Пинбол-эффект. От византийских мозаик до транзисторов и другие путешествия во времени

Корабли гибли в море с завидной регулярностью, и в 1714 году британский парламент получил петицию с просьбой принять меры к усовершенствованию средств морской навигации. Парламентарии предложили огромную награду (примерно два миллиона долларов в сегодняшних деньгах) тому, кто предложит более точный и совершенный часовой механизм.

Важность определения времени в плавании была связана с тем, что процедура вычисления долготы включала сверку с хронометром, идущим по «домашнему» времени. Когда моряки определяли положение звезд в море, они сверяли его с положением этих же светил в это же время в своем порту и по разнице данных определяли положение судна. Однако поскольку Земля вращается со скоростью один градус в четыре минуты, а градус долготы равен шестидесяти морским милям, ошибка на четыре минуты означала промах в шестьдесят миль. Если учесть, что граница видимого горизонта составляла всего тридцать миль, такая ошибка могла иметь плачевные последствия при приближении к суше.

В 1762 году часовых дел мастер Джон Гаррисон ^{284  —  266}предложил решение проблемы. Как и Хантсман, он интересовался свойствами металлов. Хотя к тому времени Хантсман уже ввел в обиход стальную часовую пружину, которая не ослабевала со временем и не замедляла ход часов, его механизм не учитывал одного важного обстоятельства. Морские путешественники пересекали по нескольку климатических зон — от полярных районов до тропиков — и колебания температур вызывали расширение и сжатие металла, что влияло на точность хода хронометра.

Решение Гаррисона было простым и изящным. На закрепленном конце стальной пружины он установил небольшой латунный ползунок. С учетом характеристик линейного расширения обоих металлов размеры ползунка были точно рассчитаны таким образом, чтобы при сжатии или расширении латуни ползунок перемещался вверх или вниз и фиксировал часть пружины определенной длины. Поскольку сталь пружины тоже сокращалась и расширялась, длина свободного участка пружины (который и приводил в движение часовой механизм) всегда оставалась неизменной. В ходе испытательного плавания из Лондона на Барбадос было подсчитано, что погрешность механизма Гаррисона составляет всего одну десятую секунды за пятнадцать месяцев. Теперь судно, возвращающееся из заокеанского плавания, могло ошибиться всего лишь на пятьсот ярдов — фантастическая точность, однако и ее было недостаточно.

Мало радости в том, чтобы по пути домой в темную ненастную ночь сбиться с курса на пятьсот ярдов и напороться на скалы, которые отстоят от курса на эти самые пятьсот ярдов и не оборудованы маяком. Надо сказать, что в середине XVIII века маяки ^{285  —  172}в Европе встречались редко. Строить их начали еще в начале предыдущего столетия, но они часто становились жертвой собственной успешности. Сооружали их в основном из дерева, и для того чтобы свет маяка был ярким, использовалось много свечей, что рано или поздно приводило к пожарам. К тому же хлипкие деревянные конструкции разрушались штормами и ураганами.

Самым опасным участком побережья Британии считались Эддистоунские скалы в сорока милях от главного порта страны — Плимута. Дело осложнялось тем, что движение судов в этом районе было достаточно плотным. Эддистоунские скалы приобрели печальную знаменитость из-за большого количества затонувших кораблей и разрушенных маяков. Только в 1756 году было уничтожено сразу два маяка, и местные коммерсанты вознамерились построить новый, который простоял бы не одно десятилетие. Для работы они привлекли инженера Джона Смитона, уже известного к тому времени благодаря изобретению водолазного колокола, переустройству гаваней и экспериментам с водяными колесами. Спроектированный им новый маяк имел конический профиль и был выстроен из гранитных блоков, соединенных шипами типа «ласточкин хвост» и скрепленных новым, самым прочным цементом. Маяк благополучно простоял сто двадцать лет, стал своеобразной достопримечательностью и был даже изображен на эмблеме Лондонского инженерно-строительного общества.

Эддистонский маяк Смитона (гравюра 1879 года). Инженер собственноручно ввинтил позолоченный шар, украшаюший купол маяка. Свет давали двадцать пять шестифунтовых свечей. Маяк был виден на расстоянии пяти морских миль. Он простоял сто двадцать лет и был заменен на новый в 1882 году (первые конструкции новой постройки видны на переднем плане)