Долгота

Некоторые оптимисты верили, что надёжные часы решат проблему долготы: моряки будут везти с собой время порта, как пресную воду или солонину в бочонках. Ещё в 1530 году голландский астроном Гемма Фризий писал: «В наше время появились искусно сделанные часы, которые, по малости размеров, не доставят путешественникам никаких затруднений. — Очевидно, он имел в виду затруднения, связанные с весом или ценой, а не со способностью показывать время. — И с их помощью можно находить долготу». Однако два условия, которые выдвигал Фризий: часы при отплытии надо ставить «с величайшей точностью» и не позволять им в дороге останавливаться, — были в ту пору совершенно невыполнимы. Часы начала шестнадцатого века не отличались точностью на суше и не могли сохранять постоянный ход в морскую качку или при смене температуры.

Неизвестно, знал ли англичанин Уильям Каннигем о словах Геммы Фризия, когда в 1559 году рекомендовал для определения долготы часы, «какие привозят из Фландрии» или продают в Лондоне «рядом с Темплом». Увы, такие часы за сутки уходили вперёд или отставали примерно на пятнадцать минут; для надёжного вычисления координат такой точности не хватало. (Умножая разницу в часах на пятнадцать градусов, можно определить долготу лишь приблизительно; нужно ещё разделить разницу в минутах и секундах на четыре, чтобы перевести результат в градусы и минуты долготы.) Никакого заметного прорыва в этой области не произошло и к 1622 году, когда английский навигатор Томас Бландевиль предложил определять долготу в трансконтинентальных плаваниях «посредством точных часов».

Галилей, который ещё девятнадцатилетним студентом медицины предложил измерять пульс по маятнику, под конец жизни разработал чертежи первых в мире маятниковых часов. Согласно Винченцо Вивиани, ученику и биографу великого учёного, в июне 1637 года тот изложил ему свою мысль о том, как присоединить маятник «к часовому механизму из зубчатых колёс, дабы помочь навигаторам в определении долготы».

Легенда гласит, что мистическое озарение о возможности отмерять время с помощью маятника посетило Галилея в церкви. Юноша зачарованно наблюдал за качаниями люстры, и тут служка остановил огромный светильник, чтобы зажечь фитили в лампадах. Отпущенная люстра закачалась сильнее прежнего. Галилей следил за её движениями, засекая время по собственному пульсу. Вернувшись домой и продолжив опыты, он установил, что период колебания маятника зависит от длины подвеса.

Галилей мечтал воплотить своё наблюдение в прибор для измерения времени, но дальше разработок дело не ушло. Его сын, Винченцо, смастерил часы по отцовским чертежам, а позже та же конструкция была использована в часах одной из флорентийских церквей. И всё-таки честь создать первые работающие маятниковые часы выпала духовному наследнику Галилея, Христиану Гюйгенсу, сыну голландского дипломата, отдавшему жизнь науке.

В сферу его разнообразных интересов входила, помимо прочего, астрономия. Гюйгенс установил, что увиденные Галилеем луны Сатурна на самом деле представляют собой кольцо — факт, ошеломивший его современников. Он же открыл самый большой из спутников Сатурна, который назвал Титаном, и разглядел тёмные пятна на поверхности Марса. Однако Гюйгенс не собирался проводить за телескопом всю жизнь — его занимало множество других задач. По слухам, он даже укорял своего начальника по Парижской обсерватории, Кассини, за рабскую преданность ежесуточным наблюдениям.

Гюйгенс клялся, что пришёл к идее применить маятник независимо от Галилея. Он и впрямь проявил лучшее понимание физики колебаний — и необходимости сохранять их периодичность, — когда в 1656 году собрал свои первые маятниковые часы. Двумя годами позже он опубликовал трактат, в котором изложил их принципы и объявил своё изобретение пригодным инструментом для установления долготы на море.

К 1660 году Гюйгенс создал два корабельных прибора для измерения долготы и нашёл капитанов, готовых их испытать. Во время третьей такой проверки, в 1664 году, Гюйгенсовы часы спутешествовали к островам Зелёного Мыса у западного побережья Африки и на обоих этапах плавания — туда и обратно — показали вполне приличную точность в определении долготы.

Теперь Гюйгенс по праву считался признанным специалистом в этой области. В 1665 году он опубликовал ещё одну книгу, «Краткое руководство для использования часов в целях определения долготы». Увы, в следующих плаваниях обнаружились некоторые изъяны конструкции. Часы надёжно работали только в хорошую погоду. Штормовая качка мешала равномерным колебаниям маятника.

Чтобы обойти это затруднение, Гюйгенс изобрёл пружинные часы с балансиром, заменившим маятник в роли регулятора. Механизм был запатентован во Франции в 1675 году. И вновь Гюйгенсу пришлось отбиваться от обвинения в плагиате — на сей раз со стороны вспыльчивого скандалиста Роберта Гука.