a hosszúsági probléma korai történetét a Longitude and the Académie Royale című cikkünkben tárgyaljuk. A jelen cikk az angliai hosszúsági probléma elleni támadást tárgyalja, amely a 17.század közepén kezdődött.
tudóscsoportok 1645-től Londonban és Oxfordban találkoztak, és minden bizonnyal a hosszúsági probléma volt az egyik fő probléma, amelyet megvitattak. Egy 1661-ben írt vers a Gresham College-ban folyó munkát írta le (lásd ):-

a Colledge az egész világot megméri,
ami a lehetetlenebb következtetés,
és a navigátorok örömet szereznek
a hosszúság megállapításával.
Minden Tarpalling ezután könnyedén
Sayle minden hajó TH ‘ Antipodes.

1662-ben John Wilkins, John Wallis és Robert Hooke, valamint más tudóscsoportok részvételével a londoni Royal Society for the Promotion of Natural Knowledge lett. Károly és a Gresham College group egy másik tagja, Christopher Wren írta meg a Royal Society Chartájának preambulumát. Az újonnan alapított Királyi Társaság egyik kitűzött célja a hosszúság megtalálása volt.
Jonas Moore, matematikatanár és földmérő, aki nagyban támogatta II. Károly, lett védőszentje John Flamsteed 1670-ben, miután találkozott Flamsteed látogatása során Flamsteed tett a Royal Society Londonban. Jonas Moore képes volt a Flamsteed-et műszerekkel ellátni csillagászati megfigyelések elvégzésére. Három évvel később Moore, a híres naplóíróval, Samuel Pepys-szel együtt megalapította a királyi matematikai iskolát Krisztus kórházában. Ezt az iskolát azzal a céllal hozták létre, hogy a fiúkat navigációs technikákkal képezzék ki, hogy a királyt a tengeren szolgálhassák.
javaslatokat tettek a hosszúsági probléma megoldására, 1673-ban pedig egy mágneses deklináción alapuló javaslatot tett egy bizonyos Henry Bond, lásd. Károly bizottságot hozott létre a javaslat megvizsgálására, amelynek tagjai között volt Brouncker, a Royal Society elnöke, John Pell és Robert Hooke is.
Hooke már régóta érdeklődött az órák iránt, és hogy fel lehet-e használni őket a hosszúsági probléma megoldására. Miután megvizsgálta a nehézségeket arra a következtetésre jutott, hogy kapok egy órát, hogy kellően pontos időt a tengeren, hogy megoldja a hosszúsági probléma gyakorlatilag lehetetlen: –

nehézségeket javasoltak a változás éghajlat, levegő, melegszik, megfázás, hőmérséklet rugók, a természet a rezgések, a viselése anyagok, a mozgás a hajó …

Mindazonáltal Hooke volt előadásokat az 1664 20 különböző módon használja a tavasz, hogy a mérleg egy óra egységesebb azt mondta, hogy volt egy-két trükk a tarsolyában, hogy lehet, engedd, hogy készítsen egy kellően pontos óra. Hooke, ezért, mint az akkori szinte minden tudós, elfogult bíró volt a hosszúsági megoldásokban, mivel remélte, hogy maga megoldja a problémát.

Jonas Moore, bár szívesen látja a hosszúsági probléma megoldását, úgy tűnik, hogy szerepét úgy látta, hogy lehetővé teszi mások számára, hogy saját maga helyett megoldják. Meggyőzte II. Károlyt, hogy adjon parancsot, hogy Cambridge 1674-ben Odaítélhesse a Flamsteednek a M. A.-t. Ugyanebben az évben a Royal Society kezdett tervezni, hogy hozzanak létre egy obszervatórium, amely Moore felajánlotta, hogy finanszírozza, de egy másik javaslat jött egy francia Le Sieur De St Pierre azt állítva, hogy megoldotta a hosszúsági probléma csillagászati adatok. Károly létrehozott egy királyi Bizottságot, hogy megvizsgálja ezeket az új javaslatokat St Pierre-től, amely Brouncker-ből, Pell-ből, Hooke-ból és Wren-ből és három másikból áll.
1675 februárjában Flamsteed Londonba érkezett, hogy Moore-ral maradjon, és Moore gondoskodott arról, hogy Flamsteedet kinevezzék a Royal Commission asszisztensévé, hogy megvizsgálják St. Pierre hosszúsági javaslatait. Flamsteed gyorsan tett észrevételeket, amelyek azt mutatták, hogy St Pierre módszer előrejelzésére a hold helyzetét, a Hold távolság módszer megoldása a hosszúsági probléma, kevés haszna volt. Természetesen, ha a pontos helyzetét a Hold lehetett megjósolni, akkor a hosszúsági probléma megoldódott, és az angol kezdett kezelni ezt, mint a fő támadás a hosszúsági probléma, szemben a francia, aki dolgozott nagyrészt a holdak Jupiter módszer.
Moore azt is elintézte, hogy Flamsteed meglátogassa a királyt, és elmondja neki Jean Picard munkáját a párizsi Obszervatóriumban, valamint a hosszúsági probléma elleni francia támadást. Flamsteed, aki a “nemzeti büszkeség” kártyát játszotta, hangsúlyozta a királynak, hogy a franciáknak királyi Megfigyelőközpontja van ehhez a munkához, és a király gyorsan költözött, hogy Anglia megegyezzen Franciaországgal. 1675.március 4-én királyi parancsra kinevezte Flamsteed csillagászati megfigyelőjét. 100 fontos fizetéséből 10 font adót kellett fizetnie, és minden eszközét meg kellett adnia, hogy így is legyen: –

… alkalmazza magát a legpontosabb gondossággal és szorgalommal, hogy kijavítsa a táblázatok a mozgások az ég, és a helyek a rögzített csillagok, hogy megtalálják a sok-sok kívánt hosszúsági helyek tökéletesítése a művészet a navigáció.

A Flamsteed-et Moore tájékoztatta kinevezéséről, de messze nem izgatta a javasolt fizetés, különösen akkor, amikor megtudta, hogy feladatainak részeként két fiúnak kell tanulnia a Krisztus Kórház királyi matematikai iskolájában. A Flamsteed kinevezését követő két napon belül Greenwich-et elfogadták az új Obszervatórium helyszínének, amelyet Wren választott. Az épület a Royal Observatory Greenwich kezdődött 1675 által tervezett Wren rendezte Hooke. Flamsteed és Halley 1676-ban kezdtek el foglalkozni a műszerek és a megfigyelések követelményeivel.

Flamsteed egyik első projektje a Royal Observatory-ban az volt, hogy megpróbálja bizonyítani, hogy a föld állandó sebességgel forog a tengelyén. Ezt Copernicus feltételezte, amikor először előterjesztette a naprendszer elméletét,de ezt soha nem bizonyították. A hosszúság meghatározásának minden javasolt módszerében létfontosságú összetevő volt, amely azt feltételezte, hogy a Föld minden percben rögzített mennyiséget forgat.
Moore két órát vásárolt a Flamsteed számára 4 m hosszú medálokkal, amelyeket az órák tárcsái fölé lógtak. A napot nem lehetett időmérőként használni, mivel az a tény, hogy a Föld pályája nem kör alakú, azt jelenti, hogy a napóra ideje az év egy részében a pontos óraidő előtt lenne, máskor pedig mögötte. Az óraidő és a napóra közötti eltérést az idő egyenletének vagy a természetes napok egyenletének nevezik, amelyet a görögök és az arabok sok évszázaddal korábban ismertek (bár természetesen a variáció okát nem értették meg).
az obszervatórium képét ezen a linken láthatja. A bal oldalon található két tárcsázó, A tárcsák felett látható inga bobokkal.
A Flamsteed a Sirius csillagot időmérőként használta, hogy korrigálja a csillag egymást követő áthaladásaiból nyert siderális időt a napidőre, a különbség természetesen a földnek a Nap körül történő forgása miatt van. Flamsteed 1677-ben levélben írta: –

… óráink olyan jó kapcsolatot tartottak fenn az egekkel, hogy kétlem, hogy nem, de bizonyítják, hogy a Föld forradalmai izokronikusak…

a kísérlet befejezéséhez egy évre volt szüksége, de ez csak akkor lehetséges, ha az Ordnance, aki fizetését fizette:-

… nem éheztetek ki, mert a zsebpénzem kicsi, és most már háromnegyede az adósságomnak. Attól tartok, hogy be kell jönnöm az országba, hogy keressek egy szegény plébániát, majd búcsúzzak egy kísérlettől.

azonban nem éhezett, és 1678 márciusára bebizonyította a Föld izokronosz forgását. A hosszúsági probléma egy részét így megoldották, bár senki sem kételkedett abban, hogy a föld állandó sebességgel forog. (Természetesen most már tudjuk, hogy pontosabb mérésekkel észlelhetjük, hogy a Föld forgási sebessége megváltozik, és ugrási másodperceket adunk hozzá különböző alkalmakkor, hogy ezt kijavítsuk.)
A Greenwichi királyi Obszervatóriumnak nagy mennyiségű adatot kellett szolgáltatnia, a Flamsteed pedig 15 évet töltött 1689 – től 1704-ig a Hold táblázatainak összeállításakor a Hold távolság módszeréhez a hosszúság megállapításához. Newton adatokat is kért a Holdról, hogy tökéletesítse a pályáról való megértését a gravitáció új elmélete szempontjából.

1690 és 1707 között számos olyan incidens történt, amelyben az angol haditengerészeti hajók elvesztek a tengeren, mert elvesztették pozícióikat. Az 1707-es legsúlyosabb incidensben több mint 2000 ember vesztette életét, amikor négy hajó zátonyra futott a Scilly-szigeteken, miközben visszatért Angliába. Egyre nagyobb nyomás nehezedett a hosszúsági probléma megoldására, mivel a megoldás folyamatos elmulasztása óriási pénzösszegekbe került Angliának. Mindenki azt hitte, hogy a matematikusok és a csillagászok biztosítják a megoldást, de ez nem így van. Ugyanakkor mind a zseniális komoly javaslatok, mind a komikus javaslatok továbbra is előkerültek.
egy komikus javaslat, amely azon a helyes megértésen alapul ,hogy az egyetemes idő ismerete lehetővé teszi a hosszúság kiszámítását, a következőképpen írható le:-

.. a “szimpátia Pora”. … a szimpátia porát nem a sebre, hanem az azt okozó fegyverre alkalmazták. … vitorlázás előtt minden hajót sebesült kutyával kell ellátni. Egy megbízható megfigyelő a parton, felszerelt szabványos óra, valamint egy kötést a kutya sebét lenne … minden órában, a pont, merítse a kötést a megoldás a por a szimpátia, a kutya a hajón lenne yelp az óra.

egy komolyabb javaslat született William Whistontól és Humphrey Dittontól 1714-ben. Javasolták, lásd :-

… a fő hajózási sávokban rendszeres időközönként számos fényhajót rögzítenek… A fényhajók rendszeres időközönként tüzelnének egy csillaghéjat, amely 6440 lábnál robbant fel. A tengeri kapitányok könnyen kiszámíthatják távolságukat a legközelebbi fényhajótól, csupán a vaku és a jelentés közötti idő időzítésével.

A Parlament létrehozott egy bizottságot, amelynek tagjai közé tartozott Newton és Halley, hogy megvizsgálják a Whiston – Ditton javaslatokat, és általában jelentést tegyenek a hosszúsági problémáról. Newton arról számolt be a Bizottságnak, hogy a legtöbb hosszúsági javaslat elméletileg helyes volt, de a gyakorlatban leesett. Newton nem támogatta a Jupiter holdjainak használatát, és megjegyezte, hogy a Whiston – Ditton módszer nem teszi lehetővé a hosszúsági hosszúság megtalálását a tengeren, ha elveszett. Newton úgy vélte, hogy az óramódszer végül sikeres lesz: –

az egyik egy óra, hogy pontosan tartsa az időt: de a hajó mozgása miatt a hő és a hideg, a nedves és a száraz változása, valamint a gravitáció különbsége a különböző szélességi fokokon, ilyen órát még nem készítettek.

A Parlament úgy gondolta, eljött az ideje, hogy radikális lépést tegyen, és 1714.június 16-án törvényt fogadtak el: –

… az ilyen személy vagy személyek nyilvános jutalmának biztosítása, mint a hosszúság felfedezése… tízezer font összegre, ha meghatározza az említett hosszúságot egy nagy kör egy fokára, vagy hatvan földrajzi mérföldre, tizenötezer fontra, ha ugyanazt a távolság kétharmadára, húszezer fontra határozza meg, ha ugyanazt a távolság felét határozza meg…

ahhoz, hogy megértsük ennek a díjnak az értékét, csak emlékezni kell szegény Flamsteed 100 £éves fizetésére, hogy mind megélhetést biztosítson, mind eszközeit megvásárolja. A biztosok kinevezése, az úgynevezett longitudinális Tanács feladata annak megítélése, hogy a javaslatok teljesítették-e a feltételeket, és hogy pénzbeli előleget biztosítsanak-e az ígéretes javaslatokhoz. A biztosok között voltak az Admiralitás tagjai, a királyi csillagász, a Savilian, Lucasian, valamint az Oxfordi és Cambridge-i Plumian matematika professzorok, valamint tíz parlamenti képviselő.
természetesen bizakodó javaslatok özöne érkezett, köztük Wren is. A Bizottság alkalmazott egy titkárnőt, hogy foglalkozzon a rengeteg lehetetlen javaslattal, és évente háromszor találkozott, hogy megvizsgálja azokat, amelyeket a miniszter úgy gondolta, hogy érdemes lehet a Bizottságot tovább tanulmányozni. Sok kis díjat tettek, de nem javaslat valódi érdeme jött.
mielőtt leírná John Harrison hozzájárulását a hosszúsági problémához, és végül megoldja a problémát, van még egy fontos összetevő, amelyet meg kell említeni. John Hadley, aki a Royal Society alelnöke volt, 1731 májusában a Társasághoz intézett közleményben leírt két új eszközt, amelyek a kettős gondolkodás elvén alapultak. Ezek az eszközök megengedettek, lásd:-

… mindkét testet (holdtávolságra) vagy a testet és a horizontot (magasságokra) a megfigyelő egyszerre látja, így a megfigyelések egy mozgó hajón megvalósíthatók.

valójában a Pennsylvaniai Thomas Godfrey szinte pontosan ugyanabban az időben készítette ugyanazt a találmányt, mint Hadley, és később Halley papírjaiban felfedezték, hogy Newtonnak hasonló ötlete volt 1700-ban, de Halley azt mondta neki, hogy ez nem praktikus.
John Harrison 1715-ben, a hosszúsági törvény elfogadását követő évben építette meg első óráját. 1727-re egy nagyon finom órát készített egy “gridiron” ingával, amely kilenc váltakozó acél-és sárgaréz rúdból állt, hogy kiküszöbölje a hőmérsékletváltozások hatásait. 1730-ban Harrison Londonba látogatott, magával vitte a gridiron ingáját és az általa kifejlesztett szöcske szökevényét, és ott pontosan megtanulta, mi szükséges a hosszúsági díj elnyeréséhez. Beszélt Halley-vel, a Royal Csillagászával, aki azt tanácsolta neki, hogy ne keressen finanszírozást a hosszúság Igazgatótanácsától, hanem először keressen pénzt más forrásokból.

Ez Harrison tette, és kapott pénzt, hogy lehetővé tegye számára, hogy az első óra, kifejezetten azért, hogy pontos időt a tengeren. Halley azt tanácsolta neki, hogy közelítsen a táblához, miután az órája épült. Harrison 1735-ben fejezte be az órát, amelyet most H1-nek hívnak. Ez egy nagy óra súlya körülbelül 35 kg, keres messze szép, de sok ötletes funkciók. Londonba vitte, ahol a Royal Society öt tagja, köztük Halley is megvizsgálta, és lelkesedtek az óra iránt, és Harrisonnak olyan igazolást adtak, amely lényegében azt jelentette,hogy a longitudinális Tanácsnak kevés lehetősége van, de tengeri tárgyalást rendelhet.
a H1 képe ezen a linken található.
Harrison a H1-et kísérte a H M S Centurian fedélzetén Lisszabonba, majd visszatért a H M S Oxfordra. Furcsa útvonalválasztás volt, mivel nagyrészt észak-déli volt, de a H1 jól viselkedett, Harrison pedig a visszatérő úton tudta elmondani a kapitánynak, hogy a hajó 150 km-rel nyugatra van, amit a kapitány hitt.
Harrison azonban nem volt elégedett a H1-gyel, és 1737-ben feljutott a H1 igazgatótanácsába. A Jegyzőkönyv a tábla rekord: –

Mr John Harrison készített egy új feltalált gép, a természet óramű, ahol azt javasolja, hogy időt a tengeren pontosabb, mint bármely más eszköz a módszer eddig ismert… és azt javasolja, hogy két éven belül készítsen egy másik, kisebb méretű gépet, amellyel megpróbálja kijavítani azokat a hibákat, amelyeket ebben az elkészítésben talált…

H2 épült £250 a fórumon a hosszúsági (azzal az ígérettel, egy másik £250 amikor szállították tesztelésre), de annak ellenére, hogy a szándék, kiderült, hogy nehezebb, mint a H1. Ez azonban számos további innovatív funkciók. Harrison 1739-ben fejezte be a H2-t, ahogy ígértem, de két évig tesztelte magát. A tengeri kísérletek nehézek voltak, mivel Anglia háborúban állt Franciaországgal: a hétéves háború minden bizonnyal megzavarta a tudományos előrehaladást.
Harrison úgy döntött, hogy épít egy harmadik órát, a H3-at, és 1741-ben írt a longitudinális Tanácsnak. További 500 fontot kapott. Nyilvánvaló, hogy a Royal Society lenyűgözte Harrison munkáját, mivel 1749-ben elnyerte a Copley-érmet, ami figyelemre méltó esemény, figyelembe véve azt a tényt, hogy Harrisonnak nincs tudományos háttere vagy képzése. A Királyi Társaság kikiáltotta Harrisont: –

… a legfontosabb tudományos felfedezés szerzője vagy a tudományhoz való hozzájárulás kísérlet vagy más módon…

Munka H3 nem ment olyan jól, mint Harrison reméltem, de nem kapott számos további fejlődése a Testület Hosszúság, mielőtt végül úgy döntött, 1757-ben nem teszt H3 de építeni egy sokkal kisebb az óra.

a H4 1757-ben indult és két év alatt fejeződött be.
a H4 képe ezen a linken található.
körülbelül 12 cm átmérőjű volt, maga Harrison pedig tökéletesen helyes volt, amikor azt mondta:-

azt hiszem, lehet, hogy merész mondani, hogy van más mechanikai vagy matematikai dolog a világon, hogy szebb vagy kíváncsi textúra, mint ez az én óra vagy idő-keeper a hosszúsági …

1761-ben Harrison kísérletet kért a tengeren a H4-re. 1741-től 3000 fontot kapott a Tanácstól, hogy segítsen neki befejezni a munkáját, és most újabb 500 fontot adtak neki a H4 teljes beállításához.
bár Harrisont eddig elég jól kezelte az Igazgatótanács, most szinte lehetetlen volt meggyőzni őket arról, hogy a H4 teljesítette a 20000 £ – os díj odaítélésének feltételeit. Tárgyalást szerveztek, és a H4-et John Harrison fiával, William Harrisonnal együtt a Deptfordra helyezték. A díj feltételei teljesen teljesültek, amikor a Deptford elérte Jamaicát, a H4 csak 5 másodpercet veszített az egész utazáson. A visszatéréskor, amely nem volt része a tárgyalásnak, a H4 William Harrisonnal a sloop Merlinben volt. Az időjárás rendkívül rossz volt, a Merlin az egész utazás során pufferelt, de a H4 még mindig a 20000 £ – díjra megállapított feltételek szerint működött.
A Royal Society és a longitudinális Tanács nem volt hajlandó megadni Harrisonnak azt a 20000 fontot, amit a feltételek teljesítéséért megérdemelt. Ennek számos oka volt. Először is, a feltételeket akkor hozták létre, amikor kevés esély volt arra, hogy teljesüljenek, így nem gondosan átgondolták őket. Most azzal érveltek, hogy lehetett volna esély, ami azt jelentette, hogy a H4 teljesítette a feltételeket. Talán még jelentősebb volt a királyi társadalom sok tagja, akik még mindig remélték, hogy maguk nyerik meg a díjat.
James Bradley, aki 1742-ben Halley-t királyi csillagászként követte, és Tobias Mayer meg volt győződve arról, hogy a holdtávolsági módszer a hosszúsági probléma megoldásához vezet. Mayer 1756-ban elküldte a Holdasztalokat a longitudinális Tanácsba, de a hétéves háború Franciaországgal megakadályozta a megfelelő kísérleteket. 1761-ben Maskelyne-t, a holdtávolság módszerének egy másik erős hívőjét, Henry herceghez küldték Szent Helenába, hogy tesztelje a Holdtávolság módszerét a hosszúság tábláján, különösen Mayer asztalainak tesztelésére. A Howse leírja Maskelyne munkáját a Hold távolság módszer ezen az úton: –

úgy érezte, hogy bizonyította a hasznosságát Mayer táblázatok és a módszer általában a külső út. Homeward kötött, ezért ő vette néhány észrevételt magát… Amit azonban tett, az az volt, hogy bátorította a hajó tisztjeit, hogy tegyenek ilyen megfigyeléseket, és hogy megmutassák nekik, hogyan kell elvégezni a fáradságos számításokat…

Maskelyne azt állította:-

hosszúság mindig megtalálható egy bizonyos fokon belül, vagy nagyon kevés Több, amely választ mintegy 40 földrajzi mérföld a szélességi a La Manche-csatorna.

Bradley azt állította, hogy ő és Tobias Mayer megosztották volna a £10000 hosszúsági díjat, de Harrison átkozott órájáért. Nem csak Harrison volt, aki keményen érezte magát.
James Bradley és Mayer mindketten 1762-ben haltak meg, de Mayer özvegye később 3000 fontot kapott az Igazgatóságtól. Harrison továbbra is folytatta a csatát, de attól tartott, hogy Mayer Mayer táblázatokkal kapcsolatos sikereiről szóló jelentését méltónak lehet tekinteni a díjra, mivel saját sikerét figyelmen kívül hagyták. 1764. március 28-án, William Harrisonnal és a H4-essel a fedélzetén egy újabb H4-es próbát rendeztek a H4-es számára. Érkezéskor Barbados William Harrison felfedezte, hogy Maskelyne már küldött előre megítélni a siker a tárgyalás.
William Harrison panaszkodott, hogy Maskelyne nem pártatlan bíró, és Maskelyne volt a jó kegyelem, hogy kérje, hogy a szükséges észrevételeket kell tenni valaki, mert beteg volt. A H4 mindössze 54 másodpercet veszített el az út 5 hónapjában, majd a hiba kijavítása után, amelyet Harrison az utazás előtt meghatározott, a hiba 15 másodpercre csökkent.
a 20000 £ – os díjat elnyerő H4 tudományos esete vitathatatlan volt. A Kendall által készített H4 másolata, a K1, szintén jól jött a díj feltételei között, és John Harrison, 78 éves korában, újabb h5 órát tett a longitudinális Tanács által meghatározott további feltételek kielégítésére tett kísérleteiben. Azonban volt egy petíciót John Harrison a King George III mielőtt megkapta a díjat megoldása a hosszúsági probléma.
A K1 képe ezen a linken található.
a tengeri kronométer fejlesztésében Harrison leírása után: –

a fiatalabb kollégákra bízták a kronométerek tervezését … elég olcsó ahhoz, hogy elérhető legyen a közönséges navigátorok számára. … A Brit Kelet-indiai Társaság Korán ragaszkodott ahhoz, hogy minden hajója kronométereket szállítson. A Királyi Haditengerészet valamivel lassabb volt a következő öltönyben: 1840-ben vagy később, mielőtt a hajók kronométereket szállítottak otthoni vizeken… az éves kronométer-próbákra Greenwichben került sor 1821-től, a legjobb kronométerek díjaival.