جان هریسون و ساعتی که جای کشتی را در اقیانوس نشان می‌داد

در اواخر ۱۷۶۱، ویلیام هریسون از انگلستان راه جاماییکا را گرفت. کشتی دپتفورد او را از اقیانوس اطلس می‌گذراند و وظیفه‌اش مراقبت از ساعتی بود که پدرش، جان هریسون، ساخته بود. ساعت در ظاهر به یک ساعت جیبی بزرگ می‌ماند. باید بعد از هفته‌ها حرکت کشتی، تغییر هوا و گذر از آب‌های گرم و سرد، هنوز وقت مرجع را با دقت نشان می‌داد. وقتی کشتی در جنوری ۱۷۶۲ به پورت رویال رسید، کار آزمون با پیاده شدن مسافران تمام نشد. باید زمان روی ساعت با مشاهدات در مقصد سنجیده می‌شد تا معلوم شود چه اندازه از وقت درست فاصله گرفته است.^{۱، ۳، ۴، ۷، ۱۲}

ساعت را امروز با نام اچ‌۴ می‌شناسند. پدر ویلیام نزدیک به سه دهه برای ساخت دستگاهی کار کرده بود که بتوان آن را به چنین سفری فرستاد. سه نمونه قبلی شکل و اندازه دیگری داشتند. نمونه چهارم راه تازه‌ای پیش گرفته بود. رسیدن ساعت به جاماییکا یکی از آزمون‌های آن بود. پس از آن، این پرسش باقی ماند که چگونه می‌توان دانست نتیجه در سفر دیگری تکرار می‌شود و آیا ساعت‌ساز دیگری هم می‌تواند دستگاهی با همان دقت بسازد.^{۲، ۳، ۴}

وقتی دریانورد می‌دانست چه‌قدر شمال است

دریانوردان پیش از هریسون هم می‌توانستند از روی آسمان، با اندازه گرفتن بلندی آفتاب یا ستاره‌ها، دریابند چه اندازه از خط استوا دور شده‌اند. این اندازه را عرض جغرافیایی می‌گویند. یافتن جای کشتی در جهت شرق یا غرب دشوارتر بود. دور از ساحل، باد و جریان آب می‌توانستند کشتی را از جایی که خدمه براساس سرعت و مسیر حساب کرده بودند، دور کنند. اختلاف در محل حساب‌شده، هنگام نزدیک شدن به ساحل یا یافتن گذرگاه خطر داشت. در آغاز سده هجدهم، با گسترش تجارت و سفر دریایی، یافتن راه قابل اتکا برای سنجش طول جغرافیایی به موضوع کار دریانوردان و دانشمندان بدل شده بود.^{۱، ۲، ۴}

پیشنهاد استفاده از ساعت از یک رابطه ساده می‌آمد. زمین در یک شبانه‌روز تقریباً ۳۶۰ درجه می‌چرخد. یک ساعت اختلاف زمان خورشیدی به حدود پانزده درجه طول جغرافیایی برابر است. برای مثال، اگر در جای کشتی ظهر باشد و ساعت مرجع وقت بندر مبدا را دو بعدازظهر نشان دهد، کشتی تقریباً سی درجه در غرب آن بندر است. برای به دست آوردن این اختلاف، دریانورد باید ظهر محلی را از مشاهده آفتاب تعیین کند و زمان یک محل معلوم را روی کشتی همراه داشته باشد. ساعت باید پس از هفته‌ها سفر هنوز وقت همان محل را با دقت نگه دارد.^{۱، ۲، ۴}

پارلمان بریتانیا در ۱۷۱۴ قانونی تصویب کرد که برای راه‌حلی با دقت معین پاداش تعیین می‌کرد. مبلغ بالاتر به بیست هزار پوند می‌رسید. هیاتی که به نام هیات طول جغرافیایی شناخته شد، می‌توانست طرح‌ها را بررسی کند و به ساخت و آزمون برخی از آن‌ها کمک مالی بدهد. یکی از راه‌های مورد بررسی به حرکت ماه در برابر ستاره‌ها متکی بود. راه دیگر به اندازه‌گیری زمان با یک ساعت دقیق تکیه داشت. ارزش عملی هر پیشنهاد با این پرسش سنجیده می‌شد که آیا در شرایط واقعی دریا می‌توان با آن جای کشتی را پیدا کرد.^{۱، ۲، ۴، ۵، ۱۰}

ساعت‌سازی که از نمونه سوم به نمونه کوچک‌تر رسید

جان هریسون در ۱۶۹۳ به دنیا آمد. او کار نجاری می‌دانست و ساعت‌سازی را دنبال کرد. نمونه نخست دریایی‌اش، اچ‌۱، در دهه ۱۷۳۰ ساخته شد. آن دستگاه در سفر آزمایشی به لیسبون به دریا رفت. هریسون در سال‌های بعد نمونه دوم را ساخت و به دلیل مشکلی که در طراحی آن یافته بود، آن را برای آزمون دریایی نفرستاد. روی نمونه سوم مدت طولانی کار کرد. ساعت‌های نخست دستگاه‌های بزرگ بودند. تغییر مسیر او از آن سازوکارها به دستگاهی کوچک‌تر، نتیجه مشاهده کار یک ساعت جیبی بود.^{۲، ۳، ۴، ۱۱}

از کارهای پیش از این طرح، ساعتی در موزیم علوم مانده که سازوکار آن تقریباً یکسره از چوب است. ساعت با وزنه کار می‌کرد و قرار بود در قابی بلند با آونگ قرار گیرد. موزیم این شیء را به سال‌هایی مربوط می‌داند که هریسون هنوز روی ساعت‌های اقیانوس کار نمی‌کرد. بعضی ساعت‌های آن دوره را هم با برادرش جیمز ساخت. تجربه ساخت دستگاهی که بتواند در اتاق یا کارگاه به طور منظم کار کند، نقطه آغاز بود. در کشتی، تغییر دما و حرکت بدنه شرایط تازه‌ای به وجود می‌آورد و دستگاه باید در همان شرایط زمان را نگه می‌داشت.^{۲، ۱۳}

در ۱۷۵۳، هریسون از ساعت‌سازی به نام جان جفریز خواست ساعت جیبی مطابق طرح او بسازد. دقت آن ساعت به هریسون نشان داد که دستگاهی کوچک‌تر می‌تواند راه حل مساله باشد. کار روی اچ‌۴ در ۱۷۵۵ آغاز شد و در ۱۷۵۹ به پایان رسید. ساعت در قابی نقره‌ای قرار داشت. بخشی از سازوکارش طوری طراحی شده بود که تکان کشتی کمتر روی نظم حرکت آن اثر بگذارد. ساختش گران بود و گذراندن آزمون در کارگاه تنها مرحله اول بود. هیات می‌خواست ببیند آیا همان دقت پس از یک سفر اقیانوسی هم باقی می‌ماند.^{۱، ۲، ۳، ۴}

دو سفر و دو پرسش درباره نتیجه

وقتی دپتفورد به جاماییکا رسید، محاسبه‌ای که پس از حساب کردن تغییر معمول ساعت انجام شد، خطا را در حد چند ثانیه نشان داد. نتیجه برای ویلیام و جان هریسون نشانه آن بود که دستگاه از نظر دقت می‌تواند شرط قانون را برآورده کند. هیات درباره سنجش نتیجه پرسش داشت. یکی از مسئله‌ها این بود که طول جغرافیایی دقیق پورت رویال با چه اطمینانی معلوم است. اگر جای مقصد روی نقشه خود با اختلاف ثبت شده باشد، اندازه‌ای که از ساعت به دست می‌آید باید در برابر کدام رقم سنجیده شود؟ موزیم ملی دریانوردی این اختلاف را در شرح یکی از نقشه‌های همان دوره توضیح داده است.^{۳، ۴، ۷}

در ۱۷۶۴، ویلیام اچ‌۴ را در سفر دیگری به باربادوس برد. راهنمای تاریخی رصدخانه گرینویچ خطای محاسبه‌شده ساعت را در سفر حدود چهل ثانیه ثبت کرده است. نویل مسکلین برای انجام مشاهدات در باربادوس نقش داشت. او از کسانی بود که روش سنجش فاصله ماه تا اجرام آسمانی را دنبال می‌کرد. در حساب دفتر نیروی دریایی، پرداخت به مسکلین برای مشاهدات باربادوس کنار پرداخت‌هایی آمده است که برای کار هریسون انجام شده بود. دفتر نشان می‌دهد یک هیات هم از آزمون ساعت و هم از اندازه‌گیری‌های نجومی پشتیبانی مالی می‌کرد.^{۳، ۴، ۵، ۱۰}

مسکلین بعد از سفر باربادوس به عنوان منجم سلطنتی کار کرد. او جدول‌های نجومی را برای استفاده دریانوردان به شکل منظم منتشر کرد. با آن جدول‌ها و با اندازه گرفتن موقعیت ماه در آسمان، دریانورد می‌توانست زمان مرجع را از راه محاسبه به دست آورد. ساعت هریسون همان زمان مرجع را به شیوه دیگری با کشتی همراه می‌برد. در دفتر هزینه‌ها، هر دو کار به صورت ردیف‌های جدا ثبت شده‌اند. این کنار هم بودن نشان می‌دهد تصمیم هیات بر سر یک نمونه، به بحث بزرگ‌تری درباره ابزارهایی مربوط می‌شد که در اختیار خدمه کشتی‌های دیگر قرار می‌گرفت.^{۵، ۱۰}

نتیجه آزمون دوم هم بحث را پایان نداد. هیات می‌خواست اصول ساخت دستگاه آشکار شود و امکان ساختن ساعت دیگری بر اساس همان طرح روشن باشد. در ۱۷۶۵ هریسون رساله‌ای چاپ کرد و در آن استدلال کرد که کار ساعتش شایسته دریافت پاداش است. موزیم ملی دریانوردی نسخه‌ای از همان نوشته را نگه می‌دارد. در یک سوی بحث، هریسون به نتیجه سفرها استناد می‌کرد. در سوی دیگر، هیات باید درباره استفاده وسیع از دستگاهی تصمیم می‌گرفت که ساخت آن وقت و مهارت بسیار می‌خواست.^{۳، ۴، ۵، ۶}

ساعت پنجم و نسخه‌ای که به اقیانوس آرام رفت

هم‌زمان که بحث ادامه داشت، لارکوم کندال نسخه دیگری بر پایه اچ‌۴ ساخت. آن ساعت به نام کی‌۱ شناخته شد. جیمز کوک آن را در دومین سفر اقیانوس آرام، از ۱۷۷۲ تا ۱۷۷۵، با خود برد. به روایت موزیم ملی دریانوردی، کوک آن را «دوست قابل اعتماد ما» خواند. این جمله از دوره‌ای می‌آید که ساعت مشابه اچ‌۴ در دست یک دریانورد دیگر کار می‌کرد و نتیجه آن از سفرهای ویلیام هریسون جداگانه قابل بررسی بود. کی‌۱ ساخته کندال بود و نسبتش با هریسون از راه طرح اچ‌۴ می‌آمد.^{۳، ۴، ۹}

جان و ویلیام هریسون ساعت دیگری به نام اچ‌۵ ساختند. جرج سوم در ۱۷۷۲ آن را در رصدخانه خود در ریچموند آزمود. موزیم علوم بریتانیا این دستگاه را با نام جان هریسون و پسرش ثبت کرده است. با پشتیبانی پادشاه، هریسون از پارلمان خواست به پرونده پاداش رسیدگی کند. در ۱۷۷۳ پرداخت دیگری تصویب شد. مبلغی که او در مراحل گوناگون به دست آورد به رقم اعلام‌شده در قانون نزدیک شد، اما روند پرداخت از چند مرحله کمک، آزمون و تصمیم پارلمان گذشت. در آن هنگام بیش از یک دهه از نخستین سفر اچ‌۴ به جاماییکا گذشته بود.^{۲، ۴، ۸، ۱۱}

در پرتره‌ای که توماس کینگ از هریسون کشید، چند نمونه از همین کارها دیده می‌شود. شرح مجموعه گرینویچ می‌گوید ساعتی که در دست راست هریسون در نقاشی اصلی است، همان ساعت ساخته جان جفریز است. در چاپی که بعداً از روی پرتره تهیه شد، آن ساعت از دست هریسون برداشته شد و اچ‌۴ را روی میز تصویر کردند. هنگام تهیه آن چاپ، ساعت دریایی چهارم ساخته شده و شهرت یافته بود. دو تصویر از یک چهره، دو مرحله کار را به یاد می‌آورند، ساعتی که راه تازه‌ای پیش روی هریسون گذاشت و ساعتی که از اقیانوس گذشت.^۱۴

جان هریسون در ۱۷۷۶ درگذشت. ساعت‌های او اکنون در مجموعه‌های گرینویچ و موزیم علوم نگه‌داری می‌شوند. در گرینویچ، نمونه‌های نخست در کنار اچ‌۴ مسیر تغییر طرح را نشان می‌دهند. در اسناد پرداخت و رساله هریسون، می‌توان دید چرا سفر موفق یک نمونه به بحث درباره دقت، ساخت دوباره و استفاده در کشتی‌های دیگر انجامید. وقتی ویلیام ساعت را به پورت رویال رساند، کاری که باید می‌سنجید ساده به نظر می‌رسید. پس از هفته‌ها در دریا، ساعت باید هنوز خبر می‌داد که در بندر دوردست مبدا چه وقت است. همین خبر به دریانورد اجازه می‌داد جای خودش را در جهت شرق یا غرب حساب کند.^{۱، ۲، ۳، ۵، ۶، ۸}

منابع و اعتبار عکس‌ها

1. موزیم‌های سلطنتی گرینویچ، تاریخ مساله طول جغرافیایی و ساعت‌های هریسون.
2. اسمیتسونین، ساعت‌های دریایی هریسون و آزمون زمان‌سنج پنجم.
3. موزیم ملی دریانوردی بریتانیا، شناسنامه اچ‌۴ و آزمون‌های آن.
4. راهنمای رصدخانه گرینویچ درباره ساخت و آزمون ساعت‌های هریسون، نسخه دانشگاه بولتسانو.
5. حساب دفتر نیروی دریایی بریتانیا از پرداخت‌ها، جنوری ۱۷۶۵.
6. رساله جان هریسون درباره آزمون‌ها و مطالبه پاداش، ۱۷۶۵.
7. موزیم ملی دریانوردی، نقشه اطلس و اختلاف بر سر طول جغرافیایی پورت رویال.
8. موزیم علوم بریتانیا، ساعت اچ‌۵ و آزمون جرج سوم.
9. موزیم ملی دریانوردی، ساعت کی‌۱ و سفر جیمز کوک.
10. موزیم‌های سلطنتی گرینویچ، نویل مسکلین و روش فاصله ماه.
11. موزیم ملی دریانوردی، زندگی هریسون و مبلغ پاداش‌های او.
12. موزیم ملی دریانوردی، ابزار یادبود سفر دپتفورد با ویلیام هریسون.
13. موزیم علوم بریتانیا، ساعت چوبی آغاز کار هریسون.
14. موزیم ملی دریانوردی، تفاوت پرتره توماس کینگ و نسخه چاپی آن.
15. پرتره جان هریسون، حدود ۱۷۶۷. اثر توماس کینگ، مجموعه موزیم‌های سلطنتی گرینویچ، ویکی‌مدیا کامنز، مالکیت عمومی.