John Harrison

Fra LiavaagWiki
Hopp til navigering Hopp til søk

Harrison-tidtakerne H1, H2, H3 og H4

John Harrison (1693 – 1776) var en engelsk tømrer som var selvlært i klokkeproduksjon, og som oppfant det marine kronometeret, en lenge ettertraktet enhet for å løse problemet med hvordan man beregner lengdegrad mens man er på sjøen. Allerede i midten av 1720-årene designet han en serie bemerkelsesverdige presisjons ur. Disse oppnådde en nøyaktighet på ett sekund på en måned, langt bedre enn noen klokker på den tiden (Royal Museums Greenwich).

Maritim navigasjon var avgjørende for britiske interesser, men de slet med å finne posisjonen til sjøs. Små avvik førte til katastrofer. Man kunne bestemme breddegraden ganske nøyaktig, men lengdegrad var mye vanskeligere. Det var to metoder for dette; måneavstandsmetoden og tidtakermetoden. Mens den første metoden var treg og tungvint, så ble den andre antatt å være umulig. Før 1760 var klokker basert på pendelverk, som påvirkes av skipets bevegelser i sjøen, og er derfor ubrukelig. Selv Sir Isaac Newton hadde fortalt en parlamentarisk komité i 1714 at ingen kjent klokke kunne fungere nøyaktig midt i stormer og skiftende temperatur, fuktighet og barometrisk trykk, for ikke å nevne variasjoner i tyngdekraften til et skip til sjøs (Redfern Animation). Metoden i seg selv var enkel. Jorden roterer 15° hver time, så tidsforskjell mellom avgangstid og tidspunkt på havet ble konvertert til lengdegradsforskjellen. Problemstillingen var at ingen pendelklokke fungerte nøyaktig i stormer og skiftende temperaturer. Det er kronometre som er avgjørende for å kunne bestemme lengdegrad, med andre ord ikke pendelverk, som klokker før 1760 var basert på.

Dette problemet var av så stor viktighet, at Det britiske parlamentet utlovet en belønning på £20 000 til den som kunne finne en løsning. John Harrison brukte 5 år på å bygge sin første maritime tidtaker H1, som kom i 1735. For å kompensere for bevegelse, ble pendelen byttet ut med to sammenkoblede manualbalanser. I mai 1736 ble Harrison og H1 tatt ombord på HM-skipet Centurion, som var i ferd med å seile til Lisboa, for å sette H1 på prøve (Royal Museums Greenwich). Reisen til Lisboa begynte dårlig, men da de nådde Lisboa var H1 mer pålitelig. Den ble overført til Orford for retur, og denne reisen førte til mye bedre resultater. Men Harrison følte H1 kunne forbedres ytterligere, og selv om H2 (1737-1739) fikk mange forbedringer, innså Harrison at det var en grunnleggende designfeil at klokkene var mottakelig for feil forårsaket av skarpe forover- og bakover rotasjonsbevegelser. Harrison brukte så 19 år på å forbedre H2 til H3 (1740-1759). Denne inkorporerte mange av funksjonene til H2, men brukte et par koblede sirkulære balanser i stedet for dumbbell balanser som i H1 og H2. Tross ytterligere innovasjoner for å minimere friksjon og bekjempe temperaturendringer, ble aldri H2 og H3 testet til sjøs.

H4 var det første ekte marine kronometeret

H4 var et prosjekt Harrison arbeidet på parallelt med H3, som inkluderte en rekke nye forbedringer som løste mange av problemene H2 og H3 hadde. Ingen på 1750-tallet tenkte på lommeuret som en seriøs presisjonstidtaker. Mens H4 i utgangspunktet så ut som et stort lommeur, var instrumentet faktisk ganske annerledes. Hemmeligheten kan høres i den raske tikken, da H4 faktisk tikker fem ganger i sekundet, siden dens store balanse slår raskere og med større svingninger enn en vanlig klokke (Royal Museums Greenwich). Etter seks års arbeid, var H4 nøyaktig nok til å løse lengdegradsproblemet, og ble det første ekte marine kronometeret. Harrisons kronometer tok hensyn til variasjoner i skipgang, fuktighet og temperatur, og prototypen H4 beviste at fjærdrevne klokker kunne yte godt nok til å bestemme lengdegrad til sjøs.

H4 utstilt på Det kongelig observatorium ved Greenwich. Her er også Harrison-tidtakerne H1, H2, og H3 utstilt.

Problemer

John Harrison hadde hatt 20 år som den eneste seriøse konkurrenten, men på 1760-tallet dukket to rivaliserende ordninger opp. Dette var bruken av måneavstander og Jupiters satellitter. Begge ville snart bli satt på prøve sammen med H4. I 1761 ga kommissærene tillatelse til at Harrisons sønn, William, kunne forberede seg på en reise til Jamaica for å prøve H4-tidtakeren. William kunne forutsi et tidligere landfall på Madeira enn mannskapet forventet, noe som imponerte kapteinen så mye at han ba om å få kjøpe H4 (Royal Museums Greenwich). Men kommissærene i England bestemte at testen ikke hadde vært tilstrekkelig. Harrisons venner og støttespillere startet en propagandakampanje med avisartikler og pamfletter.

Destinasjonen for den nye testen ble Barbados, der de skulle bestemme øyas lengdegrad ved observasjoner av Jupiters satellitter, for å kunne vurdere de to astronomiske metodene så vel som ytelsen til H4 (Royal Museums Greenwich). Astronomen Nevil Maskelyne forlot England i september 1763, og ankom Bridgetown i begynnelsen av november. John Harrison seilte med H4 i mars 1764, og ankom i mai. Det var mye å diskutere da styret møttes i februar 1765, for å vurdere resultatene fra testen. Det ble bekreftet at John Harrisons tidtaker H4 hadde holdt tiden innenfor de strengeste grensene i loven fra 1714, og styrets anbefaling var at parlamentet skulle tildele Harrison £10 000, da han demonstrerte prinsippene til H4, og de resterende £10 000 da det ble vist at andre produsenter kunne produsere lignende tidtakere (Royal Museums Greenwich). Anbefalingene ble lov i en ny lengdegradslov av 10. mai 1765. Forholdet ble ikke bedre mellom styret og Harrison ved at kommisjonærene ønsket å dele og publisere informasjonen. Harrison ønsket å beskytte metodene sine.

Harrison fikk til slutt sjenerøs kompensasjon, og Parlamentet avgjorde at Harrison skulle belønnes for sine tjenester til nasjonen, uten tvil med kongens oppmuntring. John Harrison huskes i historien for å være den personen som løste problemet med lengdegrad.

Klokkens videre utvikling

Fram til 1950-tallet var nøyaktig tidsmåling basert på den tilsynelatende bevegelsen til stjernene og planetene. I dag setter vi krystaller og atomer i hjertet av våre presisjonstidtakere. Når en elektrisk strøm føres gjennom en kvartskrystall, vibrerer den med svært presis frekvens og skaper en regelmessig puls for en klokkemekanisme (Strømsborg, 2025). På 1940-tallet hadde kvartsklokker erstattet pendelregulatorer i verdens observatorier. Atomklokker fungerer ved å analysere fotonene som absorberes og sendes ut av cesiumatomer. Den neste generasjonen av atomiske ione-felleklokker vil være nøyaktige til ett sekund om milliarder av år.

Kilder

Mediegalleri

Liavaag.org

Hentet fra «https://www.liavaag.org/wiki/index.php?title=John_Harrison&oldid=1596»