Гринвичское время и открытие долготы - Дерек Хауз

В конце концов нашелся астроном, который создал лунные таблицы требуемой точности. Это был Тобиас Майер (1723-1762) из Гёттингена, изобретатель повторного круга. Используя уравнения Эйлера и основываясь как на собственных наблюдениях, так и на наблюдениях Джеймса Брадлея (1693-1762), заменившего в 1742 г. Галлея на посту королевского астронома в Гринвиче, Майер составил таблицы движения Солнца и Луны. В 1755 г. он выслал адмиралу Ансону, первому лорду адмиралтейства, подробные заметки со своими таблицами. 6 марта 1756 г. они были представлены Совету по долготе с рекомендацией Брадлея опробовать их в открытом море; там, в частности, говорилось, что «наблюдения с борта корабля необходимо производить соответствующими инструментами; квадрант Хэдли, по его [Майера] мнению, не нужен, хотя он и подходил для этой цели» [34]. Семилетняя война, разразившаяся в 1756 г., затруднила морские испытания, проводимые капитаном Кэмпбеллом в 1757-1758 гг.; поэтому они не дали в отношении лунных таблиц Майера сколько-нибудь убедительных результатов. Тем не менее эти испытания оказались очень важными в связи с тем, что измерения лунных расстояний в море производились при помощи латунного круга Майера с малой шкалой - предшественника современного морского секстанта.

Только в 1761 г. таблицы Майера были должным образом опробованы Невилом Маскелайном (1732-1811), будущим королевским астрономом, во время его путешествия на остров Св. Елены и обратно, куда он был направлен Королевским обществом для наблюдения прохождения Венеры. Применив квадрант Хэдли (не секстант) и первые таблицы Майера, Маскелайн провел несколько очень удачных наблюдений лунных расстояний, достигнув в большинстве случаев при определении долготы точности выше 1°. Сразу же по возвращении с острова Св. Елены Маскелайн опубликовал свой «Британский морской путеводитель», в котором просто и наглядно излагался способ определения лунных расстояний в море [35]. На самом деле Маскелайн не был первым наблюдателем, сумевшим точно определить лунные расстояния в море. В 1753-1754 гг. Никола-Луи де Лакайль осуществил такие наблюдения по пути во Францию с мыса Доброй Надежды через о-ва Маврикий и Реюньон, хотя его лунные таблицы были менее точны, чем таблицы Майера. Именно способ Лакайля и был рекомендован в книге Маскелайна. В 1760 г. датский ученый Карстен Нибур провел подобные наблюдения по просьбе самого Майера, тогда как Александр - Ги Пингре последовал примеру Лакайля при поездке на остров Родригес и обратно, куда он отправился для наблюдений прохождения Венеры [36].

Незадолго до своей смерти в 1762 г. Тобиас Майер подготовил новый более точный сборник таблиц Солнца и Луны; рукопись была отправлена в Англию женой Майера и 4 августа 1763 г. рассматривалась Советом по долготе; было решено, что новые таблицы опробует «человек, который поедет на Ямайку для наблюдений спутников Юпитера» [37]. Случайно этим человеком оказался сам Маскелайн, и поехал он не на Ямайку, а к острову Барбадос, главным образом в связи с испытанием четвертого хранителя времени Гаррисона. По пути Маскелайн проверил новые таблицы Майера, используя для наблюдений недавно изобретенный секстант. С помощью этого инструмента он ухитрился определить долготу острова Уайт с точностью в 16 угловых минут [38].

После смерти Брадлея в 1762 г. директором Гринвичской обсерватории был назначен Натаниэл Блисс, скончавшийся спустя два года. 19 января 1765 г. граф Сэндвич сообщил Совету по долготе, что король Георг III согласен назначить королевским астрономом (а следовательно, фактически и членом Совета) Маскелайна, несколько месяцев назад вернувшегося с острова Барбадос. 9 февраля Маскелайн представил Совету подробный доклад об успешных измерениях лунных расстояний, осуществленных с целью определения долготы во время его путешествия к островам Св. Елены и Барбадос, и предложил Совету опубликовать в помощь морякам морские эфемериды, представив отзывы об испытании этого метода от четырех офицеров Ост-Индской компании [39].

Маскелайн с присущей ему энергией (ему было только 33 года) задумал и подготовил издание «Морской альманах и астрономические эфемериды на 1767 г.», опубликованное в 1766 г. Это замечательное ежегодное издание продолжается и по сей день.

Наибольшую практическую ценность в новом альманахе представляли таблицы лунных расстояний на весь год, предсказывающие через каждые три часа угловые расстояния от центра лунного диска до избранных зодиакальных звезд или до центра солнечного диска. Такие таблицы, по предположению Лакайля, должны были сократить объем арифметических расчетов, производимых штурманами; действительно, с их помощью время, затраченное на наблюдение и определение долготы в море, сократилось до 30 мин, тогда как раньше на эти же процедуры затрачивалось более 4 ч.

В 1675 г. Карл II поручил королевскому астроному «заняться исправлением таблиц движений небесных тел и положений неподвижных звезд...». В 1725 г. Флемстид опубликовал «Британскую историю неба», содержащую положения опорных звезд. А спустя 21 год после этого указа короля пятый королевский астроном Невил Маскелайн выпустил таблицы движений небесных тел в удобном для навигаторов виде, позволяющие находить столь желанные долготы местоположений для усовершенствования искусства навигации» [41]. Итак, королевский указ был выполнен. Что же касается истории гринвичского времени, то здесь уместно заметить, что альманах Маскелайна базировался именно на гринвичском меридиане. До этого моряки обычно выражали долготу в определенном количестве градусов и минут (или в лигах) к востоку или западу от пункта отправления или назначения, например: 3° 47' к западу от Лизарда. Теперь же штурман, используя «Морской альманах» Маскелайна при определении долготы из астрономических наблюдений - значительная часть штурманов дальнего плавания именно так и начала поступать с 1767 г., - должен был производить свои расчеты, основываясь на гринвичском меридиане. В период 1774-1788 гг. это новшество повлияло даже на тех, кто пользовался официальным французским ежегодником «Конесанс де тампс» («Знание времен»), в котором с согласия и при содействии Маскелайна были перепечатаны британские таблицы лунных расстояний, основанные на меридиане Гринвича, хотя все другие таблицы в ежегоднике основывались на меридиане Парижа.

Штурман, получив долготу, отсчитываемую от Гринвича, должен был отметить свое положение на морской карте, поэтому на сухопутных и морских картах, публикуемых во всем мире, долготная сетка стала определяться по меридиану Гринвича. Все это привело к тому, что, когда в конце концов возникла необходимость в установлении нулевого меридиана для отсчета долготы и времени в международном масштабе, для этой цели был выбран именно гринвичский меридиан (а, скажем, не парижский). В значительной степени это можно объяснить и тем обстоятельством, что к тому времени многие морские суда, суммарная грузоподъемность которых составляла не менее 72% от общей грузоподъемности судов мира, уже пользовались навигационными картами, долгота на которых отсчитывалась от Гринвича. И первым звеном в описанной цепи событий было именно издание в 1766 г. «Морского альманаха».

В своем «Пояснении» к первому «Морскому альманаху» Ма-скелайн говорит о том, почему табличные данные приводятся в истинном солнечном времени, а не в среднем солнечном времени. Заканчивается «Пояснение» следующими словами: «Но если часы, изготовленные по гаррисоновскому или другому подобному принципу, смогут использоваться в море, то истинное время, выведенное из высоты Солнца, может быть исправлено с помощью уравнения времени; и если найденное среднее время сравнить с тем, которое показывают часы, то разница и даст нам долготу в единицах времени от того меридиана, на котором были установлены стрелки этих часов; насколько это позволит сделать ход часов» [42].

История о том, как в конце концов Джон «Долгота» Гаррисон (1693-1776) почти полностью получил в 1714 г. высочайшую награду, учрежденную специальным законом, описывалась неоднократно и достаточно подробно [43]. Сын сельского плотника, Гаррисон родился в Уэйкфилде в Йоркшире, затем в раннем возрасте вместе с семьей переехал в Бартон, Линкольншир, расположенный по другую сторону залива напротив порта Гулль. Поначалу Джон пошел по стопам отца, но вскоре увлекся изготовлением часов. К 1727 г. он вместе с братом изготовил два экземпляра часов очень высокой точности. Конструкции этих часов были основаны на совершенно новых принципах, которые впоследствии привели, в частности, к созданию решетчатого маятника, устроенного таким образом, что его длина сохраняется неизменной при изменении температуры (чем длиннее маятник, тем реже его удары, и наоборот; поэтому хороший хранитель времени не должен изменять свою длину), и храпового механизма, поддерживающего ход часов во время их завода.