Hermes in uitbreiding

 

Waldseemüller en de geboorte van Amerika

Een historische odyssea

Deel 1: de wereld in kaart

 

Jos Martens

Harrison en de plaatsbepaling op zee

In volle zee zijn er geen wegwijzers. En satellietgestuurde GPS is een zeer recente uitvinding.

Hoe konden zeelieden weten waar ze zich bevonden op de aardbol? Om de breedtegraad te bepalen, hun positie ten opzichte van de evenaar, maten ze op het noordelijk halfrond overdag de hoogste stand van de zon en 's nachts de hoogte van de poolster. De hoogte van deze laatste geeft tevens de breedteligging aan. Bij ons staat ze op 51° graden, dus dat komt overeen met 51° noorderbreedte. Voor die plaatsbepaling volstaan zeer eenvoudige instrumenten als de kruisstaf of jacobsstaf, vooropgesteld tenminste dat je schip niet te zeer schommelt op de golven. In de loop van de vijftiende en zestiende eeuw kwamen meer ingewikkelde toestellen in zwang, en het astrolabium. Dit laatste kon na zijn perfectionering door onder anderen Gemma Frisius en Mercator, voor zeer gecompliceerde astronomische berekeningen worden aangewend.

Astrolabium

De bepaling van de lengte, dit is de afstand ten oosten of ten westen van een plaats, is een ander paar mouwen. Doordat de bolvormige aarde in 24 uur om haar as draait, kent elke plaats ter wereld bij elke wenteling van 360° een dag van 24 uur. De meridianen geven deze graden aan. In een uur draait de aarde 15 graden. Als het middag is in Istanboel is het pas 10 uur 's ochtends in Londen. Londen ligt dus op 30 lengtegraden of twee uur ten westen van Istanboel, waarmee die lentegraden een maat zijn voor zowel tijd als afstand. Aan de evenaar, waar de omtrek van de aarde het grootst is, zijn vijftien graden gelijk aan duizend zeemijlen (1853,2 km). Ten noorden of ten zuiden van die linie blijft een lengtegraad vier minuten, maar in termen van afstand krimpt een graad van 68 mijl aan de evenaar tot vrijwel niets aan de polen.

Als je uit Londen vertrekt en je neemt je kwartshorloge mee naar Istanboel, hoef je maar te vergelijken met de plaatselijke tijd om te weten hoeveel graden Istanboel ten oosten van Londen ligt. En hier wringt nu het schoentje. Ten tijde van de Grote Ontdekkingen en nog lang daarna waren er geen precisieuurwerken op zee. De geniale Nederlander Christiaan Huygens (1625-1695) nam het op zich dit probleem op te lossen. Vanaf zijn zevenentwintigste jaar, toen hij zijn eerste slingeruurwerk ontwierp, probeerde hij het keer op keer. Maar een slingeruurwerk functioneert niet bevredigend op zee, door het rollen en stampen van het schip.

Voordat er een goede scheepsklok was moest een piloot, de oorspronkelijke term voor navigator, een goede astronoom en wiskundige zijn. Vespucci was dat klaarblijkelijk wel, Columbus niet. In afwachting moesten de zeelieden zich tevreden stellen met het gegist bestek. Dit werkte als volgt: een plankje werd verbonden met een touw, waarin op regelmatige afstanden een knoop was gelegd. Een matroos gooide het plankje, het log, overboord; het touw rolde af; een tweede matroos mat met een zandloper het aantal knopen af dat binnen de vastgestelde tijdseenheid in het kielzog verdween. Zo stelde men vast hoeveel knopen het schip liep en zo kon bij benadering de afgelegde afstand bepaald worden. Niet erg nauwkeurig. Zeker als een vliegende storm het loggen dagenlang onmogelijk maakte.

De oplossing kwam uiteindelijk uit Engeland. De directe aanleiding was een scheepsramp, niet op verre oceanen, maar vlak onder de kust. In 1707 verging een volledige vloot op de klippen van de Scilly Islands, nog geen 40 mijl uit de kust, omdat de admiraal van de vloot en zijn kapitein van het vlaggenschip het niet eens raakten over hun juiste positie.

Dit was niet de eerste catastrofe van dergelijke omvang in deze wateren. De historische ondergang van de Spaanse Armada Invencible in 1588 is volgens recente bevindingen veroorzaakt door hetzelfde probleem. De Spaanse kapiteins schatten de lengtegraad van hun positie verkeerd in, ondermeer omdat de tegenwerking van de Golfstroom hun onbekend was. Daardoor zeilden ze veel minder westelijk op de vrije Atlantische Oceaan dan ze dachten en verging een aanzienlijk aantal schepen op de rotsen van de Ierse kust.

In 1714 nam het parlement een wet aan, die subsidies en een beloning van £20.000 in het vooruitzicht stelde voor wie het lengtegraadprobleem kon oplossen. Om in aanmerking te komen moest de gevonden methode haar waarde bewijzen op een reis naar West-Indië met een afwijking van twee minuten over de hele reis gemeten. Een nauwkeurige, draagbare klok, die bestand was tegen de menigvuldige schommelingen van een zeereis, mocht dus geen slingeruurwerk zijn. Als aandrijving kon een stalen veer dienen. Om een lang verhaal kort te maken: na een heel leven van experimenteren slaagde John Harrison (1693-1776) er in 1761 eindelijk in een precieze vrijwel wrijvingsloze chronometer te ontwerpen die geen smeerolie of reiniging behoefde, gemaakt van roestvrije materialen en die op een reis van negen weken naar Jamaica slechts 5 seconden achterliep, oftewel ongeveer 1,25 lengteminuut, hetgeen ruim binnen de marge van 30 lengteminuten viel die de meridiaancommissie had toegestaan. Hij supprimeerde de slinger en combineerde diverse metalen zodanig dat de componenten het krimpen of uitzetten door temperatuurswijzigingen compenseerden, waardoor de snelheid van de klok constant bleef. Harrison, een autodidact van eenvoudige geboorte en hoge intelligentie, wekte in het bijzonder de vijandschap van Nevil Maskelyne, de vijfde koninklijke astronoom, die zijn aanspraak op het felbegeerde prijzengeld bestreed en wiens tactiek op bepaalde momenten alleen maar kan beschreven worden als vals spel. (Wij hebben de indruk dat hij zelf de beloning in de wacht wilde slepen.) Maskelyne had recentelijk een methode geperfectioneerd van maanobservatie, die moest gebruikt worden samen met zijn nautische almanak. Dit leverde behoorlijk nauwkeurige resultaten op, zoals Cook zou bewijzen, maar vereiste een jarenlange opleiding en langdurige berekeningen. In vergelijking daarmee bood John Harrison de wereld een klein, tikkend apparaat in een kastje. Belachelijk! Erger nog, dit toestelletje loste het lengtegraadprobleem op, zonder dat de gebruiker eerst wiskunde of astronomie moest machtig worden. In de ogen van wetenschappers en hemelnavigators school er iets onfatsoenlijks in de zeeklok. Iets goedkoops. Iets onechts (Sobel 1999:86)

John Harrison in zijn werkkamer. Achter hem een eerder ontwerp van zijn chronometer. Voor hem op de werktafel zijn H4, zijn vierde chronometer uit 1761, uiteindelijk bekroond door de Board of Longitude in 1773.

 
De definitieve Harrison-chronometer, H4, een wat groot uitgevallen zakhorloge, 13 cm diameter, met een gewicht van 1,45 kg.

Nog was de zeer wantrouwige Board of Longitude niet overtuigd. Tijdens de halve eeuw van zijn bestaan waren er al meer oplichters opgedoken en soms met moeite ontmaskerd! In augustus 1765 onderzocht een commissie van zes experts de chronometer gedurende een volle week. Zij vroegen dat Harrison vier exemplaren zou overhandigen en iemand zou aanduiden om een kopie te maken van zijn H4. Met tegenzin wees hij Larcum Kendall aan, een vooraanstaand horlogemaker. Die vervaardigde op korte tijd zijn K1, een exacte kopie. Het was deze kopie die James Cook zou vergezellen op zijn tweede reis. Dan eerst kreeg Harrison de helft van de toegezegde lengtegraadprijs.

De kopie van Kendall

Harrison zou pas kort voor zijn dood, na jarenlange processen, de rest van de beloofde beloning in de wacht slepen. En dan nog was daarvoor de directe tussenkomst van koning George III nodig. Het duurde nog een hele poos voor zijn chronometer goedkoper en kleiner werd en daardoor algemeen toegepast.

Harrison op de website van het National Maritime Museum, Londen en specifiek 

Over Harrison en zijn werk schreef Dava Sobel, wetenschapsjournaliste voor de de New York Times, een onderhoudend boekje: Lengtegraad, Amsterdam, Flamingo Pockets, 1999, 2de druk.



Copyright © 2005 VVLG, 08.01.2005