Часы для капитана Кука

19 мая 2011

Печать Печать

С ростом интенсивности океанского мореплавания с устрашающей быстротой стал увеличиваться список судов, погибших не столько от «непреодолимых сил стихии и неизбежных на море случайностей», сколько вследствие неспособности капитанов определить своё местоположение вне видимости береговых ориентиров. Для этого моряку нужно знать две величины — географическую широту и долготу. И если решение первой половины этой задачи удалось найти уже к середине XV века, то с определением долготы дело обстояло куда сложнее.

Часы для капитана Кука Современные приборы и чудеса коcмической навигации до сих пор не в силах заменить хронометр

Над проблемой определения долготы, т. е. меридиана, на котором в данный момент находится судно, бились прокалённые до черноты океанскими штормами капитаны-практики и бледные кабинетные учёные-теоретики, в жизни не видавшие моря.

Теоретическое решение задачи удалось найти довольно быстро. Благодаря воистину титаническому трудолюбию датского астронома Тихо Браге и гению таких теоретиков, как Иоганн Кеплер и Исаак Ньютон, стало возможным рассчитывать специальные «таблицы высот и азимутов светил» (ТВА) на каждый год.

Замерив высоту светила над горизонтом и зная местное, т. е. судовое время, нужно зайти в ТВА и после несложных расчётов получить долготу места, правда, при одном условии: нужно с возможной точностью знать разницу между местным временем и временем некоей географической точки, с опорой на которую ТВА составлены. Забегая несколько вперёд, скажем, что за такую точку по обоюдному согласию географов всего мира приняли знаменитую Гринвичскую обсерваторию в Англии. Таким образом, дело было за малым: «законсервировать» на корабле гринвичское время. Всего-то!

ТЕХНОЛОГИЯ ХРОНОМЕТРИИ



Инженер-кораблестроитель академик А.Н. Крылов как-то раз едко заметил в адрес одного неумеренно восхваляемого учёного, что открытие — это 2% идеи и 98% реализации. Вот и с проблемой определения долготы дело обстояло именно так: все знают, что нужно сделать, но никто не знает, как.

В те парусно-гребные времена измерение времени на корабле представляло собой весьма непростой процесс! Для этого служили песочные часы — получасовые, огромные, как две соединённые между собой двухлитровые банки, дробные — поменьше, до маленьких полуминутных. В обязанность вахтенного мичмана входило следить за перетеканием песка и своевременно переворачивать большие часы, отбивая время судовым колоколом (вот почему время на флоте до сих пор измеряется «склянками»).

Каждый полдень ход таких часов корректировался по солнцу, и отсчёт времени начинался по новой — до следующего полудня. Естественно, точность такого способа измерения времени была, мягко говоря, весьма условной. И ведь нормальные механические часы со стрелками уже давно тикали в гостиных богатых домов, да вот беда — и речи не могло быть о том, чтобы использовать их на море! В движение такие часы приводились гирей на цепочке, а ход регулировался маятником. Понятно, что в условиях морской качки проку от такого механизма не было. Замену гире, впрочем, удалось найти буквально под боком — у оружейников. В так называемом колесцовом замке мушкета искру из кремня высекало рифлёное колесико, приводимое в движение заводной спиральной пружиной; совместив её с анкерным механизмом, удалось получить источник энергии, к качке нечувствительный. Но как быть с маятником?

ГЮЙГЕНС, ГУК И ДРУГИЕ



История техники пестрит эпизодами, когда установить доподлинно приоритет того или иного изобретения достаточно трудно. В частности, кого следует считать подлинным изобретателем — того, кто первым придумал принцип устройства, или того, кто сумел сделать его практически примени-мым? Весьма показательна в этом смысле и история создания хронометра.

В 1674 году заменить маятник колесиком-балансом предложил голландский учёный Христиан Гюйгенс, кстати, именно он придумал принцип действия часов — анкерный механизм, регулятор частоты вращения шестерёнок. Это тот самый баланс, который вы увидите, открыв любые механические часы. К сожалению, оказалось, что изменение температуры всего на один градус тормозит или ускоряет ход таких часов в 20 раз сильнее, чем маятниковых! Понятно, что моряков такая нестабильность хода устроить не могла. Разочарование было столь сильным, что Гюйгенс отказался от замысла создать морской хронометр. Практически одновременно с Гюйгенсом такое же устройство сконструировал выдающийся физик, англичанин Роберт Гук. Но тоже не довёл дело до конца.

А трудности на пути создания хронометра между тем множились по нарастающей. Выяснилось, что на точность хода оказывает влияние даже сопротивление воздуха! Вращаясь, колесико баланса создавало вокруг себя воздушные завихрения, также изменявшие скорость хода механизма... Было от чего изобретателям опустить руки и отступиться.

УПОРСТВО САМОУЧКИ



Взявшийся за решение проблемы хронометра столяр из Йоркшира Джон Гаррисон, по-видимому, просто не знал, что авторитеты признали её нерешаемой, и потому прошёл путём, уже пройденным до него, набивая те же самые синяки и шишки, что и его предшественники, но с непоколебимым упорством истинного британца вновь и вновь возобновляя поиск.
Гринвичская обсерватория в Англии
Его первый хронометр, предъявленный пред светлые очи лордов Адмиралтейства, представлял собой хитроумное изделие аж в 35 кг весом. Он содержал множество маятников, качавшихся в разных плоскостях с целью компенсировать воздействие качки, что в сравнении с механизмами Гука-Гюйгенса было шагом назад.

Неудивительно, что проведённые в 1735 году испытания трудно было назвать успешными. Оснащённый «хронометром №1» английский корабль прошёл до Лиссабона и обратно, а уход часов составил целых 6 минут, что в пересчёте на расстояние в экваториальных широтах составляло 111 миль! После обстоятельных размышлений Гаррисон отказался от доработки этой конструкции и взял тайм-аут, длившийся целых 25 лет. За это время он не только повторил все сделанные до него изобретения в этой области, но и принципиально усовершенствовал их, всё-таки создав механизм, по большому счёту, не претерпевший существенных изменений до наших дней.

В 1761 году из Портсмута на Ямайку вышел Его Величества корабль «Дептфорд», на борту которого находился опытный образец хронометра Гаррисона №2, который сопровождал Уильям Гаррисон, сын и наследник дела старого мастера, коему на тот момент стукнуло уже 68 лет. Когда по счислению пути фрегат приблизился к острову Мадейра, что приблизительно в центре Атлантики, разница между расчётным местом, определённым штурманом, и тем, которое определил молодой Гаррисон с помощью хронометра, составляла 1,5 градуса долготы, а это ни много ни мало — 90 миль!

Не подвели ни математические методы определения долготы, ни прибор, созданный гениальным часовщиком-самоучкой. В точно определённый Уильямом Гаррисоном срок из-за горизонта показались вулканические вершины острова Мадейра. Так хронометр получил постоянную прописку на борту кораблей флотов всего мира, и он отнюдь не собирается покидать действительную службу, несмотря на появляющиеся электронные приборы, чудеса радио-и космической навигации. Действительно, стоит где-то исчезнуть электропитанию — и рассчитывать можно будет только на хронометр, который остановится только тогда, когда его некому будет завести.

Иными словами, пока на борту корабля есть хоть один моряк, пока есть для кого хранить точное время — старина «Гаррисон №2» будет бессменно нести свою вахту!

  • 2767
  • Сергей Дунаев
комментарии

Только зарегистрированные пользователи могут добавлять комментарии. Войдите, пожалуйста.