Hogyan változtatta meg a hajózást John Harrison, egy angol ács?
Az ősi időkben, a Nap, a Hold és csillagok alapján tudták az irányt meghatározni a hajósok, s így próbáltak navigálni. A szélességi fokokat a Nap és Sarkcsillag (illetve a Dél keresztje) segítségével tudjuk meghatározni, ha megmérjük a horizont feletti magasságukat. Ezzel a módszerrel a szélességi értéket viszonylag pontosan meg tudták állapítani.
A hosszúsági fok meghatározása azonban nagyon nehéz volt, hiszen csak a sebességből és irányból tudtak következtetni. Mivel ez nagyon pontatlan volt, ennek következtében nagyon sok tévedés, baleset és hajótörés történt.
Tudósok százai, ezrei töprengtek azon, hogyan lehetne segíteni a hajózást, a tájékozódást, de csak nagyon apró lépésekkel tudtak előre haladni a probléma megoldásában.
Regiomontanus, Mátyás csillagásza, kidolgozott ugyan holdtáblázatokat, de ezeknek inkább, csak elméleti jelentőségük volt.
Tobias Meyer német csillagász a különböző kikötőkben a Hold és bizonyos meghatározott csillagok elhelyezkedését vizsgálta különböző időpontokban. Ezekből szándékozott nagy táblázatokat készíteni, s ennek segítségével meghatározni a hosszúsági fokot.
Galilei - aki felfedezte a Jupiter holdjait, legalábbis a nagyobbakat - észrevette, hogy a holdak meghatározott szabályszerűséggel tűnnek el, és kerülnek elő. Ennek alapján kidolgozott egy, a Jupiter-holdakra épülő helymeghatározási módszert, amelyet még a közelmúltban is használtak, annyira pontos adatokat szolgáltatott. Hátránya volt viszont, a nagyon pontos táblázatok elkészítésének számításigénye, s a nagyon pontos megfigyelés szükségessége. 1610-ban azt javasolta, hogy a megfigyelők speciális sisakot hordjanak, amelyben van egy beépített távcső, s annak segítségével könnyedén meg lehet határozni a Jupiter-holdak helyzetét.
Mindezek mellett sem Meyer, sem Galilei módszere nem használható rossz időben, hiszen nem látszanak, sem a Jupiter, sem a csillagok. Arról ne is beszéljünk, hogy a Jupiter sokszor még derült időben sem mindig látható, hiszen évente kerül a Föld szempontjából a Nap "mögé", vagyis hónapokig csak nappal lenne látható, vagy még akkor sem.
Sir Kenelm Digby a szimpatikus mágiát akarta felhasználni, míg William Whiston és Humprey Ditton hajókat akart lehorgonyoztatni, hogy ágyúlövésekkel továbbítsák a pontos időt.
Gremma Frisius flamand csillagász már 1530-ban megállapította, hogy egy nagyon pontos órát kell készíteni, s annak segítségével már nagyon könnyű a hosszúsági fok meghatározása.
Amikor Galilei elkezdte vizsgálni az ingát, s Huygens elkészítette a kettős (kardanikus) felfüggesztésű ingaóráját bizakodás volt, azonban az óra csak nyugodt vízen működött megbízhatóan, a viharos, rossz időben messze nem érte el a kívánt pontosságot.
Azt, hogy ez milyen nehéz feladat volt, Newton véleménye fejezheti ki a legjobban: "tekintetve véve a hajó szabálytalan mozgásait, a hideg és a meleg változásait, nedvességet, szárazságot és a különböző hosszúságokon jelentkező gravitációkülönbséget... ilyen (a viszontagságok ellenére pontosan járó) óra nem készíthető."
Ennek eredményeképpen Newton a parlamentben, kifejezetten elutasította a tengeren használható óra gondolatát. S részben igaza is volt, hiszen a nedvesség, páratartalomváltozás, hőtágulás, légnyomásváltozás jelentős ingadozásait, egy akkori óra nem viselte el.
II. Károly angol király a hajózás megsegítésére megalapította (1675-ben) a Greenwich csillagvizsgálóját (Királyi Csillagvizsgáló) - ez az intézmény 1767-től folyamatosan megjelenteti a Nautical Almanac nevű kiadványát - de ez is kevés volt.
A helymeghatározás pontatlansága miatt számos baleset történt, amelyek közül a legsúlyosabb, 1707. október 22-én történt, amikor Sir Cloudesley Shovell admirális, a Királyi Tengerészet huszonegy vitorlás hajójával hajózott Gibraltárból London felé, s a helymeghatározás alapján azt hitték már a La Manche-csatornában vannak, azonban este fél nyolckor három hajójuk (az Association, az Eagle és a Romney) a Scilly szigeteknél zátonyra futott. Összesen, ezernégyszáz ember veszett oda, a három hajóval együtt.
1714 májusában a kereskedők és tengerészek petíciót nyújtottak be az uralkodóhoz, aki ennek hatására törvényjavaslatot terjesztett be a parlamenthez, amelynek alapján július 20-án, az már törvényerőre is emelkedett. Ennek nyomán, Anna királynő egy pályázatot írt ki a hosszúsági fok meghatározására, ahol nagyon jelentős összegeket helyezett kilátásba a siker reményében.
A királynő hamarosan elhunyt, s élő utódja nem lévén, halálával kihalt a Stuart-ház, s a Hannover-ház került hatalomra, de a problémák továbbra is fennmaradtak, így a pályázat is.
A pályázat kiírása szerint 10 ezer fontot ér 1 foknyi, 15 ezer fontot 40 fokpercnyi és 20 ezer fontot 30 fokpercnyi tévedés. (Ez az összeg mai pénzben közel 2,9 millió font vagyis több mint egymilliárd forintnyi!).
A pályázatokat egy Board of Longitude (Hosszúsági Fok Bizottság) nevű, 11 főből álló szervezet bírálta el, amely tengerészeti admirálisok, tudósok, hajósok részvételével állt össze. Fontosságát jelzi, hogy az admiralitás első lordja (vagyis a tengerészeti miniszter) elnökölt, s több mint száz évig (1818-ig) működött, miközben összesen, 100 ezer fontot osztott ki.
A sok-sok pályázó közé tartozott egy 37 éves ács, John Harrison is, aki tervezett egy tengerészórát és 22 oldalnyi leírással, tervtanulmánnyal 1730-ban Londonba utazott, ahol azonban a Bizottság, éppen nem ülésezett. De Halley (a híres üstökös felfedezője), aki éppen a greenwichi csillagvizsgáló igazgatója volt, segített neki eljutni Graham órásmesterhez, akitől segítséget és pénzt kapott. (A fiatal ács órák iránti szeretete azon alapult, hogy 6 éves korában, míg himlőben betegen feküdt, egy órát kapott, hogy elfoglalja magát, s napokat töltött az óra szerkezetének tanulmányozásával!)
Négy év alatt készült el a Timekeeper (H1), amely egy 36 kg súlyú bonyolult szerkezetű naptáróra volt, amely napi 3 mp-et sietett-késett. Főként puszpángfából, kis részben sárgarézből készült.
1736-ban végre élesben is kipróbálhatta, hiszen előbb a Humber-folyón, majd egy Lisszabonba tartó hajóúton is használták. A Centurio nevű hajón eljutottak Lisszabonba, majd az Oxford nevű hajón visszatértek Londonba. A visszaúton az óra, a tengerészek helymeghatározásától eltérő értéket mutatott, amely végül is a hajó megmenekülését jelentette egy hajótöréstől.
Ma is napi 8 mp eltéréssel működik, ha felhúzzák!
Visszaérve 1,5 fokot tévedett az óra, ami azt jelentette, hogy a díjat nem nyerhette el, de 1737 június 30-án kapott 250 font előleget, amely segítségével két év múlva megjelent egy újabb Timekeeper No.2 (H2) órával, amely már kisebb, könnyebb volt, cserébe újabb 500 fontot kapott.
Eközben egyre-másra történtek a kellemetlen események az angol tengerészetben.
A legemlékezetesebb, amikor 1741-ben Anson admirális hajóhada - amely 10 hajóból állt - közel egy hónapig vesztegelt a Horn-fok körül, majd amikor elindult Anglia felé, egészen véletlenül, az Atlanti-óceán helyett a Csendes-óceánra tévedt, s a Juan Fernandez-szigetnél ért partot. Közel 10 fokot tévedett, de ez akkoriban, nem volt túlságosan ritka.
17 év telt el, amig Harrison újra hallatott magáról. A Timekeeper No.3 (H3) egy 33 kg súlyú, hatalmas szerkezet volt, amely el nem volt ugyan elégedett, de egy újabb kis részletet kapott. Harrison belátta, hogy ilyen hatalmas órákkal kár kisérleteznie, ezért teljesen új alapokra helyezte a tengerészóráját - zsebórát akart készíteni.
1760-ban végre elkészült a Timekeeper No.4, amely egy tenyér nagyságú, gyönyörűen kidolgozott szerkezet volt. Átmérője mindössze 13 cm, a súlya 1,45 kg volt.
Az órásmester fia vállalkozott arra, hogy egy távolabbi útra induljon kipróbálni. 1761. november 18-án elindultak a HMS Deptford fedélzetén egy jamaicai útra, ahol kilenc napnyi hajózás után, egy fogadást követően, Harrison órája nyert a hajó kapitánya ellen, s meglátták Madeirát. 1762. január 19-én Jamaicába érve, azt tapasztalták, hogy az óra mindössze 5,1 másodpercet késett a 81 napos tengeri út során. 1762. március 26-án érkezett vissza Londonba és azt állapították meg, hogy az óra a 128 napos tengeri út során mindössze 114 másodpercet késett.
A bizottság nem volt elégedett, s William Harrison 1764. március 28-án elindult Barbados felé a HMS Tartar fedélzetén. Az óra hibáját a 47 napos utazás alatt 39,2 mp-re számították ki.
A bizottság tagjai kifizettek 5000 fontnyi újabb előleget, de a teljes összeget újabb feltételhez kötötték. Harrison 1765 augusztusában a bizottság és 6 szakértő előtt szétszedte és összerakta az órát, de a bizottság átadta az eredeti szerkezetet Larcum Kendall londoni órásnak, aki egy másolatot készített róla. Ezzel bebizonyosodott, hogy más is el tudja készíteni. A másolatot Cook kapitány vitte magával földkörüli útjára, s amikor visszaérkezett, teljesen meg volt elégedve vele.
III. György (az akkor még nem őrült) angol király (aki műszaki érdeklődésű lévén, saját maga is tesztelte az órát!) közbenjárására, a feltaláló a teljes (még hiányzó 8750 fontos) összeget megkapta 2500 font kamattal és fájdalomdíj többlettel.
A bizottságot akkor vezető Nevil Maskelyne (későbbi királyi csillagász) minden módszert megragadott Harrison módszerének tagadására. Saját maga is pályázott a díjra a holdtávolságméréseken alapuló módszerével, s nem akarta elfogadni, hogy egy egyszerű ács a mechanikus órájával többre képes tőle.
Cook kapitány 1775 júliusában tért vissza, s teljes elragadtatással nyilatkozott "... hűséges kísérőnk mindennemű éghajlati viszontagságon keresztül ment." Az óra sohasem késett napi 2 mp-nél többet, amely az egyenlítőnél 2 mérföldet jelent.
Harrison 1776. március 24-én, 83 éves korában halt meg, amikor a tengerészek között már mindenki elismerte óráinak pontosságát. Órái az admiralitás páncélszekrényeibe kerültek.
Harrison találmányok egész sorát vetette be órái készítésekor. Ő használt először kosaras gördülőcsapágyat, új típusú gátszerkezetet, sáskajáratot, hőkompenzációs ingát, bimetál ingákat...
