Die strewe na ’n oplossing vir die “lengteliggingprobleem”

Op 22 Oktober 1707 het ’n eskader Britse oorlogskepe in die rigting van die Engelse Kanaal gevaar. Maar hulle het hulle posisie verkeerd bereken. Die gevolg? Vier skepe het gestrand by die Scillyeilande, ’n eilandgroep in die Atlantiese Oseaan suidwes van Land’s End, Engeland. Byna 2 000 manne het vergaan.

IN DAARDIE dae kon seevaarders hulle breedteligging—hulle afstand noord of suid van die ewenaar—maklik bereken. Maar hulle het nie ’n akkurate manier gehad om hulle lengteligging—hoe ver oos of wes hulle gereis het—te bereken nie. Teen die vroeë 18de eeu het honderde skepe die Atlantiese Oseaan elke jaar bevaar, en baie skepe het gestrand. Maar dit was die ramp van 1707 wat die Engelse laat aandag skenk het aan die lengteliggingprobleem, soos dit genoem is.

In 1714 het die Britse Parlement ’n prys van 20 000 pond uitgeloof aan enigiemand wat lengteligging op see akkuraat kon bepaal. Vandag sal daardie prysgeld gelykstaande wees aan ’n paar miljard rand.

’n Aanloklike uitdaging

Dit was uiters moeilik om lengteligging te bepaal omdat dit vereis het dat tyd akkuraat gehou moet word. Ter toeligting: Stel jou voor dat jy in Londen woon. Twaalfuur die middag ontvang jy ’n oproep van iemand wat op dieselfde breedtegraad as jy woon, maar volgens haar horlosie is dit sesuur die oggend op dieselfde dag. Dit beteken dat sy ses uur agter jou is. Jy ken jou aardrykskunde, en daarom lei jy tereg af dat sy in Noord-Amerika woon, waar die son besig is om op te kom. Stel jou nou voor dat jy tot op die presiese sekonde weet wat die plaaslike tyd by haar is, nie volgens ’n breë tydsone nie, maar volgens haar eintlike posisie in verhouding tot die son. Jy sal haar lengteligging baie akkuraat kan bereken.

Eeue gelede kon ’n navigator op enige plek op aarde bepaal wanneer dit plaaslik die middaguur is deur bloot na die son te kyk. As hy ook met redelike sekerheid geweet het hoe laat dit in sy tuisland is, kon hy sy lengteligging binne sowat 50 kilometer bepaal. Dít was in werklikheid die akkuraatheid wat aan die einde van ’n ses weke lange seereis vereis is om die voorgemelde prys te wen.

Die uitdaging was egter om te weet presies hoe laat dit in sy tuisland is. Die navigator kon ’n pendulumhorlosie saam met hom neem, maar dit sou nie werk op ’n skip wat op die oop see rondgeskommel word nie, en horlosies met vere en ratte was nog primitief en onakkuraat. Horlosies is ook deur veranderende temperature beïnvloed. Maar wat van die groot horlosie om ons—die hemelliggame, insluitende die maan?

’n “Astronomiese” taak

Sterrekundiges het ’n metingsteorie voorgelê wat die maanafstandsmetode genoem is. Die konsep het behels dat tabelle opgestel word wat navigators sou help om hulle lengteligging te bepaal volgens die posisie van die maan in verhouding tot sekere sterre.

Sterrekundiges, wiskundiges en navigators het meer as ’n eeu lank met die probleem geworstel, maar die ingewikkeldheid daarvan het vordering belemmer. Met die oog op die ontsaglike struikelblokke is die Engelse uitdrukking wat beteken “om die lengteligging te bepaal”, gebruik om na enige oënskynlik onoorkombare probleem te verwys.

’n Timmerman aanvaar die uitdaging

’n Dorpstimmerman met die naam John Harrison van Barrow Upon Humber, ’n dorpie in die graafskap Lincoln, het besluit om die lengteliggingprobleem aan te pak. In 1713, voordat hy 20 was, het Harrison ’n pendulumhorlosie gemaak wat byna heeltemal van hout was. Later het hy meganismes uitgevind om wrywing te verminder en vir temperatuurveranderinge te kompenseer. Destyds het die wêreld se beste horlosies ’n minuut per dag gewen of verloor, maar Harrison se horlosies was akkuraat tot een sekonde per maand.a

Harrison het sy aandag toe begin toespits op die uitdagings om akkuraat tyd te hou op see. Nadat hy die saak vier jaar lank deurdink het, het hy na Londen gereis om sy voorstel voor te lê aan die Lengteliggingraad, wat gemagtig was om die prys toe te ken. Hier is Harrison voorgestel aan die meesterhorlosiemaker George Graham, wat ’n mildelike, rentevrye lening aan hom toegestaan het om ’n horlosie te maak. In 1735 het Harrison die wêreld se eerste akkurate seechronometer vir ’n verheugde Koninklike Vereniging gewys, ’n liggaam van die mees vooraanstaande wetenskaplikes in Brittanje. Die horlosie het 34 kilogram geweeg en geblink van geelkoper.

Harrison en sy horlosie is op ’n proefvaart na Lissabon gestuur—nie na die Wes-Indiese eilande soos vereis is om die prys te wen nie—en die toestel het uitstekend gewerk. Hy kon aangedring het op ’n onmiddellike proefvaart oor die Atlantiese Oseaan om te demonstreer dat sy horlosie die prys verdien. Trouens, by die eerste vergadering van die Lengteliggingraad was die enigste persoon wat die horlosie gekritiseer het, Harrison self! Omdat hy ’n perfeksionis was, het hy gemeen dat hy die ontwerp kan verbeter. Hy het dus bloot ’n bietjie geld en meer tyd gevra om ’n horlosie te maak wat nog beter sou wees.

Ses jaar later het Harrison se tweede chronometer, wat 39 kilogram geweeg het en verskeie verbeterings ingesluit het, die volle ondersteuning van die Koninklike Vereniging verwerf. Maar Harrison, wat nou 48 was, was nog steeds nie tevrede nie. Hy het na sy werkswinkel teruggekeer en die volgende 19 jaar hard gewerk aan ’n derde ontwerp, wat heeltemal anders was.

Terwyl Harrison aan sy groterige derde model gewerk het, het hy heel toevallig iets ontdek. ’n Medehorlosiemaker het ’n sakhorlosie gemaak wat op een van Harrison se ontwerpe gebaseer was. Daar is altyd gemeen dat groot horlosies akkurater as sakhorlosies sou wees. Maar Harrison was verstom oor die akkuraatheid van die nuwe toestel. Toe ’n proefvaart oor die Atlantiese Oseaan dus uiteindelik in 1761 gereël is, het hy sy volle vertroue gestel, nie in sy derde nie, maar in sy vierde model, ’n chronometer van een kilogram wat op die ontwerp van die sakhorlosie gebaseer was. Harrison het na bewering gesê: “Ek dank God die Almagtige van harte dat ek lank genoeg gelewe het om dit in sekere mate te voltooi.”

’n Onregverdige beslissing

Teen hierdie tyd was sterrekundiges egter baie naby aan ’n deurbraak in hulle metode om lengteligging te bepaal. Daarbenewens was die persoon wat nou die hoof was van die paneel van beoordelaars wat die prysgeld kon uitreik, ’n sterrekundige met die naam Nevil Maskelyne. Harrison se horlosie is tydens ’n vaart van 81 dae oor die Atlantiese Oseaan op die proef gestel. Hoe akkuraat was die toestel? Dit het slegs vyf sekondes verloor! Nietemin het die beoordelaars gesloer om die prys aan Harrison toe te ken omdat hulle beweer het dat sekere reëls verbreek is en dat die akkuraatheid van die horlosie net ’n gelukskoot was. Gevolglik het hy net ’n deel van die prysgeld ontvang. Intussen het Maskelyne in 1766 tabelle van die maan se voorspelde posisies gepubliseer wat navigators in staat gestel het om binne net ’n halfuur hulle lengteligging te bereken. Harrison was bekommerd dat Maskelyne sou wegstap met die prysgeld.

Toe, in 1772, het die Britse ontdekkingsreisiger kaptein James Cook op die toneel verskyn. Op sy tweede geskiedkundige seereis het Cook ’n duplikaat van Harrison se horlosie gebruik, en later het hy berig dat dit alle verwagtinge oortref het. Intussen het Harrison, wat nou 79 was, so gefrustreerd geraak met die Lengteliggingraad dat hy hom op die koning van Engeland beroep het. Gevolglik het Harrison in 1773 die res van die prysgeld ontvang, hoewel hy nooit amptelik as die wenner aangewys is nie. John Harrison is drie jaar later oorlede, op sy 83ste verjaarsdag.

Binne ’n paar jaar kon akkurate seechronometers vir 65 pond gekoop word. Ja, die onmoontlike het ’n werklikheid geword, en dit was grootliks te danke aan die briljantheid en toegewydheid van ’n dorpstimmerman.

[Voetnoot]

[Diagram/Prent op bladsy 21]

(Sien publikasie vir oorspronklike teksuitleg)

Bepaling van jou lengteligging met behulp van tyd

06:00 12:00

NOORD-AMERIKA BRITTANJE

[Prent op bladsy 22]

Die horlosiemaker John Harrison

[Erkenning]

SSPL/Getty Images

[Prent op bladsy 22]

Harrison se eerste model, ’n chronometer van 34 kilogram

[Erkenning]

National Maritime Museum, Greenwich, London, Ministry of Defence Art Collection

[Prent op bladsy 22]

Harrison se vierde model, ’n chronometer van een kilogram (nie volgens skaal nie)

[Erkenning]

SSPL/Getty Images

[Foto-erkennings op bladsy 20]

Skip in nood: © Tate, London/Art Resource, NY; kompas: © 1996 Visual Language