Die Geschichte

Wie genau konnten antike Astronomen Breiten- und Längengrade bestimmen?


Wie genau konnte ein Astronom in klassischen Zeiten, sagen wir 200 v. Chr. bis 400 n. Chr., ihren Breiten- und Längengrad bestimmen? Konnten sie ihre Position gradgenau finden? Minute? Sekunde?

Ich vermute, sie konnten ihren Breitengrad ziemlich genau bestimmen, hatten aber keine gute Möglichkeit, ihren Längengrad zu bestimmen - aber ich bin mir wirklich nicht sicher.

Notiz: Dies muss nicht auf See sein, sondern kann die Position eines Standorts an Land bestimmen. Und ich suche wie genau sie konnten den Breitengrad/Längengrad bestimmen, nicht einfach ob sie konnten.


Ben Crowell sagt laut Goldstein 15 Minuten Breite im Almagest des Ptolemäus. In diesem Sinne habe ich einige antike Quellen untersucht und habe folgende Erkenntnisse:

In der Geographie des Ptolemäus heißt es: "Der vierte Breitengrad ist eine Stunde [vom Äquator] entfernt und ist 16°25'. Dies ist parallel [Breite] durch Meroe. Tatsächlich liegt Meroe zwischen 16°53' und 17°00' , daher ist Ptolemäus bei dieser Messung nur auf den nächsten Grad genau. Da dieser Teil der Geographie jedoch für die Herstellung von Globen bestimmt ist, ist eine Genauigkeit von mehr als einem Grad nicht erforderlich.

Bei seiner Vermessung der Insel Capri gibt Ptolemäus 40°10' Breite und 39°20' Länge an. In unserer Messung liegt die Insel auf 40°32' Breite und 14°11-16' Länge. Er ist also um 22 Minuten zu klein im Breitengrad. Beachten Sie, dass Ptolemäus Messungen in Schritten von 5 Minuten angibt (angegebene Genauigkeit).

Betrachten wir nun Buch IV der Geographie, Kapitel V, Ägypten. Ptolemäus gibt die Koordinaten von Heliopolis als 29°50' Breite und 62°30' Länge an, während unsere moderne Messung 30°07' Breite und 31°18' Länge ist. Die Breitengradmessung ist also um 17 Minuten zu klein.

Daher sehen wir in einer Messung, dass er -22 Minuten und die andere -17 Minuten beträgt, die 5 Minuten auseinander liegen. Daher scheint die Behauptung von Ptolemäus von einer 5-Minuten-Präzision ungefähr richtig zu sein. Er hat den systematischen Fehler, dass alle seine Breitengradmessungen etwa 20 Minuten zu niedrig sind, und einen Messfehler von etwa 5 Minuten, was seine behauptete Genauigkeit ist. Weitere Studien wären erforderlich, um festzustellen, ob sein Fehler von -20 Minuten universell war oder ob andere Astronomen den gleichen Fehler gemacht haben, möglicherweise aufgrund einer ungenauen Messung der Erde.

Betrachten wir nun den Längengrad. Zwischen Capri und Heliopolis misst Ptolemäus 23°10' durch Subtraktion von den oben angegebenen Werten. Unser heutiger Längenunterschied beträgt 17°2-7'. Es gibt einen Unterschied von 6 Grad.

Um zu sehen, ob ein systematischer Fehler vorliegt, schauen wir uns eine andere Messung an, die von Caesarea Strotonis, der römischen Hauptstadt in Palästina, von der aus Pontius Pilatus stand. Heute messen wir seinen Längengrad als 34°53', was 20°40' von Capri entfernt ist. Ptolemäus gibt den Längengrad als 60°15' an, was 20°55' von seiner Messung von Capri entspricht, nur 15 Minuten Unterschied von der modernen Messung. Interessant ist also, dass er bei einigen Längengradmessungen auf Minuten genau ist, bei anderen jedoch um mehr als 5 Grad daneben.

Daraus können wir erkennen, dass zumindest anhand dieser Beispiele kein systematischer Bias in seinen Längengradmessungen vorliegt, sondern ein Genauigkeitsunterschied von bis zu 6 Längengraden. Es scheint eine Abweichung bei seiner Breitengradmessung von 20 Minuten zu geben, und wenn wir diese Abweichung berücksichtigen, dann kommt er konsequent innerhalb von 5 Minuten des Breitengrades.

Es gibt ein Buch, History and Practice of Ancient Astronomy von James Evans, das sehr detailliert auf die Methoden der Alten eingeht. Leider versucht er nicht speziell, die Genauigkeit der Messungen zu charakterisieren, aber nachdem ich dieses Buch gelesen habe, habe ich den Eindruck, dass die alten Griechen nach Hipparchos in der Lage waren, auf 1 Minute Breite und 2 Längengrade zu messen.


Der Breitengrad kann aus Beobachtungen von Sternobjekten (normalerweise mit etwas wie einem Astrolabium) und ein wenig Mathematik berechnet werden. Die Griechen konnten dies bereits 150 v. Chr. tun, aber nur auf dem Trockenen. Das Astrolabium des Seemanns wurde erst um 1300 n. Chr. erfunden.

Vor der Erfindung des Marinechronometers im frühen 18. Jahrhundert hatte niemand eine gute Möglichkeit, den Längengrad in Echtzeit an Bord eines Schiffes zu bestimmen. Am nächsten kamen die Chinesen, denen es 1421 gelang, die Längengrade verschiedener Orte auf den indischen Handelsrouten zu ermitteln, indem sie Beobachter an diesen Orten platzierten, um verschiedene Mond- und Sternpositionen gleichzeitig zu beobachten. Diese Informationen haben ihre Karten vielleicht verbessert, aber für einen Navigator außerhalb der Sichtweite des Landes waren sie nicht besonders nützlich.

Davor war die typische verwendete Technik die Koppelnavigation, die unglaublich ungenau war. Im Grunde würde der Navigator ein Stück Holz aus dem Heck des Schiffes werfen, versuchen, ihre Geschwindigkeit basierend auf ihrer relativen Geschwindigkeit zum Strandgut zu schätzen und versuchen, ihre Entfernung vom letzten Mal zu berechnen, als sie dies getan haben, basierend auf dieser Geschwindigkeit. Offensichtlich werden Ströme überhaupt nicht berücksichtigt, und es ist wahrscheinlich, dass sich jedes Mal Fehler ansammeln, wenn Sie dies tun.

Was in der Antike im Mittelmeerraum typisch war, war, dass Seefahrer nur Land in Sichtweite hielten. Selbst dann können schlimme Dinge passieren. Zum Beispiel ist die Odyssee im Wesentlichen die Geschichte eines alten Griechen, der vom nahen Anatolien nach Hause geflogen wurde und verbrachte 10 Jahre versucht seinen Weg nach Hause zu finden.


Breite

Um den Breitengrad eines Punktes auf dem Land zu bestimmen, müsste man einfach die Höhe von Polaris über dem Horizont messen. Daher reduziert sich die Frage nach der Genauigkeit von (landbasierten) Breitenbestimmungen in diesem Zeitraum auf die Frage, wie genau Menschen Winkel am Himmel messen könnten. Der Almagest war zu dieser Zeit der Stand der Technik, und seine Winkelmessungen scheinen auf etwa 15-30 Bogenminuten genau gewesen zu sein.[Goldstein 1976]

Längengrad

Da es bis Galileo keine genauen Uhren gab und erst viel später über das Meer transportierbare genaue Uhren, wäre die Bestimmung eines Längengrades in der Antike der Schätzung einer Ost-West-Entfernung (mit Hilfe von Vermessungsketten, Schätzungen von Segelgeschwindigkeiten, … ) und dividiert durch die Größe der Erde. Kolumbus scheint die Größe der Erde um etwa den Faktor 2 unterschätzt zu haben, was zu seiner Überzeugung führte, dass er China und Japan erreichen könnte, indem er über den Atlantik segelte. So scheint noch in der italienischen Renaissance der Umrechnungsfaktor zwischen Länge und Entfernung etwa um den Faktor 2 unsicher gewesen zu sein. Dies ist sehr grob vergleichbar mit der Genauigkeit der antiken Schätzung des Erdradius durch Eratosthenes, d , gab es in 1700 Jahren nicht viel Verbesserung.

Goldstein, Journal for the History of Astronomy, 7 (1976) 54, http://articles.adsabs.harvard.edu//full/1976JHA… 7… 54G/0000054.000.html


Zuerst ein Punkt der Hintergrundwissenschaft. Die Längengrad-Problem ist exakt identisch mit dem Problem der Gleichzeitigkeit an weit auseinanderliegenden Orten auf der Erdoberfläche, und beides setzt eine verlässliche Schätzung des Erddurchmessers voraus. Sicherlich hat Eratosthenes den Erddurchmesser im 3. Jahrhundert v. Chr. berechnet, und andere Zivilisationen haben dies möglicherweise ungefähr zur gleichen Zeit getan. Das Problem der Gleichzeitigkeit ist jedoch schwieriger und gibt es in zwei Varianten.

Der Längengrad wird berechnet, indem die Höhe eines astronomischen Objekts mit der vorberechneten (oder beobachteten) Höhe desselben Objekts an einem Referenzort verglichen wird zum genau gleichzeitigen Zeitpunkt. Alles am Himmel dreht sich alle 24 Stunden einmal um diese riesige Himmelskugel. Je genauer man also die Gleichzeitigkeit feststellen kann, desto genauer wird man den Längengrad messen.

Das Problem ist einfacher, wenn das Ziel die Kartographie ist – die exakte Berechnung des Längengrades und damit der genauen Position eines bestimmten Punktes auf dem Globus. In diesem Fall kann man das Eintreten eines vorhergesagten astronomischen Ereignisses als Definition von Gleichzeitigkeit verwenden. Es werden Vermessungsteams organisiert, die rechtzeitig vor der Veranstaltung zu den angegebenen Orten reisen, und bei klarem Himmel am gegebenen Tag werden die erforderlichen Beobachtungen durchgeführt. Nach der Rückkehr der Vermessungsteams werden die Ergebnisse tabellarisch dargestellt und die Karten gezeichnet.

Das schwierigere Problem und dasjenige, das die britische Admiralität dazu gebracht hat, den Längengrad-Preis zu vergeben, besteht darin, den Standort eines sich bewegenden Schiffes außerhalb der Sichtweite des Landes zu bestimmen zu jeder Zeit war der Himmel klar, wo und wann immer das war. Man konnte kein Segelschiff mitten auf dem Ozean anhalten und auf ein vorausberechnetes Ereignis warten, das bestenfalls ein- oder zweimal im Monat eintrat. Es war notwendig, auf zurückzugreifen Koppelnavigation, eine etablierte und bemerkenswert genaue Wissenschaft aus dem 17. Wenn das Ziel einfach darin bestand, auszureisen und nach Hause zurückzukehren, war dies mehr als ausreichend. Wenn es jedoch darum geht, Riffe mit einer Ausdehnung von nur wenigen hundert Metern zu vermeiden, führt ein Abstand von wenigen Meilen allzu oft dazu, dass man untergeht, anstatt sicher vorbeizusegeln.

Die Genauigkeit der Koppelnavigation kann anhand der Qualität der Karten aus dem 16. und 17. Jahrhundert beurteilt werden, deren Reproduktionen im gesamten Internet verfügbar sind. Lassen Sie sich nicht von den Konturen des westlichen Nordamerikas täuschen - diese sind auf die Wanderungen des geomagnetischen Nordpols zurückzuführen.


Breite

Um den Breitengrad zu messen, müssen Sie die Höhe eines Himmelskörpers messen. Grundsätzlich werden Sie die Sonne oder Sterne verwenden (die Flugbahn von Planeten und Mond ist zu komplex, um hier viel zu dienen).

Wenn Sie die Sonne verwenden, verwenden Sie einen projizierten Schatten (Sie sehen die Sonne nicht direkt an). Sie haben eine große Stange, die Sie versuchen, so vertikal wie möglich zu errichten; und Sie messen die Länge des Schattens am Mittag der Tagundnachtgleiche. Sie müssen einige Jahre lang Maßnahmen ergreifen, um herauszufinden, wann die Tagundnachtgleiche tatsächlich ist. Der entscheidende Punkt ist, dass die Sonne kein Punkt am Himmel ist; es hat einen scheinbaren Durchmesser von etwa 30' (ein halbes Grad). Dies ist der Grund, warum beim Betrachten des auf den Boden projizierten Schattens eines Gebäudes die Schattenkante verschwommen ist: Diese Übergangszone zwischen Schatten und Nicht-Schatten entspricht den Bodenflecken, von denen die Sonne teilweise sichtbar ist, und teilweise vom Gebäude verdeckt. Das Fazit ist, dass ein auf der Sonne basierendes Maß des Breitengrades tendenziell ungenau ist: Die Genauigkeit liegt innerhalb eines halben Grades, aber nicht besser. (Mit einem Sextanten können Sie eine viel bessere Genauigkeit erzielen, aber das liegt daran, dass dieser Apparat Filter enthält, die es dem Bediener ermöglichen, tatsächlich auf die Sonne zu schauen und den Scheibenrand anzuvisieren, anstatt "die Sonne im Allgemeinen" wie bei einer schattenbasierten Messung .)

Mit Sternen kannst du tun möglicherweise besser, weil es Punkte sind (zumindest mit bloßem Auge) und man sie direkt anstarren kann, ohne zu erblinden. Wenn Sie Sterne verwenden, müssen Sie mehrere eine Nacht lang verfolgen und ihren Azimut und ihre Höhe während der Nacht notieren: Dies reicht aus, um ihre scheinbare Flugbahn neu zu berechnen und dann den Breitengrad zu berechnen. Die Genauigkeit des menschlichen Auges beträgt bestenfalls 1' (1/60 Grad). In der Praxis ist dies jedoch schwer zu erreichen.

Vor allem, auch wenn Sie kann sehen Sie eine Winkelabweichung von 1', hängt die Messung von der Genauigkeit ab, mit der Sie die geometrischen Eigenschaften des von Ihnen verwendeten Geräts kennen (einschließlich der Messung von "vertikal" und "horizontal"). Auch vor Gauss und Legendre im frühen 19.

Als Datenpunkt erreichte Tycho Brahe Ende des 16. Jahrhunderts Messungen mit einer durchschnittlichen Genauigkeit von etwa 2'. Diese Messungen würden sich in der Tat in einer Berechnung des Breitengrades mit der gleichen Genauigkeit niederschlagen. Es ist anzumerken, dass Brahe ein sehr gutes Sehvermögen hatte, außergewöhnlich hartnäckig war und von der Präzision der Instrumente der Spätrenaissance profitierte, wenn es um die Längenmessung beispielsweise eines Lineals ging (laut David S. Landes haben wir es zu verdanken Uhrwerktechnik für die Verfügbarkeit solcher Werkzeuge in der Renaissance).

Als weiterer Datenpunkt ist die Große Pyramide von Gizeh (erbaut um 2560 v. Chr.) innerhalb von 4' auf den Kardinalpunkt ausgerichtet.

Aus all diesen Informationen können wir schließen, dass Astronomen um 1 n. Chr könnten einen Breitengrad mit einer Genauigkeit von ungefähr 4' oder so erreichen, aber mit beträchtlichem Aufwand. Hipparchos hat dies anscheinend bei einigen Gelegenheiten getan, aber er hatte sein Leben solchen Dingen gewidmet.

Längengrad

Der Längengrad ist viel schwieriger: Er kann an der Differenz zwischen der Ortszeit und einer Referenzzeit gemessen werden. Wenn die Sonne den Mittag zu erreichen scheint, während Ihre Uhr 2 Uhr anzeigt (während sie mit der Sonne in Ihrer Heimatstadt übereinstimmt), wissen Sie, dass Sie 30 Grad nach Westen gegangen sind. Dies ist die einzige direkte Möglichkeit, den Längengrad zu messen: Sie müssen eine Uhr mitbringen, und Sie erhalten die Genauigkeit, die Ihre Uhr bietet, mit 1 Längengrad für alle 4 Minuten. Da Uhren in der Antike furchtbar ungenau waren, war dies damals nicht praktikabel. Tatsächlich wird der Längengrad durch den Zeitunterschied zwischen einer Sonnenuhr (die die Ortszeit misst) und einer Uhr (auf die Referenzzeit eingestellt) gemessen. Wenn die Uhr weniger genau ist als eine Sonnenuhr, ist es ziemlich schwierig, überhaupt einen Schluss zu ziehen.

Einige indirekte Messungen können in seltenen Fällen durchgeführt werden, erfordern jedoch astronomische Geräte, die zu dieser Zeit nicht verfügbar waren (z. B. Teleskope zur Beobachtung des Venusdurchgangs zwischen Sonne und Erde).

Alle Längengradschätzungen in der Antike verwenden die indirekte Methode, mit der der Längengrad aus der tatsächlichen Landentfernung abgeleitet wird, die durch einen anderen Mittelwert erhalten wird (meist Triangulation mit bemerkenswerten geografischen Merkmalen wie Hügeln und Gebäuden). Dies funktioniert bei kurzen Entfernungen (z. B. zwischen Athen und Korinth) gut, bei großen Entfernungen noch weniger und bei Seegang sehr schlecht. Im Gegensatz zum Breitengrad konnten sich Astronomen in der Antike keine Vorstellung davon machen absolut Längengrad, nur relativ für Orte, die nahe genug beieinander liegen.


Die griechischen Astronomen (z. B. Ptolemäus) konnten mit sphärischer Trigonometrie Längen- und Breitengrade berechnen. Ihre Berechnungen sind genau unter der Annahme, dass die Erde eine perfekte Kugel ist. Unsere Astronomen glauben heute, dass die Erde leicht birnenförmig ist und kommen daher zu einer etwas anderen Berechnung von Längen- und Breitengrad.


Wussten Sie schon | Wer hat das heute gebräuchliche Längen- und Breitengradsystem entwickelt?

Einmal im Monat greift Life & Arts die vielen Fragen auf, die die Mitarbeiter der Columbus Metropolitan Library erhalten und beantwortet haben. Eine Probenahme:

Einmal im Monat greift Life & Arts die vielen Fragen auf, die die Mitarbeiter der Columbus Metropolitan Library erhalten und beantwortet haben. Eine Probenahme:

F: Wer hat das heute verwendete Längen- und Breitengradsystem entwickelt?

A: Der Breitengrad stellt eine imaginäre Linie dar, die horizontal um die Erde gezogen und in Grad vom Äquator und der Länge gemessen wird, eine imaginäre Linie, die vertikal von Pol zu Pol gezogen und von Greenwich, England, gemessen wird.

In der Antike orientierten sich die Menschen an Landmarken und rudimentären Karten, aber bei strukturlosem Gelände wie Meeren und Wüsten waren andere Bezugsrahmen erforderlich.

Die Phönizier 600 v. benutzten den Himmel, um den Breitengrad zu berechnen – ebenso wie die Polynesier im Jahr 400 n.

Der Längengrad musste für die Sicherheit der Seefahrer und die Entwicklung des Seehandels bekannt sein. 1530 schlug die Mathematikerin Gemma Frisius eine Methode vor, den Längengrad mit einer Uhr zu berechnen: Sie würde bei der Abfahrt eingestellt und auf einer absoluten Zeit gehalten, die mit der Zeit bei der Ankunft verglichen werden konnte. Leider sollten noch 230 Jahre lang ausreichend genaue Uhren zur Verfügung gestellt werden. Dann, im Jahr 1667, verwendete der Astronom G. D. Cassini Finsternisse der Jupitermonde – wie zuvor von Galileo vorgeschlagen –, um den Längengrad an Land zu bestimmen. Was den Längengrad auf See anbelangt, so machten die Bewegungen eines Schiffes die genaue Zeitmessung von Sonnenfinsternissen unmöglich. Schließlich stellte John Harrison – ein Amateur-Uhrmacher aus Yorkshire, England – Mitte des 18.

Breiten- und Längengrad werden heute elektronisch über GPS bestimmt – ein weltweites Navigationssystem mit einer Konstellation von 24 Satelliten und ihren Bodenstationen. Die künstlichen Sterne werden als Referenzen verwendet, um eine terrestrische Position auf wenige Meter und durch fortschrittliche Formen des GPS auf einen Zentimeter genau zu berechnen.

(Quellen: www.open.edu/openlearn/history-the-arts/history/history-science-technology-and-medicine/history-science/latitude-and-longitude, Webster’s New World College Dictionary)

F: Soll die Heimat von Batman – Gotham City – New York sein, eine andere echte Stadt oder etwas völlig Fiktionales?

A: Es stellt eine Kombination aus allen dreien dar.

Die Schöpfer hatten New York als Inspiration im Sinn, so der ursprüngliche Autor Bill Finger: Ich blätterte im Telefonbuch von New York City und entdeckte den Namen Gotham Jewelers und sagte: Das ist es Gotham City. Wir haben es nicht New York genannt, weil wir wollten, dass sich jeder in jeder Stadt damit identifiziert.“

In der fortlaufenden Batman-Geschichte haben Autoren „auch Elemente aus Boston, Cincinnati, Detroit, Pittsburgh, Toronto, Vancouver (British Columbia), London und Chicago“ übernommen


"Lost at Sea - Die Suche nach dem Längengrad"

ERZÄHLER: Suchen Sie während des folgenden Programms nach den Webmarkern von NOVA, die Sie zu weiteren Informationen auf unserer Website führen.

Heute Abend auf NOVA: In den Tagen, als Segler ihre Geschwindigkeit in Knoten finden mussten und Koppelnavigation tödlich sein konnte.

STIMME VON __: Für die Piraten war es sehr einfach, die Frachtschiffe zu fangen.

ERZÄHLER: Ein unbekanntes Genie hat den Schlüssel zur Navigation auf hoher See entdeckt. Jetzt, basierend auf dem Bestseller-Roman von Dava Sobel, "Lost at Sea - The Search For Longitude".

Die Hauptfinanzierung für NOVA wird von der Park Foundation bereitgestellt, die sich der Bildung und dem Qualitätsfernsehen widmet.

Und von Iomega, dem Hersteller persönlicher Speicherlösungen für Ihren Computer, damit Sie mehr erstellen, mehr teilen, mehr sparen und mehr tun können, was immer Sie tun. Iomega, weil es dein Zeug ist.

SPRECHER: Dieses Programm wird teilweise von Northwestern Mutual Life finanziert, die seit Generationen Familien und Unternehmen schützt.Haben Sie von der ruhigen Gesellschaft gehört? Gegenseitiges Leben im Nordwesten.

Und von der Corporation for Public Broadcasting und Zuschauern wie Ihnen.

[DAS AUGE DES WINDES—EINSAME SCHIFF AUF SEE]

STIMME DES FISCHERS: Oh Gott, dein Meer ist so groß und mein Boot ist so klein.

ERZÄHLER: Auf See verloren zu sein, bedeutete, durch einen leeren Ozean zu wandern. Ein einsames Schiff, weit weg von der Küste und nie einen sicheren Hafen finden. Diese Gefahren waren legendär, seit Schiffe zum ersten Mal außer Sichtweite des Landes segelten. Aber bis vor etwas mehr als 200 Jahren gab es keine sichere Möglichkeit, die Position auf hoher See zu kennen. Navigation als größte wissenschaftliche Herausforderung des Segelzeitalters.

[PARIS OBSERVATORY—GEPRÄGT STEINWERK DER INSTRUMENTE WS GREENWICH AUSSEN UND OCTAGON ROOM]

Jede Nation, die die Methode der genauen Navigation fand, konnte die Wirtschaft der Welt beherrschen. In Paris und Greenwich wurden Observatorien gebaut, um den Himmel zu kartieren, um herauszufinden, ob Mond und Sterne helfen könnten, ein Schiff auf See zu führen. Es wurde natürlich davon ausgegangen, dass die Antwort von diesen königlichen Institutionen oder großen Universitäten kommen würde.

[DORF VON BARROW/COTTAGE WINDOWS—SOUND OF DREH/ERHOLUNG—HARRISON WORKING]

ERZÄHLER: Aber weit weg, in einem abgelegenen englischen Dorf namens "Barrow-on-Humbar", brachte sich ein Zimmermann namens John Harrison das Uhrenmachen selbst bei. Er hatte keine formale Ausbildung, aber seine Uhren waren sehr originell. Harrison lernte sein Handwerk, während er das Dorfleben um sich herum beobachtete.

[CU UHR PENDEL/GLOCKEN SCHWINGEN]

JOHN HARRISON: Da ich seit meiner Kindheit Glöckner war, hatte ich die Glocke in einem enormen Bogen von 250 Grad oder mehr schwingen sehen.

[NAHAUFNAHME —THE TENOR GLOCKE/CU KIND, DAS DIE GLOCKE läutet—HÄNDE AN SEILEN]

STIMME VON JOHN HARRISON: Und als ich ging, um das Pendel meines ersten Zeitnehmers zu planen, wusste ich den richtigen Punkt im Schwung, wo ich die Kraft am besten anwenden sollte. Ich spreche aus rein gebührender Erfahrung, was der beste Beweis für die Nützlichkeit ist, ungeachtet dessen, was Universitätsleute schreiben oder tun.

ERZÄHLER: Weder ein Universitätsmann noch ein Astronom, der noch nie auf See war, welche Rolle könnte John Harrison bei der Lösung des größten technischen Rätsels seiner Zeit spielen?

[DIE CREW LÄSST DAS LOG MIT WILL ANDREWES AUS]

ERZÄHLER: Betrachten Sie die Probleme der Seeleute und Navigatoren des 18. Jahrhunderts. Auf dem Trainingsschiff Eye of the Wind erleben Passagiere und Crew die Herausforderungen, an Bord eines Großseglers auf hoher See zu sein und sich über die Weiten des offenen Ozeans zurechtzufinden. Will Andrewes, Kurator der Sammlung historischer wissenschaftlicher Instrumente der Harvard University, hat sich der Crew bei dieser Erforschung der antiken Navigation angeschlossen. Sie probieren eine Nachbildung eines typischen Baumstamms und einer Linie aus dem frühen 18. Jahrhundert aus.

WILL ANDREWES STIMME: Es war ein Holzdreieck, das man Baumstamm nannte, und daran war die Leine gebunden. Es war eine verknotete Leine, Knoten in Abständen von etwa 48 Fuß 3 Zoll. Der Navigator würde die Leine über die Seite des Schiffes werfen. Und die ersten 50 Fuß der Leine wären klar, aber sobald die Markierung auf der Leine durch die Finger des Navigators ging, rief der Navigator "Turn" und zählte die Anzahl der Knoten, die durch seine Finger in der Zeit flossen, die es dauerte, 28 -Zweites Sandglas zum Durchfließen. Dies würde die Geschwindigkeit des Schiffes in Knoten angeben.

ERZÄHLER: Die Geschwindigkeitsmessung mit Knoten war eine der Techniken von Koppelnavigation. Es war eine grobe Methode, und sie ließ keine Strömungen oder Seitenwinde zu, die ein Schiff leicht vom Kurs abbringen konnten. Aber es war damals die einzige Möglichkeit, die auf See zurückgelegte Entfernung abzuschätzen.

[ANIMATION 1—BREITE UND LÄNGE DEFINIEREN]

ERZÄHLER: Seit Jahrhunderten verwenden Kartenhersteller Gitterlinien, um Punkte auf der Erdoberfläche anzuzeigen. Dieses Gittersystem entwickelte sich zu Breiten- und Längengraden. Der Breitengrad wird durch parallele horizontale Linien dargestellt, die die Erde umkreisen, wobei der Äquator die Linie des Breitengrades Null ist.

Der Längengrad wird durch die vertikalen Linien oder Meridiane dargestellt, die von Pol zu Pol verlaufen.

Jeder Punkt auf der Erde kann durch einen Breiten- und einen Längengrad definiert werden. Aber vor 300 Jahren war nur der Breitengrad messbar, und das unter großen Schwierigkeiten.

[AUGE DES WINDES—WILL VERWENDET CROSS PERSONAL]

ERZÄHLER: Navigatoren wussten, dass die Höhe der Mittagssonne variiert. Am Äquator wäre es hoch am Himmel, aber im hohen Norden steht die Sonne tief am Horizont.

Durch Messen des Winkels zwischen Sonne und Horizont könnte der Breitengrad berechnet werden, wenn der Navigator die Gefahren, die in seinen eigenen Instrumenten lauern, überleben könnte.

[AUGE DES WINDES—WERDE CROSS PERSONAL VERWENDEN]

WILL ANDREWES VO: Als Kreuzstab war er eigentlich für den Einsatz an Land konzipiert und für den Einsatz auf See angepasst. Eines seiner Probleme ist, dass man sich den Stab ans Auge hält und beim Auf- und Abfahren des Schiffes nicht nur von der Sonne geblendet, sondern auch am Augenknochen schwer verletzt wird. Es ist also nicht das einfachste Instrument zu bedienen.

ERZÄHLER: Aber ohne die Möglichkeit, den Längengrad zu berechnen - ihre Ost-West-Position und der Breitengrad war alles, was Navigatoren hoffen konnten, zu verwenden.

DAVA SOBEL: Der sicherste Weg war, in Gewässern mit günstigen Strömungen und Winden den richtigen Breitengrad zu erreichen und dann einfach zu gehen. Außer dass alle anderen wussten, dass du diesen Weg gehen würdest. So war es für die kriegführenden Nationen sehr einfach, sich gegenseitig auf die Lauer zu legen oder die Piraten die Frachtschiffe zu fangen. Und es war eine unhaltbare Situation, aber was konnte man sonst tun? Wenn Sie eine neue Route einschlugen, waren Sie genauso dem Untergang geweiht.

ERZÄHLER: An einem feuchten Oktobertag im Jahr 1707 kehrte eine Flotte britischer Kriegsschiffe aus der Schlacht mit den Franzosen nach Hause zurück. Sie waren nur eine Tagesfahrt von England entfernt.

[ANTIKE KARTE ILLUSTRIERT DIE ROUTE]

ERZÄHLER: Obwohl sie keine Möglichkeit hatten, ihre genaue Position zu bestimmen, glaubten sie, sicher vor den tückischen Scilly-Inseln vor der englischen Küste zu sein.

ERZÄHLER: Aber als die Schiffe weitersegelten, war ein Krachen auf den unteren Decks des Flaggschiffs zu hören.

ERZÄHLER: Sie waren auf Grund gelaufen und der Rumpf war unterhalb der Wasserlinie durchtrennt worden. Eines nach dem anderen schlugen vier Schiffe auf den Felsen auf. Und einer nach dem anderen sanken sie. Innerhalb weniger Minuten ertranken Tausende von Männern und ein wichtiger Teil der englischen Flotte ging verloren.

[MEMORIAL STONE/WS KIRCHENSCHIFF, KIRCHENFENSTER]

ERZÄHLER: Das Wrack der Flotte von Admiral Shovell war eine nationale Tragödie. Es gab Trauertage, behördliche Anfragen. Wenn England Herr der Meere sein sollte, wie konnte dann in seinen Heimatgewässern eine solche Katastrophe passieren?

Ein Beamter der Royal Navy, Samuel Pepys, hatte die Besorgnis der Nation ausgedrückt:

STIMME VON SAMUEL PEPYS: Aus der Verwirrung, die all diese Leute sein werden, ist am deutlichsten, dass es durch Gottes allmächtige Vorsehung und die Weite des Meeres nicht viel mehr Unglück in der Schifffahrt gibt als es gibt.

ERZÄHLER: Die unglückliche Situation war aufgedeckt worden, und ein Aufschrei zwang schließlich zu einer Aktion. Im Jahr 1714 bot das Parlament jedem eine Belohnung an, der das Schlüsselproblem der Navigation lösen konnte – wie man den Längengrad auf See findet.

Der Preis war groß genug, um die Aufmerksamkeit der Nation auf sich zu ziehen: 20.000 L, das entspricht heute Millionen.

Um die Methode zu testen, wären Beweisfahrten zu den Westindischen Inseln erforderlich, und ein angesehenes Gremium würde ein Urteil fällen.

DAVA SOBEL: Sir Isaac Newton, einer der —der Prime Commissioner, zeigt, wie wichtig das Problem war und wie stark der Vorstand war. Da waren die Top-Wissenschaftler, die Top-Admiräle, Parlamentsabgeordnete. Dies war ein blaues Bandpanel, falls es jemals eines gab.

ERZÄHLER: Aber wenn Newton und der Vorstand erwarteten, dass der riesige Preis schnell produziert und beantwortet würde, waren sie frustriert über den Ansturm von verrückten, halb unterstützten Broschüren, die die Bücherstände von London überfluteten.

STIMME DER KURBEL Nr. 1: Die einzige Methode für den entdeckten Längengrad, demütig zur Berücksichtigung der Öffentlichkeit vorgeschlagen.

STIMME DER KURBEL #2: Längengrad erklärt oder sich die Zeit auf Zehenspitzen nehmen

ERZÄHLER: Die Radierung von William Hogarth zeigt ein Rudel von Longitude-Wahnsinnigen, die innerhalb ihrer Asylmauern nach Lösungen suchen. Den Längengrad in den Köpfen der Öffentlichkeit zu finden, war das Werk von Verrückten.

[ERHOLUNG—NAHAUFNAHMEN VON HARRISON—HANGS PENDULUM]

ERZÄHLER: Für John Harrison war im Alter von zwanzig Jahren das Uhrenmachen zu einer Leidenschaft geworden. Er war besessen von Genauigkeit und um 1720 war auch er von dem Problem der Längengrade auf See fasziniert.

ERZÄHLER: Obwohl er größtenteils ungeschult war, führte Harrison ein ausführliches Tagebuch. Einige seiner Schriften sind erhalten geblieben, und seine eigenen Worte zeigen, wie schnell er die Essenz des Längengradproblems – seine Verbindung zur Zeit – erfasste.

[HARRISON IN DER NÄHE DER WAND NEBEN HUMBER]

JOHN HARRISON VO: Ich vermute, dass der Längenunterschied zwischen einem Schiff auf See und dem Hafen, von dem es auslief, genauso bekannt sein könnte wie seine Breite, wenn das Schiff eine Maschine oder Uhr dabei hätte, die genau anzeigt, wie spät es war am Heimathafen.

Aber es wird von allen gesagt, dass die Bewegung des Schiffes alle Maschinen, die versucht wurden, so unregelmäßig gemacht hat, dass sie dem Seemann in Bezug auf den Längengrad nichts mehr nützen.

[ANIMATION DES GLOBUSS MIT LÄNGSMERIDIANEN]

ERZÄHLER: Theoretisch sollte eine Uhr funktionieren. Die Erde dreht sich in 24 Stunden um volle 360 ​​Grad oder jede Stunde um 15 Grad.

[ANIMATION 2 - LÄNGE FINDEN BEDEUTET ZEIT FINDEN]

ERZÄHLER: Um den Längengrad zu kennen, muss man die Zeit an zwei Orten gleichzeitig kennen. Wenn ein Matrose wüsste, wann es im Heimathafen —Greenwich England beispielsweise Mittag war, und dann an Bord seines Schiffes bis Mittag warten musste, wüsste er, dass das Schiff 15 Grad westlich von Greenwich lag. Wenn der Seemann zwei Stunden warten musste, bis die Sonne ihren Höchststand erreichte, war er 30 Grad West. Die Herausforderung bestand darin, die Uhrzeit am Heimathafen zu kennen, während man Hunderte oder Tausende von Meilen entfernt saß.

JOHN HARRISON VO: Ich war der Meinung, dass meine beabsichtigte Meeresuhr in der Tat eine Regelmäßigkeit, eine Leistung erfordert, wie man sie noch nie zuvor gesehen hat. Zwei oder drei Sekunden im Monat.

ERZÄHLER: Harrison hat verstanden, dass ein außergewöhnlich genauer Zeitmesser, der auf See funktioniert, das Problem lösen könnte. Aber nur wenige Uhren hatten diese Genauigkeit erreicht, selbst an Land. Hier, über den Stallungen des großen englischen Landhauses im Brocklesby Park, hält eine von Harrisons ersten Maschinen noch immer die Zeit. Jeden Donnerstagmorgen wickelt der Schreiner des Anwesens das Uhrwerk auf.

[HARRY WINDS DEN MECHANISMUS]

HARRY VO: Ich komme seit ungefähr 30 Jahren hierher, um diese Harrison-Uhr aufzuziehen. Mein Vorgänger, er hat es 50 Jahre lang gewickelt. Soweit ich weiß, gab es seit 1722, als Harrison es installierte, nur sehr wenig Ärger.

[UHRMECHANISMUS, CU GRASSHOPPER, DAS PENDEL UND HOLZLAGER]

ERZÄHLER: Es war eine Holzuhr, wie alle frühen Zeitmesser von Harrison. Sein stabiler Rahmen verbirgt seine außergewöhnliche Genauigkeit und seine innovativen Funktionen.

Harrison verfeinerte die Mechanismen, die in anderen Uhren dieser Zeit gefunden wurden. Tick ​​für Tick drehen sich die Zahnräder, während ihre Antriebsgewichte sinken.

Auf jeder Seite des Zahnrades überträgt die einzigartige Heuschreckenhemmung ihre Impulse zu Beginn jedes Schwungs.

All dies, da das Pendel ein konstantes Maß für die Zeit liefert.

HARRY VO: Da ich selbst Tischler bin, schätze ich die Qualität des von ihm verwendeten Holzes. Das Holz enthält ein natürliches Öl, sodass die Uhr praktisch wartungsfrei ist. Die Materialien, die Harrison verwendet hat, sind immer noch in perfektem Zustand, wenn man bedenkt, dass er für die Zeit keine schlechte Arbeit geleistet hat.

[ERHOLUNG—HARRISON DREHT SPINDEL AUF SCHAUM/ZIEHT FOKUS AUF CU HARRISON]

ERZÄHLER: Als Zimmermann kannte Harrison die Eigenschaften von Holz. Und dies führte ihn zu einer neuen Art der Reibungsreduzierung, von der alle Uhrmacher wussten, dass sie der Feind der Genauigkeit war.

ANDREW KING VO: Harrison musste sich mit Reibungsproblemen auseinandersetzen. Die Öle des frühen 18. Jahrhunderts waren schrecklich. Sie würden austrocknen, sie würden sehr, sehr schnell verkleben. Das Hauptholz, das Harrison zur Reduzierung der Reibung verwendete, war ein tropisches Holz namens "Lignum-Vitae". Es kommt in der Karibik und in Südamerika vor. Und es enthält natürliche Harze, die niemals trocknen. Für die Spitze der Uhr und das letzte Rad des Radkastens schwenkt Harrison das Rad, anstatt eine einfache Buchse zu verklagen, auf diesen kleinen Rollen aus Lignum-Vitae, die die Reibung enorm reduzieren. Es war das erste Mal, dass dies jemals getan wurde.

[AUGE DES WINDES—STURMISCHE MEERE]

ERZÄHLER: Aber könnte eine Uhr, die auf diesen Methoden basiert, auf See funktionieren?

WILL ANDREWES STIMME: Es gibt enorme Probleme, ein Präzisionsuhrwerk auf hoher See genau funktionieren zu lassen. Da ist die Luftfeuchtigkeit. Es gibt Veränderungen des atmosphärischen Drucks. Es gibt unterschiedliche Schwerkraft und unterschiedliche Breiten. Es gibt enorme Temperaturunterschiede, von der kalten Nordsee bis zu den prallen Sonnen der Karibik. Diese wirken sich auf die Materialien aus, aus denen der Zeitmesser besteht. Und dann ist natürlich das Schaukeln des Schiffes am offensichtlichsten, die gewaltigen Stöße, die das Schiff erleidet, wenn es von einer Welle zur anderen wechselt. All diese Dinge machten es für einen Zeitmesser praktisch unmöglich, die Zeit auf See zu messen, zumindest dachten sie das im 18. Jahrhundert.

ERZÄHLER: Aber es musste eine Möglichkeit gefunden werden, die Zeit auf See festzuhalten.

ERZÄHLER: Verzweifelte Probleme laden zu verzweifelten Lösungen ein. Ein fantastisches Schema wurde von den Professoren William Whiston und Humphry Ditton vorgestellt.

[ANIMATION DER WHISTON-DITTON-METHODE]

STIMME VON WILLIAM WHISTON: Alles, was nötig wäre, wäre eine gerade Reihe von 20 oder 30 Kriegsschiffen, die irgendwie dauerhaft über dem Atlantik verankert sind. Jede Nacht um Mitternacht feuerten die Schiffe große Himmelsraketen ab, die im Umkreis von 100 Meilen zu sehen oder zu hören waren. Mit den Explosionen wissen Seeleute immer, wann es in Greenwich Mitternacht ist, und können ihren Längengrad bestimmen, indem sie die Greenwich-Zeit mit der Ortszeit an Bord ihres Schiffes vergleichen.

ERZÄHLER: Wenn Himmelsraketen unpraktisch wären, könnte der Himmel selbst Zeitsignale liefern, wenn man wüsste, wo man suchen muss.

[GRAFIKEN—PORTRAIT VON GALILEO UND CHARTS]

ERZÄHLER: Mit einem primitiven Teleskop entdeckte der große Astronom Galileo 1610 vier Monde, die den Planeten Jupiter umkreisen.

[ANIMATION—TABLE UND ANIMATION DER MONDE DES JUPITER]

ERZÄHLER: Er zeichnete ihre Bewegungen sorgfältig auf. Die vier Monde würden zu einem himmlischen Zeitmesser, wenn schließlich Tische gezogen wurden, um ihre Positionen jede Nacht um sieben Uhr auf wenige Minuten genau anzuzeigen.

[PARIS—BRUNNEN UND OBSERVATORIUM]

ERZÄHLER: In den 1660er Jahren waren die italienischen Schüler Galileis kurz davor, seine Methode der Zeitangabe mit den Jupitermonden zu perfektionieren. Die Nachricht von diesem Durchbruch erreichte das Pariser Observatorium, das bald die Heimat des größten italienischen Astronomen seit Galileo —Giovanni Domenico Cassini werden sollte.

[CAFE D'OBSERVATOIRE—BIS ZUM STRAßENSCHILD: RUE CASSINI/ZEICHNUNG—LOUIS XIV MIT CASSINI/DR. SUZANNE DEBARBAT GEHT TREPPEN hinauf]

ERZÄHLER: Die Verwendung der Monde des Jupiter zur Bestimmung des Längengrades versprach, die Kartenerstellung zu revolutionieren. Und in der Hoffnung, seinen fleißigen Kartensammlern bessere Karten zur Verfügung zu stellen, setzte König Ludwig XIV. seinen neuen italienischen Astronomen an die Arbeit.

[DR. SUZANNE DEBARBAT GEHT DURCH DAS OBSERVATORIUM]

ERZÄHLER: Cassini würde zunächst die Entfernung vom Pariser Meridian zu den Küsten messen.

SUZANNE DEBARBAT VO UND ON-CAM SYNC: 1671 begann eine Messung der Position der französischen Küste. Sprecher: Cassini beobachtete die Finsternisse auf der Meridianlinie und Astronomen machten die gleichen Beobachtungen entlang der Küste Frankreichs. Die Messungen der Astronomen machten an der Küste einen großen Unterschied, und die Gebiete Frankreichs gingen um etwa 20 Prozent zurück.

ERZÄHLER: Als der fassungslose Ludwig XIV. zum ersten Mal die neue, hochgenaue Karte seines verkleinerten Königreichs sah, soll er ausgerufen haben: "Ich habe gerade mehr Territorium an meine Astronomen verloren als an alle meine Feinde."

[STATUE VON CASSINI/LES HYPOTHESES UND LES TABLES DES SATELLITEN DE JUPITER]

ERZÄHLER: Cassinis Methode stützte sich auf die besten Teleskope des Tages. Es hat eine hohe Genauigkeit – vielleicht etwas zu hoch für den King. Aber könnte das gleiche System auf See verwendet werden?

SUZANNE DEBARBAT STIMME: Wegen der Bewegung des Bootes ist es auf See unmöglich, dasselbe zu tun.

[AUGE DES WINDES IN DER NACHT]

SUZANNE DEBARBAT VO: Um die Sonnenfinsternis der Satelliten mit guter Genauigkeit zu beobachten, müssen Sie stabil sein, was auf einem Boot nicht der Fall ist.

[ERHOLUNG—TELESKOPE AUF SEE]

ERZÄHLER: Da Jupiter nicht als Uhr auf See verwendet werden konnte, schien es zwei Alternativen zu geben. Finden Sie entweder eine andere astronomische Uhr oder bauen Sie eine mechanische. Und Newton und das Board of Longitude standen mechanischen Uhren skeptisch gegenüber.

STIMME VON ISAAC NEWTON: Ich habe der Welt öfter als einmal gesagt, dass der Längengrad nicht von Uhrmachern, sondern von den fähigsten Astronomen gefunden wird. Ich bin nicht bereit, mich mit einer anderen Methode als der richtigen einzumischen.

DAVA SOBEL STIMME: Newton hat den Vorstand wirklich voreingenommen, indem er unmissverständlich sagte, dass es keiner Uhr jemals gelingen würde, den Längengrad zu finden.

[HARRISON BLICKT IN DEN HIMMEL]

ERZÄHLER: John Harrison arbeitete isoliert, hörte nie Newtons Zweifel und die Arbeit, seine Uhren zu perfektionieren, ging weiter.

Jetzt musste er die Genauigkeit seiner Zeitmesser täglich auf Sekunden genau überprüfen, aber die Sonnenuhr des Dorfes war nicht gut genug.

[ERHOLUNG—HARRISON CHECKS STARS]

ANDREW KING VO: Harrison schaute ganz einfach zu den Sternen. Aber es gab überhaupt keine Zeitstandards, aber es ist durchaus möglich, Sternmessungen vorzunehmen. Während sich die Welt dreht, kommen die Fixsterne jeden Tag zu einer bestimmten Zeit in Ihr Blickfeld. Aber sie kommen jeden Tag drei Minuten 54 Sekunden früher an. Und Harrison schaffte es, Sichtungen von seinem Haus aus zu machen.

[HARRISON VERWENDET SEINE WERKSTATT-FENSTER, UM DEN HIMMEL ZU BETRACHTEN, WÄHREND ER AM SCHORNSTEIN SEINES NACHBARN VORÜBERGEHT.

JOHN HARRISON: Ich habe eine echte Methode entwickelt, meine Uhren durch die scheinbare Bewegung der Fixsterne zu stellen, mit einer großen Art von Instrument mit einem Radius von etwa 25 Yards, bestehend aus der Westseite des Schornsteins meines Nachbarn und der Ostseite meines eigene Fensterrahmen. Wodurch die Strahlen eines Sterns fast augenblicklich aus meinem Blickfeld genommen werden. Und die Sekunden der Uhr zählen, kurz bevor der Stern verschwindet. Und so beobachte ich, in welcher Sekunde es verschwindet.

[WS HARRISON BETRACHTET STERNE]

ERZÄHLER: John Harrisons Wohnzimmer war zu einem echten wissenschaftlichen Labor geworden.

[ERHOLUNGEN—WORKSHOP/HARRISON ARBEITEN MIT EISEN- UND MESSINGDRAHTEN]

DAVA SOBEL: Wenn dies eine Zeit der wissenschaftlichen Revolution war, war Harrison ein echter revolutionärer Charakter, ein einsames Genie, das sich nicht darum kümmerte, was alle anderen taten. Er hat alles erfunden, was er brauchte.

ERZÄHLER: Von den vielen Faktoren, die die Leistung einer Uhr beeinträchtigen können, war keiner schlimmer als der Effekt, den leichte Temperaturänderungen auf die Geschwindigkeit des Uhrwerks hatten.

STIMME VON JOHN HARRISON: Das Pendel muss immer gleich lang sein. Aber es gibt kein Metall, aus dem man ein Pendel machen könnte, das seine Länge nicht ständig je nach Wärme- und Kältegrad ändert.

DAVA SOBEL: Harrisons Leistung stellt eine grundlegende Frage der Wissenschaft dar – egal, ob die Wissenschaft durch Theorie oder durch die praktische Arbeit eines Experimentators voranschreitet.

[ERHOLUNG—DRÄHTE UND PENDEL]

ERZÄHLER: Auf der Suche nach einem Pendel, das nicht von der Temperatur beeinflusst wird, bemerkte Harrison, dass sich Messing- und Eisendrähte durch Hitze unterschiedlich schnell ausdehnen. Ausgehend von dieser Beobachtung kombinierte er Drähte aus beiden Metallen, um die Ausdehnung zu kompensieren, und fertigte und perfektionierte sein Gitterpendel.

ANDREW KING VO: Er hat Testmethoden entwickelt. Diese Uhren waren unglaublich genau. Er testete eine Uhr gegen eine andere, was zu seiner Zeit völlig unbekannt war.

[ERHOLUNG—TEMPERATUR EXPERIMENTE/PAN VOM PENDULUM BIS HARRISON ARBEITEN IM KALTEN HAUS]

JOHN HARRISON VO: Zwei Uhren, eine in einem Raum und die andere in einem anderen aufgestellt, habe ich bei sehr kaltem und frostigem Wetter einen Raum mit einem großen Feuer sehr warm gemacht, während der andere sehr kalt ist.

ERZÄHLER: Er würde nur Erfolg haben, wenn es absolut keinen Zeitunterschied zwischen den beiden Uhren gab, egal ob heiß oder kalt. Es war eine brillante Wissenschaft, die erstaunliche Beobachtungsleistungen erforderte.

STIMME VON JOHN HARRISON: Ich konnte im Türrahmen stehen, und ich konnte die Schläge beider Pendel hören, wodurch ich die Differenz beider Uhren zum 20 meine Pendeldrähte und justieren gleich.

ANDREW KING: Allein der Gedanke, dass Sie einen Präzisions-Zeitmesser aus einer Holzuhr herstellen könnten, scheint auch ziemlich, ziemlich unangebracht. Und doch behauptete Harrison, dass diese Uhren auf eine, ähm, genau auf eine Sekunde im Monat genau seien. Daran war bis in die 1880er Jahre noch nicht einmal gedacht worden. Harrison war seiner Zeit 150 Jahre voraus. Er war unglaublich.

[ERHOLUNG: HARRISON PAPIERE EINPACKEN]

ERZÄHLER: Bis 1730 hatte John Harrison genügend Informationen über die Auswirkungen von Temperatur, Reibung und Schwerkraft gesammelt, um sich davon zu überzeugen, dass er wirklich eine Seeuhr bauen konnte, die genau und zuverlässig genug war, um den Längengradpreis zu gewinnen.

[GREENWICH - AUSSEN/PORTRAITS: HALLEY UND GRAHAM]

ERZÄHLER: Zum ersten Mal in seinem Leben wagte er sich über die Umgebung von Barrow hinaus und reiste nach London, um seinen Vorschlag dem angesehenen Astronomen Royal, Dr. Edmond Halley, dem Prädiktor des Kometen, der seinen Namen trägt, vorzulegen. Halley arrangierte eine Einführung in Londons berühmtesten Uhrmacher George Graham.

[ERHOLUNG: HARRISON GEHT NEBEN HUMBER/HARRISON KEHRT NACH HAUSE]

ERZÄHLER: Nach einem mehrwöchigen Aufenthalt kehrte Harrison in sein Dorf zurück. Seine Tagebücher beschreiben seine Londoner Abenteuer und geben einen Einblick in die Begegnung des Landtischlers mit den angesehensten Wissenschaftlern Englands. Seine klaren Memoiren deuten darauf hin, dass er vom Werk des gefeierten George Graham weniger beeindruckt war.

[ERHOLUNG: HARRISON BESCHREIBT SEINEN LONDON-BESUCH]

JOHN HARRISON: Dr. Halley, hat mir geraten, zu Mr. Graham zu gehen, ein Rat, der mir sehr schwer gefallen ist, denn ich hielt es für einen sehr unangemessenen Schritt. Aber er sagte mir, Mr. Graham sei ein sehr ehrlicher Mann und würde mir keinen Schaden zufügen, etwa indem er etwas von mir raubt.

Mr. Graham begann, wie ich dachte, sehr grob mit mir, was mich auch veranlaßte, grob zu werden. Aber wir, äh, wir haben das Eis gebrochen und wir haben die Fälle mehr als einmal begründet. Und unsere Überlegungen, oder sozusagen manchmal Debatten, hielten von ungefähr zehn Uhr vormittags bis acht Uhr nachts. Ich hatte einige Zeichnungen der Hauptteile meiner Pendeluhr bei mir und auch meinen vorgesehenen Zeitmesser für den Längengrad.

Obwohl sich Mr. Graham tatsächlich als ein feiner Gentleman erwies, war ich von den armen kleinen, schwachen Bewegungen seiner Pendel verblüfft. die geringe Kraft, die sie hatten, waren wie kranke und untätige Kreaturen. Aber ich, ähm, kommentierte seine Torheit in seinen Uhren nicht.

JONATHAN BETTS: Als Harrison an die Tür klopfte, war hier ein, ähm, ein Tischlersohn aus Lincolnshire ohne formale Ausbildung, und hier fertigte er Pläne für eine Uhr mit Holzrädern ausgerechnet an. Sie können sich vorstellen, wie Graham darauf reagiert haben muss. Aber es besteht kein Zweifel, dass Harrison, sobald er seine Zeichnungen seines Gitterpendels herausholte und das Geor, drei, George Graham, das zeigte, unglaublich beeindruckt gewesen wäre, denn wir wissen, dass George Graham versucht hat, genau eine solche Temperaturkompensation zu entwerfen Pendel selbst einige Jahre zuvor und war gescheitert. Dies muss also der Wendepunkt für Graham gewesen sein. Dies war keine Zeitverschwendung.

[ERHOLUNG—TRACK VERGANGENE MESSING UHR IM AUFBAU/MIX TO WIDE SHOT]

ERZÄHLER: Harrisons Treffen mit George Graham war in der Tat ein Wendepunkt. Mit Grahams Unterstützung begannen die Entwicklungsgelder zu fließen, so dass Harrison seinen ersten Längengrad-Zeitmesser bauen konnte, die heute einfach als H-1 bekannte Seeuhr.

[H-1—WOODEN GEARS MESSING WAAGEN UND FEDER]

ERZÄHLER: Harrison ging einen nach dem anderen auf die Probleme ein, seine Uhren so anzupassen, dass sie zur See fahren. Er arbeitete zum ersten Mal in Messing und benutzte weiterhin Räder aus Eichenholz, um Rollen von Ignum Vitae zu bewegen. Um die Bewegung des Schiffes zu überwinden, ersetzte Harrison sein langes Pendel durch zwei schwingende Unruharme mit Federn, um ihre Schwingungen aufrechtzuerhalten.

JONATHAN BETTS: Und auf diese Weise hat er all diese Probleme umgangen und wohl einen der bemerkenswertesten Marine-Zeitmesser aller Zeiten hervorgebracht.

[H-1 BEI GREENWICH—FRONT VIEW, DANN KIPPMECHANISMUS/MISCHEN AUF DAS AUGE DES WINDS/SCHWER GRAUER MEER]

ERZÄHLER: Im Jahr 1736 begleitete Harrison seine erste Seeuhr auf einer vorläufigen Testfahrt nach Lissabon an Bord der Centurian. Die stürmische fünfwöchige Reise sollte die einzige Ozeanreise in John Harrisons Leben werden.

WILL ANDREWS: Sprecher: Auf der Rückfahrt von Lissabon gab es Stürme und das Schiff verlor seine Position. Die Besatzung behielt eine ungefähre Vorstellung davon, wo sich das Schiff durch Koppelnavigation befand. Harrison behielt seine Position so gut es ging durch den Zeitnehmer, und als Land gesichtet wurde, die Südküste Englands gesichtet wurde, gab es Streit darüber, um welche Landspitze es sich handelte. Sie wussten, dass sie nicht weit von den Scilly-Inseln entfernt waren, wo die Flotte von Sir Clowdseley Shovels zerstört worden war. Sync: Als das Land näher kam, erkannte die Crew, dass Harrison Recht hatte. Sein Zeitmesser erwies sich als praktische Erfindung.

[ERHOLUNG: HARRISON UNTERSUCHT BALANCE ARMS]

JOHN HARRISON: Meine Uhr war auf Reisen, eine sehr raue. Als ich den Kapitän traf, sagte er mir, dass die Schwierigkeit, die Zeit mit der Bewegung des Meeres zu messen, ihn beunruhigte und er das Gefühl hatte, ich hätte Unmögliches versucht. Später schrieb er einen Bericht und sagte, Mr. Harrison sei die ganze Zeit seekrank gewesen, aber die Bewegung des Meeres war nicht im geringsten nachteilig für seine Seeuhr, die die richtige Zeit hielt.

JONATHAN BETTS: Wir glauben, dass es sehr gut gelaufen ist, obwohl wir die genaue Leistung von H-1 nicht kennen, aber wir haben Grund zu der Annahme, dass es innerhalb von fünf bis zehn Sekunden pro Tag gut war, was nicht gewonnen hätte, er ist nicht der großen Längengrad-Preis, aber er war viel besser, als die meisten Leute erwartet hatten, und Harrison gab großen Grund zu der Annahme, dass er auf dem richtigen Weg war.

[GREENWICH: TRACK VON H-1 ZU H-2]

ERZÄHLER: Ohne auch nur um zusätzliche Tests zu bitten, legte Harrison H-1 beiseite und übernahm die Aufgabe, ein verbessertes Modell zu produzieren, H-2, von dem er hoffte, dass es ein verbessertes Modell sein würde.

JONATHAN BETTS VO: Bei der Arbeit an H-2 muss Harrison andere Arbeiter beschäftigt haben und er hätte nur einer Person eine kleine Menge Arbeit gegeben, so dass keine einzelne Person behaupten könnte, etwas davon gemacht zu haben, und daher Anspruch auf das Preisgeld. Wir wissen, dass Harrison paranoid war, wenn es darum ging, dass andere Leute seine Ideen übernahmen.

ERZÄHLER: Nach zwei Jahren akribischer Arbeit bemerkte Harrison einen fatalen Fehler. Bei einer bestimmten extremen Bewegung wurde die Genauigkeit seiner Balkenwaagen verfälscht.

JONATHAN BETTS: Da er ein sehr rücksichtsloser Mensch mit sich selbst ist, hat er die Maschine dann einfach beiseite gelegt und ist direkt zu seiner dritten Maschine übergegangen. Er konnte es nicht verbessern, also ließ er es einfach.

[VERLAUFEN SIE UM VERLASSENES H-2]

ERZÄHLER: Harrisons Entwicklung seiner großen Seeuhren war ins Stocken geraten. Jahre vergingen, als sein Streben nach Perfektion in viele Sackgassen führte. Für einen zeitbesessenen Mann bedeutete ihm seine eigene Zeit nichts.

Und während Harrison stolperte, versuchten seine Rivalen, die Astronomen, den Längengrad-Preis zu gewinnen, indem sie die Zeit mit unserem eigenen Mond angaben. Ihre Methode schien vielversprechend zu sein.

[GRAFIK: Astronomen bei der Messung]

ERZÄHLER: Sowohl Mond als auch Sterne bewegen sich über den Nachthimmel. Astronomen wussten, dass die Position des Mondes zu den Sternen für jede Minute eines jeden Tages einzigartig war. Sie hatten das Zeug zu einer echten himmlischen Uhr, wenn jemand alles im Voraus herausfinden konnte. Betreten Sie den kraftvollen Champion dieser Mondmethode, den Very Reverend Nevil Maskelyne.

DEREK HOWSE: Nevil Maskelyne, äh, er war ein bisschen pompös. Die Tatsache, dass er ein Reverend war, spielt natürlich keine Rolle, weil alle wissenschaftlichen Leute, die in der Wissenschaft vorankommen wollten, damals heilige Weisungen annehmen mussten, also können wir das vergessen. Aber er war pompös, ein bisschen ein Idiot, glaube ich, wahrscheinlich.

[PORTRAIT: MASKELYNE (ein anderer)]

ERZÄHLER: Wenn John Harrison der ewige Außenseiter war, war Nevil Maskelyne der perfekte Insider. Als wohlerzogener, ehrgeiziger junger Astronom aus Cambridge machte sich Maskelyne daran, sich im wissenschaftlichen Establishment einen Namen zu machen.

DAVA SOBEL: Ich finde Maskelyne einen besonders unangenehmen Charakter. Er hat viel für die Navigation getan, aber hier ist jemand, der jeden Cent im Auge behalten hat.

DEREK WIE: . jeder Penny, den er etwa vierzig Jahre lang ausgegeben hat, wird tatsächlich aufgezeichnet.

DAVA SOBEL: . aber er nahm dieselbe maniakelhafte Akribie und wandte sie auf seine astronomischen Arbeiten an, und hier leistete er einen großen guten Dienst, und vielleicht hätte er es ohne diese Art von Liebe zum Detail nicht tun können.

[GREENWICH: TELESKOPE UND QUADRANTS (VERWENDUNG MIT ALTE DRUCK)]

ERZÄHLER: Maskelyne arbeitete in Greenwich und beobachtete die Bewegung des Mondes vor dem Hintergrund der Sterne. Schließlich konnte er seine Position für jede Minute eines jeden Tages vorhersagen. Mit diesen Vorhersagen erstellte Maskelyne eine Reihe astronomischer Tabellen.

[ANIMATION - MONDABSTAND]

ERZÄHLER: Im Gegensatz zu Jupiter waren keine leistungsstarken Teleskope erforderlich. Von seinem Schiff aus würde ein Navigator den Winkel zwischen dem Mond und bestimmten Sternen messen. Theoretisch könnte er dann Maskelynes Tabellen verwenden, um die Uhrzeit in Greenwich zu finden, wenn er klares Wetter, genaue Instrumente und nach stundenlangen Berechnungen hatte.

ERZÄHLER: Aber von einem rollenden Deck aus war es selbst ohne die langwierigen Berechnungen eine schwierige Aufgabe, nur die Position des Mondes zu behalten.

SUZANNE DEBARBAT: Die Methode der Mondentfernungen basierte auf sehr langen Berechnungen. Ich habe gelesen, dass nach einer Beobachtung etwa vier Stunden Rechenzeit benötigt werden, um den Längengrad zu erhalten. Vier Stunden Berechnungen, und in diesen vier Stunden das Boot . ging in dieser Zeit. Wenn Sie die Uhr so ​​verwenden, wie sie von Harrison vorgeschlagen wurde, reicht es mehr oder weniger aus, die Uhr abzulesen.

[DR. DEBARBAT GEHT UM DIE ECKE DES KLEINEN OBSERVATORIUMS]

ERZÄHLER: Aber das Board of Longitude wollte immer noch nicht akzeptieren, dass die Uhr die Antwort war, und es kontrollierte die Mittel, die Harrison dringend brauchte, um an seinem schwierigen H-3 zu arbeiten.

DEREK HOWSE: Ich denke, es war eine Frage, ob wir uns auf diese neumodischen Geräte verlassen sollten. Äh, die Methode war vollkommen zufriedenstellend. Wenn Sie eine Uhr oder eine Uhr hätten, die über all diese Zeiten die absolute Zeit anzeigen könnte, dann ist das natürlich in Ordnung. Aber würde es?

[ERHOLUNG: JOHN HARRISON, DER AUF SEINE UHR SCHAUT]

JOHN HARRISON: Sie sagten, eine Uhr kann nur eine Uhr sein, und meine Leistung muss, obwohl sie fast der Wahrheit entspricht, insgesamt eine Täuschung sein.

Ich sage, aus Liebe zum Geld haben diese Professoren oder Priester ihre umständliche Mondmethode dem leicht gemachten vorgezogen, denn Parson Maskelyne würde sich sicherlich nie mit einer solchen Angelegenheit befassen, wenn das Geld nicht am Boden wäre.

. und doch müssen diese Universitätsmänner meine Herren sein, die überhaupt nichts von der Sache wissen, weiter als dass ein Rad das andere dreht, meine bloße Uhr, die nicht nur ihre Gelehrsamkeit, sondern auch den Verlust einer Beute für sie ablehnt.

[GREENWICH—TRACK TO H-2 25:32:44/H-3—VERSCHIEDENE SCHÜSSE 25:47:07]

ERZÄHLER: Harrison arbeitete weiter. In seiner H-3 ersetzte er seine schwingende Stabunruh durch große Unruhräder. Fast nebenbei erfand er das Käfigrollenlager, eine heute noch weit verbreitete Reibungsreduzierung. Und doch erwies sich seine neue Uhr weiterhin als lästig. Vielleicht waren Harrisons große Zeitmesser in eine Sackgasse geraten.

[INTERCUT MIT HARRISON UHRMACHERWERKBANK]

JONATHAN BETTS: SYNC: Während er mit H-3 kämpfte, gelang ihm der Durchbruch, nach dem er verzweifelt suchte. Sprecher: Er wusste seit vielen Jahren, dass es für ihn äußerst nützlich sein würde, wenn er diese schrecklichen Dinger, die man Taschenuhren nennt, verbessern könnte, und 1753 beauftragte er einen Uhrmacher namens John Jefferys, eine Uhr für ihn nach seinem eigenen Design herzustellen , nach Harrisons eigenem Design.

[INTERCUT MIT HARRISON UHRMACHERWERKBANK/NAHAUFNAHMEN DER UHREN, DIE ER PRÜFTE/PLÄNE VON H-4—ER PLATZT DIE KOMPONENTEN GEGEN SEINE ZEICHNUNGEN]

JONATHAN BETTS: STIMME: Der Lauf der Jefferys-Uhr übertraf Harrisons kühnste Träume bei weitem und er begann zu erkennen, dass er vielleicht all die Jahre den falschen Baum gebellt hatte und er an der Uhrenentwicklung hätte arbeiten sollen, nicht an diesen großen Maschinen.

[UHREN, UHREN, PLÄNE WERKBANK/ZÄHNE MIT KLEINEN KOMPONENTEN]

ERZÄHLER: Das war ein außergewöhnlicher Richtungswechsel. Jetzt war Harrison bereit, 25 Jahre seiner eigenen Arbeit abzulehnen und eine fast unerprobte Technologie voranzutreiben.

JONATHAN BETTS: Das Ergebnis war natürlich H-4, das 1759 fertiggestellt wurde und Harrison positiv bewies, dass er das Problem gelöst hatte.

[EYE OF THE WIND—ERHOLUNG, DIE REISE BEWEIS/BURNT-OUT-SCHÜSSE, BEWEGUNGEN VOM MEER BIS ZU ZAHLEN]

SPRECHER: Das Board of Longitude ordnete an, dass H-4 auf einer Testfahrt von Portsmouth, England, zur Insel Barbados getestet werden sollte.

[SEA UND WIEDERHOLEN DURCH DIE SEQUENZ/KABINE INTERIOR H-4 BOX]

ERZÄHLER: Eingeschlossen in ihre neue Schutzbox war die kostbare Uhr in Portsmouth anhand der Sichtung der Mittagssonne sorgfältig auf die richtige Zeit eingestellt worden.

ERZÄHLER: 46 Tage lang segelte die Tatar südwestlich über den Atlantik.

[ERHOLUNG: WA (ÜBER SCHULTER) LESEN SEXTANT VON NIEDRIGER SONNE/DIE UHR IN SEINEM FALL WIRD EMPFÄNGLICH ÜBERWACHT/UHR WIRD ZUR INSPEKTION MITGEBRACHT/BCU-SCHLÜSSEL/WARTENDE OFFIZIERE/ON DECK/ROUGH SEAS - PAN TO DECKMAN CHECKING/HELFER KOMPASS]

ERZÄHLER: Das Schiff fuhr von der Kälte des Ärmelkanals in die tropische Karibik – ein Temperaturunterschied von 50 Grad.

Bis auf das Aufziehen blieb die Uhr während der gesamten Reise unangetastet in ihrer Box. John Harrison war jetzt 71 Jahre alt, und die Last dieser Prüfung war auf seinen Sohn William übergegangen.

ERZÄHLER: Nach anderthalb Monaten auf See, am Morgen des 13. Mai 1764, ankerte die Tatar vor Bridgetown, Barbados.

[MIX ZUM LANGEN EBER KURS ZUM LAND]

ERZÄHLER: Die Wache wurde zur Untersuchung an Land gerudert.

[BARBADOS—SEA SHORE 09:43:41/WALLS OF OLD FORT, LAGERHÄUSER/BARBADOS—PAN ZUM PARLAMENT GEBÄUDE/GRAFIK: PANORAMABILD DES BRIDGETOWN HAFENS, UM 1760.]

ERZÄHLER: Um zu wissen, ob H-4 den Test bestanden hat, musste die genaue Länge von Bridgetown selbst mit einer neuen Genauigkeit bestimmt werden. das war eindeutig Arbeit für einen Astronomen.

[PORTRAIT: MASKELYNE/ERHOLUNG: LOKALE ARBEITER BAUEN EIN BEOBACHTUNGSZELT/MESSING-TELESKOP IST IM ZELT AUFGESTELLT/MIX TO/DUNKE—NEIGUNG ZUM ZELT/SCHATTEN DES PROFILS DES ASTRONOMERS, DAS DURCH DAS ZELT GESEHEN WIRD]

ERZÄHLER: In einer großen Ironie war Nevil Maskelyne, Harrisons Hauptrivale, Monate zuvor nach Barbados geschickt worden, um sorgfältige landgestützte Beobachtungen von Jupitermonden durchzuführen, um den korrekten Längengrad zu bestimmen.

Maskelyne nahm den Auftrag schnell an, aber er hatte seine eigenen Pläne. Er plante, die Reise als Test seiner Mondmethode zu nutzen.

In der tropischen Nacht arbeitete Maskelyne mit seinen Instrumenten. Es wurde berichtet, dass mehrere prominente Bürger von Barbados ihn damit prahlen hörten, dass sein Mondentfernungssystem jeder Uhr überlegen sei und selbst den Längengradpreis von 20.000 USD (Englisches Pfund) gewinnen könnte, wenn er nach England zurückkehrte.

Neben dem Ruhm stand viel Geld auf dem Spiel.

WILL ANDREWES IN CHURCHYARD: Das Missverständnis beginnt, als Harrison im Mai 1764 auf Barbados ankommt.

WILL ANDREWS VO: Der Hauptzweck dieser Reise bestand darin, den Zeitmesser seines Vaters zu testen, für den sein Vater ein Leben lang gebraucht hatte.]

ERZÄHLER: Die Prüfung der Uhr in Maskelynes Händen war bestimmt gründlich, aber wäre sie auch fair und objektiv?

WILL ANDREWES IN CHURCHYARD: SYNC: William und sein Vater John Harrison wussten, dass Nevil Maskelyne sehr an der Mondentfernungsmethode interessiert war. Er war ein guter Astronom, und sie beschwerten sich vor der Reise nicht darüber, dass er als Hauptperson für die Beobachtungen auf der Insel ausgewählt worden war, um den Erfolg seines Zeitmessers zu bestimmen. Als William Harrison jedoch im Mai 1764 ankam,

[MASKELYNES ZELT, SEIN TELESKOP UND PORTRAIT]

Sprecher: Er fand heraus, dass Maskelyne viel über die Mondentfernungsmethode gesprochen hatte. William Harrison hat eine ziemliche Szene geschaffen. Er wollte nicht, dass Nevil Maskelyne irgendwelche Beobachtungen machte. Dies war eine enorme Verleumdung von Maskelynes Charakter und Maskelyne nahm es bitter übel.

ERZÄHLER: Maskelynes Prahlerei hatte den Anschein eines Interessenkonflikts erweckt. Eine jahrhundertelange Suche nach dem Längengrad war zu einem Wettstreit zwischen den Werken zweier sturer Männer an den Stränden einer abgelegenen tropischen Insel geführt worden.

[ERHOLUNGEN: ÖFFNEN DER BOX BCU-SCHLÜSSEL IM SCHLOSS/BOX WERDEN GEÖFFNET UND KISSEN ZURÜCKZIEHEN, UM H-4 ZU ENTDECKEN/SCHLIESSEN AUF MINUTENZEIGER VON H-4/MISCHEN ZUM MECHANISMUS]

ERZÄHLER: Im Moment des Mittags, gerade als die Sonne ihren höchsten Punkt über Bridgetown erreichte, bereitete sich William Harrison darauf vor, den Fall von H-4 aufzuschließen. Die Uhr war seit 46 Tagen nicht mehr gestellt worden. Im selben Moment zeigte die Uhr an, dass es 15:55 Uhr in Portsmouth war. Bei fünfzehn Längengraden pro Stunde stellte die Uhr den Hafen von Barbados knapp sechzig Grad westlich von Portsmouth ein, nur wenige Meilen von seiner aktuellen Position entfernt.

ANDREW KING: Wenn Sie sich vorstellen, dass die genaueste Uhr, die Sie im 18. Jahrhundert kaufen konnten, innerhalb von nur einer Minute pro Tag genau war, stellte Harrison diese Uhr her. Es ging nach Westindien und zurück, und nach einer sechswöchigen Reise war dieses Ding auf etwa 30 Sekunden genau. Dies ist einfach unerhört.

WILL ANDREWES: Auf der Sitzung des Board of Longitude im Januar 1765 kam zusammen mit der offiziellen Nachricht über den Erfolg von John Harrisons viertem Marine-Zeitmesser die verheerende Nachricht an Harrison, dass Nevil Maskelyne zum Royal Astronomer ernannt werden sollte.

[ERHOLUNG - BOARD OF LONGITUDE (SCHREIBTISCH)]

ERZÄHLER: Da Maskelyne nun in der Lage ist, den Vorstand zu beeinflussen, begann Harrisons Hoffnung, dass H-4s Leistung ihm schnell den Preis einbringen würde, zu schwinden.

Schon die Ganggenauigkeit der Uhr gab den Vorstandsmitgliedern Anlass zu Misstrauen.

ANDREW KING: SYNC: Sie waren entweder von der Regierung ernannt oder von der Royal Navy oder Professoren von Universitäten.

ANDREW KING STIMME: . Sie haben die Mechanik einfach nicht verstanden. Ich glaube, sie hatten Angst davor. Es war ein System zur Lösung des Längengradproblems, mit dem sie nicht wirklich fertig wurden. Sie konnten ein astronomisches Problem verstehen, aber das SYNC: die Idee eines mechanischen Zeitmessers, der so gut war, dass er einfach zu schön war, um wahr zu sein. Sie konnten es nicht akzeptieren.

[ERHOLUNG - BOARD OF LONGITUDE (SCHREIBTISCH)]

JONATHAN BETTS: Sprecher: Was die Mitglieder des Vorstands von Longitude angeht, gab es keine besondere Rache gegen Harrison. In gewisser Weise waren diese Leute viel zu langweilig für diese Art von Übung, aber zu diesem Zeitpunkt glaubten sie wirklich, dass ihre Summation am besten war und dass diese Tick-Tack-Uhren einfach nicht zu glauben waren.

ANDREW KING: Stellen Sie sich vor, dass die Regierung heute eine Prämie von, sagen wir, eine Million Pfund für jemanden eingeführt hat, der ein 2-Liter-Auto herstellen kann, das tausend Meilen pro Gallone zurücklegen kann. Wir würden alle über die Idee lachen. Aber angenommen, jemand aus den abgelegenen Regionen des Landes kommt mit einem Auto nach London und sagt zur Regierung: "Dieses Auto wird tausend Meilen pro Gallone zurücklegen. Wo ist meine Million Pfund"? Und so sagen sie, ach komm schon, was ist unter der Motorhaube? "Ich will meine Millionen Pfund, dann sage ich es dir". Und damit beginnen die Argumente. Er wird Ihnen nicht sagen, was sich unter der Haube befindet, weil er genau weiß, dass jemand die Idee kneifen wird. Und Harrison war in genau der gleichen Lage.

[ERHOLUNG—KURZE NAHAUFNAHMEN VON KÄSTEN, WAGENRÄDERN AUF KINDERN]

ERZÄHLER: Auf Anweisung von Nevil Maskelyne wurden Harrisons Zeitnehmer für weitere Tests weggekarrt. Dies ließ Harrison zutiefst entmutigt zurück.

JOHN HARRISON: Gerechtigkeit, die meine Belohnung oder Ermutigung berührt, ist skandalös frustriert.

Mr. Graham sagte zu mehreren Herren, dass ich die 20.000 Pfund verdient hätte, aber der Vorstand hat mich in eine Sklavin verwandelt.

Nun, sie haben meine Uhr sehr sorgfältig gepflegt, denn sie haben sie auch einige Zeit in einem Schrank der Admiralität eingesperrt, weil sie auf Reisen so gut funktioniert hatte. Und so würden sie es als Schatz für eine Leistung behalten, die niemand sonst jemals schaffen würde. Es ist in der Tat ein gutes Zeichen, dass sie es nicht verstanden haben. Nein, mein Zeitmesser ist sowohl für den Breiten- als auch für den Längengrad dieser schurkischen Priester von Cambridge und Oxford unerreichbar.

Die Schwierigkeiten, die diese Mondmenschen gelegentlich machen.

ERZÄHLER: Schließlich schrieb Harrisons Sohn 1772 einen Brief an George III, in dem er im Namen seines Vaters flehte. Die beiden Harrisons erhielten bald eine Audienz beim König von England.

Der Monarch muss von der Geschichte der Männer bewegt gewesen sein, denn er flüsterte einem Adjutanten zu, dass diesen beiden Menschen grausames Unrecht zugefügt wurde. Und dann drehte er sich zu Vater und Sohn um und rief laut aus, damit alle hörten: "Bei Gott, Harrison, ich werde dich aufrichten."

DAVA SOBEL: Ich denke, es war sehr schwer für Harrison, und ich denke, nach all den Jahren des willigen Kampfes endlich erfolgreich zu sein und viele unfaire Forderungen zu erfüllen, das Projekt durch zusätzliche Versuche und Wiederholungsaufführungen zu treiben, das Geld widerwillig zu bekommen, aber nie die volle Trompetenfanfare, ja du hast es geschafft, gut gemacht, muss ihn furchtbar bitter und enttäuscht zurückgelassen haben, weil es bei ihm immer das Wichtigste war.

ERZÄHLER: Und so, dreiundvierzig Jahre nachdem ein junger John Harrison zum ersten Mal nach London gereist war, verlieh ihm ein widerstrebendes Parlament auf Drängen des Königs die vollen 20.000 Pfund.

JOHN HARRISON: Ich kann kühn sagen, dass kein Zeitmesser, weder im Pendel- noch im Unruh-Weg, wahrer oder besser sein kann als meiner. Und jetzt kann man auf See den Längengrad mit großer Sicherheit und Genauigkeit ermitteln. Ich habe zwar viel Arbeit gehabt, aber Gott sei Dank habe ich es umsonst.

ERZÄHLER: 1995 wurde das erste wirklich weltweite Navigationssystem realisiert. GPS, das Global Positioning System, liefert Navigatoren jetzt ihren Breiten- und Längengrad innerhalb von wenigen Metern überall auf der Erde. Während 24 Satelliten zehntausend Meilen über dem Himmel kreisen, werden ihre Atomuhren auf nahezu perfekte Genauigkeit überwacht.

[SENDEN NACH UNTEN 29, . NULL STUNDEN, GENAU 35 MINUTEN/DIE ERGEBNISSE SIND 29]

ERZÄHLER: Heute, genau wie vor dreihundert Jahren, besteht das Geheimnis, wo man ist, darin zu wissen, wie spät es ist.


Längengrad auf Zeit: Wie John Harrison die dumme Wissenschaft besiegte, um Seeleute zu retten

John Harrison entwickelte ein Gerät, das Seeleuten half, den Längengrad auf See zu finden, aber es dauerte weitere 250 Jahre, bis er für seine erstaunlichste Erfindung Anerkennung erhielt.

Nach der Schiffskatastrophe von Scilly von 1707, bei der vier Schiffe der britischen Marine und fast 2000 Seeleute verloren gingen, entschied das Parlament, dass die Seeleute ein besseres Navigationsinstrument brauchten. Die britische Regierung verabschiedete Longitude Acts, bei denen es sich im Wesentlichen um Geldpreise handelte, die von der Regierung angeboten wurden, um die besten Köpfe der Zeit dazu zu bringen, ein bestimmtes Problem zu lösen: Ozeanfelsen. Die Idee war, sie nicht mehr zu treffen, und der beste Weg, dachten alle, war herauszufinden, wie man die genaue Länge eines Schiffes auf See berechnet. Während der Breitengrad nie schwer zu bestimmen war, hatte der Längengrad Kapitäne für immer verblüfft.

Zum Glück für jeden, der seitdem ein Schiff gesegelt (oder ein Flugzeug geflogen) ist, machte sich ein englischer Zimmermann und Amateuruhrenbauer namens John Harrison an die Arbeit.

Im Jahr 1727 reiste Harrison nach London, um zu sehen, wie man bei der Longitude Act-Herausforderung (etwa 5.000.000 US-Dollar in heutigem Geld) einlösen kann. Er hatte diese Theorie, dass man, anstatt mit Sternenkarten herumzufummeln, den Längengrad durch genauere Zeitangabe finden könnte, wenn man eine Standardzeit (Greenwich Mean Time) und dann die Zeit von jedem Ort auf der Erde beibehält, dieser Unterschied kann dann verwendet werden, um den Längengrad zu berechnen. Dazu benötigen Sie natürlich eine Uhr. Und nicht irgendeine Uhr, sondern eine Super-Kick-Uhr, die genau bleiben konnte, wenn sie auf dem offenen Meer geworfen und gedreht wurde.

Harrison, der sich bereits den Ruf erworben hatte, ziemlich genaue Uhren aus Holz zu bauen, verbrachte die nächsten sieben Jahre damit, seine „H1“-Uhr zu bauen. Nachdem er auf Flüssen getestet hatte, bekam Harrison endlich die Chance, ihn auf einer Reise nach Lissabon an Bord der HMS Centurion auf See zu testen. Wie die Geschichte erzählt, hatte Harrison schon früh einige Probleme, aber am Ende lief nicht nur die Uhr reibungslos, er rettete sogar das Schiff, das ganze 60 Meilen vom Kurs abgekommen war.

Marineoffizielle waren beeindruckt und bald fand sich Harrison vor dem Board of Longitude wieder, um zu sehen, ob er etwas von diesem Preisgeld in die Hände bekommen konnte. Leider bestand The Board of Longitude aus Astronomen, die wirklich keine Lösung fanden, die Sterne ignorierte. Sie waren jedoch amüsiert über das, was sie Harrisons „neugieriges Instrument“ nannten, und zogen ihm 250 Pfund ab, mit dem Versprechen von weiteren 250 Pfund, wenn er in zwei Jahren eine verbesserte Version produzieren könnte.

Harrison arbeitete über drei Jahre lang an seiner neuen und verbesserten Uhr, und gerade als er dachte, er hätte sie gelöst, entdeckte er einen ziemlich unangenehmen Fehler: Die Gierbewegung des Schiffes beeinträchtigte die Genauigkeit erheblich. Unbeirrt verbrachte Harrison den nächsten 19 Jahre lang versucht, eine verbesserte Version seines zweiten Designs zu entwickeln, nur um die dritte Version ganz zu verwerfen.

Aber Harrison war nicht die Art von Katze, die sich von der Physik oder einem Vierteljahrhundert des Ausreißens der Haare davon abhalten ließ, 250 Pfund und einen Platz in der Geschichte zu bekommen. Harrison erkannte, dass einer seiner größten Mängel in der Balance seiner ersten drei Entwürfe mit der schieren Größe der Uhren zu tun hatte. 1751 entwarf er ein kleineres Modell und ließ es in eine große Taschenuhr einbauen. Er ließ es von seinem Sohn auf eine Reise nach Jamaika mitnehmen, und der Kapitän des Schiffes war so beeindruckt, dass er anbot, die Erfindung vor Ort zu kaufen.

Tatsächlich waren die Zeugnisse und Aufzeichnungen der Reise so hervorragend, dass das Board of Longitude behauptete, dass keine Uhr sein könnte das korrekt, behauptete, dass der Test und die Ergebnisse unzureichend seien, und verweigerte Harrison jedes weitere Preisgeld. Harrison und seine Unterstützer machten stinksauer und beschwerten sich tatsächlich beim König darüber, was er als unfaire (und ziemlich kleinliche) Behandlung durch den Vorstand ansah. Mit dem Segen des Königs einigte sich das Board of Longitude auf eine weitere Testrunde (diesmal mit Harrisons neuem und verbessertem H5).

Diesmal war der Beweis für die Genauigkeit von Harrisons Chronometer unwiderlegbar, die Uhr lag weit über den vom Vorstand festgelegten Spezifikationen. Trotz Harrisons Sieg beschloss der Vorstand jedoch, Harrison 10.000 £ mit weiteren 10.000 £ in Raten zu zahlen, nur wenn nachgewiesen wurde, dass andere Uhrenhersteller den Chronometer nach Harrisons Spezifikation bauen konnten. Harrison wurde apoplektisch, dass er seine Geschäftsgeheimnisse mit anderen Herstellern teilen sollte, und verbrachte den Rest seines Lebens damit, gegen The Board of Longitude, seine Konkurrenten und fast alle anderen zu kämpfen, die es wagten, sein Genie zu leugnen.

Obwohl der König von England das Parlament dazu brachte, Harrison ein ziemlich gesundes Stipendium für seinen „Dienst an der Krone“ zu zahlen, war Harrison noch nicht fertig. Nachdem Harrison 60 Jahre lang versucht hatte, den genauesten Chronometer der Welt zu bauen, entwarf Harrison Pläne für die seiner Meinung nach genaueste Landuhr der Welt. Eine solche Uhr hätte als seine größte Erfindung gelten können, wenn er nicht beschlossen hätte, sie in einem Buch vorzustellen, das im Grunde genommen ein Schlag ins Gesicht für jeden seiner Wettbewerbe und Kritiker war.

Das Buch war so aufrührerisch, dass sich selbst seine Anhänger von dem einst verehrten Erfinder distanzierten. Seine Feinde begannen, sehr öffentliche Siegesrunden zu drehen, indem sie den Uhrmacher und seine Arbeit als „eine Inkohärenz und Absurdität, die den Symptomen des Wahnsinns kaum entsprach“ beleidigten. Harrison starb kurz nach der Veröffentlichung des Buches, ein Paria in der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Der Plan für seine letzte Uhr würde für die nächsten 250 Jahre in Vergessenheit geraten.

Letztes Jahr stellten Wissenschaftler den ersten Prototyp vor, der nach Harrisons genauen Spezifikationen gebaut wurde. Nach 100 Tagen Laufzeit war Harrisons ultimative Pendeluhr nur noch fünf Achtelsekunden daneben, was sie zur genauesten mechanischen Freipendeluhr macht, die jemals hergestellt wurde. Der Mann, der den Chronometer erfand, der die Navigation revolutionierte und das Zeitalter der Entdeckungen beschleunigte, musste über zweieinhalb Jahrhunderte warten, aber schließlich bekam er das letzte Lachen.


Frühe Navigationstools

Bestimmung Breite lässt sich relativ einfach mit der Himmelsnavigation bewerkstelligen. Auf der Nordhalbkugel konnten Seefahrer den Breitengrad bestimmen, indem sie die Höhe des Nordsterns über dem Horizont. Der Winkel in Grad war der Breitengrad des Schiffes.

Kompass des Seemanns.

Eines der frühesten von Menschenhand geschaffenen Navigationswerkzeuge zur Unterstützung von Seefahrern war der Seemannskompass, der eine frühe Form des Magnetkompass war. Frühe Seefahrer dachten, der Kompass der Seefahrer sei oft ungenau und inkonsistent, weil sie das Konzept der magnetischen Variation nicht verstanden, das ist der Winkel zwischen dem geographischen Norden und dem magnetischen Norden. Es wurde hauptsächlich verwendet, wenn die Sonne nicht sichtbar war, um die Richtung zu bestimmen, aus der der Wind wehte.

Seekarten.

Mitte des 13. Jahrhunderts begannen Seeleute zu erkennen, dass Karten hilfreich sein könnten, und begannen, detaillierte Aufzeichnungen über ihre Reisen zu führen. So entstanden die ersten Seekarten. Diese ersten Karten waren nicht sehr genau, wurden aber als wertvoll angesehen und oft vor anderen Seeleuten geheim gehalten. Es gab keinen Breitengrad oder Längengrad auf den Karten beschriftet, aber zwischen den großen Häfen gab es a Kompassrose die Fahrtrichtung angeben. (Der Begriff "Kompassrose" kommt von den Himmelsrichtungen der Figur, die Rosenblüten ähneln.)

Astrolabium, Sextant und Chiplog.

Einige der frühen Instrumente, die Seeleute bei der Bestimmung des Breitengrades unterstützten, waren der Kreuzstab, das Astrolabium und der Quadrant. Das Astrolabium stammt aus dem antiken Griechenland, als es von Astronomen verwendet wurde, um die Zeit zu bestimmen, und wurde erstmals von Seefahrern in den späten Jahren verwendet

Um 1730 erfanden der englische Mathematiker John Hadley (1682–1744) und der amerikanische Erfinder Thomas Godfrey (1704–1749) unabhängig voneinander den Sextanten. Der Sextant bot Seefahrern eine genauere Möglichkeit, den Winkel zwischen dem Horizont und der Sonne, dem Mond oder den Sternen zu bestimmen, um den Breitengrad zu berechnen.

Im sechzehnten Jahrhundert wurde das Chip-Log erfunden und als grober Tachometer verwendet. Über das Heck wurde während der Fahrt eine in regelmäßigen Abständen mit Knoten versehene Leine mit einem Gewicht ausgelegt, um das Wasser zu schleifen. Ein Seemann würde die Knoten zählen, die über einen bestimmten Zeitraum ausgegangen sind und daraus die Geschwindigkeit des Schiffes berechnet werden.

Längengrad und Chronometer.

Im Laufe der Geschichte der Navigation konnte der Breitengrad mithilfe der Himmelsnavigation relativ genau ermittelt werden. Der Längengrad konnte jedoch bestenfalls geschätzt werden. Dies lag daran, dass die Längengradmessung durch den Vergleich der Tageszeitdifferenz zwischen dem Startort des Seemanns und dem neuen Standort erfolgt. Selbst einige der besten Uhren des frühen 18. Jahrhunderts konnten bis zu 10 Minuten pro Tag verlieren, was zu einem Rechenfehler von 242 Kilometern (150 Meilen) oder mehr führte.

1764 erfand der britische Uhrmacher John Harrison (1693–1776) den Seechronometer. Diese Erfindung war der wichtigste Fortschritt für die Seeschifffahrt in den drei Jahrtausenden, in denen Seeleute auf dem offenen Meer zur See gefahren waren.

Im Jahr 1779 benutzte der britische Marineoffizier und Entdecker Captain James Cook (1728–1779) Harrisons Chronometer, um die Welt zu umrunden. Als er zurückkehrte, erwies sich seine Berechnung des Längengrades auf der Grundlage des Chronometers bis auf 13 Kilometer (8 Meilen) als korrekt. Aus den Informationen, die er auf seiner Reise sammelte, erstellte Cook viele detaillierte Karten der Welt, die die Natur der Navigation völlig veränderten.

Im Jahr 1884 wurde durch internationale Vereinbarung der Nullmeridian (auf 0° Länge gelegen) als der durch Greenwich, England, führende Meridian festgelegt.


Hipparchos und Präzession

Der vielleicht größte Astronom der Antike war Hipparchos, geboren in Nicäa in der heutigen Türkei. Um 150 v. Chr. errichtete er auf der Insel Rhodos ein Observatorium, als die Römische Republik ihren Einfluss auf den gesamten Mittelmeerraum ausdehnte. Dort vermaß er möglichst genau die Positionen von Objekten am Himmel und erstellte einen wegweisenden Sternenkatalog mit etwa 850 Einträgen. Er bestimmte Himmelskoordinaten für jeden Stern und spezifizierte seine Position am Himmel, genauso wie wir die Position eines Punktes auf der Erde durch Angabe seines Breiten- und Längengrades angeben.

Er teilte auch die Sterne in scheinbare Helligkeiten nach ihrer scheinbaren Helligkeit. Er nannte die hellsten “Sterne der ersten Größe” die nächsthellste Gruppe, “Sterne der zweiten Größe” und so weiter. Dieses recht willkürliche System wird in modifizierter Form noch heute verwendet (obwohl es für professionelle Astronomen immer weniger nützlich ist).

Durch die Beobachtung der Sterne und den Vergleich seiner Daten mit älteren Beobachtungen machte Hipparchos eine seiner bemerkenswertesten Entdeckungen: Die Position am Himmel des Himmelsnordpols hatte sich in den letzten anderthalb Jahrhunderten verändert. Hipparchos folgerte richtig, dass dies nicht nur während des Beobachtungszeitraums passiert war, sondern tatsächlich die ganze Zeit: Die Richtung, um die sich der Himmel zu drehen scheint, ändert sich langsam, aber kontinuierlich. Erinnern Sie sich an den Abschnitt über die Himmelspole und den Himmelsäquator, dass der Himmelsnordpol nur die Projektion des Nordpols der Erde in den Himmel ist. Wenn der Himmelsnordpol herumwackelt, muss die Erde selbst wackeln. Heute wissen wir, dass sich die Richtung, in die die Erdachse zeigt, tatsächlich langsam, aber regelmäßig ändert – eine Bewegung, die wir nennen Präzession. Wenn Sie schon einmal einen Kreisel wackeln beobachtet haben, haben Sie eine ähnliche Bewegung beobachtet. Die Kreiselachse beschreibt eine Bahn in Form eines Kegels, während die Erdanziehung versucht, sie zu stürzen (Abbildung 4).

Abbildung 4: Präzession. So wie die Achse eines sich schnell drehenden Kreisels langsam im Kreis wackelt, so wackelt die Erdachse in einem 26.000-Jahres-Zyklus. Heute befindet sich der nördliche Himmelspol in der Nähe des Sterns Polaris, aber vor etwa 5000 Jahren war er in der Nähe eines Sterns namens Thuban, und in 14.000 Jahren wird er dem Stern Vega am nächsten sein.

Da unser Planet keine exakte Kugel ist, sondern sich am Äquator etwas wölbt, wackelt er durch die Anziehungskraft von Sonne und Mond wie ein Kreisel. Es dauert ungefähr 26.000 Jahre, bis die Erdachse einen Präzessionskreis vollendet. Als Ergebnis dieser Bewegung ändert sich der Punkt, an dem unsere Achse am Himmel zeigt, im Laufe der Zeit. Während Polaris ist der Stern, der heute dem nördlichen Himmelspol am nächsten ist (er wird seinen nächsten Punkt um das Jahr 2100 erreichen), der Stern Vega im Sternbild Lyra wird in 14.000 Jahren der Nordstern sein.


2.2 Antike Astronomie

Lassen Sie uns nun kurz in die Geschichte zurückblicken. Ein Großteil der modernen westlichen Zivilisation ist auf die eine oder andere Weise von den Ideen der alten Griechen und Römer abgeleitet, und dies gilt auch für die Astronomie. Aber auch viele andere antike Kulturen entwickelten ausgeklügelte Systeme zur Beobachtung und Interpretation des Himmels.

Astronomie auf der ganzen Welt

Alte babylonische, assyrische und ägyptische Astronomen kannten die ungefähre Länge des Jahres. Die Ägypter vor 3000 Jahren haben beispielsweise einen Kalender angenommen, der auf einem 365-Tage-Jahr basiert. Sie verfolgten sorgfältig die Aufgangszeit des hellen Sterns Sirius am Himmel vor der Morgendämmerung, der einen Jahreszyklus hat, der mit der Überschwemmung des Nils korrespondiert. Die Chinesen hatten auch einen Arbeitskalender, sie bestimmten die Länge des Jahres ungefähr zur gleichen Zeit wie die Ägypter. Die Chinesen registrierten auch Kometen, helle Meteore und dunkle Flecken auf der Sonne. (Viele Arten von astronomischen Objekten wurden in Science and the Universe: A Brief Tour vorgestellt. Wenn Sie mit Begriffen wie Kometen und Meteore, möchten Sie vielleicht dieses Kapitel lesen.) Später führten chinesische Astronomen sorgfältige Aufzeichnungen über „Gaststerne“ – solche, die normalerweise zu schwach sind, um sie zu sehen, aber plötzlich aufflammen, um für einige Wochen oder Monate mit bloßem Auge sichtbar zu werden. Wir verwenden einige dieser Aufzeichnungen immer noch, um Sterne zu untersuchen, die vor langer Zeit explodiert sind.

Die Maya-Kultur in Mexiko und Mittelamerika entwickelte einen ausgeklügelten Kalender basierend auf dem Planeten Venus und machte vor tausend Jahren astronomische Beobachtungen von Orten, die diesem Zweck gewidmet waren.Die Polynesier lernten, über Hunderte von Kilometern des offenen Ozeans nach den Sternen zu navigieren – eine Fähigkeit, die es ihnen ermöglichte, neue Inseln weit weg von ihrem Ausgangspunkt zu kolonisieren.

In Großbritannien, bevor die Schrift weit verbreitet war, verwendeten die alten Menschen Steine, um die Bewegungen von Sonne und Mond zu verfolgen. Wir finden immer noch einige der großen Steinkreise, die sie zu diesem Zweck gebaut haben und die bis ins Jahr 2800 v. Chr. zurückreichen. Das bekannteste davon ist Stonehenge, das in Erde, Mond und Himmel diskutiert wird. 1

Frühe griechische und römische Kosmologie

Unser Konzept des Kosmos – seine Grundstruktur und sein Ursprung – heißt Kosmologie, ein Wort mit griechischen Wurzeln. Vor der Erfindung der Teleskope war der Mensch für ein Bild des Universums auf den einfachen Beweis seiner Sinne angewiesen. Die Alten entwickelten Kosmologien, die ihre direkte Sicht auf den Himmel mit einer reichen Vielfalt philosophischer und religiöser Symbolik verbanden.

Mindestens 2000 Jahre vor Kolumbus wussten gebildete Menschen im östlichen Mittelmeerraum, dass die Erde rund ist. Der Glaube an eine kugelförmige Erde stammt möglicherweise aus der Zeit von Pythagoras, einem Philosophen und Mathematiker, der vor 2500 Jahren lebte. Er hielt Kreise und Kugeln für „perfekte Formen“ und schlug daher vor, dass die Erde eine Kugel sein sollte. Als Beweis dafür, dass die Götter Sphären mochten, führten die Griechen die Tatsache an, dass der Mond eine Sphäre ist, mit Beweisen, die wir später beschreiben.

Die Schriften von Aristoteles (384-322 v. Chr.), dem Lehrer Alexanders des Großen, fassen viele Ideen seiner Zeit zusammen. Sie beschreiben, wie der Verlauf der Mondphasen – seine scheinbar sich ändernde Form – daraus resultiert, dass wir im Laufe des Monats verschiedene Teile der sonnenbeschienenen Hemisphäre des Mondes sehen (siehe Erde, Mond und Himmel). Aristoteles wusste auch, dass die Sonne weiter von der Erde entfernt sein muss als der Mond, weil der Mond gelegentlich genau zwischen Erde und Sonne wanderte und die Sonne vorübergehend aus dem Blickfeld verbarg. Wir nennen das a Sonnenfinsternis.

Aristoteles führte überzeugende Argumente an, dass die Erde rund sein muss. Erstens, wenn der Mond während einer Mondfinsternis in den Erdschatten eintritt oder aus ihm austritt, ist der auf dem Mond zu sehende Schatten immer rund (Abbildung 2.9). Nur ein kugelförmiges Objekt erzeugt immer einen runden Schatten. Wenn die Erde zum Beispiel eine Scheibe wäre, würde das Sonnenlicht gelegentlich auf sie auftreffen und ihr Schatten auf dem Mond wäre eine Linie.

Als zweites Argument erklärte Aristoteles, dass Reisende, die weit nach Süden reisen, Sterne beobachten können, die weiter nördlich nicht sichtbar sind. Und die Höhe des Nordsterns – des Sterns, der dem nördlichen Himmelspol am nächsten ist – nimmt ab, wenn sich ein Reisender nach Süden bewegt. Auf einer flachen Erde würde jeder die gleichen Sterne über sich sehen. Die einzige mögliche Erklärung ist, dass sich der Reisende über eine gekrümmte Oberfläche auf der Erde bewegt haben muss, die Sterne aus einem anderen Blickwinkel zeigt. (Weitere Ideen zum Beweis, dass die Erde rund ist, finden Sie in der Funktion Woher wissen wir, dass die Erde rund ist?)

Ein griechischer Denker, Aristarchos von Samos (310-230 v. Chr.), schlug sogar vor, dass sich die Erde um die Sonne bewegt, aber Aristoteles und die meisten antiken griechischen Gelehrten lehnten diese Idee ab. Einer der Gründe für ihre Schlussfolgerung war der Gedanke, dass, wenn sich die Erde um die Sonne bewegt, sie die Sterne von verschiedenen Orten entlang der Erdumlaufbahn beobachten würden. Während sich die Erde bewegte, sollten nahegelegene Sterne ihre Position am Himmel relativ zu weiter entfernten Sternen verschieben. Auf ähnliche Weise sehen wir, dass sich Vordergrundobjekte vor einem weiter entfernten Hintergrund zu bewegen scheinen, wenn wir in Bewegung sind. Wenn wir mit einem Zug fahren, scheinen die Bäume im Vordergrund ihre Position relativ zu entfernten Hügeln zu verschieben, während der Zug vorbeirollt. Unbewusst nutzen wir dieses Phänomen ständig, um Entfernungen um uns herum abzuschätzen.

Die scheinbare Richtungsverschiebung eines Objekts durch die Bewegung des Beobachters wird als Parallaxe bezeichnet. Wir nennen die Verschiebung in der scheinbaren Richtung eines Sterns aufgrund der Bahnbewegung der Erde stellare Parallaxe. Die Griechen unternahmen engagierte Anstrengungen, um die stellare Parallaxe zu beobachten, und nahmen sogar griechische Soldaten mit der klarsten Sicht in Anspruch, aber ohne Erfolg. Die helleren (und vermutlich näheren) Sterne schienen sich einfach nicht zu verschieben, da die Griechen sie im Frühjahr und dann wieder im Herbst (wenn die Erde auf der gegenüberliegenden Seite der Sonne steht) beobachteten.

Dies bedeutete entweder, dass sich die Erde nicht bewegte oder dass die Sterne so weit entfernt sein mussten, dass die Parallaxenverschiebung unermesslich klein war. Ein Kosmos von solch enormem Ausmaß erforderte einen Vorstellungssprung, zu dem die meisten Philosophen der Antike nicht bereit waren, und so zogen sie sich in die Sicherheit der erdzentrierten Sichtweise zurück, die das westliche Denken fast zwei Jahrtausende lang dominieren würde.

Astronomie-Grundlagen

Woher wissen wir, dass die Erde rund ist?

Zusätzlich zu den beiden in diesem Kapitel besprochenen Wegen (aus den Schriften des Aristoteles) könnten Sie auch wie folgt argumentieren:

  1. Sehen wir einem Schiff zu, wie es seinen Hafen verlässt und an einem klaren Tag in die Ferne segelt. Auf einer flachen Erde würden wir nur sehen, wie das Schiff beim Wegsegeln immer kleiner wird. Aber das ist nicht das, was wir tatsächlich beobachten. Stattdessen versinken Schiffe unter dem Horizont, wobei zuerst der Rumpf verschwindet und der Mast noch eine Weile sichtbar bleibt. Schließlich ist nur die Spitze des Mastes zu sehen, während das Schiff um die Erdkrümmung segelt. Schließlich verschwindet das Schiff unter dem Horizont.
  2. Die Internationale Raumstation ISS umkreist die Erde etwa alle 90 Minuten einmal. Fotos vom Shuttle und anderen Satelliten zeigen, dass die Erde aus jeder Perspektive rund ist.
  3. Angenommen, Sie haben in jeder Zeitzone der Erde einen Freund gefunden. Sie rufen alle zur gleichen Stunde an und fragen: "Wo ist die Sonne?" Auf einer flachen Erde würde Ihnen jeder Anrufer ungefähr die gleiche Antwort geben. Aber auf einer runden Erde würden Sie feststellen, dass für einige Freunde die Sonne hoch am Himmel steht, während sie für andere auf- oder untergeht oder völlig außer Sichtweite ist (und diese letzte Gruppe von Freunden würde sich über Sie ärgern wecken sie auf).

Vermessung der Erde durch Eratosthenes

Die Griechen wussten nicht nur, dass die Erde rund ist, sondern sie konnten auch ihre Größe messen. Die erste ziemlich genaue Bestimmung des Erddurchmessers wurde etwa 200 v. Chr. Von Eratosthenes (276–194 v. Chr.), einem in Alexandria, Ägypten, lebenden Griechen vorgenommen. Seine Methode war eine geometrische, basierend auf Beobachtungen der Sonne.

Die Sonne ist so weit von uns entfernt, dass alle Lichtstrahlen, die auf unseren Planeten treffen, auf im Wesentlichen parallelen Linien auf uns zutreffen. Um zu sehen, warum, sehen Sie sich Abbildung 2.10 an. Nehmen Sie eine Lichtquelle in der Nähe der Erde – sagen wir, an Position A. Ihre Strahlen treffen auf divergierenden Bahnen auf verschiedene Teile der Erde. Von einer Lichtquelle bei B oder C (die noch weiter entfernt ist) ist der Winkel zwischen Strahlen, die auf gegenüberliegende Teile der Erde treffen, kleiner. Je weiter die Quelle entfernt ist, desto kleiner ist der Winkel zwischen den Strahlen. Bei einer unendlich weit entfernten Quelle laufen die Strahlen entlang paralleler Linien.

Natürlich ist die Sonne nicht unendlich weit entfernt, aber bei ihrer Entfernung von 150 Millionen Kilometern divergieren Lichtstrahlen, die von einem Sonnenpunkt auf die Erde treffen, in einem viel zu kleinen Winkel, um mit bloßem Auge beobachtet zu werden. Wenn also Menschen auf der ganzen Erde, die die Sonne sehen könnten, darauf zeigen würden, wären ihre Finger im Wesentlichen alle parallel zueinander. (Dasselbe gilt auch für die Planeten und Sterne – eine Idee, die wir in unserer Diskussion über die Funktionsweise von Teleskopen verwenden werden.)

Eratosthenes wurde erzählt, dass am ersten Sommertag in Syene, Ägypten (in der Nähe des heutigen Assuan), das Sonnenlicht mittags auf den Boden eines vertikalen Brunnens fiel. Dies deutete darauf hin, dass sich die Sonne direkt über dem Brunnen befand – was bedeutete, dass sich Syene auf einer direkten Linie vom Erdmittelpunkt zur Sonne befand. Zur entsprechenden Zeit und Datum in Alexandria beobachtete Eratosthenes den Schatten einer Säule und sah, dass die Sonne nicht direkt über ihm stand, sondern etwas südlich des Zenits, so dass ihre Strahlen einen Winkel mit der Vertikalen von etwa 1/50 . bildeten eines Kreises (7°). Da die Sonnenstrahlen, die die beiden Städte treffen, parallel zueinander sind, warum sollten die beiden Strahlen dann nicht den gleichen Winkel mit der Erdoberfläche bilden? Eratosthenes argumentierte, dass die Krümmung der runden Erde bedeutete, dass „gerade nach oben“ in den beiden Städten nicht gleich sei. Und die Messung des Winkels in Alexandria, stellte er fest, erlaubte ihm, die Größe der Erde zu bestimmen. Er sah, dass Alexandria 1/50 des Erdumfangs nördlich von Syene betragen muss (Abbildung 2.11). Alexandria wurde mit 5000 Stadien nördlich von Syene gemessen. (Die Stadion war eine griechische Längeneinheit, abgeleitet von der Länge der Rennstrecke in einem Stadion.) So fand Eratosthenes heraus, dass der Erdumfang 50 × 5000 oder 250.000 Stadien betragen muss.

Es ist nicht möglich, die Genauigkeit der Eratosthenes-Lösung genau zu beurteilen, da Zweifel bestehen, welche der verschiedenen Arten von griechischen Stadien er als seine Entfernungseinheit verwendet hat. Wenn es das gemeinsame Olympiastadion wäre, ist sein Ergebnis etwa 20 % zu groß. Nach einer anderen Interpretation benutzte er ein Stadion von etwa 1/6 Kilometer, in diesem Fall lag seine Zahl innerhalb von 1% des korrekten Wertes von 40.000 Kilometern. Auch wenn seine Messung nicht genau war, war sein Erfolg bei der Messung der Größe unseres Planeten nur mit Hilfe von Schatten, Sonnenlicht und der Kraft des menschlichen Denkens eine der größten intellektuellen Errungenschaften der Geschichte.

Hipparchos und Präzession

Der vielleicht größte Astronom der Antike war Hipparchos, geboren in Nicäa in der heutigen Türkei. Um 150 v. Chr. errichtete er auf der Insel Rhodos ein Observatorium, als die Römische Republik ihren Einfluss auf den gesamten Mittelmeerraum ausdehnte. Dort vermaß er möglichst genau die Positionen von Objekten am Himmel und erstellte einen wegweisenden Sternenkatalog mit etwa 850 Einträgen. Er bestimmte Himmelskoordinaten für jeden Stern und spezifizierte seine Position am Himmel, genauso wie wir die Position eines Punktes auf der Erde durch Angabe seines Breiten- und Längengrades angeben.

Er teilte die Sterne auch nach ihrer scheinbaren Helligkeit in scheinbare Helligkeiten ein. Er nannte die hellsten „Sterne erster Größe“, die nächsthellste Gruppe „Sterne zweiter Größe“ und so weiter. Dieses recht willkürliche System wird in modifizierter Form noch heute verwendet (obwohl es für professionelle Astronomen immer weniger nützlich ist).

Durch die Beobachtung der Sterne und den Vergleich seiner Daten mit älteren Beobachtungen machte Hipparchos eine seiner bemerkenswertesten Entdeckungen: Die Position am Himmel des Himmelsnordpols hatte sich in den letzten anderthalb Jahrhunderten verändert. Hipparchos folgerte richtig, dass dies nicht nur während des Beobachtungszeitraums passiert war, sondern tatsächlich die ganze Zeit: Die Richtung, um die sich der Himmel zu drehen scheint, ändert sich langsam, aber kontinuierlich. Erinnern Sie sich an den Abschnitt über die Himmelspole und den Himmelsäquator, dass der Himmelsnordpol nur die Projektion des Nordpols der Erde in den Himmel ist. Wenn der Himmelsnordpol herumwackelt, muss die Erde selbst wackeln. Heute wissen wir, dass sich die Richtung, in die die Erdachse zeigt, tatsächlich langsam, aber regelmäßig ändert – eine Bewegung, die wir Präzession nennen. Wenn Sie schon einmal einen Kreisel wackeln beobachtet haben, haben Sie eine ähnliche Bewegung beobachtet. Die Kreiselachse beschreibt eine Bahn in Form eines Kegels, während die Erdanziehung versucht, sie zu stürzen (Abbildung 2.12).

Da unser Planet keine exakte Kugel ist, sondern sich am Äquator etwas wölbt, wackelt er durch die Anziehungskraft von Sonne und Mond wie ein Kreisel. Es dauert ungefähr 26.000 Jahre, bis die Erdachse einen Präzessionskreis vollendet. Als Ergebnis dieser Bewegung ändert sich der Punkt, an dem unsere Achse am Himmel zeigt, im Laufe der Zeit. Während Polaris heute der dem nördlichen Himmelspol am nächsten gelegene Stern ist (er wird seinen nächsten Punkt um das Jahr 2100 erreichen), wird der Stern Vega im Sternbild Lyra in 14.000 Jahren der Nordstern sein.

Ptolemaios Modell des Sonnensystems

Der letzte große Astronom der Römerzeit war Claudius Ptolemaios (oder Ptolemaios), der um das Jahr 140 in Alexandria aufblühte. Er schrieb eine Mammutsammlung astronomischen Wissens, die heute mit ihrem arabischen Namen bezeichnet wird: Almagest (bedeutet „Der Größte“). Almagest befasst sich nicht ausschließlich mit Ptolemaios eigenem Werk, sondern beinhaltet eine Diskussion der astronomischen Errungenschaften der Vergangenheit, vor allem der des Hipparchos. Heute ist es unsere wichtigste Informationsquelle über die Arbeit von Hipparchos und anderen griechischen Astronomen.

Der wichtigste Beitrag von Ptolemäus war eine geometrische Darstellung des Sonnensystems, die die Positionen der Planeten für jedes gewünschte Datum und jede gewünschte Uhrzeit vorhersagte. Hipparchos, der nicht genügend Daten zur Verfügung hatte, um das Problem selbst zu lösen, hatte stattdessen Beobachtungsmaterial für die Nachwelt angehäuft. Ptolemaios ergänzte dieses Material mit neuen eigenen Beobachtungen und erstellte ein kosmologisches Modell, das mehr als tausend Jahre Bestand hatte, bis zur Zeit des Kopernikus.

Der erschwerende Faktor bei der Erklärung der Bewegungen der Planeten ist, dass ihre scheinbare Wanderung am Himmel aus der Kombination ihrer eigenen Bewegungen mit der Umlaufbahn der Erde resultiert. Wenn wir die Planeten von unserem Aussichtspunkt auf der sich bewegenden Erde aus beobachten, ist es ein bisschen so, als würde man ein Autorennen beobachten, während man daran teilnimmt. Manchmal passieren die Autos der Gegner Sie, aber manchmal passieren Sie sie, so dass sie sich in Bezug auf Sie für eine Weile rückwärts bewegen.

Abbildung 2.13 zeigt die Bewegung der Erde und eines sonnenferneren Planeten – in diesem Fall des Mars. Die Erde umkreist die Sonne in derselben Richtung wie der andere Planet und in fast derselben Ebene, aber ihre Umlaufgeschwindigkeit ist höher. Infolgedessen überholt er den Planeten regelmäßig, wie ein schnellerer Rennwagen auf der Innenbahn. Die Abbildung zeigt, wo wir den Planeten zu verschiedenen Zeiten am Himmel sehen. Der Weg des Planeten zwischen den Sternen ist im Sternfeld auf der rechten Seite der Abbildung dargestellt.

Link zum Lernen

Der Planetenkonfigurationssimulator von Foothill AstroSims ermöglicht es Ihnen, die übliche prograde und gelegentliche rückläufige Bewegung anderer Planeten zu sehen. Sie können zwischen der Anzeige von Bewegungen von der Erde und dem Mars (sowie von anderen Planeten) hin und her wechseln.

Normalerweise bewegen sich Planeten im Laufe der Wochen und Monate am Himmel nach Osten, während sie die Sonne umkreisen, aber von den Positionen B bis D in Abbildung 2.13, wenn die Erde in unserem Beispiel die Planeten passiert, scheint sie rückwärts zu driften und sich am Himmel nach Westen zu bewegen. Obwohl sie sich tatsächlich nach Osten bewegt, hat sie die schnellere Erde überholt und scheint sie aus unserer Sicht hinter sich zu lassen. Während die Erde ihre Umlaufbahn in Richtung Position E umrundet, nimmt der Planet wieder seine scheinbare Ostbewegung am Himmel auf. Die vorübergehende scheinbare Westbewegung eines Planeten, während die Erde zwischen ihm und der Sonne schwingt, wird als rückläufige Bewegung bezeichnet. Diese Rückwärtsbewegung ist für uns heute viel einfacher zu verstehen, da wir jetzt wissen, dass die Erde einer der sich bewegenden Planeten und nicht das unbewegliche Zentrum der gesamten Schöpfung ist. Aber Ptolemaios stand vor dem weitaus komplexeren Problem, eine solche Bewegung zu erklären, während man eine stationäre Erde annahm.

Da die Griechen glaubten, dass Himmelsbewegungen Kreise sein müssten, musste Ptolemäus sein Modell nur aus Kreisen konstruieren. Dafür brauchte er Dutzende von Kreisen, von denen sich einige um andere herum bewegten, in einer komplexen Struktur, die einem modernen Betrachter schwindelig macht. Aber wir dürfen nicht zulassen, dass unser modernes Urteil unsere Bewunderung für die Leistung des Ptolemäus trübt. Zu seiner Zeit war ein komplexes, auf der Erde zentriertes Universum vollkommen vernünftig und auf seine Weise ziemlich schön. Alfonso X., der König von Kastilien, soll jedoch gesagt haben, nachdem ihm das ptolemäische System der Planetenbewegungen erklärt worden war: „Wenn der Herr, der Allmächtige, mich vor Beginn der Schöpfung konsultiert hätte, hätte ich etwas Einfacheres empfehlen sollen.“

Ptolemäus löste das Problem, die beobachteten Bewegungen von Planeten zu erklären, indem er jeden Planeten auf einer kleinen Umlaufbahn drehen ließ, die als Epizykel bezeichnet wird. Das Zentrum des Epizykels drehte sich dann auf einem Kreis namens a . um die Erde ehrerbietig (Abbildung 2.14). Wenn der Planet in Position ist x in Abbildung 2.14 auf der Umlaufbahn des Epizykels bewegt es sich in die gleiche Richtung wie das Zentrum des Epizykels von der Erde aus, der Planet scheint sich nach Osten zu bewegen. Wenn der Planet bei ist ja, jedoch ist seine Bewegung in die entgegengesetzte Richtung zu der Bewegung des Zentrums des Epizykels um die Erde. Durch die Wahl der richtigen Kombination von Geschwindigkeiten und Entfernungen gelang es Ptolemäus, den Planeten mit der richtigen Geschwindigkeit und im richtigen Zeitintervall nach Westen zu bewegen und so die rückläufige Bewegung mit seinem Modell nachzubilden.

Link zum Lernen

Verwenden Sie den Simulator des Ptolemäischen Systems von Foothill AstroSims, um zu erkunden, wie das System der Deferenten und Epizykel des Ptolemäus die scheinbare Bewegung der Planeten erklärt.

Wir werden jedoch in Orbits and Gravity sehen, dass die Planeten wie die Erde in Bahnen um die Sonne herumlaufen, die Ellipsen und keine Kreise sind. Ihr tatsächliches Verhalten lässt sich durch ein Schema gleichförmiger Kreisbewegungen nicht genau darstellen. Um den beobachteten Bewegungen der Planeten zu entsprechen, musste Ptolemäus die abweichenden Kreise nicht auf der Erde, sondern an Punkten in einiger Entfernung von der Erde zentrieren. Darüber hinaus führte er eine gleichmäßige Kreisbewegung um eine weitere Achse ein, die als bezeichnet wird Gleicher Punkt. All dies verkomplizierte seinen Plan erheblich.

Es ist eine Hommage an das Genie des Ptolemäus als Mathematiker, dass es ihm gelungen ist, ein so komplexes System zu entwickeln, um die Beobachtungen von Planeten erfolgreich zu erklären. Möglicherweise wollte Ptolemäus mit seinem kosmologischen Modell nicht die Realität beschreiben, sondern lediglich als mathematische Darstellung dienen, die es ihm erlaubte, die Positionen der Planeten jederzeit vorherzusagen. Was auch immer er dachte, sein Modell wurde mit einigen Modifikationen schließlich in der muslimischen Welt und (später) im christlichen Europa als maßgeblich akzeptiert.


Die Welt kartieren

Der griechische Mathematiker, Astronom und Geograph Claudius Ptolemäus des zweiten Jahrhunderts begründete die westliche Wissenschaft der Kartographie.

Aus seinem Arbeitszimmer in Alexandria ordnete Ptolemaios 8000 geografischen Orten Breiten- und Längenkoordinaten zu und sammelte die Informationen in seiner Geographia, einem Atlas der Weltgeographie, der farbige Karten enthielt, die Regionen der damals bekannten Welt darstellten.

Obwohl die Daten von Ptolemäus ungenau waren, beeinflusste seine Arbeit (die Anfang des 14. Jahrhunderts ins Lateinische übersetzt wurde) Kartographen und Entdecker mehr als ein Jahrtausend nach der Veröffentlichung von Geographia.

Dieser Artikel erschien ursprünglich als "The Mapmaker's Mystery".


Schauen Sie zum Horizont: Warum der Breitengrad leichter zu finden war als der Längengrad

&lsquoSchiffe, Uhren & Sterne: The Quest for Longitude&rsquo zeichnet die Geschichte der Suche nach zuverlässigen Methoden zur Bestimmung Ihres Längengrades auf See nach. Bild: ANMM.

Schiffe, Uhren und Sterne: die Suche nach dem Längengrad erzählt die erstaunliche Geschichte, wie das Problem der Längengradbestimmung auf See gelöst wurde. Die Ausstellung erklärt die konkurrierenden Methoden und zeigt die unglaubliche Handwerkskunst und den Einfallsreichtum des Uhrmachers John Harrison, dessen Zeitmesser den Seeleuten endlich ein praktisches Mittel an die Hand gaben, ihren Längengrad auf einfache Weise zu berechnen.

Warum war es so schwer, einen Längengrad zu finden, wenn es doch so aussieht, als ob das Finden des Breitengrades ein relativ einfacher Prozess gewesen wäre?

Die kurze Antwort ist, dass für Breitengrad Referenzpunkte leicht verfügbar waren und sie auch ohne ausgefallene Instrumente leicht zu messen und zur Orientierung zu verwenden waren. Die Längenangaben waren jedoch viel weniger offensichtlich und erforderten sehr genaue Werkzeuge und Informationstabellen, damit ihre Messung verwendet werden konnte.

Referenzpunkte sind ein Schlüssel dazu, entweder verloren zu sein oder zu wissen, wo man sich befindet. Wenn Sie sich verirren, gibt es nichts Vertrautes um Sie herum, das Sie auf Ihrer Reise führt oder Ihren Standort ausfindig macht und Sie dorthin zurückbringt, wo Sie hergekommen sind.

In zeitgenössischer Hinsicht, Breite ist Ihr Standort nördlich oder südlich des Äquators und Längengrad ist Ihr Standort östlich oder westlich des Nullmeridians, 0 Grad. Beide sind imaginäre Linien, die die Erde umkreisen und auf einer modernen Karte bilden sie ein Gitter von Linien im rechten Winkel zueinander, die es Ihnen ermöglichen, Ihre Position zu bestimmen. Diese Begriffe und die damit verbundene Methode der Kartierung mit einem geometrischen Gitter sind in der Geschichte der Menschheit relativ neu.

Ein terrestrischer Handglobus von Newton & Son, 1851-1857. ANMM-Sammlung: 00045821.

Der Breitengrad, oder dasselbe unter einem anderen Namen, wird jedoch von den Menschen häufig verwendet, seit sie die Ozeane erforscht haben, und vielleicht sogar noch früher, vielleicht als die Menschen an neue Orte an Land zogen und einen Ort mit bekannten Sehenswürdigkeiten hinterließen. Dies liegt daran, dass der Breitengrad einen offensichtlichen Bezug am Himmel hat und eine Karte oder ein Diagramm mit der Sonne während des Tages und den Sternen, dem Mond und den Planeten in der Nacht zeigt. Wenn Sie sich nach Norden und Süden bewegen, ändert sich die Karte am Himmel.

Sie konnten &lsquomessen&rsquo, wo Sie sich in Bezug auf die Positionsänderungen von Himmelskörpern befanden. Ihre relative Position beim Auf- und Untergehen war einfach zu beobachten, aber auch ihre Höhe über dem Horizont änderte sich, wenn Sie sich nach Norden und Süden bewegten, und dies konnte mit verschiedenen Methoden mit ziemlich vernünftiger Genauigkeit geschätzt oder sogar gemessen werden.

Der Himmelsglobus Bleu ist die erste vollständige Veröffentlichung der Sternbilder der südlichen Hemisphäre, einschließlich des Kreuzes des Südens. Willem Blaeu ist bekannt für die Qualität seiner Karten und Kartographien, die einige der genauesten Werke des 17. Jahrhunderts darstellen. ANMM-Sammlung: 00005756.

Diese ganze Referenz am Himmel bildete eine eigene Karte, und obwohl sie sich im Laufe der Nacht und der Jahreszeiten änderte und sogar je nach Standort eine andere Ansicht der Körper bot, waren die Änderungen alle allmählich und bildeten ein Muster, das viele Gemeinschaften und Zivilisationen konnten beobachten und aufzeichnen, oft mit erstaunlichen Details und Einsichten. Dieses gesammelte Wissen und Verständnis wurde weitergegeben und die Menschen konnten alles bestimmen, von einer groben Angabe bis hin zu einer einigermaßen genauen Position, wo sie sich in Nord-Süd-Richtung befanden, entweder relativ zu einem anderen bekannten Punkt oder in späteren Zeiten relativ zum Äquator.

Die Suche nach der Bestimmung des Längengrades entwickelte eine Reihe möglicher Methoden, von denen drei potenziell ziemlich genau waren. Beobachtungen von Jupitermonden konnten an Land verwendet werden und gut funktionieren, und auch Mondbeobachtungen mit der Mondentfernungsmethode lieferten eine sehr genaue Antwort. Auch das Konzept, den Zeitunterschied zwischen einem bekannten Standort und Ihrem Standort zur Berechnung Ihres Längengrades zu verwenden, war weithin bekannt. All dies erforderte jedoch sehr genaue Beobachtungen der verschiedenen Himmelskörper und im Fall der ersten beiden sehr detaillierte Aufzeichnungen ihrer Bewegungsmuster und langwierige Berechnungen, um zu einer Antwort zu kommen. Auch die Tageszeit wurde benötigt, und zwar sehr genau. Die erforderlichen Instrumente wie Teleskope, Sextanten, Zeitmesser usw. verbesserten sich allmählich in der Genauigkeit, erfüllten jedoch erst im 18. und 19. Jahrhundert die erforderlichen Anforderungen.

Die Zeitdifferenz- oder Zeitmessungsmethode, die schließlich einen praktischen Zugang zum Längengrad auf See ermöglichte, verwendete eine bestimmte Referenz als Datum für die Zeit, die sich innerhalb der sich von Osten nach Westen bewegenden Karte am Himmel befand. Innerhalb dieser Ost-West-Bewegung lag eine Nord-Süd-Schwingung. Alle Körper stiegen am Himmel bis zu einem hohen Punkt über dem Horizont auf und gingen dann im Westen wieder unter. Diese Höhenänderung über dem Horizont könnte auf der Erde als Nord-Süd-Vektor oder Drift innerhalb der Ost-West-Bewegung gesehen werden. Der höchste Punkt lag genau im Norden oder Süden am Himmel und lag immer in der Mitte zwischen Auf- und Untergang eines Körpers, und dieser Mittelpunkt war eine konstante Referenz, da er jeden Tag zur gleichen Zeit auftrat.

Es war einer dieser Mittelpunkte, zusammen mit Harrison, der das technische Problem löste, eine Uhr zu schaffen, die die Zeit tagelang genau hielt, was dazu beitrug, eine praktische Lösung für das Längengradproblem zu bieten. Der Punkt wird lokaler Mittag genannt, der Punkt, an dem die Sonne am höchsten stand. Während sich Sonnenaufgang und Sonnenuntergang jeden Tag ändern, war der lokale Mittag immer die gleiche Zeit und somit ein präziser Bezugspunkt, um jeden Tag die Uhrzeit zu überprüfen, wo immer Sie sich befinden. Wenn Sie dann einfach Ihre Zeit mit der Zeit an einem anderen bekannten Ort vergleichen könnten, könnten Sie Ihren Längengrad relativ zum bekannten Ort berechnen.

Die Bewegung der Sonne über dem Himmel mit Blick nach Norden &ndash lokaler Mittag (13.09 Uhr EDST) im Museum am 10. Februar 2016. Bilder: David Payne / ANMM.

Tatsächlich konnte dies auch der höchste Punkt anderer Körper, aber die Sonne war offensichtlich. Der lokale Mittag auf dem Nullmeridian von 0 Grad, der durch das Royal Observatory in Greenwich in London verläuft, wurde schließlich zum akzeptierten Datum für Länge und Zeit, was zu dem bekannten Begriff Greenwich Mean Time führte. GMT ist eigentlich ein durchschnittlicher oder &lsquomean&rsquo für den lokalen Mittag am Greenwich Meridian, da es einige geringfügige Schwankungen des lokalen Mittags gibt, die berücksichtigt werden müssen. Sie können mehr darüber lesen, zusammen mit einigen anderen faszinierenden Problemen, die gelöst werden mussten, und einige weitreichende Hintergründe zu Zeit, Entfernung und Geschwindigkeit in der digitalen Geschichte erkunden Längengrad &ndash Eine Geschichte schließt sich.

Schiffe, Uhren & Sterne: Die Suche nach Längengrad wurde vom National Maritime Museum, einem Teil der Royal Museums Greenwich, London, produziert.


Längengrad und die Académie Royale

Eratosthenes berechnete den Erdumfang und war der erste, der versuchte, eine Weltkarte zu erstellen, die auf einem System von Längen- und Breitengraden basiert. Hipparchos war der erste, der die Positionen von Orten auf der Erde mit Breiten- und Längengrad als Koordinaten angab. Seine Arbeiten zur sphärischen Trigonometrie führten ihn zu diesem System. Er schlug vor, den Breitengrad, die Entfernung nördlich oder südlich des Äquators, zu messen, indem man das Verhältnis des längsten zum kürzesten Tag an diesem Ort bestimmt.

Für den Längengrad schlug Hipparchos einen Nullmeridian durch Rhodos vor, wobei die Ost-West-Entfernungen von dieser Linie durch den Vergleich der Ortszeit eines Ortes mit einer absoluten Zeit bestimmt wurden. Er schlug vor, die absolute Zeit anhand von Mondfinsternissen zu bestimmen, den Zeitpunkt des Beginns und des Endes der Mondfinsternis zu messen und den Unterschied zwischen dieser absoluten Zeit und der Ortszeit zu ermitteln. Die Methode ist theoretisch solide, erforderte jedoch eine genaue Uhr, die zu dieser Zeit nicht verfügbar war. Das andere Problem war, dass Mondfinsternisse davon abhängen, wo auf der Erde man beobachtet wurde.

Ptolemaios schrieb Leitfaden zur Geographie in acht Büchern. Es gab Informationen über den Aufbau von Karten und verzeichnete Orte in Europa, Afrika und Asien mit ihren Breiten- und Längengraden. Diese Arbeit war überhaupt nicht korrekt. Ptolemäus verwendete einen zu kleinen Wert für den Erdumfang, viel bessere Schätzungen waren schon damals bekannt.

Im 10. Jahrhundert lieferten Abu'l-Wafa und Mansur trigonometrische Ergebnisse, die insbesondere von al-Biruni auf das Hauptproblem der mathematischen Geographie, nämlich die Bestimmung von Breiten- und Längengrad, angewendet wurden. Al-Biruni glaubte, dass sich die Erde um ihre Achse drehte und berechnete genaue Breiten- und Längengrade.

Das Zeitalter der Erforschung zeigte schnell die Probleme der Navigation. Erstens gab es keine Karten, mit denen man navigieren konnte, und eine Hauptaufgabe der frühen Entdecker bestand darin, die von ihnen entdeckten Länder zu kartieren. Um jedoch Karten erstellen zu können, war es notwendig, die Position auf der Erde zu bestimmen. Wie war eine praktikable Methode zu finden?

Spanien und Portugal waren zwei wichtige Länder, die an der Erkundung beteiligt waren. Sie stritten über die "neue Welt", und 1493 erließ Papst Alexander VI., der Spanier war, die Bulle der Abgrenzung, die den Streit beilegen sollte. Er zog einen Meridian von hundert Meilen von den Azoren und wies Spanien alles unentdeckte Land westlich der Linie zu, während er Portugal alles unentdeckte Land östlich der Linie zuwies. Eine großartige Lösung, wenn man feststellen könnte, wo sich Land relativ zur Linie befindet

Die Methode ist theoretisch korrekt, aber Werner hatte das Längengradproblem nicht gelöst, da der Kreuzstab nicht genau genug messen konnte, und ernsthafter, es gab keine mathematische Theorie der Mondbahn (und selbst als Newton 150 Jahre später seine Gravitationstheorie veröffentlichte) die Bewegung des Mondes, ein Drei-Körper-Problem, war unlösbar). Die Aufstellung von Tabellen über die Mondposition war daher nur durch Datensammlung und Extrapolation möglich, um Vorhersagen der Position zu erhalten, die bald von der tatsächlichen Position abwich.

Der Handel florierte, und die Schiffe, die mit Gewürzen und anderen Gütern von großem Wert zurückkehrten, brachten großen Reichtum hervor. Viele Schiffe gingen jedoch verloren, da sie ihre Position nicht bestimmen konnten. Fine begann um 1520 mit der Herstellung von Frankreich- und Weltkarten. Er plädierte für eine Verfeinerung der griechischen Methode der Mondfinsternisse, um den Längengrad zu bestimmen.

Die Position der Gewürzinseln war umstritten und Spanien suchte eine Lösung für diese kostspieligen Probleme. Nunes wurde 1529 zum Professor für Mathematik ernannt, um dieses und verwandte Probleme zu lösen. Er widmete sich Problemen der Navigation sowie der Erstellung von Karten und Kartenprojektionen. Er wurde zu seiner Zeit zum führenden Experten für die Neuentdeckungen Spaniens und Portugals.

Gemma Frisius schlug 1530 eine Methode vor, den Längengrad mithilfe einer Uhr zu bestimmen. Grundsätzlich wurde die Uhr beim Abflug gestellt und hielt eine absolute Zeit, die mit der Ortszeit bei der Ankunft verglichen werden konnte. Die zurückgelegte Ost/West-Distanz könnte dann berechnet werden. Er schrieb:-

Gemma Frisius gibt dann genaue Anweisungen, um die Zeitdifferenz in die zurückgelegte Ost/West-Distanz umzurechnen. Natürlich war diese Methode völlig unpraktisch, da die Uhren nicht genau genug waren. Es ist jedoch erwähnenswert, dass Gemma Frisius 250 Jahre später Recht behalten sollte, da dies die endgültige Methode zur Bestimmung des Längengrades auf See wurde.

Das Problem der Positionsbestimmung auf See und der Erstellung genauer Weltkarten war äußerst wichtig. Die Tatsache, dass keine Lösung für dieses Problem gefunden wurde, kostete die Länder viel Geld. Es musste eine Lösung gefunden werden, und so begannen die Länder, die Standardmethode zu übernehmen, nämlich Mathematikern und Astronomen, die eine Methode zur Bestimmung des Längengrades auf See liefern konnten, Geld, Preise, Renten und unglaublichen Reichtum anzubieten.

Das erste Land, das einen Preis aussprach, war Spanien. Zuerst bot Philipp II. 1567 einen Preis an. Kurz nachdem Philipp III. von Spanien 1598 den Thron bestieg, wurde ihm geraten, einen großen Preis anzubieten

Ausgeschrieben wurde ein Preis von 6000 Dukaten plus 2000 Dukaten Lebenszeiteinkommen mit 1000 Dukaten Ausgaben. Philip war jedoch seiner Verantwortung als König ziemlich gleichgültig, und die große Resonanz auf sein Preisangebot ließ ihn wenig Begeisterung für die vorgeschlagenen Pläne zurück. Ein vorgeschlagenes Schema stammt von Galileo. Er schrieb 1616 an den spanischen Hof und schlug vor, die absolute Zeit, die an jedem Punkt der Erde gemessen werden könnte, mit den Monden des Jupiter zu messen. Galilei beobachtete die Monde zum ersten Mal im Jahr 1610 und 1612 hatte er Tabellen ihrer Bewegungen, die genau genug waren, um ihre Positionen mehrere Monate im Voraus vorherzusagen.

Eine lange Korrespondenz über einen Zeitraum von 16 Jahren konnte Spanien nicht von den Vorzügen des Plans überzeugen, als Holland 1636 einen großen Preis anbot

dann versuchte Galileo, die Generalstaaten, die Delegierten der Vereinigten Provinzen der Niederlande, von seinem Plan mit den Jupitermonden zu überzeugen. Eine Kommission wurde eingesetzt und Galileis Vorschlag wurde von Holland viel ernster genommen als von den Spaniern. Zu diesem Zeitpunkt befand sich Galilei jedoch im Wesentlichen unter Hausarrest in Arcetri bei Florenz, und als einer der Kommissare versuchte, Galileo zu besuchen, stellte die Inquisition sicher, dass ein Kontakt unmöglich war. Die Generalstaaten verloren ein paar Jahre später das Interesse an der Methode, als Galileo starb.

Da es viele große Preise gab, versuchten viele Leute, sie zu gewinnen. Tatsächlich erhielten mehrere Personen kleinere Geldbeträge, um an ihrer speziellen Methode weiterzuarbeiten. Ein ernsthafter Vorschlag kam jedoch 1634 von Jean-Baptiste Morin und wurde seinem eigenen Land Frankreich unterbreitet. Kardinal Richelieu, von 1624 bis 1642 oberster Minister von König Ludwig XIII. von Frankreich, setzte eine Kommission ein, die aus Étienne Pascal, Mydorge, Beaugrand, Hérigone, J.

Morin glaubte nicht an die Transportuhrmethode, die zuerst von Gemma Frisius vorgeschlagen wurde. Tatsächlich misstraute er Uhren und sagte:

Er schlug eine Variation der Mondentfernungsmethode mit einigen Verbesserungen wie besseren Instrumenten und der Berücksichtigung der Mondparallaxe vor. Seine Methode war jedoch immer noch nicht praktikabel und die Kommission war fünf Jahre lang im Streit mit Morin, nachdem er seinen Vorschlag unterbreitet hatte. Er schlug die Einrichtung eines Observatoriums vor, um genaue Monddaten zu liefern, um die Kommissare zu überzeugen. Kardinal Richelieu starb 1642 und sein Nachfolger, Kardinal Mazarin, schenkte Morin 1645 2000 Livres für seine Bemühungen.

Im Jahr 1651 musste Kardinal Mazarin, damals die politische Hauptfigur Frankreichs, während des Kampfes zwischen dem König und dem Parlament Paris verlassen. Jean-Baptiste Colbert wurde Mazarins Agent in Paris und Colbert wurde von Mazarin belohnt, der 1661 auf seinem Sterbebett Colbert dem König Ludwig XIV. empfahl. Von dieser Zeit an widmete Colbert alle seine Bemühungen, dem König auf alle möglichen Weisen zu dienen, und er war bald in der Lage, dies zu erreichen, indem er Innenminister wurde.

Colbert glaubte, dass Wissenschaft und Seemacht der wichtigste Weg waren, um für Frankreich Großes zu erreichen. 1666 wurde auf Betreiben Colberts die Académie Royale des Sciences gegründet. Im Frühjahr dieses Jahres hatte er den König davon überzeugt, sich zur Finanzierung der neuen Gesellschaft zu verpflichten. Es hatte den allgemeinen Zweck, ein breites Spektrum wissenschaftlicher Aktivitäten zu studieren, aber seine spezifischen Ziele bestanden darin, Karten und Segelkarten zu verbessern und die Navigationswissenschaft voranzutreiben. Man glaubte fest daran, dass Mathematik und Astronomie der Schlüssel zur Lösung dieser herausragenden Probleme der Zeit waren.

Colbert war entschlossen, dass die Académie Royale des Sciences die besten Wissenschaftler der Welt haben sollte, und sandte persönliche Einladungen mit riesigen Geldsummen sowohl für den persönlichen Gebrauch als auch für die Forschung an viele Spitzenwissenschaftler und Mathematiker, darunter Huygens, Leibniz, Tschirnhaus , Hevelius, Viviani, Romer und Newton. Huygens und der dänische Astronom Romer akzeptierten sofort, und sie wurden von Jean Picard, Adrian Auzout und anderen französischen Wissenschaftlern unterstützt. Tatsächlich wählte Colbert fünfzehn Spitzenwissenschaftler aus und mit dieser Zahl eröffnete die Académie Royale am 22. Dezember 1666 .

Ein Bild von einem frühen Treffen der Akademie seht ihr unter DIESEM LINK

Mit großen Geldsummen, die für die Forschung zur Verfügung gestellt wurden, begannen die Mathematiker und Wissenschaftler der Académie Royale, an einer Vielzahl mathematischer und wissenschaftlicher Probleme zu arbeiten, von denen viele mit der Lösung des Längengradproblems zusammenhängen.

Huygens war für die Académie Royale des Sciences besonders wichtig, da er 1656 die Pendeluhr patentieren ließ und mehrere seiner Uhren, wenn auch nicht sehr erfolgreich, auf See ausprobiert worden waren, um den Längengrad zu finden. Howse schreibt in [ 7 ] :

Nach Beginn seiner Tätigkeit für die Académie Royale in Paris versuchte Huygens, die Funktionsweise seiner Pendeluhren zu perfektionieren. Die Wissenschaftler erhielten ein Haus in der Nähe von Cordeliers und stellten im Garten astronomische Instrumente wie einen Quadranten, einen Sextanten und eine große Sonnenuhr auf. Sie begannen im Januar 1667 mit Beobachtungen aus dem Garten des Hauses in der Nähe von Cordeliers und machten auch Beobachtungen aus dem Garten des Louvre.

Diese Stätten waren für Forschungszwecke alles andere als ideal, und Colbert konnte vom König ein Stipendium für die Errichtung des Observatoriums von Paris in Faubourg, St. Jacques, erhalten, das weit genug von Paris entfernt war, um Lichter und andere Probleme zu vermeiden. Am 21. Juni 1667, dem Tag der Sommersonnenwende, wurde das Observatorium offiziell eröffnet und es wurden Beobachtungen gemacht, um den genauen Standort des neuen Observatoriums zu bestimmen. Die Meridianlinie durch das Observatorium wurde zur offiziellen Meridianlinie von Paris.

In ihren Anfängen traf sich die Académie Royale des Sciences im Geheimen und die ersten Veröffentlichungen ihrer Mitglieder waren anonym. Die Académie lud andere Wissenschaftler als ihre Mitglieder zu einem Treffen ein, nur um ihre Arbeit zu bewerten, und selbst dann mussten die Besucher die Sitzungen verlassen, bevor die Mitglieder der Académie Royale über die Qualität der präsentierten Arbeit diskutierten. Einer, der seine Ideen zum Längengrad vorstellte, war Jacques Graindorge, der Prior einer Benediktinerabtei in Fontenay bei Caen. Er hatte bereits 1662 behauptet, das Geheimnis des Längengrades zu kennen, weigerte sich jedoch, seine Theorien preiszugeben. Graindorge schrieb an Colbert und behauptete, seine Methode erlaube es den Seefahrern, Längengrade durch direkte Messungen so einfach zu bestimmen, wie sie ihre Breitengrade berechnen könnten.

Im November 1668 lud Colbert Graindorge ein, nach Paris zu kommen und seine Methoden zu erläutern. Graindorge freute sich über die Einladung, sagte aber, dass er sich die Reisekosten nicht leisten könne. Colbert bot an, alle Reisekosten zu übernehmen, und schließlich, nachdem zwei Plätze in einem Reisebus gebucht waren, damit er eine bequemere Reise hatte, stimmte Graindorge zu. Im Januar 1669 stellte er seine Methoden der Académie Royale des Sciences vor, die ein aus Huygens und Jean Picard bestehendes Komitee zur Prüfung einsetzte. Das Komitee erklärte die Methode für nutzlos, aber Colbert war immer noch bereit, 1200 Livres an Graindorge zu zahlen, um alle möglichen Ausgaben für seine Reise zu decken. Die Académie Royale versuchte verzweifelt, jede Chance auf eine Lösung zu prüfen, und Geld war kein Problem.

Die Mitglieder der Académie Royale des Sciences machten in den Jahren 1667 bis 1669 Beobachtungen des Mondes, die sie davon überzeugten, dass die Mathematik der Mondposition zu schwierig war, um sie als Lösung des Längengradproblems brauchbar zu machen. Während dieser Zeit versuchte Huygens immer wieder, seine Uhren mit Seeversuchen zu perfektionieren. Howse schreibt in [ 7 ] :

Doch 1668 veröffentlichte Cassini, der in Italien arbeitete, Tabellen der Jupitermonde, die er über einen Zeitraum von 16 Jahren zusammengestellt hatte. Die Daten waren jetzt besser als zu dem Zeitpunkt, als Galileo die Methode zum ersten Mal vorschlug, und so begannen die Beobachtungen am Pariser Observatorium und Colbert machte sich daran, Cassini nach Paris zu bringen.Mit großen Geldangeboten kam Cassini am 4. April 1669 nach Paris, obwohl der Senat von Bologna, der Papst und Cassini selbst dies nur für einen kurzen Besuch hielten.

Cassini stellte fest, dass die Arbeit an der Académie Royale des Sciences rasch voranschritt. Huygens und Auzout hatten am Schleifen von Linsen und Spiegeln gearbeitet und neue Teleskope entwickelt, die es Huygens ermöglicht hatten, die Rotationsperiode des Saturn zu berechnen und das Ringsystem des Saturn und einen der Saturnmonde entdeckt zu haben. Der universelle Zeitmesser, den die Monde des Jupiter lieferten, schien einen Teil der Antwort auf das Längengradproblem zu liefern, aber andere Schwierigkeiten blieben bestehen. Die Größe der Erde war noch nicht mit ausreichender Genauigkeit bekannt, um eine genaue Umrechnung zwischen linearer Entfernung auf der Oberfläche und Winkelmaßen durch Vergleich von Ortszeit und Absolutzeit zu ermöglichen. 1669 erhielt Picard die Aufgabe, die Größe der Erde genau zu vermessen.

Picard verwendete eine Triangulationsmethode, die zuerst von Gemma Frisius vorgeschlagen wurde, und wählte als Ausgangspunkte den Pavillon in Malvoisine bei Paris und den Uhrturm in Sourdon bei Amiens. Dreizehn große Dreiecke wurden vermessen, um den genauen Abstand zwischen diesen Basispunkten zu ermitteln. Die Beobachtungen der Jupitermonde wurden mit drei Teleskopen gemacht und Picard verwendete zwei Pendeluhren, um die Zeit zu messen, eine mit einem Pendelschlag pro Sekunde, die andere Uhr schlug jede halbe Sekunde. Er berichtete, dass seine Uhren

Nachdem alle Messungen durchgeführt und die Ergebnisse der Vermessung untersucht worden waren, wurde bekannt gegeben, dass der Durchmesser der Erde etwa 12554 km beträgt, ein gutes Ergebnis im Vergleich zu dem jetzt bekannten äquatorialen Durchmesser von 12756 km.

Bald leitete Cassini das Pariser Observatorium und begann ein Projekt, um die Monde der Jupiter-Methode in Verbindung mit den neuen verfügbaren Daten über die Größe der Erde zu verwenden, um die Welt zu kartieren. Er korrespondierte mit Wissenschaftlern in vielen anderen Ländern und erhielt genaue Daten über die Standorte von Hunderten von Städten. Im dritten Stock des Pariser Observatoriums hatte Cassini eine Planisphäre angelegt, eine Weltkarte mit einer azimutalen Projektion mit dem Nordpol im Zentrum. Obwohl dies die Landformen stark verzerrte, gab es genaue Breiten- und Längengrade. In der Mitte wurde eine Schnur mit einem beweglichen Zeiger befestigt. Der Zeiger wurde auf den richtigen Breitengrad eingestellt und das Kabel auf den richtigen Längengrad gedreht, um die Position zu lokalisieren. Der König, Colbert und der gesamte französische Hof kamen, um diese wunderbare Schöpfung der Académie Royale des Sciences zu sehen, die von Cassini, Picard und La Hire demonstriert wurde.

Sie können ein Bild dieses königlichen Besuchs unter DIESEM LINK sehen.

Nachdem er seine Messungen der Erdgröße abgeschlossen hatte, wurde Picard 1672 auf eine Expedition nach Cayenne geschickt. Der Hauptgrund für die Expedition war die Beobachtung der Opposition des Mars und es war eine erfolgreiche Expedition. Picard nahm jedoch eine Pendeluhr mit, die vor seiner Abreise im Pariser Observatorium sorgfältig kalibriert worden war. In Cayenne angekommen, verlor die Uhr jedoch gegen 2 Uhr. 5 Minuten pro Tag. Picard musste sein Pendel um etwa 0 verkürzen. 2 cm, um die korrekte Zeit zu erhalten. Cassini vermutete, dass dies auf einen Fehler in den Beobachtungen zurückzuführen war. Andere Expeditionen, die von Paris aus zu Längenmessungen aufbrachen, mussten alle auf unerwartete Schwankungen in der Leistung ihrer Pendeluhren achten.

1681 unternahm die Académie Royale des Sciences eine Expedition zur Insel Gorée in Westindien. Varin und des Hayes wurden ausgewählt, um sie zu leiten, und sie wurden von Cassini in Paris ausgebildet, bevor sie gingen, damit sie ihre Fähigkeiten bei der präzisen Längengradmessung perfektionieren konnten. Dies war eine wichtige Aufgabe, denn es gab nur wenige zuverlässige Längengradmessungen aus diesem Teil der Welt. Obwohl es in erster Linie eine Expedition zur Bestimmung des Längengrades war, wurde sie auch für allgemeine wissenschaftliche Zwecke verwendet und die Wissenschaftler wurden angewiesen, Temperatur und Druck zu messen und wissenschaftliche Daten zu sammeln.

Cassini hat detailliert beschrieben, wie die Längengradmessungen durchgeführt werden sollten. Diese Anleitung ist in mehreren Artikeln enthalten und gibt einen hervorragenden Überblick über die wissenschaftlichen Methoden der Zeit. Es wurde große Sorgfalt auf das Timing der Mondfinsternisse gelegt. Io, der dem Jupiter am nächsten liegende Mond, wurde verwendet, und sechs Phasen der Sonnenfinsternis wurden zur Erhöhung der Genauigkeit zeitlich festgelegt. Die erste Ablesung erfolgt, wenn Io eine Entfernung gleich seinem Durchmesser vom Jupiter hat, die nächste, wenn sie den Planeten berührt, die dritte, wenn sie vollständig verfinstert ist, die vierte, wenn sie mit der Faust hinter dem Planeten auftaucht, die fünfte, wenn sie die Planeten und der sechste und letzte Zeitpunkt, wenn Io sein eigener Durchmesser vom Planeten ist.

Brown erklärt in [ 1 ] Cassinis Anweisungen für einen Mann und zwei Mann, indem er Folgendes beobachtet:

Es wurden zwei Uhren verwendet, eine mit der mittleren Zeit, d. h. 24 Stunden am Tag, die andere mit 23 Stunden, 56 Minuten und 4 Sekunden auf den Tag (die Zeitdauer, bis die Sterne die gleiche Position wie am Vortag erreichen). Die Uhren wurden durch Beobachtungen der Sonne und eines Sterns kalibriert. Der Breitengrad des Ortes, von dem aus die Beobachtungen gemacht wurden, wurde durch Berechnung der Höhe des Polarsterns und der Sonne am Mittag und Konsultieren von Deklinationstabellen ermittelt. Der Längengrad wurde aus der Differenz der Ortszeit und der absoluten Zeit berechnet, die sich aus dem Zeitpunkt der Finsternisse ergab.

Varin und des Hayes stellten fest, dass ihre Uhren wie die von Picard nicht richtig liefen und sie die Länge der Pendel verkürzen mussten. Cassini war nicht davon überzeugt, dass das Verhalten der Uhren auf Gravitationsunterschiede in der Nähe des Äquators zurückzuführen war. Newton, der vorausgesagt hatte, dass die Erde an den Polen abgeflacht sei, akzeptierte diese experimentellen Beweise gerne als Beweis für seine Behauptungen und zitierte die Ergebnisse dieser Experimente in der dritten Ausgabe seiner Principia.

Die Académie Royale des Sciences hatte das Problem des Längengrades für Orte an Land gelöst. Ihre Daten waren genau und führten, unter Cassinis Aufsicht gesammelt, zum ersten Mal zu einer genauen Kenntnis der Erde. Es bestand jedoch immer noch das Problem, den Längengrad auf See zu finden, der für Handelsschiffe und die Seeherrschaft entscheidend war. Die Methode der Jupitermonde war dafür nutzlos, da die Bewegung des Schiffes eine Beobachtung der Zeitpunkte der Finsternisse unmöglich machte. Viele Leute entwarfen Plattformen, die so konstruiert waren, dass sie beim Rollen des Schiffes fest bleiben, aber keine war erfolgreich.

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