Het bepalen van de lengtegraad

De enige manier om te weten te komen waar een schip zich nu precies bevindt op zee, is door de positie te bepalen aan de hand van de breedte- en lengtegraad, maar tot aan de 19de eeuw was dat niet zo eenvoudig. Noorder- of zuiderbreedte bepalen was relatief simpel en werd in een vorige bijdrage besproken. Ooster- of westerlengte bepalen was iets anders.

Reeds vanaf de 16de eeuw boden Spanje, Portugal en Venetië aantrekkelijke beloningen aan eenieder die het probleem van de lengtegraad zou kunnen oplossen. De voorstellen die werden ingediend varieerden echter van technisch onmogelijk tot volslagen belachelijk zodat men dacht dat dit probleem nooit zou worden opgelost.

Aan land kon men gebruik maken van een techniek die Galileo had uitgewerkt en waarbij de positie van de vier manen van Jupiter dienden te worden geobserveerd. Maar deze methode vereiste een stabiele ondergrond en op zee was ze dus niet te gebruiken.

De eerste bruikbare methode was die van de maanafstand, ook lunaire hoek geheten. De maanafstand is de hoek gemeten tussen de maan en een ander hemellichaam, zoals een ster of de zon. Aan de hand van een nautische almanak kan men met deze waarde een referentietijd, zoals die van de thuishaven, berekenen. De theorie dateert van 1524 maar het was nog wachten tot 1763 alvorens de eerste bruikbare tabellen werden gepubliceerd.

Onder druk van de koopvaardij en de marine stichtte het Engelse Parlement in 1714 de “Board of Longitude”. De Board werd gemachtigd om eenieder die het lengteprobleem op zee kon oplossen een royale beloning te geven. De ontdekker van een systeem dat aan het eind van een 6 weken durende reis de lengtegraad binnen 30 zeemijlen (een halve graad) kon bepalen, kon op een beloning van 20.000 pond rekenen, een fortuin in die tijd want de koopkracht van 20.000 pond in 1720 komt ongeveer overeen met 4 miljoen euro in 2020. Tijdens de volgende twintig jaar probeerde menigeen deze prijs binnen te halen, echter zonder succes.

Eigenlijk was het probleem relatief simpel op te lossen, het volstond om ’s middags ergens op zee ook de precieze tijd te weten van de thuishaven vanaf waar men was vertrokken. Het verschil tussen beide waarden gaf de positie oost of west van de thuishaven aan, wetende dat de aarde elk uur 15 met graden draait. Het was echter niet eenvoudig om een uurwerk te bouwen dat zijn nauwkeurigheid behield op zee. De deining en de variaties in temperatuur en vochtigheidsgraad verstoorden de slingerbeweging. Vandaar dat men zich ook lange tijd met zandlopers had beholpen.

Schrijnwerker en uurwerkmaker John Harrison (Yorkshire 1693 – London 1776) was de eerste die de meeste obstakels kon overwinnen. In 1735 stelde hij aan het Engelse parlement zijn eerste chronometer voor, die later de naam "H1" meekreeg. De chronometer werd een jaar later getest aan boord van HMS Centurion tijdens een reis naar Portugal. De resultaten waren schitterend. Na afloop bleek dat de met behulp van de chronometer gevonden lengte slechts 3 mijl afweek van de juiste waarde.

In 1737 kwam de Board eindelijk voor een eerste keer samen om de resultaten te bespreken.

Het enige overblijvende probleem was dat de klok maar liefst 32 kilo woog en vrij omvangrijk was. De Board verstrekte John Harrison een voorschot van 500 pond (nu 100.000 euro waard) om meer onderzoek te doen en vanaf dan zou John de hulp van zijn zoon William krijgen die hem zou assisteren voor verdere projecten.

In 1739 volgde het tweede model, de "H2".

in 1757 de "H3"

en tenslotte de “H4” in 1759, met een diameter van slechts 13 cm en anderhalve kilo zwaar.

Deze laatste werd getest tijdens een reis van 81 dagen naar Jamaica tussen november 1761 en januari 1762. Bij aankomst in Jamaica bleek dat er slechts een verlies van vijf seconden was. Het bewijs was geleverd maar het duurde nog tot in 1772 vooraleer de “Board of Longitude” het bedrag van 10.000 pond uitkeerde en een tweede som van 8.000 pond in 1773 op voorwaarde dat Harrison zijn originele stukken en plannen inleverde bij de Board.

De oorzaak voor deze vertraging was een lang aanslepende polemiek met de aanhangers van de methode gebaseerd op de maanafstand. Uiteindelijk was de tussenkomst van koning George III vereist om het prijzengeld uit te keren, maar een officiële erkenning kwam er nooit.

James Cook (1728-1779), een Britse ontdekkingsreiziger, navigator, cartograaf en kapitein in de Royal Navy, gebruikte beide methodes. Voor zijn eerste wereldreis (1768-1771) aan boord van de Endeavour waarbij de oostkust van Australië in kaart werd gebracht, gebruikte Cook de methode met de maanafstand. Voor zijn tweede wereldreis (1772-1775) gebruikte Cook een kopie van de H4. Het originele exemplaar was te kostbaar om mee te nemen op een wereldreis, dus gebruikte Cook de “K1”, een kopie die de uurwerkmaker Larcum Kendall had gemaakt van de “H4”. Cook prees de nauwkeurigheid van het uurwerk en besloot om verder enkel nog deze methode te gebruiken.