Борьба за точность
В конце XVI века все крупные европейские страны вели ожесточенную борьбу за захват как можно большего числа новых земель. Хотя британский флот на тот момент был одним из крупнейших и сильнейших в мире, британские моряки сталкивались с той же проблемой, что и все остальные: навигация в океанах была чрезвычайно сложным и рискованным делом, поскольку в открытом море отсутствовали видимые ориентиры. Мы привыкли к глобусу с сеткой параллелей и меридианов. Координаты любого объекта — и любого корабля — можно описать широтой и долготой. Широта — это расстояние до экватора, долгота — это расстояние до некоей нулевой линии (воображаемо проведенной от северного до южного полюса) — нулевого меридиана.
Определить широту было относительно просто с помощью измерения секстантом угловой высоты звезды, например, Полярной, над горизонтом, или угла между горизонтом и солнцем. Чем больше угол — тем ближе вы к экватору.
А как определить долготу? На каком мы меридиане? Единственным практичным способом существующим в то время, было использовать в качестве ориентиров Луну и звезды, опираясь на составленные астрономами звездные атласы. Но для этого требовалось производить весьма сложные расчеты, которые были не под силу большинству моряков (и которые были возможны только в условиях чистого ночного неба). Из-за этого вплоть до XVIII века лишь отдельные смельчаки решались на дальние путешествия через океан.
Существовал и иной способ определения долготы, но веками он оставался исключительно умозрительным. Если можно точно определить, насколько текущее время корабля в море отличается от текущего времени в порту отправления, то можно определить и долготу. Как это работает? Поскольку окружность Земли равна 360° и поскольку Земля совершает один полный оборот за 24 часа, то за час Земля поворачивается относительно солнца на 15°. Иначе говоря, каждый час солнце смещается на 15° по эклиптике к западу. Представим, что английский капитан, отплывающий из Плимута в Америку, всегда смог бы знать время, по которому живет порт отправления. Теперь, узнав каким-то образом местное время на корабле, капитан рассчитывает разницу между своим местным временем в океане (например, 23:00) и текущим временем в Плимуте (допустим, 04:00 утра), т. е. 5 часов разницы. Таким образом, он понимает, что судно сместилось на 75° к западу от Плимута: 15° х 5 часов = 75°. Все просто!
Загвоздка в том, что данный способ определения долготы работает только при условии, что вы можете определять очень точное время, что не позволяли расчеты по звездам. Да и существующие в то время механические часы совсем не подходили: они не были достаточно точными, и их точность ухудшалась во время плавания из-за того, что неизбежное изменение температуры и влажности влияло на размеры деталей. Нетрудно понять, почему описанный способ определения долготы на практике был неосуществим.
Соответственно, пока не умели определить местоположение в море во время навигации, риск приплыть не туда был огромен. Как и риск просто сгинуть в пучине, что случалось, увы, куда чаще.
22 октября 1707 года флотилия из 21 британского корабля, возвращавшаяся из Средиземноморья после неудачной попытки захватить французский Тулон, вошла в воды пролива Ла-Манш. Был шторм. Адмирал Клаудсли Шовелл собрал офицеров, чтобы определить местоположение флотилии. Все сошлись на том, что корабли уже достигли острова Уэсан у берегов французской Бретани. На самом же деле они находились чуть ли не на 200 километров севернее, у британских островов Силли, и стремительно приближались к окружающим острова скалам. Около восьми часов вечера экипажи нескольких судов заметили скалы и произвели предупреждающие выстрелы.
Однако было слишком поздно. Четыре корабля, включая флагман «Ассоциация», потерпели крушение. Свыше 2000 моряков, в том числе адмирал Шовелл, погибли, а груз золота и серебра ушел на дно. Выжили только 25 человек. Это были самые большие небоевые потери британского флота за долгое время. А то, что крушение произошло в хорошо знакомых морякам британских водах, лишь более явно показало, насколько опасно неумение точно определять долготу.
Катастрофа произвела такое сильное впечатление на страну, что британцы, наконец, всерьез отнеслись к решению данной проблемы. Семь лет спустя парламент принял «Акт об обеспечении обнаружения долготы на море». Он предусматривал щедрую награду тому, кто сможет найти практичное и осуществимое решение для определения долготы в море с точностью до 1/2° (на широте экватора это эквивалентно 30 морским милям или 56 километрам). Это решалось созданием в высшей степени точных часов, способных обеспечить стабильность хода в суровых морских условиях.
Вопрос стоял очень остро: страна, которая научится определять координаты своих кораблей, получит колоссальное превосходство на море. Любой приз мерк на фоне этой возможности. Поэтому англичане пообещали премию в 20 000 фунтов — 150 кг золота! Неслыханная щедрость! Мечта о таком богатстве подтолкнула к работе многих часовщиков. За дело также взялся и такой необычный претендент на приз, как молодой англичанин без профессионального часового образования по имени Джон Гаррисон.
Он родился в 1693 г. Сын плотника, он пошел по отцовским стопам, но также интересовался музыкой и часовым делом. Существует легенда, что в детстве Джон заболел оспой, и ему дали часы, чтобы он не скучал. Так и появилось его увлечение — разбирать часы, а потом собирать их обратно. По сути Гаррисон был часовщиком-самоучкой; нет никаких упоминаний о том, чтобы его обучал мастер часового дела. Первые часы он сделал в 20 лет, причем, что поразительно, полностью из дерева. Гаррисон был плотником, как и его отец, и другого материала у него просто не было.
В 1730 году никому пока не известный Гаррисон вступил в гонку по созданию часов, которые не потеряли бы точности хода за время долгого пребывания на борту движущегося судна, невзирая на качку, перепады температуры, давления и влажности, а также выстояли бы под воздействием соленого воздуха.
То, что Гаррисон был самоучкой, сыграло ему на руку. Большинство профессионалов, узнав, что точность не должна выходить за пределы трех секунд в день в течение шестинедельного плавания, сочли задачу невыполнимой, поскольку знали, насколько сложно добиться такого результата. Гаррисон же, напротив, сложность оценить не мог, а потому воспринял вызов просто как очередную инженерную задачу.
Изобретатель был стеснен в средствах, и почти не имел доступа к научному оборудованию, поэтому ему пришлось подойти к решению проблемы творчески. Например, чтобы проверить, как на точность часов влияют перепады тепла и влажности, он просто создавал подходящие условия у себя дома: разжигал камин в одной комнате и устраивал сквозняк в другой!
Требования «Акта об обеспечении обнаружения долготы на море» были настолько высокими, что Джон Харрисон потратил около 40 лет на разработку часов (т. н. морского хронометра). Он прошел путь от своего первого габаритного морского хронометра (т. н. H1) в 1735 году, до успешной четвертой версии (т. н. H4), похожей на крупные карманные часы, которая была завершена в 1761 году.
Испытать H4 решили со всей серьезностью и отправили их из Портсмута в Ямайку. Гаррисону тогда было уже 68 лет, и пересекать Атлантику для контроля испытаний отправился его сын Уильям. Результат превзошел ожидания: после 61-дневного плавания к Порт-Ройалу (Ямайка) в океане, сквозь штормы и бурт, с учетом поправки на изначальную погрешность хода часы отстали от времени, измеренного астрономическим способом, всего на пять секунд!
Подобная точность была даже совершенно недостижима для любых стационарных и переносных часов того времени. Более того, модель Н4 до сих пор гораздо точнее, чем почти все механические наручные часы, производимые сегодня в Швейцарии.
К сожалению, после нескольких десятков лет «борьбы за точность» Гаррисону пришлось теперь заняться «борьбой за премию» с английской бюрократией. Совет по долготе, уполномоченный присуждать премию, к его решению отнесся скептически. Постановив, что мастеру просто повезло, он отказался объявить его победителем. Совет потребовал проведения повторного испытания. В 1764 году часы снова доказали свою надежность и точность, но и это не убедило чиновников. Только благодаря заступничеству Георга III, тогдашнего короля Англии, Гаррисону наконец удалось добиться того, чтобы его гениальное открытие признали, и получить долгожданное, давно заслуженное вознаграждение после сорока лет проб и ошибок, изнуряющей борьбы с чиновниками. К тому моменту изобретателю было уже восемьдесят, однако последние десять лет жизни он прожил в почете и богатстве. По сегодняшним меркам он был бы мультимиллионером.
Гаррисон с полным на то правом гордился своим изобретением, что отражено в одном из его писем: «Полагаю, могу без ложной скромности утверждать, что во всем мире нет ни одного механического или математического достижения более прекрасного и изощренного, чем мои часы и долготный хронометр».
Из-за высокой цены производства морские хронометры еще долгое время оставались вещью редкой (цена морских хронометров могла составлять до трети стоимости корабля). Одним из первых, кто стал использовать морской хронометр, стал английский капитан Джеймс Кук, один из величайших первооткрывателей в истории.
Таким образом, своими грандиозными открытиями в Тихом океане он частично обязан сверхточным часам. Благодаря этим часам Кук мог определять долготу и, соответственно, свое точное географическое положение во время плавания. Кук точно нанес на карту побережье Новой Зеландии и Австралии, проплыл вокруг Антарктиды, прошел Северо-Западным проходом между Россией и Аляской. Также он обнаружил множество доселе неизвестных островов, таких как Гавайи, где и был убит представителями местного населения в 1779 году. Свой морской хронометр известный капитан называл не иначе как «верным проводником через своенравные просторы».
Лишь к 1820-х годам удалось произвести достаточно морских хронометров на основе конструкции Н4, чтобы удовлетворить спрос, и их цена упала до приемлемой отметки. Этому также способствовало принятие в 1825 году Британским парламентом «Акта о хронометрах». Закон требовал, чтобы все британские суда, включая военные и гражданские, были оборудованы морскими хронометрами для точного определения долготы в море.
Сегодня отреставрированные экземпляры хронометров Гаррисона H1, H2, H3 и H4 можно увидеть в Национальном морском музее в Гринвиче. За неоценимый вклад в хорологию и становление Британской империи Гаррисон был удостоен мемориальной плиты в Вестминстерском аббатстве. Она расположена в центральной части нефа. Надпись на плите гласит: «ЧАСОВЩИК ДЖОН “ДОЛГОТА” ГАРРИСОН (1693–1776)».
Благодаря изобретению морского хронометра Гаррисоном военный и торговый флоты Англии получили значительное конкурентное преимущество над флотами других морских держав: Франции, Испании, Голландии, России. Великобритания (по сути, небольшой остров) в XIX веке стала бесспорной владычицей морей и океанов и построила крупнейшую мировую империю, включающую в себя более 50 колоний во всех океанах.
В период своего расцвета в XIX и начале XX века, Великобритания управляла примерно четвертью населения Земли, занимала примерно такую же часть поверхности Земли. Следовательно, на какой-то из ее территорий обязательно был день, в то время как на остальных могла быть уже ночь. Именно поэтому ее назвали «Империей, над которой никогда не заходит солнце».
К слову, на пике своего могущества Британия ощущала, что для нее есть только одна угроза: Россия. Действительно, Российская империя расширялась во всех направлениях: в Восточной Европе, Балтийском регионе, на Кавказе, в Центральной Азии, Сибири и даже на Аляске. Британию особенно тревожило растущее влияние и сила России в Центральной Азии, поскольку такое направление экспансии якобы угрожало ее колонии в Индии. Это привело к серьезному соперничеству между империями в XIX веке и значительно усугубило их уже существующее историческое взаимное недоверие.
Можно уловить забавную иронию судьбы: в то время как Великобритания сегодня утратила знания по производству морских хронометров, позволявших ей властвовать над океанами и выстроить Империю, над которой никогда не заходило солнце, именно Россия, насколько мне известно, единственная на сегодняшний день страна, которая еще умеет и продолжает выпускать их. После Второй Мировой войны в СССР наладили производство в рамках московского часового Завода «Полет». Хотя сам завод, к сожалению, уже не существует, единственный его цех, который еще работает, — цех по производству морских хронометров. Даже сегодня в России, во времена ГЛОНАСС и GPS, механический морской хронометр является в практике обязательным прибором на крупных кораблях и подводных лодках, чтобы в случае сбоев в работе системы спутниковой навигации моряки могли определить свою долготу, вычислив точную разницу во времени между нулевым меридианом и текущим местоположением.
Итак, благодаря часам, Великобритания создала Британскую Империю, сделавшая Великобританию мощнейшей экономической державой на земле и в значительной степени сформировала тот западный мир, который мы знаем сегодня и который господствовал на протяжении нескольких веков.
