля лордом-хранителем печати в Шотландии (после того, как его брат подал в отставку с поста премьер-министра), сообщил Нивернуа, что он более не имеет возможности вмешиваться в дело Гаррисона. 8 мая французские члены комиссии встретились с Гаррисоном, который показал им часы Н1, Н2 и Н3, но не Н4. Ранее Лаланд видел часы Н4, но только снаружи. С возрастающим нетерпением французы еще месяц ожидали испытаний. 2 июня Камю пишет графу Мортону, вице-президенту Королевского общества, одному из членов комиссии, назначенной парламентом для испытаний хранителя времени Гаррисона, о том, что французский король был уверен, что членам французской комиссии удастся познакомиться с секретами механизма Гаррисона, прежде чем британский парламент обнародует это открытие. Однако, несмотря на все заверения, продолжает Камю, до сих пор нет никаких известий о том, что испытания состоятся, хотя ползут слухи, что ничего не произойдет, пока парламент не соберется вторично. Французский представитель напомнил Мортону, что прошел уже месяц с тех пор, как они находятся в Лондоне, а относительно испытаний пока еще ничего не ясно, тогда как в середине июня он, Камю, должен возвратиться в Париж и потому больше не имеет возможности ждать заседания парламента. И не может ли Мортон дать ему знать, когда король и академия должны будут вновь направить французскую комиссию в Лондон для участия в испытаниях?

Мортон, который, кажется, долгое время был председателем британской комиссии по испытаниям, на следующий день прислал ответ: «Я совершенно не причастен к любым приглашениям или повторным заверениям, которые, как вы утверждаете, вам были даны ... но в то же время, если мистер Гаррисон надумает надлежащим образом подчиниться требованиям комиссии, я со своей стороны буду очень рад, если вы, месье, вместе с господами Лаландом и Берту почтите нас своим присутствием при испытании его механизма...» Однако, продолжал Мортон, несмотря на то что парламент намеревается публично продемонстрировать механизм Гаррисона для всеобщего блага, сам Гаррисон не дает никаких обязательств обнародовать свой секрет; кроме того, возникло сомнение, позволит ли Гаррисон кому бы^то ни было конкретно, не упомянутому в постановлении парламента, присутствовать при этом [54]. Французская делегация возвратилась в Париж с пустыми руками; а в скором времени Гаррисон принял решение не раскрывать пока своих секретов. И хотя ле Руа позднее заявил, что британское адмиралтейство пригласило французских экспертов в 1763 г. для освидетельствования изобретения Гаррисона [55], в официальных британских документах упоминаний об этом не найдено; судя же по письму Мортона, каковы бы ни были в то время помыслы французского правительства, очевидно, что официального приглашения французам не посылалось.

В 1764 г. ле Руа изготовил во Франции другой морской хранитель времени, размером в два раза меньше предыдущего, а Берту тем временем сделал хронометры 2 и 3, показавшие в октябре 1764 г. в месячных испытаниях на корвете «Жирондель» очень посредственные результаты. В начале 1766 г. Берту опять посетил Англию. Говоря о том, что он изучил английский язык и разузнал обо всем, что касается изобретения Гаррисона, Берту пытался внушить французскому министру морского флота, что неплохо было бы нанести еще один визит в Англию для выяснения секретов часов Я4. Через Шорта Берту узнал, что Гаррисон пойдет навстречу, если ему пообещают 4 тыс. ф. ст. Министр смог предложить только сумму не более чем в 500 ф. ст. Гаррисон с презрением отверг предложенную сумму как «une si petite bagatelle» (Такой маленький пустяк (франц.). - Прим. перев) [56]. Берту все же получил некоторую информацию от часовщика Томаса Маджа, изобретателя рычажного спускового устройства, тоже ожидавшего окончательного раскрытия секретов Я4. Позднее Мадж предстал перед членами Совета для выяснения подробностей явного разглашения тайны, которая, как оказалось, не имела большого значения для Берту, так как в дальнейшем он мало использовал изобретения Гаррисона.

В том же 1766 г. ле Руа представил королю Людовику XV свой шедевр-чудесный морской хранитель времени совершенно оригинальной конструкции, позднее ставший известным как хронометр «А» [от ancienne - первый (франц.)]. В следующем году хронометр «А» и новый хранитель времени «S» [от seconde - второй (франц.)] были подвергнуты испытанию на фрегате «Аврора», принадлежащем маркизу де Куртанво, вице-президенту Королевской Академии наук, и показали хорошие результаты. Но даже при таких результатах эти хранители времени не могли претендовать на королевский приз, обещанный «за нахождение лучшего способа измерения времени в море...» [57]. Однако уже в 1768 г. фрегат «Л'Энжуе» с астрономом Жаком Кассини на борту совершил путешествие длительностью в 161 день до о. Ньюфаундленд и обратно. Хранители «А» и «S», показавшие блестящие результаты, позволили ле Руа выиграть двойной королевский приз в 4 тыс. ливров (около 170 ф. ст). Французская Академия решила вновь предложить двойной приз в 1773 г. и опять за определение лучшего способа измерения времени в открытом море.

Тем временем хронометры 6 и 8 Берту были проверены Флерье и Пингре на фрегате «Изида» в двенадцатимесячном плавании по Атлантике. Несмотря на то что испытание показало их посредственные качества, король выделил Берту, который, по всей видимости, был назначен изготовителем хронометров для военно-морского флота, жалование в 3 тыс. ливров (128 ф. ст.). Тогда же было решено, что хронометры ле Руа и Берту нужно испытать вместе, поэтому Верден де ла Кренн взял морские хранители времени «A», «S» ле Руа, часы 8, 1а petite ronde (Маленький круг (франц.). - Прим. перев) Берту, а также два хронометра Арсандо и Биеста на борт фрегата «Мавр», отплывшего из Бреста в октябре 1771 г. с астрономами Пингре и Мерсенс на борту. Путешествие к берегам Испании, острову Ньюфаундленд, в Арктику и Копенгаген продолжалось год. Хронометры «S» ле Руа и 8 Берту показали хорошие результаты. В 1773 г. двойной приз опять достался ле Руа, Берту уклонился от участия в соревновании в связи со своим официальным положением [58]. Эти события завершили период экспериментирования с хронометрами во Франции; с этого времени приборы хранения времени начинают регулярно использоваться в морских путешествиях, в частности Лаперуза, Д'Антрекасто, Бодена и других сопровождали в путешествиях хронометры Фердинанда Берту, его племянника Луи Берту и англичанина Джона Арнольда. Франция несколько позднее Британии приступила к изготовлению хронометров. Но качество этих приборов было очень высоким, и имена их изготовителей Абрахама Луи Бреге, его сына Луи и Анри Мотеля заслуживают особого упоминания.

Основание французского бюро долгот

7 мессидора, III г. (25 июня 1795 г.), народный представитель Грегуар (позднее епископ Блуа) предложил национальному Конвенту создать совет по долготе, подобный британскому.

8 весьма длинной речи он провозгласил, ссылаясь на Фемистокла, что владеющий морем обладает всем миром. Это практически и доказала Англия в войне 1761 г., став благодаря этому великой державой, тогда как, судя по всему, она должна была бы играть вторые роли на международной политической арене. Но, продолжал Грегуар, британская тирания должна быть сломлена. И не лучше ли всего воспользоваться для этого теми же средствами, которые использовала сама Англия? Британия поняла, что без астрономии не может быть ни коммерции, ни мореплавания, и поэтому не скупилась на невероятные затраты для развития астрономии. И именно своему Совету по долготе она обязана многим: он не только выплатил огромные суммы денег за открытия, но и издал «Морской альманах» - согласно общему мнению, по французскому образцу, - ставший руководством для моряков [59].

Грегуар предложил основать Бюро долгот наподобие британского, но меньших и более управляемых масштабов, которое будет руководить деятельностью Парижской обсерватории и обсерватории Эколь Милитэр, а также следить за публикацией «Конесанс де Тампе», издававшегося тогда (как, впрочем, и сейчас) на пожертвования частных судовладельцев. В том же году Бюро было основано; членами-основателями его были известные математики и астрономы: Лагранж, Лаплас, Лаланд, Кассини, Мешен и Д'Аламбер, удалившиеся от дел навигаторы Борда и Бугенвиль, географ Буаше и изготовитель инструментов Кароше. Профессиональный и количественный состав Бюро был определен законом от 1795 г., который, благодаря красноречию Грегуара, был принят незамедлительно. Французское Бюро долгот существует до сих пор, являясь одним из ведущих научных учреждений Франции. Оно контролирует работу Парижской обсерватории и издание «Конесанс де Тампе», а также публикует «Эннюер» и является главным советником французского правительства по научным вопросам, связанным с навигацией и астрономией [60].

Британский Совет по долготе был распущен в 1828 г., поскольку было сочтено, что задача, для решения которой он был создан, выполнена. Тем не менее в докладе британских представителей на конференции по поясному времени в море, состоявшейся в 1918 г., выражалось признание заслуг французского Бюро долгот и рекомендовалось восстановить британский Совет по долготе. Однако это так и не было сделано.

Сигнальные шары

Морской хранитель времени, если судить по его названию, предназначен для хранения времени в открытом море. Но для навигационных нужд необходимо, во-первых, знать время в пункте, откуда корабль отплывает и, во-вторых, периодически проверять ход хранителя времени-хронометра. На заре появления хронометров эти задачи решались посредством наблюдений Луны с берега или непосредственно с борта плывущего корабля (последние были недостаточно точны), наблюдений звезд с помощью секстанта и искусственного горизонта, а также путем сравнения корабельных часов с часами обсерватории, находящейся на берегу. Какой бы метод ни применялся, хронометр перемещать не рекомендовалось (это могло нарушить его ход); поэтому для проверки хронометра было необходимо либо пользоваться карманными переносными часами, либо дожидаться специального сигнала с берега, который можно было увидеть или услышать на борту корабля. В 20-х гг. XIX в. использовали несколько типов сигналов, подаваемых с берега для хронометрирования на кораблях, находящихся в гавани: спуск флага, пушечный выстрел, выключение прожектора, вспышка ракеты. Но все это были одноразовые сигналы, регулярных же сигналов времени тогда не существовало. Роберт Уошоп, капитан королевского военно-морского флота, кажется, первым предложил соорудить сигнальный шар; свой проект он направил британскому адмиралтейству в декабре 1824 г. [61]. Предложение Уошопа не сразу нашло должный отклик, но в 1833 г. морякам было разослано специальное извещение, в котором говорилось, что ежедневно со шпиля восточной башни Королевской обсерватории в Гринвиче, ровно в 13 ч по среднему солнечному времени будет падать шар, по которому и следует проверять время [62]. В полдень астрономы могли быть заняты определением времени, и поэтому для передачи сигнала был выбран 1 ч дня. Механизм, приводящий шар в действие, был сконструирован в 1833 г. Модели и Филдом и обошелся в 180 ф. ст.; этот механизм сохранился практически в том же виде по сей день, за исключением того, что в 1852 г. момент падения шара стал контролироваться с помощью электрического сигнала от основных часов (см. следующую главу), а с 1960 г. начало действовать устройство для автоматического подъема шара [63]. В 1834 г. подобный шар был сооружен Ост-Индской компанией на о. Св. Елены, а вскоре появились и другие сигнальные шары.

22. Гринвичский сигнальный шар, 1833 г. Показано, как шар поднимался ежедневно в 12.58 на верхушку шеста и освобождался от опоры ассистентом, стоящим перед часами, в 13.00. Рисунок из 'Иллюстрированного лондонского альманаха' за 1845 г., с.28. (Национальный морской музей.)
22. Гринвичский сигнальный шар, 1833 г. Показано, как шар поднимался ежедневно в 12.58 на верхушку шеста и освобождался от опоры ассистентом, стоящим перед часами, в 13.00. Рисунок из 'Иллюстрированного лондонского альманаха' за 1845 г., с.28. (Национальный морской музей.)

Гринвичский сигнальный шар - по существу первый в мире общедоступный сигнал времени-не только указывал время судам, находящимся на Темзе и в доках, но и служил поначалу «часами» для всех, кто только мог его разглядеть, в том числе и для большинства лондонцев.

предыдущая главасодержаниеследующая глава

Магазины сантехники в симферополе интернет магазин сантехники симферополь.




Rambler s Top100 Рейтинг@Mail.ru
© Злыгостев Алексей Сергеевич, 2001-2017
При копировании материалов активная ссылка обязательна:
http://nplit.ru 'NPLit.ru: Библиотека юного исследователя'