Lodný chronometer. Ruské hodinky v službách vlasti. História chronometrov

Každému človeku niečo chýba. Jeden peniaze, druhý pozornosť a láska, tretí zdravie. Čo však každému určite chýba, je čas. Preto ľudia vždy snívali o vynájdení zariadenia, pomocou ktorého by dokázali presne vypočítať čas, aby ho mohli racionálne riadiť.

Väčšina raných hodiniek však bola veľmi nespoľahlivá a závisela od podmienok prostredia. Ale jedného dňa bol vynájdený ultra presný prístroj na meranie času – chronometer. Tento úžasný vynález, napodiv, ovplyvnil nielen životy obyčajných ľudí. V prvom rade vynález tohto zariadenia pomohol námorníkom lepšie sa orientovať na otvorenom mori.

Čo je to chronometer?

Samotné slovo „chronometer“ pochádza z kombinácie dvoch gréckych slov: „čas“ (chronos) a „merať“ (meter).

Už zo samotného názvu zariadenia je zrejmé, že jeho účelom je merať čas. Inými slovami, chronometer je však veľmi spoľahlivý, schopný pokračovať v práci za akýchkoľvek podmienok, v mrazoch aj tropických horúčavách.

História chronometrov

Chronometre neboli prvé mechanické hodinky. Hodinkové mechanizmy pred nimi však boli veľmi krehké a pri nepriaznivých vonkajších podmienkach sa ľahko zlomili. Navyše, aj za normálnych okolností začali hodiny časom „klamať“.

Všetko sa však zmenilo v roku 1731, keď istý britský hodinár menom Harrison vynašiel chronometer. Tento vynález sa stal veľmi dôležitým pre rozvoj námorných záležitostí. Keďže Harrisonovo zariadenie naďalej ukazovalo absolútne presný čas za akýchkoľvek podmienok, pomohlo to posádke určiť zemepisnú dĺžku a potom súradnice polohy lode.

Napriek vysokým nákladom sa chronometer začal pomerne často používať na lodiach a s rozvojom letectva aj na lietadlách.

Je pozoruhodné, že Harrisonov dizajn bol taký dokonalý, že v priebehu rokov neprešiel prakticky žiadnymi zmenami. Jediná vec je, že niektoré materiály chronometra boli nahradené modernejšími, ľahkými a odolnejšími.

Námorný chronometer

Harrisonov vynález (predtým, než bol v dvadsiatom storočí nahradený jednoduchšími, lacnejšími námornými hodinami stabilizovanými pomocou GPS) bol pre námorníkov najspoľahlivejší spôsob, ako určiť svoju polohu.

Všetky námorné chronometre mali spravidla rovnaký štandardný dizajn. Bol umiestnený v špeciálnom (najčastejšie drevenom) puzdre Vzhľadom na konštrukciu puzdra udržal chronometer vo vodorovnej polohe v každej situácii. Puzdro chránilo mechanizmus hodiniek pred vystavením teplotným zmenám, ako aj zmenám polohy zariadenia.

Chronometre v náramkových hodinkách

S vynálezom ultra presných hodiniek začali mnohí jedinci snívať o tom, že budú mať tie isté vo svojich domovoch. Na základe Harrisonovho vynálezu začali spočiatku vyrábať nástenné a stolové ultra presné hodiny pre domácnosť. O niečo neskôr technológia umožnila zmenšiť mechanizmus a vytvoriť náramkové chronometre, tak potrebné pre zaneprázdnených ľudí, pre ktorých má každá sekunda cenu zlata.

Odkedy sa objavili náramkové hodinky s chronometrovou presnosťou, uplynulo niekoľko desaťročí. A dnes má každá spoločnosť, ktorá rešpektuje hodinky, vo svojej línii modely s chronometrom. Napriek tomu je najpresnejší a najkvalitnejší, prirodzene, švajčiarsky chronometer.

Navyše, práve vo Švajčiarsku kontrolujú chronometre z celého sveta. Pre takéto hodinky bola vyvinutá aj špecializovaná norma kvality ISO 3159-1976.

Ako zistíte, či vaše hodinky majú chronometer?

Každý sníva o tom, že bude vlastniť veľmi presné hodinky. Zatiaľ čo väčšina náramkových hodiniek uvádza, či hodinky obsahujú chronometer, existujú výnimky. Preto si jeho prítomnosť alebo neprítomnosť vo vlastnom príslušenstve môžete skontrolovať sami.

Pre kontrolu sa treba uistiť, či majú hodinky čerstvú batériu alebo ako dlho sú navinuté, aby sa nenarušila čistota experimentu. Ďalej musíte nastaviť presný čas. Potom musia byť hodinky posunuté do polohy vytáčania a ponechané v tejto forme dvadsaťštyri hodín. Po dátume spotreby ho musíte otočiť hore dnom a nechať ďalších dvadsaťštyri hodín. Teraz môžete skontrolovať skutočný čas. Ak do dvoch dní od neštandardnej polohy hodinky začali „klamať“ iba o +/- 8-12 sekúnd - ide o chronometer. Pre väčšie hodnoty - bežné hodiny.

Môžete skúsiť urobiť domáci test inými spôsobmi. Napríklad zavesenie hodín na stenu - dvadsaťštyri hodín v obvyklej polohe a rovnaké množstvo naopak. Môžete tiež skontrolovať teploty. Za zváženie však stojí, že hodinky by sa nemali dlhodobo chladiť menej ako osem stupňov nad nulou a viac ako dvadsaťpäť stupňov.

Chronometer a chronograf: aký je rozdiel?

Keď sa hovorí o náramkových hodinkách, veľa ľudí si často mýli podobné pojmy ako chronograf a chronometer. A hoci sú slová veľmi podobné, ich význam je úplne odlišný.

Ak sú chronometrom hodinky so špeciálnou konštrukciou mechanizmu, ktorá im umožňuje presne ukazovať čas za akýchkoľvek podmienok, potom sú chronograf maličkými prídavnými ciferníkmi v hodinkách s autonómnymi strojčekmi. Niekedy chronografy zobrazujú samostatný čas alebo sú navrhnuté tak, aby mali sekundovú ručičku.

Odvtedy prešlo viac ako dvestopäťdesiat rokov, bol vynájdený chronometer. Odvtedy už v námorných záležitostiach nebola taká populárna, najmä s vynálezom GPS navigácie. Jeho neuveriteľná presnosť však zostáva nezmenená dodnes. Mnohí preto stále snívajú o tom, že budú mať švajčiarske hodinky s chronometrom a vždy budú poznať čas absolútne presne.

Čas, chronometre a zemepisná dĺžka

Hodinky skončili, odbilo osem zvonov.
Začínajú nové hodinky.
Opustite svoje postele na slávu Božiu!
Starodávna pieseň námorníkov

Zvončeky odbíjajú čas

Staroveký človek sa pravdepodobne už vo veľmi ranom štádiu svojho vývoja naučil počítať dni a merať čas podľa jemu známych nebeských telies.

Systém počítania dlhých časových úsekov, v ktorom je stanovené určité poradie počítania dní v roku a vyznačená éra, od ktorej sa roky počítajú, sa nazýva tzv. kalendár.

Ak by existoval nejaký jednoduchý vzťah medzi dĺžkou dňa a dĺžkou roka, t. j. časom, keď sa Zem otáča okolo svojej osi a časom, keď sa otáča okolo Slnka, potom by nebolo ťažké spočítať dni v roku. To isté platí pre počítanie dní v lunárnom mesiaci. Naša slnečná sústava však vznikla tak, že v súčasnosti je s presnosťou na 0,1 sekundy dĺžka roka 365 dní 5 hodín 48 minút 46,1 sekúnd alebo 365,2422 dní a dĺžka lunárneho mesiaca je 29,5306 dní. . Pri porovnaní týchto čísel je ľahké vidieť, že pomer dĺžky roka a lunárneho mesiaca k dĺžke dňa nevyjadruje žiadne presné čísla, či už celé alebo zlomkové. Preto nebolo vôbec jednoduché vyvinúť jednoduchý a pohodlný systém na počítanie dní. Vidno to zo skutočnosti, že od staroveku až po súčasnosť boli vynájdené stovky takýchto systémov, ale žiadny z nich sa nepovažuje za dostatočne dobrý.

Egyptskí kňazi, ktorých povinnosti zahŕňali pozorovanie nebeských telies, okolo roku 2000 pred Kr. e. objavil takzvané sotické obdobie a určil jeho trvanie (1461). Egypťania pozorovaním Síria (Egypťania ju nazývali hviezda Sothis), ktorá predznamenala záplavu Nílu, stanovili trvanie slnečného roka na 365 dní. V tomto kalendári rok pozostával z 12 mesiacov, každý 30 dní. Chyba bola približne 0,25 dňa za rok.

Moslimský kalendár je založený iba na zmenách fáz mesiaca. Tento kalendár bol predstavený v 7. storočí. n. e. v niektorých moslimských krajinách. V súčasnosti sa tento kalendár používa v mnohých krajinách Blízkeho východu, kde dominuje islam.

V Európe sa podľa juliánskeho kalendára roky počítali od konvenčného dátumu narodenia Krista.

Prvý ruský ručne písaný kalendár sa objavil v roku 1670, pravdepodobne preložený z poľštiny. Prvý tlačený kalendár bol vydaný v roku 1686. Prvým navigačným kalendárom však možno nazvať iba kalendár z roku 1714. Je pozoruhodný tým, že z neho boli vylúčené kalendáre a predpovede astrológov. Čas javov uvedených v kalendári bol po prvý raz počítaný podľa petrohradského času, čo znamenalo pokus o zavedenie jednotného štandardného času v krajine. Po prvýkrát boli v ruskom tlačenom kalendári umiestnené tabuľky časov východu a západu slnka.

Kalendár, ktorý v súčasnosti používame, nie je dokonalý, keďže výber počiatočného bodu (epochy) v ňom je ľubovoľný a rozdelenie na mesiace rôznej dĺžky nie je úplne vhodné. Je dôležité si zapamätať, že pre správny výpočet rokov nie je dôležité, ktorá udalosť sa berie ako epocha, ale že rovnaký konkrétny dátum sa berie ako začiatok odpočítavania. Mnohé národy nahromadili pomerne veľa takýchto dátumov.

Čas sa počítal podľa nového štýlu v Rusku už na začiatku 18. storočia. Účtovanie času (času), používané vo flotilách mnohých krajín až do začiatku 20. storočia, sa líšilo od civilného a nazývalo sa astronomické. Ak podľa občianskeho času deň začínal o polnoci, na lodiach sa začínal na poludnie toho istého dňa. Pre navigátorov bolo vhodné začať deň na poludnie: v tú istú hodinu kontrolovali čas pomocou slnečných hodín a zároveň určovali zemepisnú šírku lode z meraní poludňajšej výšky Slnka. Toto denné počítanie medzi námorníkmi bolo zavedené v 15. storočí. so začiatkom prvých zámorských plavieb, keď sa na výpočet dráhy lode používali iba slnečné hodiny a poludnie bolo vhodným momentom na kontrolu času.

Ruská flotila využívala tzv. námorné zúčtovanie“, v ktorom deň podľa občianskeho kalendára začínal o pol dňa predchádzajúceho dňa.

V Anglicku bolo astronomické meranie času konečne zavedené v roku 1767, po vydaní námornej astronomickej ročenky („Nauutilas Almanach“).

V Rusku existovalo „námorné počítanie času“ až do roku 1814, kedy bol vydaný prvý preklad anglickej ročenky s názvom „Marine Month Book“. Prechod na občiansky kalendár sa u nás uskutočnil až 1. januára 1925, odvtedy sa námorníkom začína deň o polnoci.

História hodín je úzko spätá s odpočítavaním začiatku dňa na poludnie. Bolo to na poludnie, v momente kulminácie Slnka, kedy sa „začali“ presýpacie hodiny. A začalo únavné odpočítavanie času do ďalšieho pol dňa. A tak deň čo deň, mesiac čo mesiac. Lodné hodiny 15.-18. storočia sú celým súborom sklenených nádob s pieskom (fľaštičkami). Za hlavné položky v súprave sa považovali štvorhodinové banky.

Každé 4 hodiny musel strážnik pridelený k hodinám prevrátiť hodinové fľaše. Tento moment bol pre väčšiu počuteľnosť poznačený zvláštnymi údermi do zvona (rynda) a slúžil ako signál na zmenu hodiniek. Strážca mal na hodinkách ešte hodinové a polhodinové zvonenia. Keď sa tieto fľaše prevrátili, každú pol hodinu zaznel zvon („fľaše boli udreté“).

Začiatok hodiniek bol označený ôsmimi „zvončekmi“ - štyrmi dvojitými údermi na zvon. Po prvej polhodine nových hodiniek sa ozvala jedna „flajška“, teda jeden úder, po hodine dve „flašky“, po ďalšej polhodine tri „flašky“ atď. V dnešnej dobe je špeciálna časová služba organizované na lodiach a Rádio vydáva presné signály každú hodinu a zvuk lodných zvonov je počuť v revíri.

Na lodiach používali aj malé „banky“: päť-, troj- a polminútové. Používali sa napríklad pri astronomických pozorovaniach alebo pri určovaní rýchlosti oneskorením.

Zaujímavá bola kontrola správnosti presýpacích hodín. Na to si zobrali polminútovú „banku“ a čas nasypania piesku kontrolovali „guľkou na niti“ (závažie zavesené na nite dlhej 39,2 palca, t.j. 99,6 centimetra), za 30 sekúnd presne 30 úderov (kolísanie). Takto overená „fľaša“ slúžila na kontrolu iných „fľašiek“.

Presýpacie hodiny boli obľúbené v námorníctve. Boli jednoduché, lacné, celkom presné a používali sa na ruských lodiach až do konca 18. storočia.

Objavenie zákonov kyvadla

Jeden z najväčších výtvorov ľudských rúk - mechanické hodinky - vynájdený v XI-XII storočia. Ako mnoho iných veľkých vynálezov dávnej minulosti, aj tento má veľa autorov. Za jedného z nich sa považuje nám už známy Herbert z Aurillacu, ktorý okrem zdokonalenia astrolábu zaviedol v Európe „arabské číslice“. Podľa niektorých zdrojov sa mechanické hodinky s ozubenými kolieskami prvýkrát objavili u Arabov a od nich sa cez Španielsko dostali do Európy.

Najprv sa stavali veľké vežové a katedrálne hodiny, určené pre svetské potreby. Používali sa na počítanie času náboženských obradov. Svedčí o tom aj samotný názov „hodiny“: v latinčine clocca - zvon. Prvé kolesové hodiny boli objemné, zle regulované, ich chod bol nerovnomerný a k nim pridelení strážcovia ich museli neustále zarovnávať podľa Slnka. Použitie takýchto hodiniek na lodiach neprichádzalo do úvahy. Preto sa stále uprednostňovali staré pieskové fľaše. Ešte v roku 1533, keď bolo umenie navigácie už pomerne rozvinuté a mechanické hodinky boli dobre známe, už spomínaná Gemma Frizius napísala: „Na dlhé cesty, najmä tie po mori, je užitočné použiť veľkú clepsydru (vodné hodiny) alebo presýpacie hodiny, ktoré dokážu nepretržite presne merať čas a vďaka ktorým môžete opraviť chyby iných hodiniek.“

V 15. storočí Vylepšený bol dizajn mechanických hodiniek: namiesto závažia, ktoré poháňalo sústavu koliesok s ukazovateľmi, sa začala používať hodinová pružina, čo umožnilo vyrábať hodinky v desktopovej verzii relatívne malých rozmerov.

Jarné hodiny boli presnejšie ako pieskové, vodné a požiarne hodiny a čoskoro sa začali používať v astronómii. Prvá zmienka o tom pochádza z roku 1484, keď Bernard Walter, študent Regiomontana, pomocou mechanických hodín zmeral časový interval medzi okamihmi vzniku planéty Merkúr a Slnka. Hodiny inštalované v jeho observatóriu dokonca počítali štvrť sekundy. Kolesové hodiny používal pri svojich pozorovaniach aj slávny dánsky astronóm Tycho Brahe (1546-1601), ktorý zostavil katalóg 1005 hviezd. Neuspokojili ho však z hľadiska presnosti a spoľahlivosti.

Potreba presnejších hodín rástla. Mechanici však dlho nevedeli nájsť spôsob, ako regulovať rýchlosť mechanických hodiniek. Tento problém pomohol vyriešiť objav zákonov kyvadla veľkým talianskym vedcom Galileom Galileim (1564-1642).

Galileo sa narodil v meste Pisa v chudobnej hudobníckej rodine. V roku 1574 sa rodina presťahovala do Florencie, kde Galileo študoval v kláštore a bol prijatý do mníšskeho rádu ako novic. Galilea však nelákalo teologické učenie, ale matematika, mechanika, fyzika a astronómia. Čoskoro opustil kláštor a v roku 1581 vstúpil na univerzitu v Pise. Už počas štúdia sa začal zaujímať o problém pohybu. Viviani, študent a prvý životopisec Galilea, hovorí, že v roku 1583, keď v katedrále, pod vysokými klenbami, z ktorých fúkal vietor, dvadsaťročný Galileo zbadal, ako kostolné lustre zavesené na dlhých reťaziach zo stropu , kývali sa. Lustre boli rôznych veľkostí a mali rôznu hmotnosť. Pre porovnanie vibrácií lustrov začal pomocou vlastného pulzu merať čas ich výkyvu. Tieto pozorovania ho priviedli k záveru, že keď vibrácie lustra utíchli, čiže skrátili sa výkyvy, ich trvanie sa nezmenilo. Ukázalo sa, že pozorný mladý muž sa rozhodol, že obdobie švihu závisí len od dĺžky reťaze a nezávisí od tvaru a hmotnosti lustra.

Galileo sa pustil do vysvetľovania zákonitostí pohybu kyvadla a začal s experimentálnym výskumom. Zistil, že výkyvy kyvadla sú veľmi rovnomerné a môžu sa vyskytovať po dlhú dobu a ich perióda nezávisí ani od zaťaženia, ani od amplitúdy kmitov. A ak áno, znamená to, že počítaním kmitov kyvadla možno merať čas.

„Kmitanie kyvadla,“ napísal Galileo, „nastáva v určitých časoch s takou nevyhnutnosťou, že je absolútne nemožné prinútiť ich, aby sa vyskytovali inokedy, s výnimkou predlžovania a skracovania vlákna. Ďalšou vlastnosťou, skutočne úžasnou, je, že to isté kyvadlo robí svoje oscilácie s rovnakou alebo veľmi malou a takmer nepostrehnuteľne odlišnou frekvenciou, či už sa oscilácie vyskytujú pozdĺž najväčších alebo najmenších oblúkov toho istého kruhu.

Objav zákonov kyvadla pomohol Galileovi vyriešiť množstvo ďalších dôležitých otázok v mechanike a teórii pohybu, najmä vysvetliť zákony pádu telies a ich pohybu na naklonenej rovine a stanoviť nezávislosť výskyt mechanických javov z vybraných inerciálnych vzťažných sústav. Následne sa k týmto otázkam viackrát vrátil. Krátko pred svojou smrťou vyvinul Galileo pre svojho syna Vincenza myšlienku vytvorenia kyvadlových hodín. Pozostávalo z nasledovného.

S kyvadlom AB bola pripojená tyč C, ktorej koniec vstupoval do medzery medzi zubami kolesa D, ktoré malo voľnosť otáčania okolo osi E. Pri každom švihu kyvadla tam a späť spôsobila tyč otočenie kolesa o jeden zub. Ozubené koleso bolo spojené so špeciálnym počítadlom, ktoré meralo počet kmitov kyvadla. Galileo robil výpočty, ale na základe nich neboli nikdy vyrobené skutočné hodiny. Strata zraku zabránila Galileovi realizovať jeho nápad. Poveril svojho syna, aby pokračoval v práci na kyvadlových hodinách. Z rôznych dôvodov však mohol začať pracovať až v roku 1649, ale náhle zomrel bez toho, aby dokončil prácu, ktorú začal jeho slávny otec. Zachovala sa kresba návrhu Galileových kyvadlových hodín, ktorá vyšla v jednom z vydaní jeho diel.

Česť vynájsť a vytvoriť kyvadlové hodiny patrí holandskému matematikovi a astronómovi Christianovi Huygensovi (1629-1695).

Huygens sa narodil v Haagu do rodiny významného politika a spisovateľa a získal vynikajúce domáce a potom univerzitné vzdelanie. Jeho učitelia vštepovali nadanému študentovi ducha hľadania nových ciest vo vede. Na talentovaného mladíka mali veľký vplyv slávni vedci Descartes a Mersenne, ktorí dobre poznali jeho otca. Huygensove vedecké záujmy boli rôzne. Ešte počas štúdia na univerzite v Leidene začal s vedeckým výskumom v oblasti mechaniky a najmä výskumom pádu telies a otázkami o stredoch výkyvov. Neskôr sa začal zaujímať o optiku a astronómiu.

K tomu, aby začal pracovať na hodinkách, ho podnietili dve okolnosti: potreba presnejšieho merania času počas astronomických pozorovaní a vyhrotený problém merania zemepisnej dĺžky na mori.

Princíp určovania zemepisnej dĺžky bol známy Hipparchovi: rozdiel v zemepisnej dĺžke dvoch bodov zodpovedá rozdielu v miestnych časoch

pri súčasnom pozorovaní momentu ktorejkoľvek jednej udalosti v týchto bodoch. Hipparchos navrhol považovať za takú udalosť zatmenie Mesiaca, pretože k nemu dochádza v rovnakom čase pre všetkých jeho pozorovateľov na zemskom povrchu. Hipparchos však nevedel celkom presne určiť miestny čas tejto udalosti v oboch bodoch a ako preniesť miestny čas bodu so známou zemepisnou dĺžkou do bodu s určenou zemepisnou dĺžkou. Slnečné hodiny, samozrejme, na to neboli vhodné, pretože počas zatmenia Mesiaca je Slnko pod obzorom. Okrem toho sa tieto zatmenia vyskytujú pomerne zriedkavo - nie viac ako dvakrát alebo trikrát do roka, a okrem toho je veľmi problematické určiť presný čas jeho začiatku alebo konca v rôznych bodoch, pretože hranice tieňa sú veľmi nejasné a nejasné. V dôsledku rôznych fixácií začiatku a konca tohto javu sú možné časové chyby niekoľkých minút, čo vedie k chybám pri určovaní zemepisnej dĺžky o niekoľko stupňov, t.j. stovky kilometrov.

Táto metóda sa na mori začala používať v 13.-15. storočí, keď sa naučili určovať miestny čas pomocou astronomických metód a objavili sa prvé tabuľky a almanachy s predpoveďami začiatku a konca zatmenia na rôznych miestach Zeme. Je známe najmä to, že ho používal X. Kolumbus. Počas druhej a štvrtej plavby pomocou almanachu a efemerid, ktoré zostavil Regiomontanus, určil zemepisnú dĺžku zo zatmení Mesiaca 14. októbra 1494 a 29. februára 1504. Chyba v zemepisnej dĺžke v prvom prípade bola 1,5 hodiny a v druhom - 2, 5 hodín.

Ťažko povedať, čo spôsobilo takú veľkú chybu – chyby vo výpočte momentov zatmenia alebo nepresnosť pozorovaní. Treba poznamenať, že aj v Newtonových časoch bola chyba pri predpovedaní zatmenia Mesiaca niekedy hodina alebo viac, takže námorníci boli v tom čase celkom spokojní, ak boli schopní určiť zemepisnú dĺžku s presnosťou na dva stupne.

Nepresná navigácia niekedy viedla k vážnym incidentom. To bol prípad X. Kolumba, keď sa po objavení Ameriky vrátil na svoje rodné pobrežie a po určení zemepisnej šírky nemohol presne povedať, kde sa jeho loď nachádza - pred Azorskými ostrovmi alebo boli dávno ponechané pozadu. Neistotu umocnila silná búrka, ktorá prinútila X. Kolumba pre každý prípad hodiť sud do oceánu so správou o objavení Nového sveta. Našťastie všetko dobre dopadlo a skvelý navigátor sa dostal až k brehom Španielska. Tu sa presvedčil, že jeho pomocníci, určujúci zemepisnú dĺžku podľa prejdenej vzdialenosti, sa vo výpočte pomýlili o viac ako 400 míľ!

V procese rozvoja navigácie, navigácie a kartografie bola neustála potreba zlepšovať presnosť určovania súradníc na mori. Vydávajú sa na dlhé plavby, námorníci 16.-17. storočia. Mali už celý súbor navigačných prístrojov a prístrojov: kompas, astroláb, log, veľa a samozrejme presýpacie hodiny. Avšak vzhľadom na to, že všetky prístroje boli nepresné a vplyv vetra a prúdu sa bral do úvahy len približne, lode sa často ocitli stovky kilometrov od zamýšľaného miesta.

V roku 1567 objavil španielsky moreplavec Mendaña de Neira Šalamúnove ostrovy, no pre nepresné určenie ich polohy boli potom na dve storočia „stratené“ a znovuobjavené až v rokoch 1767-1768. Expedícia Bougainville.

Hľadanie brehov niekedy trvalo celé týždne a dokonca mesiace a nie vždy boli úspešné. Celý problém spočíval v tom, že námorníci ešte nedokázali definitívne odpovedať na najdôležitejšiu otázku pre nich: v ktorom bode oceánu sa loď nachádzala. Veď ak by dokázali nejako zmerať zemepisnú šírku, aspoň približne za jasného počasia, z výšok Slnka alebo hviezd (v tomto prípade bolo samozrejme potrebné použiť katalóg hviezdnych deklinácií alebo slnečných tabuliek), potom neboli vôbec schopní určiť zemepisnú dĺžku (pri pohybe na východ a Či na západ zostáva obraz hviezdnej oblohy nezmenený) a spoliehali sa len na jej veľmi približný výpočet podľa kompasu a údajov denníka. Z tohto dôvodu kapitáni v tom čase často riadili loď nie po priamke - najkratšou cestou z bodu do bodu, ale pohybom šachového rytiera. Najprv zostúpili alebo vystúpili pozdĺž pobrežia do požadovanej zemepisnej šírky a až potom sa obrátili na východ alebo na západ.

Problém určovania zemepisnej dĺžky už mnoho storočí znepokojuje námorníkov aj vedcov, ktorí sa snažia tento dôležitý problém vyriešiť.

V roku 1514 Johann Werner z Norimbergu (1468-1522) navrhol určiť zemepisnú dĺžku pomocou metódy „lunárnej vzdialenosti“, založenej na zákonoch pohybu Mesiaca vo vzťahu k iným nebeským telesám. Mesiac vďaka svojej rotácii okolo Zeme rýchlo mení svoju polohu voči hviezdam. Ak vopred vypočítate pre určité geografické miesta tabuľky vzdialeností Mesiaca od stálic pre každý deň, hodinu a minútu, môžete vypočítať rozdiel v zemepisnej dĺžke.

Túto myšlienku vyslovil už skôr, najmä Regiomontanus, ale jej praktický rozvoj patrí Wernerovi.

Metóda pozostávala z merania vzdialenosti medzi Mesiacom a jednou z blízkych hviezd pomocou mestskej tyče alebo iného goniometrického prístroja a potom pomocou astronomických tabuliek pozícií hviezd a almanachu s vopred vypočítanými polohami Mesiaca na určenie rozdielu v zemepisná dĺžka. Inými slovami, Werner navrhol použiť nebeskú sféru ako obrie hodiny, pričom Mesiac slúži ako ručička a hviezdy zverokruhu ako ciferník.

Za Wernera však nebolo možné realizovať túto metódu na otvorenom mori pre nedostatok dostatočne presných goniometrických prístrojov a zodpovedajúcich astronomických tabuliek. V XVII-XVIII storočia. teória pohybu Mesiaca umožnila určiť jeho polohu s chybou asi 2-3°, ale nebolo potrebné horšie ako 2-3." V praxi sa začala používať metóda „lunárnych vzdialeností“. až v 60. rokoch 18. storočia po vynájdení sextantu a vydaní „Námorného almanachu“ (1766) s tabuľkami presných polôh hviezd a vzdialeností od Mesiaca k Slnku a niektorých hviezd zverokruhu každé tri hodiny. celý rok Metóda vyžadovala niekoľko simultánnych pozorovaní (uhlová vzdialenosť medzi Mesiacom a hviezdou alebo Slnkom, výška hviezdy alebo Slnka, výška Mesiaca), presné určenie z pozorovaní miestneho času a pomerne zložité výpočty na zohľadnenie paralaxy a lomu Navyše bolo možné takto určiť zemepisnú dĺžku len s dobre viditeľným horizontom Pre tieto ťažkosti sa metóda nedala široko použiť.

Galileo navrhol použiť štyri satelity Jupitera, ktoré objavil

pomocou ďalekohľadu, ktorý vynašiel (1610). Vyskytovali sa oveľa častejšie ako zatmenia Mesiaca (od jedného do troch takmer denne) a trvali menej. Táto metóda však nenašla široké uplatnenie pre neznalosť presných zákonov pohybu satelitov a zložitosť pozorovaní – teleskop, ktorý Galileo obhajoval, bol na hojdajúcej sa palube zbytočný.

V roku 1674 navrhol istý Henry Bond iný spôsob určenia zemepisnej dĺžky – porovnaním pozorovanej magnetickej deklinácie a jej hodnoty zakreslenej na mape. (Podľa niektorých zdrojov myšlienku určovania zemepisnej dĺžky magnetickou deklináciou vyjadril už skôr, napríklad v roku 1599 E. Wright z Cambridge v eseji „Some Errors in Navigation, Discovered and Corrected.“) touto metódou bola v roku 1702 vydaná publikácia mapa sveta s vyznačenými čiarami rovnakej deklinácie. Táto metóda však námorníkom veľmi pomohla: izogónové čiary (rovnaké deklinácie) nie sú vždy umiestnené priaznivo na určenie zemepisnej dĺžky, t. j. zo severu na juh, často vedú pozdĺž rovnobežky a sú veľmi riedke. Navyše, vtedy známe deklinácie boli merané zhruba a len v určitých oblastiach a variabilita deklinácie bola stále málo prebádaná. Táto metóda teda mohla určiť zemepisnú dĺžku iba približne a nie všade.

Prvý, kto navrhol používať hodiny na určenie zemepisnej dĺžky na mori, bola frízska astronómka a matematička Gemma Frisius. V roku 1530 vo svojom diele „Principy of Astronomical Cosmography“ napísal: „V našom storočí máme množstvo malých, zručne vyrobených hodín, ktoré nachádzajú určité využitie. Vďaka malým rozmerom sa s týmito hodinkami ľahko cestuje. Často môžu pokračovať nepretržite viac ako 24 hodín. A s vašou pomocou môžu ísť navždy. Pomocou takýchto hodín a niektorých metód je možné určiť zemepisnú dĺžku. Predtým, ako sa vydáme na cestu, musíme si dať pozor, aby sme našli presný čas na mieste štartu, z ktorého vyrážame. Keď prejdeme 15-20 míľ, možno zistíme rozdiel v zemepisnej dĺžke medzi miestom, kam sme sa dostali, a miestom nášho odchodu. Musíme počkať, kým sa hodinová ručička našich hodiniek priblíži presne k hodinovej značke ciferníka a zároveň pomocou astrolábu alebo zemegule určiť čas v mieste, kde sa nachádzame. Ak sa tento čas zhoduje na minútu s časom, ktorý ukazujú naše hodinky, potom si môžeme byť istí, že sme stále na rovnakom poludníku, alebo na rovnakej zemepisnej dĺžke a naša cesta sa udiala južným smerom. Ale ak tento rozdiel dosiahne jednu hodinu alebo určitý počet minút, potom musíme tieto hodnoty previesť na stupne alebo stupňové minúty... a tak získať zemepisnú dĺžku.“ Na to, aby ste si však so sebou „preniesli“ miestny čas odletového prístavu, potrebovali ste veľmi presné hodinky, ktoré by mohli fungovať dlhú dobu v podmienkach sklonu, vlhkosti a veľkých teplotných rozdielov. Napríklad v zemepisnej šírke rovníka viedla chyba hodín len jedna minúta k chybe pri určení zemepisnej dĺžky 15 míľ, t. j. takmer 28 kilometrov. Ale v tom čase také hodinky neboli. A polohy nebeských telies boli určené veľmi zhruba. Problém zostal nevyriešený.

Autor jedného z námorníckych diel tej doby napísal: „V súčasnosti existuje niekoľko zvedavcov, ktorí by chceli mať spôsob, ako určiť zemepisnú dĺžku, ale proces hľadania je pre námorníka príliš náročný, pretože si vyžaduje hlboké znalosti astronómia; prečo by som nechcel, aby si niekto myslel, že zemepisnú dĺžku na mori možno nájsť pomocou nejakého nástroja; Nech sa teda námorník nepomýli žiadnymi pravidlami, ktoré slúžia tomuto účelu, ale zvyčajným spôsobom nech si svoju plavbu dôkladne preberie a bude si počítať dráhu svojej lode.“

V roku 1567 ponúkol španielsky kráľ Filip II odmenu každému, kto nájde jednoduchý spôsob, ako určiť zemepisnú dĺžku na mori. V roku 1598 Filip III zopakoval prísľub odmeny. Veľké sumy ponúkli generálne štáty Holandsko, Portugalsko a Benátky. Objavilo sa množstvo návrhov. Jeden z nich sa v roku 1655 dostal do rúk Huygensa. Rýchlo si uvedomil, že navrhovaný projekt bol nesprávny. Táto otázka ho však zaujala a začal navrhovať hodinky. Najviac zo všetkého, ako je zrejmé z listov vedca, sa zaujímal o morské hodiny, ktoré by dokázali udržať čas po mnoho mesiacov v akýchkoľvek klimatických podmienkach a pri akýchkoľvek pohyboch lode.

Práca na teórii kyvadla bola užitočná: v hodinách, ktoré vynašiel, pružina vytvárala silu, ktorá poháňala sústavu hodinových koliesok a kyvadlo zabezpečovalo rovnomernosť ich pohybu.

V roku 1658 Huygens zverejnil svoj vynález a... bol obvinený z plagiátorstva na základe toho, že myšlienka kyvadlových hodín patrila Galileovi. Huygens si pozorne prečítal Galileiho diela a nadobudol presvedčenie, že obsahujú iba technicky nerealizovanú myšlienku a svojim oponentom odpovedal, že považuje za veľkú česť pre seba, že sa mu podarilo vyriešiť otázku, ktorú nedokončil ani veľký Galileo. .

Huygens pri práci na hodinách docielil presnú izochronizáciu kmitov kyvadla a vytvorenie podperno-kotvového úniku, vďaka čomu kyvadlo dostáva periodické otrasy, ktoré bránia jeho zastaveniu v dôsledku trenia a odporu vzduchu.

V rokoch 1662-1677. Huygensovi „strážcovia času“ boli testovaní na mori. Hodiny na lodiach boli pripevnené k tyči a zakryté špeciálnym puzdrom. Neskôr, aby sa znížil vplyv výšky tónu, Huygens navrhol zavesenie hodiniek v kardanových krúžkoch.

V roku 1668 Huygensove hodiny, ktoré odolali dvom búrkam a námornej bitke, umožnili určiť rozdiel v zemepisnej dĺžke medzi Toulonom a Krétou s chybou 100 kilometrov. Pre túto úroveň navigácie to bol nepochybný pokrok. Pozitívne výsledky však často vystriedali neúspechy. Tak sa v roku 1670 počas plavby holandského admirála Richera do Kanady a Indie ukázal rozdiel v zemepisnej dĺžke veľmi veľký. Huygens po dôkladnej analýze výsledkov všetkých testov dospel k záveru, že kyvadlo napriek všetkým prijatým opatreniam „funguje“ v podmienkach lode nepravidelne a nie je dostatočne spoľahlivé. Aj malá zmena dĺžky kyvadla, napríklad v dôsledku zvýšenia (zníženia) teploty, výrazne ovplyvnila presnosť hodín. Preto v roku 1674 od toho upustil a navrhol použiť ako regulátor rýchlosti vyvažovačku - zotrvačník, ktorý pomocou pružiny vykonáva kmitavé pohyby okolo rovnovážnej polohy. Bol to významný krok vpred. Ale prešlo ďalších 100 rokov, kým bolo možné vyrobiť námorný chronometer, ktorý spĺňal požiadavky námorníkov.

Geygensovi vďačíme nielen za prispôsobenie kyvadla hodinám, ale aj za rozvoj základov jeho teórie, najmä za určenie vzorca pre jeho pohyb. Vedecká kniha „Pendulum Clock“, vydaná v roku 1673, je jednou z najpozoruhodnejších prác o mechanike napísaných v 17. Nie je náhoda, že bola postavená na rovnakú úroveň so slávnou Newtonovou „Principia“.

Objav zákonov kyvadla umožnil nielen vytvorenie presných meračov času, ale prispel aj k množstvu ďalších objavov a vynálezov, V vrátane navigačnej techniky.

Kyvadlo pomohlo zistiť, že gravitačná sila na zemskom povrchu sa mení. Stalo sa to takto. V roku 1672 sa francúzsky astronóm Richet v mene Parížskej akadémie vied vybral na pozorovania do rovníkovej zóny Južnej Ameriky. Po príchode do Cayenne nečakane zistil, že kyvadlové hodiny, starostlivo kalibrované v Paríži, začali meškať dve a pol minúty za deň, to znamená, že kyvadlo začalo kmitať oveľa pomalšie ako zvyčajne. Aby sa obnovila normálna rýchlosť, musela sa skrátiť. Keď sa Richet vrátil do Paríža po dvoch rokoch práce v Cayenne, všimol si, že jeho hodinky sú teraz rýchle presne o dve a pol minúty. Záver by mohol byť len jeden – gravitačná sila, od ktorej závisí zrýchlenie, je na rovníku slabšia ako v Paríži.

Po zverejnení Richetových pozorovaní v roku 1679 sa medzi vedcami rozpútali polemiky. Boli urobené rôzne predpoklady, ale iba Newton bol schopný pochopiť dôvod zmeny taktu. Vysvetlil, že oslabenie gravitácie na rovníku je spôsobené rotáciou a stláčaním Zeme, čo vedci ešte nepoznali. Vďaka kyvadlu teda Newton bez toho, aby opustil svoju kanceláriu, dokázal, že Zem je stlačená na póloch a predĺžená pozdĺž rovníka, to znamená, že obrazec Zeme je stlačený elipsoid. Preto je rozdiel v príťažlivosti - čím bližšie je teleso umiestnené na povrchu Zeme k jej stredu, tým väčšia je príťažlivosť.

Následné štúdie pomocou kyvadla umožnili objasniť tvar Zeme a stanoviť takzvaný „rovný povrch“, ktorý sa vo výpočtoch považuje za povrch Zeme. Teleso ohraničené týmto povrchom, existujúce len v priestore oceánov a rozšírené pod kontinentmi, bolo tzv geoid. Na rozdiel od zemského eliposidu nepredstavuje geoid pravidelný geometrický útvar. Určenie polohy povrchu geoidu je veľmi dôležité pre presnú navigáciu.

Zvlášť široké uplatnenie našlo kyvadlo v technických prostriedkoch navigácie, hlavne ako citlivý prvok v prístrojoch na určovanie vertikály, ale o tom si povieme neskôr a teraz sa vrátime k problému zemepisnej dĺžky.

Riešenie pozdĺžneho problému

Koniec 17. - začiatok 18. storočia. boli poznačené množstvom veľkých námorných katastrof. V roku 1691 pri pobreží Anglicka narazilo na plytčinu niekoľko vojnových lodí, ktoré si v oblasti Plymouth pomýlili Cape Dowman s Cape Berry Head. V roku 1694, kvôli chybe pri výpočte jeho polohy v Gibraltárskom prielive, Wheelerova eskadra narazila na plytčinu. Jej navigátori sa vo výpočtoch pomýlili, pretože sa domnievali, že úžinou už prešli.

Najtragickejšia bola smrť množstva lodí anglickej eskadry admirála Claudisleyho Shovela, ktorá si vyžiadala okolo 2000 ľudských životov vrátane samotného admirála. V septembri 1707 eskadra 21 lodí smerovala zo Stredozemného mora k rodným brehom. 21. októbra sa priblížila k ústiu Lamanšského prielivu. V predchádzajúcich dňoch zúrila búrka, nebolo slnko, námorníci nevedeli objasniť zemepisnú šírku, v dôsledku čoho sa pomýlili pri výpočte miesta a skončili na skalách pri ostrovoch Scilly.

Strata toľkých životov a strata toľkých lodí v krátkom časovom období pobúrili Anglicko. Bolo zrejmé, že katastrofy súviseli predovšetkým s nepresnými mapami, nekvalitnými smermi a hlavne s neschopnosťou presne určiť svoju polohu. Problém zemepisnej dĺžky sa stal naliehavejším a považovali sa za kľúč k zaisteniu bezpečnej navigácie.

Otázka určovania zemepisnej dĺžky sa stala predmetom častých diskusií v anglickom parlamente, podľa jeho rozhodnutia bola vytvorená špeciálna komisia, v ktorej boli takí vynikajúci vedci ako I. Newton, E. Halley, D. Flamsteed. Parlament poveril komisiu, aby vypracovala návrh zákona, ktorý by stimuloval prácu na zaistení bezpečnosti plavby a poskytol veľkú odmenu osobe alebo skupine ľudí, ktorí navrhli riešenie problému určenia zemepisnej dĺžky na mori.

17. júna 1714 bol predložený návrh zákona schválený parlamentom a 1. augusta 1714 podpísaný anglickou kráľovnou Annou.

Podľa tohto zákona bola autorovi alebo autorom, ktorí navrhli projekt umožňujúci určiť zemepisnú dĺžku s presnosťou najmenej 1° alebo 60 námorných míľ, prisľúbená veľká cena 10 tisíc libier šterlingov; 15 tisíc libier šterlingov – ak je zabezpečená presnosť aspoň 40 míľ; a 20 tisíc - 30 míľ (20 tisíc libier šterlingov zo 17. storočia sa rovná takmer pol miliónu dnes). Zákon o zemepisnej dĺžke zároveň vyslovil významnú výhradu, že navrhovaná metóda musí byť nevyhnutne „otestovaná a vyhodnotená z hľadiska jej praktickosti a užitočnosti na mori“.

Súčasne s prijatím zákona sa komisia expertov pretransformovala na Radu pre výskum metód určovania zemepisnej dĺžky na mori. Jeho súčasťou mal byť okrem významných vedcov aj vysoký admirál Veľkej Británie, predseda Dolnej snemovne, prvý člen rady z námorníctva, zástupca ministerstva obchodu, prezident Kráľovskej spoločnosti. , kráľovský astronóm a desať členov parlamentu.

Francúzsko nasledovalo príklad Anglicka. V roku 1716 regent Philippe, vojvoda z Orleansu, ustanovil cenu za určenie zemepisnej dĺžky, ktorú udeľuje Francúzska akadémia vied.

Prijatý zákon o zemepisnej dĺžke a udelené ceny boli dobrým podnetom na zintenzívnenie prác na zaistení bezpečnosti plavby. Žiadny z návrhov, ktoré rada dostala pred rokom 1737, však nebola úplne schválená.

Jednou z prvých prihlášok, ktoré súťažili o cenu, bol nápad matematikov Humphreyho Dittona a Williama Winstona, publikovaný v roku 1714. Navrhli ukotviť lode v určitých vzdialenostiach pozdĺž najrušnejších námorných trás a merali ich geografické súradnice. Presne o polnoci miestneho času na ostrove Tenerife mala každá loď vypáliť salvu z mínometov vo vertikálnom smere tak, aby granáty explodovali presne vo výške 2000 metrov. Plavidlá prechádzajúce okolo museli merať smer signálu a dosah (na základe času medzi zábleskami a okamihom príchodu zvukového signálu) a z nich určiť svoju polohu.

Čo sa týka tohto fantastického návrhu, ako píše historik Greenwichského observatória D. House, čoskoro vyšli básne s takým ironickým obsahom:

Zemepisná dĺžka Sly Winston
Skryl sa pred nami v hmle.
Drahý Ditton s ním
Vinný z toho podvodu.
Takže priatelia, my vám to oplatíme v plnej výške.
K zásluhám týchto mužov vedy,
Zemepisná dĺžka pre nás zmizla,
Ale hlúposť nás žiada, aby sme to vzali do svojich rúk.

Cena Longitude Act v celkovej výške 22 500 libier bola udelená až v polovici 70. rokov. XVIII storočia osemdesiatročný mechanik John Harrison, alebo, ako ho tiež prezývali, John Longitude, za vytvorenie vysoko presných chronometrových hodiniek (z gréckeho „chronos“ – čas a „metros“ – meranie), vďaka ktorým sa to napokon podarilo možné riešiť tento problém po stáročia spojený s neriešiteľným „kvadratúrou kruhu“.

A začalo to takto. John Harrison, syn vidieckeho tesára z Wakefieldu v Yorkshire, sa v mladosti zaujímal o hodinky a dosiahol v tom dobré výsledky - dizajn hodiniek, ktoré vytvoril, sa vyznačoval presným a stabilným strojčekom. V roku 1730, keď bol v Londýne, sa prvýkrát dozvedel o cene, ktorú udeľuje parlament, a že jeden zo spôsobov, ako vyriešiť problém zemepisnej dĺžky, spočíva vo vytvorení presného „strážcu času“. Úloha sa zdala v jeho silách a pustil sa do práce.

Harrison začal riešením otázok, ktoré vyvstali už pred Huygensom: bolo potrebné znížiť na minimum závislosť hodín od zmien teploty, vlhkosti, sklonu a postupu lode. V roku 1725, aby zabezpečil teplotnú kompenzáciu, vyvinul kyvadlo zostavené zo zinkových a oceľových tyčí, teda z odlišných kovov s rôznymi koeficientmi rozťažnosti. Tyče sa spájali tak, že pri zmene teploty sa dĺžka niektorých zväčšila a iných zmenšila. Pri správnom výbere veľkostí tyčí zostala dĺžka kyvadla počas kolísania teploty nezmenená. Toto technické riešenie prinieslo vynikajúce výsledky a teraz sa ho rozhodol implementovať do nových hodiniek v podobe kompozitného balancéra. Jeho koleso nebolo pevné ako Huygensovo, ale pozostávalo z dvoch spájkovaných pásikov, z ktorých jeden bol vyrobený z mosadze a druhý z ocele. To umožnilo zabezpečiť odolnosť chronometra voči teplotným výkyvom.

Harrison dokončil prvý chronometer v roku 1735 a predložil ho Board of Longitude. Jeho dizajn bol veľmi nezvyčajný. Kyvadlo bolo nahradené dvoma veľkými vyvažovacími kolesami, ktoré sa otáčali v opačných smeroch, v dôsledku čoho bol vplyv pohybu lode na jednom vyvažovacom kolese kompenzovaný druhým. Samotné vyvažovače, ako sme už spomenuli, boli kompozitné. Na označenie času boli k dispozícii štyri číselníky - sekundy, minúty, hodiny a dni. Chronometer bol veľmi objemný a vážil viac ako 30 kilogramov, hoci mnohé jeho časti boli vyrobené z dreva.

V roku 1736 sa za pomoci E. Halleyho a za priamej účasti vynálezcu uskutočnili testy tohto chronometra na lodiach „Centurion“ a „Orford“. Prístroj vykazoval dobrú presnosť, čo písomne ​​potvrdili aj kapitáni lodí. S výsledkami však nebol úplne spokojný ani Harrison, ani členovia Rady, keďže lode podnikli plavbu do Lisabonu a späť, teda po poludníku, a pri takejto plavbe bolo ťažké posúdiť presnosť udržiavania počiatočná zemepisná dĺžka.

V roku 1739 bola vyrobená druhá vzorka chronometra. Od prvého sa však líšil len málo - bol objemný a ťažký ako jeho predchodca (výška asi 1,5 metra a hmotnosť takmer 50 kilogramov). Práca Harrisona neuspokojila, no dala podnet k množstvu nových nápadov a začal vyrábať tretiu verziu chronometra, čo trvalo 19 rokov. Rada sa rozhodla otestovať nový chronometer v náročných podmienkach dlhej plavby do Západnej Indie. Zatiaľ čo prípravy na kampaň prebiehali, Harrison predstavil štvrtú možnosť, ktorá podľa jeho slov „prekonala všetky očakávania“.

18. novembra 1761 loď „Deptford“ s chronometrami, ktorú sprevádzal Johnov syn William, smerovala na Jamajku. Počas 81 dní plavby hodinky zaznamenali chybu iba 5 sekúnd. Pomerne vysokú presnosť ukázali aj na ceste späť do Anglicka – chyba v súradniciach po prílete do Portsmouthu bola len 16 míľ.

Podmienky zákona z roku 1714 sa teda splnili a Harrison mal právo počítať s dlho očakávanou cenou. Rada pre zemepisnú dĺžku sa však zatiaľ rozhodla obmedziť na odmenu 5 000 libier šterlingov s odvolaním sa na nedostatok údajov a jedinečnosť jednorazovej vzorky. Harrison tieto peniaze odmietol, chcel získať všetkých 20 tisíc a trval na opakovaní testov za ešte prísnejších podmienok. Uskutočnili sa v roku 1784 počas plavby lode Jeho Veličenstva Tartar z Portsmouthu na ostrov Barbados. Boli prijaté najprísnejšie opatrenia na zabezpečenie nestrannosti testov a objektívneho hodnotenia ich výsledkov. A tentoraz boli skvelé. Pre konečné rozhodnutie o cene Rada požadovala, aby boli odhalené tajomstvá výroby chronometra, a aby sa zabezpečilo, že sa bude dať opakovať, poverila hodinára Lerkuma Kendalla, aby urobil jeho kópiu.

Tento model Kendall a tri ďalšie vyrobené J. Arnoldom na odporúčanie Rady vzal na svoju druhú plavbu kapitán J. Cook. Počas trojročnej plavby sa výborne osvedčil chronometer vyrobený spoločnosťou Kendall. Cook pri tejto príležitosti napísal tajomníkovi admirality: „Hodinky pána Kendalla prekonali očakávania aj tých najhorlivejších obrancov; tento prístroj, ktorého hodnoty boli korigované podľa lunárnych pozorovaní, bol náš verný sprievodca všetkými peripetiami a podnebím.“

Problém zemepisnej dĺžky bol tak konečne vyriešený. Pochybnosti Longitude Council boli rozptýlené a J. Garrison dostal zaslúžený bonus.

Vo Francúzsku veľa ľudí pracovalo na vytvorení presného „strážcu času“, ale najúspešnejší boli kráľovský hodinár Pierre le Roy (1717-1785) a Ferdinand Berthoud (1729-1807). Ich chronometre po mnohých úpravách nakoniec úspešne prešli dlhodobými lodnými testami a ukázali pozitívne výsledky. V roku 1773 bol Pierre le Roy ocenený kráľovskou cenou za najlepšie francúzske chronometre.

Výhody chronometrov alebo, ako sa tiež nazývali, „pozdĺžnych hodín“, námorníci rýchlo ocenili, ale na lode sa zavádzali pomaly, pretože ich dokázali vyrobiť iba vysokokvalifikovaní mechanici, a to aj v malom množstve. A boli veľmi drahé. Napriek tomu všetky veľké plavby druhej polovice 18. storočia. už boli vykonané s chronometrami. Používali ich J. Cook, J. La Perouse, D. Entrecasteaux. Francúzskemu hydrografovi Josephovi de Corguelinovi, ktorý sa 16. januára 1772 vydal z Port Louis na ostrove Maurícius hľadať južný kontinent, sa však napriek veľkému úsiliu nepodarilo získať chronometer. To viedlo k tomu, že poloha ním objaveného súostrovia, ktoré bolo neskôr pomenované po ňom, bola určená s chybou 240 míľ, teda približne 450 kilometrov.

Hromadná výroba chronometrov pre navigáciu bola v západoeurópskych krajinách zvládnutá až koncom 18. a začiatkom 19. storočia.

V Rusku bola potreba presného merania času na určenie miesta na mori pochopená skoro. Dokonca aj M. V. Lomonosov veril, že najlepší spôsob, ako určiť zemepisnú dĺžku, je porovnať „čas na poludníku lode a čas na prvom poludníku“. Zatiaľ čo sa zaoberal prípravou špeciálnej expedície na otvorenie najkratšej námornej cesty z Európy do Číny, urobil nielen niekoľko vylepšení hodiniek, aby boli vhodnejšie na použitie na lodi, ale navrhol aj svoj návrh štvorkolky. jarné morské hodinky, ktoré by podľa plánu autora mali zabezpečiť rovnomerný pohyb a možnosť spustiť ich bez zastavenia. Lomonosov upozornil na skutočnosť, že pohyb morských hodín je výrazne ovplyvnený zmenami teploty okolitého vzduchu a dynamikou lode a počas expedície odporučil: „Umiestnite hodiny do vnútra lode, do časti ponorenej v more, kde sa rozpúšťanie vzduchu mení len málo. Navyše táto poloha v strede lode nepodlieha toľkým výkyvom.“

Aby sa predišlo vplyvu kolísania teploty a sklonu, vedec tiež navrhol použiť „kovové hodiny“, podobné pieskovým hodinám, ale naplnené striebornými brokmi špeciálne vyrobenými pomocou jeho technológie. Podľa Lomonosova mali takéto hodinky umožniť „uskutočňovať astronomické pozorovania na poludníku lode“ a porovnaním ich údajov s časom na prvom poludníku by bolo možné „odvodiť zemepisnú dĺžku miesta“.

Takéto hodinky samozrejme nemohli konkurovať chronometru, ale je dôležité zdôrazniť snahu vedca, ktorý v tom čase ešte nepoznal Garrisonovu prácu, v tomto smere myslenia.

Hodinárstvo v Rusku bolo v tom čase dobre rozvinuté. Stačí pripomenúť takých vynikajúcich majstrov, akými boli mechanik Ruskej akadémie vied I. P. Kulibin (1735 – 1818), jeho súčasník T. I. Voloskov (1729 – 1806), L. F. Sobakin (1746 – 1818) a ďalší vytvorili orloj. ktorý nemal vo svojej komplexnosti obdobu. Ukazovali nielen čas v hodinách, minútach a sekundách, ale reprodukovali aj pohyb Zeme okolo Slnka a Mesiaca okolo Zeme a zmenu ich polohy voči stáliciam; pohyb Slnka pozdĺž ekliptiky s označením 12 znamení zverokruhu, východu a západu slnka na rôznych miestach; striedanie prestupných a neprestupných rokov; zmeny fáz Mesiaca, zatmenie Mesiaca; zemepisné súradnice najdôležitejších miest; „večný“ kalendár označujúci aktuálny mesiac a počet dní v ňom; čísla a mená dňa; informácie o politickej geografii atď.

Ale boli to, samozrejme, veľké nástenné hodiny. Ruskí remeselníci v tom čase nevyrábali námorné chronometre a nakupovali ich od zahraničných firiem, najmä od anglických. Na šalupách „Nadezhda“ a „Neva“, ktoré uskutočnili plavby v rokoch 1803-1806, bolo nainštalovaných šesť chronometrov. oboplávanie sveta pod velením I. F. Krusensterna a Yu F. Lisjanského. F.F Bellingshausen a M.P Lazarev pomocou chronometrov určili zemepisnú dĺžku počas expedície do Antarktídy v roku 1820 na šalupách „Vostok“ a „Mirny“. Vo svojom denníku M.P Lazarev poznamenal: „Boli sme na Tahiti skontrolovať naše chronometre, ktoré sa ukázali ako správne, a preto môžeme dospieť k záveru, že naše objavy boli zanesené na mapy pomerne presne.

V roku 1839 bolo založené Pulkovo observatórium, ktorého účelom bolo podľa zakladacej listiny produkovať: „a) neustále a čo najdokonalejšie pozorovania smerujúce k úspechu astronómie ab) relevantné pozorovania potrebné pre geografické podniky. v ríši a na vedecké cesty. Okrem toho c) musí všetkými prostriedkami prispievať k zdokonaľovaniu praktickej astronómie...“.

Založenie observatória prispelo k rozvoju práce na presných časomeroch v Rusku. Najmä v roku 1856 bola v „Marine Collection“ č. 2 publikovaná práca riaditeľa observatória Pulkovo, akademika V. Ya Struvea, „O kompenzácii chronometrov“, v ktorej vypracoval odporúčania na úpravu hodnôt chronometrov. berúc do úvahy zmeny ich priebehu v závislosti od zmien teploty. To umožnilo zvýšiť presnosť určenia zemepisnej dĺžky.

Chronometre zakúpené od zahraničných spoločností boli starostlivo skontrolované v námornom observatóriu Kronstadt založenom v roku 1856 a potom odoslané na lode. Tu robili aj výskumy stálosti ich kurzu, citlivosti na zmeny teploty, vlhkosti atď. K povinnostiam astronóma Kronštadtského observatória patrilo „presné určovanie času pre vojenské aj obchodné lode, kontrola chronometrov a ukazovanie času do lode v rejni.“ a v prístave... vykonávajúci vedecký výskum týkajúci sa aplikácie astronómie v navigácii.“

V roku 1849 na výstave ruských vyrobených produktov bol už ako exponát prezentovaný námorný chronometer vyrobený ruským majstrom A.F. Roginom. Od roku 1865 začala dielňa Augusta Eriksona so sídlom v Petrohrade vyrábať chronometre. Výrobky tejto dielne boli vysoko ocenené na mnohých priemyselných výstavách a medzi námorníkmi. Takmer nahradili chronometre kúpené v zahraničí. Táto dielňa slúžila potrebám námorníctva až do roku 1902, kedy sa objavila druhá dielňa Karla Eriksona, Augustovho menovca. Závislosť od dovozu sa otvorením tejto dielne znížila na minimum.

Mechanizmus námorného chronometra, osadený v kovovom puzdre so skleneným vekom, je inštalovaný v kardanovom závese v drevenej krabici s dvojitým vekom. Prvý sa otvorí, keď potrebujete odpočítať čas, druhý - keď potrebujete spustiť zariadenie a nastaviť jeho ručičky.

Stálosť denného cyklu moderných chronometrov sa skrátila na desatiny sekundy. Elektronický chronometer Chronostat IV vytvorený švajčiarskou spoločnosťou Bernard Golar S.A. má teda batériu s kapacitou 18 mesiacov nepretržitej prevádzky, vodotesné a nárazuvzdorné puzdro. Presnosť poskytovaná oscilátorom z kremenného kryštálu v nestabilných podmienkach prostredia je iba 0,1 sekundy za deň. Zariadenie dokáže ovládať činnosť opakovačov hodín umiestnených v rôznych priestoroch lode.

Teraz si každý dobre uvedomuje, že zemepisná dĺžka sa meria od nultého poludníka, ktorý prechádza cez Greenwichské observatórium neďaleko Londýna. Ale nebolo to tak vždy. Starovekí astronómovia merali zemepisnú dĺžku spravidla z oblasti, kde robili pozorovania. Napríklad Hipparchos si za svoj východiskový bod zobral poludník Rodos, teda zemepisnú dĺžku ostrova Rodos, kde žil. Jeho nasledovník Ptolemaios považoval poludník ostrova Fortune, ktorý sa nazýval západnou hranicou sveta, za nulu a Arabi počítali zemepisnú dĺžku od r.

Kapverdské ostrovy / Mnoho námorníkov dlho meralo zemepisnú dĺžku v mŕtvom počítaní z prístavu, z ktorého loď vyplávala, alebo z nejakého výrazného geografického bodu, ako je ostrov, mys atď.

V roku 1493 schválil pápež Alexander VI demarkačnú líniu rozdeľujúcu sféry vplyvu Španielska a Portugalska. Prešiel 100 líg západne od Azorských ostrovov a mnohí kartografi ho používali ako nulu
poludník. V diele „Arte de Navigar“ („Umenie navigácie“), vytvorenom v roku 1556, jeho autor Martin Cortes navrhol, aby sa zemepisná dĺžka počítala od zvislej čiary vedenej „cez Azory alebo bližšie k Španielsku, kde je toho viac. mapa
voľné miesto."
Spočiatku takéto nezrovnalosti vo výbere nultého poludníka nikomu zvlášť neprekážali, ale keď sa objavili relatívne presné námorné mapy, svojvoľný výpočet zemepisnej dĺžky často začal viesť k zmätku. Každý vydavateľ mapy umiestnil poludník tam, kde sa mu najviac páčil. Navyše na niektorých mapách bola zemepisná dĺžka meraná na západ, na iných - na východ. Potreba dať veci do poriadku v tejto veci sa vyostrila v období veľkých geografických objavov, keď bolo potrebné zakresliť nové krajiny do máp a objasniť ich geografické súradnice.

V roku 1573 španielsky kráľ Filip II. vydal nariadenie, že na všetkých španielskych mapách by sa mala zemepisná dĺžka merať od poludníka mesta Toledo na západ.

Prvý pokus o vytvorenie spoločného nultého poludníka pre všetky štáty sa uskutočnil v roku 1634 na konferencii popredných matematikov a astronómov zvolanej vo Francúzsku z iniciatívy kardinála Richelieu. Vedci sa zhodli na tom, že poludník prechádzajúci cez západné pobrežie najzápadnejšieho z Kanárskych ostrovov – Ferro – budú považovať za nulový. V tom čase však prebiehala tridsaťročná vojna a rozhodnutia konferencie sa nešírili.

V roku 1676 začalo svoju prácu Kráľovské observatórium, postavené na vysokom kopci na mieste starého hradu v Greenwichi. Toto observatórium bolo predurčené stať sa najužitočnejším pre navigáciu. Bola založená na príkaz kráľa Karola II. s cieľom „uspokojiť potreby námorníkov“. Prvým veľkým úspechom observatória bol Flamsteedov dôkaz, že Zem rotuje pomerne konštantnou rýchlosťou, čo bolo veľmi dôležité pre určenie zemepisnej dĺžky pomocou chronometrov. Už v prvých rokoch sa urobilo veľa pre organizáciu presnej časovej služby v Greenwichi.

Greenwichské observatórium sa preslávilo a námorníci sa pri určovaní zemepisnej dĺžky začali čoraz viac zameriavať na greenwichský poludník, najmä preto, že mnohé mapy a námorné almanachy používané námorníkmi boli britského pôvodu. V roku 1871 už dvanásť krajín meralo zemepisné dĺžky na svojich námorných mapách z Greenwichského poludníka.

V októbri 1884 sa vo Washingtone konala Medzinárodná konferencia o poludníkoch, „...na diskusiu a, ak je to možné, na stanovenie poludníka vhodného na použitie ako nula zemepisnej dĺžky a štandardného času na celom svete“. Konferencia trvala mesiac. Bolo poznamenané, že predtým predložené návrhy na prechod hlavného poludníka cez ostrovy Ferro a Tenerife cez jeden z jeruzalemských chrámov, Cheopsovu pyramídu, nemožno prijať. Požiadavky sú také, že poludník by mal prechádzať jedným z najvýznamnejších observatórií schopných neustále vykonávať najpresnejšie pozorovania a nemalo by byť potrebné zásadne upravovať už vydané mapy a príručky.

Najviac zo všetkého tieto požiadavky spĺňal greenwichský poludník, presnejšie poludník prechádzajúci osou jedného z ďalekohľadov Greenwichského observatória. V uznesení konferencie sa uvádza: „Od tohto poludníka by sa mala zemepisná dĺžka merať v dvoch smeroch až do 180° – na východ so znamienkom plus a na západ so znamienkom mínus.

Rádiové časové signály nad oceánom

Medzinárodná konferencia o poludníkoch z roku 1884 sa spolu s rezolúciou o nultom poludníku rozhodla použiť greenwichský čas ako univerzálny čas. Odporúčalo sa, aby všetky almanachy a námorné ročenky boli vydávané podľa miestneho greenwichského času.

Aby bolo možné presne určiť zemepisnú dĺžku, chronometer musí byť nastavený na greenwichský čas a jeho priebeh musí byť neustále monitorovaný. V prvej fáze bol tento problém vyriešený buď astronomickými pozorovaniami, alebo porovnaním so štandardnými hodinami ukazujúcimi greenwichský čas v mieste odchodu lode.

Na porovnanie chronometrov s referenčnými „strážcami univerzálneho času“ použili prenosné hodinky, pretože sa neodporúčalo chronometrom znova pohybovať, aby nebol vystavený otrasom a zmenám prostredia. Na zobrazenie prenosných hodiniek na úsvite objavenia sa chronometrov použili signály odosielané z pobrežia špeciálne pre lode v prístave. Používané signály boli vypnutie svetlometov, spustenie vlajky, streľba z dela, úder na zvon atď.

V roku 1824 kapitán britského námorníctva R. Washop navrhol použiť signálna loptička . V roku 1833 bolo takéto signalizačné zariadenie postavené na východnej veži Kráľovského observatória v Greenwichi.

Každý deň o 12:58 sa nad vežou zdvihla červená guľa, ktorá slúžila ako varovanie, že čas je pripravený na kontrolu. Presne o 13:00 podľa referenčných hodín pracovník hvezdárne vyslobodil loptu z opory a tá spadla. Od roku 1852 bol okamih pádu lopty riadený elektrickým signálom. Greenwichská signálna guľa bola jasne viditeľná pre lode na Temži.

So zavedením telegrafu bola úloha jednoduchšia. Teraz by elektrický impulz vyslaný referenčnými hodinami mohol aktivovať signálne zariadenie, delo, zvon atď., kdekoľvek, dokonca aj vo veľkej vzdialenosti od observatória. V druhej polovici 19. stor. V mnohých veľkých námorných prístavoch v Európe boli inštalované presné časové signalizačné zariadenia ovládané telegrafom.

V Petrohrade už v roku 1735 astronóm akademik J. N. Delisle (1688-1768) navrhol synchronizovať hodiny každý deň presne na poludnie, na základe signálu z astronomického observatória, aby sa vystrelilo delo z jednej z bášt admirality. . Tento projekt však neschválila cisárovná Anna Ioannovna (1693-1740) a na dlhý čas sa naň zabudlo.

Myšlienka označiť poludnie výstrelom z dela sa vrátila až v polovici 19. storočia. V roku 1862 bolo nadviazané telegrafné spojenie medzi Pulkovo observatóriom a Petrohradom, cez ktoré sa začali prenášať presné časové signály. Na základe týchto signálov bolo rozhodnuté „ohlásiť poludnie Petrohradu“ streľbou z dela z územia admirality.

Signál bol odoslaný do elektrických hodín umiestnených v miestnosti veliteľa pevnosti. Tie boli spojené elektrickým drôtom s jednou zo zbraní a každý deň na poludnie sa uzavretím kontaktu elektrického obvodu zapálil pušný prach v nej.

V roku 1905 veliteľ námorného prístavu v Petrohrade uviedol, že signálne výstrely umožňujú kontrolu lodných chronometrov len s presnosťou 1,5 sekundy, čo na navigačné účely nestačí. Odvtedy sa signály vysielali len pre civilné potreby a potom boli úplne zastavené. V súčasnosti sú zábery z Petropavlovskej pevnosti len poctou tradícii. Obnovené boli v júni 1957 počas osláv 250. výročia Leningradu.

V roku 1866 najväčšia loď na svete v tom čase, Great Eastern, kládla transatlantický telegrafný kábel. Počas týchto prác novopoložený kábel na Great Eastern prijímal telegraficky dvakrát denne časový signál z Greenwichu, čo po prvý raz na svete umožnilo bez vizuálnych pozorovacích metód s vysokou presnosťou určiť zemepisnú dĺžku umiestnenie lode na šírom mori.

Ale všetky lode, samozrejme, nemohli so sebou nosiť káble, a preto, aby sa zvýšila presnosť pozorovaní a chránili sa pred problémami v prípade straty času v dôsledku zastavenia hodín, navigátori nosili so sebou niekoľko chronometrov a používali ich. priemerná hodnota ich nameraných hodnôt. Rovnaká metóda bola použitá na zvýšenie presnosti určenia zemepisnej dĺžky rôznych geografických bodov. V roku 1823 sa teda pri určovaní rozdielu zemepisnej dĺžky medzi Doverom a Portsmouthom prepravilo po mori 30 chronometrov. Pri snímaní súradníc Baltského mora v roku 1833 použila expedícia ruského geografa F. F. Schuberta 56 chronometrov a pri určovaní súradníc observatória Pulkovo už bolo potrebných 81 chronometrov.

Ruský vedec a elektrotechnik A. S. Popov (1859-1905/06) 7. mája 1895 predviedol na stretnutí fyzikálneho oddelenia Ruskej fyzikálno-chemickej spoločnosti rádiový prijímač, ktorý vynašiel ako prvý na svete. Zrodila sa elektrická komunikácia bez drôtov. V marci 1896 bol na vzdialenosť 250 metrov prenesený prvý dvojslovný rádiogram na svete „Heinrich Hertz“. Na jar roku 1897 dosah rádiovej komunikácie dosiahol 600 metrov av roku 1901 už 150 kilometrov.

Vynález rádia radikálne zmenil celú časovú službu vrátane lodí.

Američania ako prví využili možnosť vysielať časové signály rádiom pre potreby navigácie. V roku 1904 takéto signály začala vysielať rádiová služba amerického námorníctva zo štátu Navesinka. V januári 1905 začala pravidelne vysielať poludňajšie časové signály washingtonská rozhlasová stanica a v roku 1907 rozhlasová stanica Norddeutsch Radio v Nemecku.

V roku 1908 sa francúzsky úrad pre zemepisnú dĺžku rozhodol prenášať rádiové časové signály z Eiffelovej veže. Pravidelné vysielanie sa začalo 23. mája 1910 o polnoci. Signálne kyvadlo parížskeho observatória pri kývaní uzavrelo kontakt elektrického obvodu a cez kábel aktivovalo relé vysielacej rádiostanice inštalovanej na Eiffelovej veži. Rytmické signály tejto rádiostanice umožnili určiť chyby v časovaní chronometrov s presnosťou 0,01 sekundy. Od roku 1912 začalo vysielať časové signály aj observatórium v ​​Greenwichi.

Udržiavanie času je oveľa jednoduchšie. Námorníci si teraz mohli skontrolovať svoje chronometre bez toho, aby vstúpili do prístavu. Navyše nebolo potrebné vytvárať obzvlášť presné lodné chronometre schopné ukladať greenwichský čas na dlhú dobu a bez kontrol.

Každým rokom rástol počet rozhlasových staníc vysielajúcich časové signály. Navyše si každý nastavuje svoj vlastný čas a kód prenosu signálu. Túto prácu bolo potrebné nejako zefektívniť a v októbri 1912 sa v Paríži z iniciatívy Francúzskeho úradu pre zemepisné dĺžky zišla konferencia 16 európskych a amerických krajín o problematike rádiotelegrafického prenosu času. Na konferencii sa zúčastnili aj traja delegáti z Ruska: riaditeľ Pulkovskej hvezdárne akademik O. A. Backlund, minister obchodu a priemyslu, mechanik Hlavnej komory pre váhy a miery F. I. Blyumbach a z námorného ministerstva poverený asistent. vedúcemu Hlavného hydrografického riaditeľstva kapitána 1- hodnosti A. M. Bukhteeva.

Konferencia schválila od 1. júla 1913 jednotný systém časových signálov „Onogo“ pre rozhlasové stanice vo všetkých krajinách a odporučila aj taký rozpis rozhlasových staníc, aby sa navzájom nerušili. Bol poskytnutý aj harmonogram pre tie rozhlasové stanice, ktoré sa môžu objaviť v budúcnosti. Predpokladalo sa, že aspoň jeden časový signál za deň možno prijať všade na zemskom povrchu, okrem polárnych oblastí. Bola zaznamenaná potreba vysielať okrem bežných signálov na všeobecné použitie aj špeciálne signály na „vedecké účely“.

Rádio nielenže umožnilo vysielať do éteru časový signál referenčných hodín konkrétnych observatórií, ale otvorilo aj možnosť „zjednotiť“ nimi produkovaný čas, t. j. vytvoriť jednotný medzinárodný systém na generovanie presného času. , čo umožnilo odstrániť nesúlad medzi časmi rôznych hvezdární.

Na realizáciu tejto myšlienky konferencia zvolila špeciálnu „predbežnú“ komisiu medzinárodného času pod vedením riaditeľa hvezdárne Pulkovo, akademika O. A. Backlunda. Táto komisia vypracovala projekt na vytvorenie Medzinárodného úradu pre čas a poslala vládam rôznych krajín návrhy, aby sa pripojili k medzinárodnej časovej službe s cieľom organizovať prenos vysoko presného zjednoteného času do celého sveta. Prvá svetová vojna však túto prácu pozastavila.

K tejto problematike sa vrátili v roku 1919 na konferencii v Bruseli, kde vznikla Medzinárodná astronomická únia. Na zjazde tohto zväzu v tom istom roku vznikol stály Medzinárodný časový úrad, ktorého úlohou bolo koordinovať a sumarizovať prácu všetkých časových služieb vo svete.

V Rusku sa pravidelný príjem rádiových časových signálov začal v máji 1913. Už v roku 1914 sa uskutočnil pokus o objasnenie zemepisnej dĺžky observatória Pulkovo pomocou rádiových časových signálov. V roku 1920 začalo astronomické observatórium v ​​Pulkove pravidelne vysielať presné časové signály. Signály sa vysielali denne, najskôr o 19:30 a od júla 1921 o 19:00 svetového času prostredníctvom petrohradskej rozhlasovej stanice „New Holland“. 25. mája 1921 sa začali vysielať signály cez Moskovskú októbrovú rozhlasovú stanicu na Khodynke.

Je potrebné poznamenať, že autori rádiových signálov „New Holland“ a „Khodynka“ neprijali medzinárodný systém „Onogo“, ale z nejakého dôvodu vymysleli svoj vlastný, proti čomu silne nesúhlasil slávny sovietsky hydrograf-geodéz N. N. Matusevich. (1875-1950). V roku 1923 publikoval článok v „Poznámky k hydrografii“, v ktorom poukázal na nevýhodnosť nového systému pre navigátorov a jeho nedostatky v porovnaní s medzinárodným systémom a navrhol prechod na systém „Onogo“.

V tomto období začali hrať veľkú rolu pri odbavovaní času na navigačné účely aj námorné astronomické observatóriá v Kronštadte, Nikolajeve, Sevastopole, Vladivostoku a Akhangelsku. Ich úlohou bolo určovať korekcie štandardných hodín a určovať denný astronomický poldeň.

V roku 1948 bola u nás pri Štátnom normalizačnom výbore MsZ zriadená Medzirezortná komisia Jednotnej časovej služby, ktorej hlavnými úlohami bolo riešiť otázky súvisiace s prenosom presných časových signálov a koordinovať prácu v tejto oblasti. oblasť rôznych zainteresovaných oddelení.

V súčasnosti informácie o štandardnom čase prostredníctvom rozhlasových staníc a televízie prenáša Štátna časová a frekvenčná služba (STSF), ktorá združuje činnosť astronomických pozorovaní, príjem a vysielanie časových signálov z 21 hvezdární, vrátane zahraničných. Informácie o domácich a zahraničných rozhlasových staniciach vysielajúcich časové signály, ako aj o ich vysielaných programoch, sú zverejnené v bulletine „Referenčná frekvencia a časové signály“, ktorý vydáva Medzirezortná komisia Jednotnej časovej služby pri Štátnom výbore pre normy Rady. ministrov.

Odchýlka presných časových signálov vysielaných poprednými domácimi rozhlasovými stanicami od stupnice Štátneho časového a frekvenčného štandardu nepresahuje 0,00003 sekundy. Vysielacie stanice v krajine vysielajú na konci každej hodiny signály kontroly času vo forme šesťsekundových impulzov. Posledný šiesty signál zodpovedá 00:00 z nasledujúcej hodiny.

Radikálne sa zmenila aj presnosť výroby a uchovávania referenčného času v observatóriách. V čase založenia observatória v Greenwichi bola presná časová známka získaná pomocou špeciálnych astronomických pozorovaní. To sa uskutočnilo pomocou priechodového nástroja - ďalekohľadu, inštalovaného striktne pozdĺž poludníka. Stanovenie časových momentov sa uskutočňovalo pozorovaním prechodu obrazu hviezd cez závit okuláru. Čím presnejšie astronóm zaznamená okamih, keď hviezda prejde závitom okuláru, t. j. poludníkom pozorovateľa, tým presnejšie možno určiť korekciu orloja a tým presnejšie určiť miestny čas. Presnosť určenia momentov touto metódou bola niekoľko desatín sekundy. Presnosť bolo možné niekoľkonásobne zvýšiť použitím automatických zapisovačov prechodu hviezdy v poli okuláru ďalekohľadu, najmä fotoelektrických prístrojov, chronografov, fotografických zenitových tubusov a iných prostriedkov a metód.

Čas sa na observatóriách medzi astronomickými pozorovaniami udržiaval pomocou mechanických kyvadlových hodín a chronometrov. Pre zabezpečenie vysokej presnosti boli takéto hodinky umiestnené v hlbokých pivniciach, kde bolo jednoduchšie zabezpečiť stálu teplotu a atmosférický tlak a ochrániť prístroje pred prípadnými otrasmi. V súčasnosti sa na získanie časových okamihov používajú atómové štandardy, ktoré reprodukujú trvanie sekundy efemeríd, t.j. matematicky jednotný čas, s chybou nie väčšou ako 10~12-10~13 sekúnd.

Atómové hodiny sú založené na oscilačných procesoch atómov chemických prvkov, najmä atómov cézia, ktoré sa vyskytujú s výnimočnou stálosťou.

Takáto vysoká presnosť časovej štandardizácie a vysielania je potrebná predovšetkým na vedecké a špeciálne účely (vesmírna navigácia, rádionavigácia, komunikácie atď.). Pre námornú nebeskú navigáciu sú požiadavky podstatne nižšie. Na merania nebeskej navigácie teda stačí poznať univerzálny čas s presnosťou na stotiny až desatiny sekundy. Pri každodenných činnostiach by sa námorné hodiny na lodi nemali líšiť od presného času o viac ako 0,25 minúty.

Na poskytovanie presného času pre navigáciu a astronomické určovanie, organizovanie strážnej služby a riešenie iných problémov na moderných lodiach a plavidlách bola vytvorená špeciálna časová služba. Medzi jeho funkcie patrí:

- zabezpečenie uloženia presného univerzálneho času;

- Príjem rádiových signálov s presným časom a výpočet korekcií pre chronometre a námorné hodiny;

- monitorovanie práce „strážcov času“ a ich servis;

- distribúcia informácií o presnom čase na rôzne príspevky a pod.

Chronometer je vždy uložený na rovnakom mieste - v špeciálnej priehradke tabuľky grafov. Nedá sa s ním hýbať, okrem opráv alebo v prípade demagnetizácie na lodi (pod vplyvom elektromagnetických polí sa denný chod chronometra môže výrazne zmeniť). Miesto, kde je chronometer uložený, musí byť vzdialené od zdrojov magnetických a elektromagnetických polí, mechanických inštalácií, ktoré spôsobujú vibrácie a tepelných vedení, ktoré vedú k náhlym teplotným výkyvom.

Na nastavenie chronometra podľa univerzálneho času sú ručičky vopred nastavené na najbližší greenwichský čas rádiových signálov. V momente prijatia signálu sa chronometer spustí jeho otočením okolo zvislej osi o 40-45°. Potom sa skontroluje presnosť času a určia sa korekcie porovnaním s inou časovou normou alebo rádiovými signálmi vysielanými v nasledujúcich hodinách.

Ak sa vyžaduje obzvlášť vysoká presnosť, štandardné sekundové signály sa prijímajú niekoľkokrát za sebou, zaznamenávajú sa údaje z chronometra a vypočíta sa priemerná hodnota. Maximálna chyba pri určovaní korekcie chronometra pri sluchovom príjme signálov je od 0,2 do 0,5 sekundy.

Na zaznamenávanie času pri astronomických pozorovaniach sa používajú takzvané palubné hodiny, čo sú prenosné hodiny so sekundovou ručičkou pohybujúcou sa v 0,2-sekundových krokoch, alebo stopky. Počas pozorovaní sa hodiny nastavujú na univerzálny čas pomocou chronometra porovnávacou metódou. Na meranie krátkych časových úsekov sa používajú stopky.

V momente merania výšok svietidiel sa zaznamená čas a následne s prihliadnutím na príslušné korekcie sa vypočíta čas pozorovania Greenwich.

Na mnohých lodiach a plavidlách je v súčasnosti nainštalovaný elektronický lodný časový systém (SVEC).

Systém pozostáva z funkčne a konštrukčne ucelených modulov, ktoré umožňujú vytváranie rôznych konfigurácií v závislosti od požiadaviek lodí a plavidiel.

Základom systému je quartzový chronometer KH, poskytovanie ukladania času s chybou nie horšou ako jedna sekunda za 40 dní. Takáto presnosť bola dosiahnutá vďaka vlastnostiam piezoquartzovej platne, keď sa na ňu aplikuje elektrický prúd, aby vykonávala periodické oscilácie s extrémne konštantnou frekvenciou a nízkym útlmom. Elastické kmity kryštálu kremeňa nahradili kmity kyvadla. Kremenný chronometer používa oscilátor s malou frekvenciou stabilizovaný kremeňom. Vygenerované oscilácie sú prevedené elektronickým obvodom na signály, ktoré riadia pohyb hodinových ručičiek alebo digitálnych displejov.

Quartzové hodinky sú menej ovplyvnené teplotou, vlhkosťou, tlakom atď. ako mechanické chronometre.

Kódovaný časový signál generovaný quartzovým chronometrom sa posiela do hodinovej stanice SChS s číselníkom a stanicou s digitálnymi hodinami SCC s digitálnymi ukazovateľmi času. SChS prevádza časový kód prichádzajúci z chronometra na sekvenciu impulzov riadených opakovačmi R obsluha elektronických sekundárnych hodín EHF, ktoré možno umiestniť na rôzne lodné stanovištia vo vzdialenosti až 500 metrov od SChS.

Rozprávať SChS Je možné pripojiť až 100 ciferníkových hodín. Ak sa používajú do 10 hodín, môžu byť priamo pripojené k chronometru bez opakovačov.

SCC prevádza časový kód prijatý na jeho vstupe na paralelný binárny desiatkový kód, ktorý riadi činnosť štyroch sekundárnych digitálnych hodín PVC. Digitálne displeje zobrazujú informácie o aktuálnom čase v hodinách, minútach, sekundách a desatinách sekundy. Namiesto iba digitálnych hodín je možné do digitálneho počítača vydať presný časový kód TsVM, riešenie problémov súvisiacich s presným časom.

Zapnuté PVC Pomocou tlačidla na prednom paneli a diaľkového ovládača hodín je možné zaznamenať aktuálny čas a v prípade potreby vypnúť a zapnúť indikátory na desatiny sekundy bez straty chronometrických informácií.

Modulárna konštrukcia časového systému vám umožňuje inštalovať na loď SVEC iba s číselníkovými ukazovateľmi alebo iba s digitálnymi ukazovateľmi alebo s oboma.

V prípade výpadku napájania zo siete sa systém automaticky prepne na batérie. Rádiová korekčná jednotka sa používa na automatické prepojenie SVEC s časovými signálmi DBK. Presnosť automatického viazania nie je horšia ako 0,03 sekundy. Zarovnanie je možné vykonať aj manuálne, to znamená pri prijímaní signálov sluchom. Chyba viazania pri tejto možnosti by nemala presiahnuť 0,3 sekundy.

Zavedenie SVEC zvyšuje presnosť ukladania času a výrazne uľahčuje riešenie problémov s nebeskou navigáciou.

Denné aktivity lodí a plavidiel sú organizované podľa lodného času, ktorý môže zodpovedať štandardnému času v navigačnej oblasti, ako aj moskovskému či svetovému času v závislosti od riešených úloh. V tomto čase sú nastavené námorné hodiny lode a sekundárne hodiny SVEC.

mal mať tri chronometre.

Keď "NEVA" a "NADEZhDA" pod velením I. Krusenstern

v roku 1803 sa vydali na svoju prvú plavbu okolo sveta,

„Tri stolové chronometre a dve porovnávacie hodiny, vydané z astronomického observatória v Kronštadte, boli privezené na krížnik „BAYAN“ po železnici. Len pár dní stáli chronometre v hotelovej izbe, zatiaľ čo pre nich bola vytvorená miestnosť v navigátore. dôstojnícka kabína, po ktorej boli opatrne premiestnení na krížnik a potom sa začalo pracovať na ich štúdiu." http://vchernik.livejournal.com/41953.html

Námorné hodiny- Ide o špeciálne zariadenie na meranie presného času na lodiach. Príslušenstvo je podľa očakávania vybavené minútovou a hodinovou ručičkou. Zaujímavý je moment natiahnutia takýchto hodiniek. Začínajú raz týždenne v určitý deň. Podľa predpisov musí špeciálny námorník z personálu bojovej jednotky lode kontrolovať chronometer denne pred zdvihnutím vlajky.

Kde bolo, tam bolo Práve potreby námornej navigácie viedli k vytvoreniu hodiniek s obzvlášť presným strojčekom – chronometrom.

Je zaujímavé, že éra veľkých geografických objavov sa zaobišla bez vysokej presnosti zariadení.

Nebojácni priekopníci objavovali nové krajiny a nové námorné cesty, spoliehajúc sa iba na údaje z kompasu, astrolábu alebo dokonca na navigáciu podľa hviezd.

Až keď bol svet rozdelený a na jeho mape sa objavili obrovské koloniálne ríše, otázka bezpečnosti lodí na šírom mori sa stala obzvlášť akútnou.

Prirodzene, Británia, ktorá v tom čase zaberala asi štvrtinu celého zemského povrchu, bola prvá, ktorá sa toho obávala.

V roku 1714 britský parlament ustanovil špeciálnu cenu 20 000 libier (podľa dnešných štandardov približne dva milióny dolárov) za vytvorenie zariadenia schopného určiť zemepisnú dĺžku lode kdekoľvek na Zemi s presnosťou pol stupňa (rovná sa do 30 minút zemepisnej dĺžky).

20 tisíc libier za presnosť

S rastúcou intenzitou oceánskej plavby sa zoznam lodí, ktoré zomreli nie tak z „neodolateľných prírodných síl a nevyhnutných nehôd na mori“, začal zvyšovať alarmujúcou rýchlosťou, ale kvôli neschopnosti kapitánov určiť ich polohu mimo viditeľnosti. pobrežných pamiatok.

Na to potrebuje námorník poznať dve veličiny – zemepisnú šírku a zemepisnú dĺžku. A ak sa riešenie prvej polovice tohto problému našlo do polovice 15. storočia, tak s určením zemepisnej dĺžky bola situácia oveľa komplikovanejšia.

O problém určenia zemepisnej dĺžky, teda poludníka, na ktorom sa loď práve nachádza, bojovali praktickí kapitáni, vypečení do černa oceánskymi búrkami a bledí teoretici kresla, ktorí v živote nevideli more.

Teoretické riešenie problému sa našlo pomerne rýchlo.

Vďaka titánskej tvrdej práci Dánsky astronóm Tycho Brahe a génius takých teoretikov ako Johannes Kepler a Isaac Newton umožnil vypočítať špeciálne „Tabuľky nadmorských výšok a azimutov svietidiel“ (TVA) pre každý rok.

Po zmeraní výšky hviezdy nad horizontom a poznaní miestneho času, t.j. času lode, musíte ísť do TVA a potom jednoduché výpočty na získanie zemepisnej dĺžky miesta, avšak pod jednou podmienkou: musíte čo najpresnejšie poznať rozdiel medzi miestnym časom a časom určitého geografického bodu, na základe ktorého boli TVA zostavené.

Keď sa pozrieme trochu dopredu, povedzme, že geografi na celom svete po vzájomnej dohode prijali tento bod ako slávneho observatória Greenwich v Anglicku A. Išlo teda o maličkosti: „zachovať“ greenwichský čas na lodi. Len!

TECHNOLÓGIA CHRONOMETRIE

Lodný inžinier akademik A.N. Krylov raz povedal jednému nemierne chválenému vedcovi, že objav je 2 % nápadu a 98 % realizácie. Presne toto sa stalo s problémom určenia zemepisnej dĺžky: každý vie, čo treba urobiť, ale nikto nevie ako.

V tých časoch plavby a veslovania bolo meranie času na lodi veľmi náročný proces!

Slúžili na to presýpacie hodiny - polhodinové, obrovské, ako dve na seba spojené dvojlitrové tégliky, zlomkové - menšie, až malé polminútové. Povinnosťou strážneho praporčíka bolo sledovať tok piesku a včas prevrátiť veľké hodiny, odbíjať čas lodným zvonom (preto sa čas v námorníctve stále meria „fľaškami“).

Každé poludnie sa priebeh takýchto hodín upravoval podľa slnka a odpočítavanie začalo nanovo – do nasledujúceho poludnia.

Prirodzene, presnosť tejto metódy merania času bola, mierne povedané, veľmi podmienená.

A koniec koncov, normálne mechanické hodinky s ručičkami už dávno tikali v obývačkách bohatých domov, no problém bol v tom, že o ich použití na mori nemohlo byť ani reči!

Takéto hodiny boli poháňané závažím na retiazke a pohyb reguloval kyvadlo. Je jasné, že v podmienkach mora bol takýto mechanizmus zbytočný.

Náhradné závažie sa nám však podarilo nájsť doslova neďaleko – od zbrojárov.

V takzvanom kolovom zámku muškety bola iskra vypálená z pazúrika ryhovaným kolieskom poháňaným vinutou vinutou pružinou; Jeho kombináciou s kotviacim mechanizmom bolo možné získať zdroj energie, ktorý bol necitlivý na sklon. Ale čo kyvadlo?

HUYGENS, HOOK A INÉ
História technológie je plná epizód, kedy je dosť ťažké s istotou určiť prioritu konkrétneho vynálezu. Konkrétne, koho treba považovať za skutočného vynálezcu – toho, kto prišiel s princípom zariadenia ako prvého, alebo toho, komu sa ho podarilo prakticky uplatniť?

História vzniku chronometra je v tomto zmysle veľmi orientačná.

V roku 1674 holandský vedec navrhol nahradiť kyvadlo vyvažovacím kolesom.

Christian Huygens,

mimochodom, je to onBol to on, kto prišiel s princípom fungovania hodiniek - kotviaci mechanizmus, regulátor rýchlosti. Ide o rovnakú rovnováhu, ktorú uvidíte, keď otvoríte akékoľvek mechanické hodinky.

Bohužiaľ sa ukázalo, že zmena teploty len o jeden stupeň spomalí alebo zrýchli rýchlosť takýchto hodín 20-krát viac ako kyvadlových!

Je jasné, že námorníci nemohli byť spokojní s takouto nestabilitou plavby.

Sklamanie bolo také veľké, že Huygens opustil svoj plán vytvoriť námorný chronometer.

Takmer súčasne s Huygensom bolo to isté zariadenie skonštruované vynikajúcim fyzikom, Angličan Robert Hooke. Ale ani on nedokončil prácu.

Medzitým sa ťažkosti na ceste k vytvoreniu chronometra zvyšovali.

Ukázalo sa, že aj odpor vzduchu ovplyvňuje presnosť pohybu!

Vyvažovacie koleso otáčaním vytváralo okolo seba vzduchové víry, ktoré menili aj rýchlosť mechanizmu...

Vynálezcovia sa mali čoho vzdať a vzdať sa.

VYTRVALOSŤ SAMOUK
Jorkšírsky tesár, ktorý riešil problém s chronometrom John Harrison, zrejme len nTo som nevedelúrady to uznali za neriešiteľné, a preto nasledoval cestu, ktorú už mal pred sebou, nazbieral rovnaké modriny a hrbole ako jeho predchodcovia, ale s neotrasiteľnou húževnatosťou pravého Brita znovu a znovu obnovoval pátranie.

Jeho prvý chronometer, predstavený pred jasnými očami pánov admirality, bol dômyselný výrobok vážiaci až 35 kg. Obsahoval veľa kyvadiel, ktoré sa kývali v rôznych rovinách, aby kompenzovali účinky nakláňania, čo bol krok späť v porovnaní s Hooke-Huygensovými mechanizmami.

Nie je prekvapujúce, že testy uskutočnené v roku 1735 možno len ťažko nazvať úspešnými. Anglická loď vybavená „chronometrom č. 1“ priplávala do Lisabonu a späť a hodiny odtikali až o 6 minút, čo z hľadiska vzdialenosti v rovníkových šírkach bolo 111 míľ!

Po dôkladnom zvážení Harrison opustil modifikáciu tohto dizajnu a vzal si časový limit, ktorý trval až 25 rokov.

Počas tejto doby nielen zopakoval všetky vynálezy, ktoré pred ním v tejto oblasti urobil, ale ich aj zásadne zdokonalil, pričom však vytvoril mechanizmus pre b Celkovo vzaté, dodnes neprešla výraznými zmenami.

V roku 1761 loď Jeho Veličenstva Deptford vyplávala z Portsmouthu na Jamajku.

Hovoríme o tom, ako námorné chronometre pomohli vytvoriť ríše

Určovanie súradníc na mori bolo dlho najdôležitejším umením. Ak sa kapitáni naučili určovať zemepisnú šírku polohy lode podľa hviezd a výšku pólu nad horizontom už v 15. storočí, hľadanie presnej metódy na určenie zemepisnej dĺžky sa pretiahlo na ďalšie tri storočia. A tieto pátrania pripomínali vytvorenie atómovej bomby: kto predbehne ostatných, stane sa najsilnejším.

Koniec koncov, éra veľkých geografických objavov sa práve skončila a popredné európske mocnosti si chceli za každú cenu vymedziť otvorené územia. Obchod a lodná doprava sa v tých časoch rozširovali rýchlejšie ako priemysel: načo niečo vyrábať, keď môžete jednoducho rabovať, prinášať a predávať s úžasnými ziskami.

Najchutnejšie kolónie boli na západe a východe a pri cestovaní tam bola znalosť zemepisnej dĺžky mimoriadne potrebná. Mnoho lodí zomrelo skôr, ako sa dostali len pár míľ od vytúženého cieľa, pretože strach a hrozba vzbury na lodi prinútili kapitánov vrátiť sa späť. Ešte viac narazilo na pobrežné skaly počas búrok a hmly.

V dôsledku toho v roku 1714 anglický parlament vyhlásil medzinárodnú súťaž na vytvorenie nástroja alebo metódy na určenie zemepisnej dĺžky s chybou 20 alebo 30 míľ počas plavby do Západnej Indie a späť.

Udeľovali sa aj ceny 10, 15, 20 tisíc libier šterlingov (v tom čase kolosálne peniaze), v závislosti od presnosti určenia zemepisnej dĺžky. Na prijatie a zváženie návrhov tohto zákona bol vytvorený Úrad pre zemepisnú dĺžku, na čele ktorého stojí samotný otec fyziky Isaac Newton.

Sir Isaac Newton

Od samého začiatku existovali dva spôsoby, ako určiť zemepisnú dĺžku: astronomický a mechanický, pomocou hodín.

Astronómiu presadzoval Galileo Galilei, ktorý vytvoril všeobecne dobrú metódu na určenie zemepisnej dĺžky z období zatmenia štyroch satelitov Saturna, ktoré objavil. To sa však niekedy nepodarilo ani v Taliansku, kde sú mraky vzácnymi hosťami.

Čo môžeme povedať o mori: najprv sa pokúste pri miernom kývavom pohybe zachytiť ďalekohľadom aspoň Saturn, o jeho satelitoch ani nehovoriac. Pokiaľ ide o mechanickú metódu, po niekoľkých pokusoch predstaviť si námorné hodiny Newton, ktorý ich študoval, v roku 1714 napísal:

Pomocou presných hodín môžete určiť zemepisnú dĺžku. Ale keďže loď je v neustálom pohybe, dochádza k zmenám tepla a chladu, vystaveniu vlhkému a suchému vzduchu a gravitačnej sile sa mení v rôznych zemepisných šírkach, zatiaľ nie je možné vytvoriť takéto hodinky a je nepravdepodobné, že sa stane niekedy v budúcnosti.

A predsa, neslýchaná odmena prinútila najlepšie mysle tej doby napnúť sa a v roku 1735 britský majster John Harrison (1693-1766) vytvoril skvelý námorný chronometer H1 „Grasshopper“.

Tvorcom námorných chronometrov je John Harrison. Foto: http://www.rmg.co.uk

Úlohu kyvadla v ňom plnili dve dlhé balančné páky s guľôčkami na oboch koncoch. V strede navzájom spojené vytvorili písmeno X s palicami kmitajúcimi v opačných smeroch, čím sa neutralizoval efekt pitchingu. Páky boli poháňané štyrmi vyvažovacími pružinami. Teplotné rozdiely vyrovnávali mosadzné a oceľové tyče, ku ktorým boli pripevnené konce pružín.

Prvý námorný chronometer Johna Harrisona H1 („Kobylka“), 1735. Foto: http://collections.rmg.co.uk

Počas testovacej cesty do Lisabonu a späť si „Kobylka“ vyslúžila veľmi pozitívne recenzie a správa o Harrisonovom vynáleze sa objavila v správach Greenwichského observatória. To všetko však nepresvedčilo Parlament, aby dal Harrisonovi požadovaný bonus, dostal len grant na vytvorenie nových chronometrov.

Existuje príbeh, že John Harrison sa zvlášť neznepokojoval skutočnosťou, že mu nebola udelená cena za vynález „Kobylky“, pretože jeho chronometer tajne získali piráti, ktorí mu zaplatili viac ako požadovanú sumu.

Majster svoj chronometer celý život zdokonaľoval. Druhý chronometer H2 sa od prvého líšil zariadením na stabilizáciu impulzu s medzipružinami.

V ňom sa každú polhodinu navíjali dve vinuté pružiny a krútiaci moment bol vždy na rovnakej úrovni. V mechanizme bola aj poistka ako modul konštantnej sily. H2 netestovali, pretože bola vojna so Španielskom a admiralita sa obávala, že hrozivá strategická zbraň – chronometer – padne do rúk nepriateľa.

Ak je prvý „Kobylka“ držaný na observatóriu v Greenwichi, potom osud H2 a H3 nie je taký známy (hoci štruktúra ich mechanizmov je veľmi podrobne opísaná). Myslím, že aj tu boli piráti.

Námorné chronometre Johna Harrisona - H2 a H3. Foto: http://collections.rmg.co.uk

A Harrison ešte v roku 1759 dostal svoju cenu 20 000 libier za chronometer H4, ktorý už bol podobný námorným chronometrom, ktoré poznáme – akési stolové alebo veľmi veľké vreckové hodinky.

Prvý námorný chronometer Johna Harrisona H1 („Kobylka“) 1735. spolu s oceneným chronometrom H4 z roku 1759. (v centre). Foto: http://www.e-reading.club/chapter.php/103039/23/Hauz_-_Grinvichskoe_vremya_i_otkrytie_dolgoty.html, http://collections.rmg.co.uk

Mechanizmus bol uložený v dvoch strieborných púzdrach s priemerom 10,5 cm. Ciferník bol pokrytý bielym smaltom. Na tomto bielom pozadí boli ozdoby vyrobené v čiernej farbe. Oceľové ručičky hodín a minút sú natreté modrou farbou; bola tam aj centrálna sekundová ručička, ktorá sa otáčala medzi dvoma ďalšími ručičkami. Hodinky sa navíjali cez otvor v zadnej časti vnútorného puzdra.

Námorný chronometer John Harrison H4. Foto: http://collections.rmg.co.uk

Harrisonove námorné hodiny č.4, na rozdiel od jeho prvých troch námorných hodín, neboli zavesené na kardanovom závese, ale keď sa loď otáčala, boli umiestnené na mäkkom vankúši a pomocou vonkajšieho puzdra a odstupňovaného oblúka bola ich poloha mohol byť nastavený tak, aby bol mierne naklonený do vodorovnej polohy.

Majstrov syn William ich vyskúšal na výlete na Jamajke. Deptford vyplával z Portsmouthu 18. novembra 1761 a keď o 61 dní neskôr dorazil do Port Royal, H4 zaostávala len o 9 sekúnd!

Po získaní presných hodín získali kapitáni kráľovského námorníctva kolosálnu výhodu nad loďami iných mocností a práve vďaka hodinám čoskoro vzniklo veľké Britské impérium, na ktorom Slnko nikdy nezapadlo.

Ak boli Španieli, Francúzi a Holanďania nútení zásobiť sa desiatkami sudov sladkej vody a jedla pre každý prípad, potom Briti, ktorí majú presné informácie o zemepisnej dĺžke, namiesto „výstroja“ potravín zásobili extra sudmi pušného prachu, delami. a delové gule, ktoré spravidla rozhodovali o výsledku bojov v ich prospech.

Najdôležitejšou zásluhou Johna Harrisona je však to, že vzbudil dôveru v ďalších najlepších majstrov: Larkum Kendall, Thomas Muge, John Arnold, Pierre Leroy, Ferdinand Berthoud, Abraham-Louis Breguet. S vynálezom kotevného úniku sa chronometre stali ešte presnejšími a Ulysses Nardin sa preslávil ako najväčší výrobca.

Námorné chronometre dodali nemeckému námorníctvu A. Lange & Söhne z Glashütte. A keď bolo všetko vybavenie spolu s technickou dokumentáciou vyvlastnené a odvezené do Sovietskeho zväzu, čoskoro začali sovietske lode dostávať námorné chronometre Poljot s mechanizmom, ktorý bol presnou kópiou kalibru ALS 48.

A teraz, keď súradnice lode automaticky určujú palubné počítače spojené so satelitmi GPS, skúsení kapitáni uprednostňujú pre každý prípad starý dobrý mechanický námorný chronometer.

Autor článku: Timur Baraev

našli ste chybu v texte? vyberte ho a stlačte ctrl + enter

Presným meraním času, známej pevnej polohy, ako je greenwichský čas (GMT) a čas vo vašej aktuálnej polohe. Keď sa prvýkrát vyvinul v 18. storočí, bol to veľký technický úspech, pretože presné poznanie času počas dlhej námornej plavby je nevyhnutné pre navigáciu bez elektronických alebo komunikačných prostriedkov. Prvý skutočný chronometer bol životným dielom jedného muža, Johna Harrisona, trvajúceho 31 rokov vytrvalého experimentovania a testovania, ktoré spôsobilo revolúciu v námornej (a neskôr aj leteckej) navigácii a umožnilo zrýchlenie veku objavov a kolonializmu.

Termín chronometer bol vytvorený z gréckych slov chronosómov(časová hodnota) a meter(protihodnota) v roku 1714 od Jeremyho Tuckera, prvého konkurenta o cenu stanovenú zákonom zemepisnej dĺžky v tom istom roku. V poslednej dobe sa čoraz viac používa na označenie hodiniek, ktoré boli testované a certifikované, aby spĺňali určité normy presnosti. Hodinky vyrobené vo Švajčiarsku môžu zobrazovať slovo „chronometer“ iba vtedy, ak sú certifikované.

príbeh

Na určenie polohy na povrchu Zeme je potrebné a postačujúce poznať zemepisnú šírku, dĺžku a nadmorskú výšku. Úvahy o nadmorskej výške môžu byť prirodzene ignorované pri lodiach operujúcich na hladine mora. Až do polovice 50. rokov 18. storočia bola presná navigácia na mori z pohľadu pevniny nevyriešeným problémom kvôli ťažkostiam pri výpočte zemepisnej dĺžky. Navigátori môžu určiť svoju zemepisnú šírku meraním uhla Slnka na poludnie (to znamená, keď dosiahlo svoj najvyšší bod na oblohe, čiže vyvrcholenie), alebo na severnej pologuli meraním uhla Polárky (Severnej hviezdy) od horizonte (zvyčajne za súmraku) . Na to, aby našli svoju zemepisnú dĺžku, však potrebujú časový štandard, ktorý bude fungovať na palube lode. Pozorovanie pravidelných nebeských pohybov, ako napríklad Galileova metóda založená na pozorovaniach prirodzených satelitov Jupitera, zvyčajne nie je možné na mori kvôli pohybu lode. Metóda lunárnej vzdialenosti, ktorú pôvodne navrhol Johannes Werner v roku 1514, bola vyvinutá súbežne s námorným chronometrom. Holandský vedec Gemma, Frisius Renier bol prvý, kto v roku 1530 navrhol použitie chronometra na určenie zemepisnej dĺžky.

Účelom chronometra je presne merať čas na známom pevnom mieste, ako je napríklad greenwichský čas (GMT). To je dôležité najmä pre navigáciu. Poznanie GMT na miestne poludnie umožňuje navigátorovi použiť časový rozdiel medzi pozíciou lode a greenwichským poludníkom na určenie zemepisnej dĺžky lode. Pretože sa Zem otáča konštantnou frekvenciou, časový rozdiel medzi chronometrom a miestnym časom lode možno použiť na výpočet zemepisnej dĺžky lode vzhľadom na Greenwichský poludník (definovaný ako 0°) pomocou sférickej trigonometrie. V modernej praxi navigačný almanach a trigonometrické vyhľadávacie tabuľky umožňujú navigátorom merať Slnko, Mesiac, viditeľné planéty alebo ktorúkoľvek z 57 vybraných hviezd na navigáciu kedykoľvek, keď je horizont viditeľný.

Vytvoriť chronometer, ktorý by spoľahlivo fungoval na mori, bolo náročné. Až do 20. storočia mali najlepší časomeri kyvadlové hodiny, ale obe lode na mori a až 0,2% zmeny zemskej gravitácie spôsobili, že jednoduchý gravitačný základ kyvadla bol v teórii aj praxi zbytočný.

Prvé námorné chronometre

Prvé publikované použitie termínu bolo v roku 1684 Arcanum Navarchicum, teoretická práca profesora Keela Matthiasa Wasmutha. Nasledovali ďalšie teoretické popisy chronometra v prácach publikovaných anglickým vedcom Williamom Dyrhamom v roku 1713. Dyrhamovo hlavné dielo, fyzicko-teológia alebo demonštrácia bytostí a vlastností Boha z jeho diel stvorenia, a tiež navrhol použitie vákuového tesnenia na zabezpečenie väčšej presnosti pri prevádzke hodiniek. Pokusy postaviť funkčný námorný chronometer začali Jeremy Tucker v Anglicku v roku 1714 a Henry Sully vo Francúzsku o dva roky neskôr. Sully publikoval svoju prácu v roku 1726 s Une Orloga inventée et executée nominálny M. Sulli, no ani jeho, ani Tuckerov model nedokázali vydržať vlniace sa moria a udržať presný čas v podmienkach na lodi.

V roku 1714 britská vláda ponúkla cenu za zemepisnú dĺžku za metódu určovania zemepisnej dĺžky na mori, pričom ocenenia sa pohybovali od 10 000 do 20 000 £ (2 000 000 miliónov £ za 4 £ v roku 2019) v závislosti od presnosti. John Harrison, yorkshirský tesár, predstavil návrh v roku 1730 a v roku 1735 dokončil hodiny založené na dvojici protioscilujúcich zavesených trámov spojených pružinami, pričom pohyb nie je ovplyvnený gravitáciou ani pohybom lode. Jeho prvé dva námorné chronometre, H1 a H2 (dokončené v roku 1741), používali tento systém, ale uvedomil si, že majú zásadnú citlivosť na odstredivú silu, čo znamená, že na mori nikdy nemôžu byť dostatočne presné. Konštrukcia jeho tretieho stroja, označeného H3, v roku 1759 zahŕňala nové prstencové pozostatky a vynález bimetalových pásových a klietkových valivých ložísk, vynálezov, ktoré sú dodnes široko používané. Kruhové pozostatky H3 sa však stále ukázali ako príliš nepresné a nakoniec opustil väčšie stroje.

Harrison vyriešil problémy s presnosťou svojim oveľa menším dizajnom chronometra H4 v roku 1761. H4 vyzerali rovnako ako veľké vreckové hodinky s priemerom päť palcov (12 cm). V roku 1761 Harrison predstavil H4 na Longitude za cenu 20 000 libier. Jeho konštrukcia využíva rýchlo bijúce vyvažovacie koleso, ovládané vinutou pružinou s kompenzáciou teploty. Tieto funkcie zostali v prevádzke, kým stabilné elektronické oscilátory neumožnili vyrábať vysoko presné prenosné hodinky za prijateľnú cenu. V roku 1767 Rada zemepisnej dĺžky zverejnila popis jeho práce v r Princípy časomerača od pána Harrisona .

Moderný chronometer

Najkompletnejšia medzinárodná zbierka námorných chronometrov, vrátane Harrison's H1 H4, sa nachádza na Royal Observatory Greenwich, Londýn, Veľká Británia.

Mechanické chronometre

Rozhodujúcim problémom bolo nájsť rezonátor, ktorý zostal nezmenený kvôli meniacim sa podmienkam kladeným na loď na mori. Kladina ťahaná pružinou rieši väčšinu problémov spojených s pohybom plavidla. Bohužiaľ, elasticita väčšiny balančných pružinových materiálov sa mení s teplotou. Aby sa kompenzovala neustále sa meniaca sila pružiny, väčšina zvyškov chronometra používa bimetalový pásik na pohyb malých závaží smerom k a preč od stredu oscilácie, čím sa mení perióda vyváženia tak, aby zodpovedala meniacej sa sile pružiny. Problém vyváženia pružiny bol vyriešený použitím zliatiny niklu a ocele nazývanej elinvar pre jej konštantnú elasticitu pri normálnych teplotách. Vynálezcom bol Guillaume, ktorý získal v roku 1920 Nobelovu cenu za fyziku ako uznanie za svoju metalurgickú prácu.

Zostup slúži dvom účelom. Po prvé, umožňuje vlaku čiastočne a vopred zaznamenávať výkyvy rovnováhy. Zároveň poskytuje zanedbateľné množstvo energie na vyrovnanie malých strát v dôsledku trenia, čím sa udržiava hybnosť oscilačnej rovnováhy. Únik je časť, ktorá tiká. Pretože prirodzená rezonancia oscilačnej váhy slúži ako srdce chronometra, úniky chronometra sú navrhnuté tak, aby čo najmenej zasahovali do rovnováhy. Existuje mnoho konštrukcií s konštantnou silou a individuálnymi spúšťovými mechanizmami, ale najbežnejšie sú pružinová zarážka a otočná zarážka. V oboch z nich malá zarážka zablokuje únikové koleso a umožní, aby sa rovnováha na krátky čas úplne nerušila, s výnimkou stredu vibrácií, keď je najmenej vystavená vonkajším vplyvom. V strede oscilácie valec na vyvažovacej tyči na chvíľu posunie zarážku, čím umožní prechod jedného zuba únikového kolesa. Zub bežiaceho kolesa potom prenáša svoju energiu na druhý valec na vyvažovacej tyči. Pretože sa pojazdové koleso otáča iba jedným smerom, váhy prijímajú hybnosť iba v jednom smere. Pri spätných výkyvoch umožňuje prechádzajúca pružina na špičke zarážky, aby sa valček odblokoval personálom, aby sa pohyboval bez posunutia zarážky. Najslabším článkom každého mechanického časomerača je mazanie úniku. Keď olej starnutím alebo teplotou alebo vlhkosťou sa rozptýli alebo odparovaním, rýchlosť sa zmení, niekedy dramaticky, pretože pohyb váhy sa zníži v dôsledku zvýšeného trenia v úniku. Uzamykací mechanizmus má veľkú výhodu oproti iným uzáverom, pretože nevyžaduje mazanie. Pulz z pojazdového kolesa na pulzný valec je takmer mŕtvy, to znamená, že mierne pohyblivý pohyb potrebuje mazanie. Únikové koleso chronometra a pružiny sú zvyčajne zlaté kvôli zníženému klznému treniu kovu o mosadz a oceľ.

Chronometre často obsahujú ďalšie inovácie na zlepšenie ich účinnosti a presnosti. Tvrdé kamene, ako je rubín a zafír, sa často používajú ako ložiskové šperky na zníženie trenia a opotrebenia na čapoch a úniku. Diamant sa často používa ako krycí kameň na spodnom otočnom konci, aby sa predišlo opotrebovaniu rokmi ťažkých zvyškov hojdačky na malom otočnom konci. Až do konca výroby mechanických chronometrov v tretej štvrtine 20. storočia výrobcovia naďalej experimentovali s vecami ako guľôčkové ložiská a pochrómované pánty.

Námorné chronometre vždy obsahujú udržiavač energie, ktorý udržiava chronometer v chode počas jeho navíjania, a výkonovú rezervu, ktorá ukazuje, ako dlho bude chronometer fungovať bez navíjania. Námorné chronometre sú najpresnejšie prenosné mechanické hodinky, aké boli kedy vyrobené, dosahujú presnosť približne 0,1 sekundy za deň alebo menej ako jednu minútu za rok. Je dostatočne presný na to, aby lokalizoval polohu lode do 2 až 3 km po mesačnej plavbe po mori.