den tidlige historie om længdegradsproblemet diskuteres i vores artikel Longitude and the Acadus Prismie Royale. Denne artikel diskuterer angrebet på længdegradsproblemet i England, der begyndte omkring midten af det 17.århundrede.grupper af forskere begyndte at mødes i London fra 1645, og længdegradsproblemet var bestemt et af de største problemer, som de diskuterede. Et digt skrevet i 1661 beskrev det arbejde, der foregik på Gresham College (se ):-

Colledge vil hele verden måle,
som mest umulige konkludere,
og navigatører gør en fornøjelse
ved at finde ud af længdegraden.
hver Tarpalling skal derefter med lethed
Sayle alle skibe til th ‘ Antipodes.

i 1662 blev gruppen fra Gresham College, der omfattede John Vilkins, John Muris og Robert Hooke og andre grupper af forskere, Royal Society of London til fremme af naturlig viden. Royal Society blev tildelt sit charter af Charles II og et andet medlem af Gresham College-gruppen, Christopher skruenøgle, skrev indledningen til Royal Society ‘ s charter. Et af de erklærede mål for det nystiftede Royal Society var at finde længdegraden.Jonas Moore, en matematik lærer og landmåler, der var meget for med Charles II, blev en protektor for John Flamsteed i 1670 efter at han mødte Flamsteed under et besøg Flamsteed gjort til Royal Society i London. Jonas Moore var i stand til at give Flamsteed instrumenter til at udføre astronomiske observationer. Tre år senere grundlagde Moore sammen med den berømte dagbogsforfatter Samuel Pepys Royal Mathematical School inden for Christ ‘ s Hospital. Denne skole blev oprettet med det specifikke mål at træne drenge i navigationsteknikker, så de kunne tjene kongen til søs.
der blev fremsat forslag til løsning af længdegradsproblemet, og i 1673 blev et baseret på magnetisk deklination foreslået af en bestemt Henry Bond, se . Charles II nedsatte et udvalg til at undersøge forslaget, udvalget inkluderet blandt dets medlemmer Brouncker, præsidenten for Royal Society, John Pell og Robert Hooke.
Hooke havde længe været interesseret i Ure, og om de kunne bruges til at løse længdegradsproblemet. Efter at have undersøgt vanskelighederne konkluderede han, at det var næsten umuligt at få et ur til at holde tilstrækkelig nøjagtig tid til søs til at løse længdegradsproblemet:-

vanskeligheder blev foreslået fra ændring af klimaer, luft, varme og forkølelse, temperatur på fjedre, vibrationernes Art, brug af materialer, skibets bevægelse …

ikke desto mindre havde Hooke holdt foredrag i 1664 om 20 forskellige måder at bruge en fjeder til at gøre balancen på et ur mere ensartet og sagde, at han havde et par tricks i ærmet, der kunne lade ham producere et tilstrækkeligt nøjagtigt ur. Hooke var derfor ligesom næsten alle videnskabsmænd på den tid en forudindtaget dommer over længdegradsløsninger, da han håbede at løse problemet selv.Jonas Moore synes, selvom han er ivrig efter at se en løsning på længdegradsproblemet, at have set sin rolle som at gøre det muligt for andre at løse det snarere end sig selv. Han overtalte Charles II til at give en kendelse, så Cambridge kunne tildele en Ma til Flamsteed i 1674. Samme år begyndte Royal Society at planlægge at oprette et observatorium, som Moore tilbød at finansiere, men et andet forslag kom fra en franskmand Le Sieur de St Pierre, der hævdede at have løst længdegradsproblemet ved hjælp af astronomiske data. Charles II oprettede en kongelig kommission til at undersøge disse nye forslag fra St. Pierre bestående af Brouncker, Pell, Hooke sammen med skruenøgle og tre andre.i Februar 1675 ankom Flamsteed til London for at bo hos Moore, og Moore arrangerede, at Flamsteed blev udnævnt til assistent for Royal Commission, der netop blev oprettet for at undersøge St Pierre ‘ s længdegradsforslag. Flamsteed lavede hurtigt observationer, der viste, at St Pierre ‘ s metode til at forudsige månens position, Månens afstandsmetode til løsning af længdegradsproblemet, var til ringe nytte. Selvfølgelig, hvis Månens nøjagtige position kunne forudsiges, blev længdegradsproblemet løst, og englænderne begyndte at behandle dette som deres vigtigste angreb på længdegradsproblemet i modsætning til franskmændene, der stort set arbejdede på Jupiters måner.Moore sørgede også for, at Flamsteed besøgte kongen og fortalte ham om Jean Picards arbejde i Paris-observatoriet og det franske angreb på længdegradsproblemet. Flamsteed, der spillede ‘national pride’ – kortet, understregede Kongen, hvordan franskmændene havde et kongeligt observatorium for dette arbejde, og Kongen flyttede hurtigt, så England kunne matche Frankrig. Den 4. marts 1675 udnævnte han Flamsteed til sin astronomiske observatør ved kongelig kendelse. Fra sin løn på 100 kr. måtte han betale 10 kr. skat og også give alle sine egne instrumenter, så han kunne:-

… Anvend sig med den mest nøjagtige omhu og flid for at rette op på tabellerne i himlenes bevægelser og de faste stjerners steder for at finde den så meget ønskede længdegrad af steder til perfektion af navigationskunsten.

Flamsteed blev informeret om hans udnævnelse af Moore, men var langt fra ophidset af den foreslåede løn, især da han lærte, at han måtte give lektioner til to drenge på Royal Mathematical School på Christ ‘ s Hospital som en del af hans opgaver. Inden for to dage efter Flamsteeds udnævnelse var Greenville blevet accepteret som et sted for det nye observatorium, hvor stedet blev valgt af skruenøgle. Bygningen Royal Observatory begyndte i 1675 designet af skruenøgle og instrueret af Hooke. Flamsteed og Halley rådgav om kravene til instrumenterne, og observation begyndte i 1676.
Et af Flamsteeds første projekter på Royal Observatory var at forsøge at bevise, at jorden roterede på sin akse med en konstant hastighed. Dette var blevet antaget af Copernicus, da han først fremsatte sin teori om solsystemet, men det var aldrig blevet bevist. Det var også en vigtig ingrediens i alle foreslåede metoder til bestemmelse af længdegrad, der antog, at Jorden roterer et fast beløb i hvert minut.Moore købte to ure til Flamsteed med pendler 4 m lange, som blev hængt over urskiverne. Solen kunne ikke bruges som tidtager, da det faktum, at Jordens bane ikke er cirkulær, betyder, at soltiden ville være forud for nøjagtig Urtid for en del af året og bag den på andre tidspunkter. Denne variation mellem Urtid og soltid er kendt som Tidsligningen eller ligningen af naturlige dage og havde været kendt af grækerne og Araberne mange århundreder tidligere (selvom naturligvis årsagen til variationen ikke blev forstået).
Du kan se et billede af observatoriet på dette LINK. Der er de to drejeknapper til venstre med pendulets bobs synlige over drejeknapperne.Flamsteed brugte stjernen Sirius som en tidtager, der korrigerede siderisk tid opnået fra successive transitter af stjernen til soltid, forskellen skyldes naturligvis Jordens rotation rundt om Solen. Flamsteed skrev i et brev i 1677: –

… vores ure holdt en så god korrespondance med himlen, at jeg ikke tvivler på det, men de ville bevise, at jordens revolutioner var isokroniske…

han krævede et år for at gennemføre eksperimentet, men dette ville kun være muligt, hvis Ordnance, der betalte sin løn:-

… sult mig ikke ud, for min godtgørelse, du ved, er kun lille, og nu er de tre fjerdedele i min gæld. Jeg frygter, at jeg må komme ned i landet for at søge en dårlig præstegård og derefter farvel til et eksperiment.

Flamsteed sultede dog ikke, og i Marts 1678 havde han bevist jordens isokronrotation. En del af længdegradsproblemet blev således løst, selvom ingen virkelig tvivlede på, at jorden roterede med en konstant hastighed. (Selvfølgelig ved vi nu, at vi med mere nøjagtige målinger kan opdage, at Jordens rotationshastighed ændrer sig, og spring sekunder tilføjes ved forskellige lejligheder for at korrigere for dette.)
Det Kongelige Observatorium skulle levere store mængder data, og Flamsteed brugte 15 år fra 1689 til 1704 på at udarbejde Månens tabeller til Månens afstandsmetode til at finde længdegraden. Han krævede også data om månen, så han kunne perfektionere sin forståelse af kredsløbet med hensyn til sin nye gravitationsteori.mellem 1690 og 1707 var der en række hændelser, hvor engelske flådeskibe gik tabt til søs, fordi de havde mistet deres positioner. I den mest alvorlige hændelse i 1707 gik over 2000 mand tabt, da fire skibe strandede på Scilly Islands, mens de vendte tilbage til England. Mere og mere pres voksede for en løsning på længdegradsproblemet, da den fortsatte manglende løsning af det kostede England enorme summer. Alle troede, at matematikere og astronomer ville give løsningen, men det er ikke at være. Men både geniale seriøse forslag såvel som komiske fortsatte med at komme frem.
et komisk forslag, der er baseret på den korrekte forståelse af, at en viden om universel tid ville gøre det muligt at beregne længdegraden, er beskrevet i :-

involveret brugen af … den ‘pulver af sympati’. … pulveret af sympati blev anvendt, ikke på såret, men på det våben, der påførte det. … før sejlads skal hvert skib være forsynet med en såret hund. En pålidelig observatør på land, udstyret med et standardur og et bandage fra hundens sår ville … hver time, på prikken, nedsænk bandagen i en opløsning af pulveret af sympati, og hunden om bord ville råbe timen.

et mere seriøst forslag kom fra Humphrey Ditton og Humphrey Ditton i 1714. De foreslog, se: –

… et antal lysskibe forankres med jævne mellemrum i de vigtigste sejlruter… Lysskibene skyder med jævne mellemrum en stjerneskal, der er tidsbestemt til at eksplodere ved 6440 fod. Søkaptajner kunne let beregne deres afstand fra det nærmeste lysskib ved blot at indstille intervallet mellem flashen og rapporten.

Parlamentet nedsatte et udvalg, hvis medlemmer omfattede Nyton og Halley, til at undersøge forslagene og rapportere generelt om længdegradsproblemet. De fleste længdegradsforslag var korrekte i teorien, men faldt i praksis. Den franske metode til at bruge Jupiters måner og bemærkede, at fløjten – Ditton-metoden ikke tillod længdegrad at blive fundet til søs, hvis den nogensinde gik tabt. –

den ene er ved et ur at holde tiden nøjagtigt: men på grund af skibets bevægelse var variationen i varme og kulde, våd og tør og forskellen i tyngdekraften på forskellige breddegrader endnu ikke lavet.

Parlamentet troede, at tiden var inde til at foretage et radikalt skridt, og den 16.juni 1714 vedtog de en handling:-

… for at give en offentlig belønning for den eller de personer, der skal opdage længdegraden… til et beløb på ti tusind pund, hvis det bestemmer den nævnte længdegrad til en grad af en stor cirkel, eller tres geografiske miles, til femten tusind pund, hvis det bestemmer det samme til to tredjedele af afstanden, og til tyve tusind pund, hvis det bestemmer det samme til halvdelen af den samme afstand…

for at forstå værdien af denne præmie behøver man kun at huske dårlig Flamsteeds årsløn på 100 kr.for at give både et levende og at købe sine instrumenter. Kommissærer blev udnævnt, kendt som Board of Longitude, at bedømme, om forslagene havde opfyldt betingelserne og at yde kontant forskud til lovende forslag. Blandt kommissærerne var medlemmer af Admiralitetet, astronomen Royal, Savilian, Lucasian og Plumian professorer i matematik i Cambridge og ti medlemmer af Parlamentet.
selvfølgelig var der en strøm af håbefulde forslag indsendt, en fra skruenøgle er blandt dem. Kommissionen beskæftigede en sekretær til at håndtere det enorme antal umulige forslag og mødtes tre gange om året for at overveje dem, som sekretæren mente bare kunne være værd at Kommissionen studerer yderligere. Mange små priser blev lavet, men der kom ikke noget forslag om reel fortjeneste.
Før du beskriver John Harrisons Bidrag til længdegradsproblemet, og hans endelig løsning af problemet, er der en anden vigtig ingrediens, som bør nævnes. John Hadley, der var næstformand for Royal Society, beskrevet i en meddelelse til Society i Maj 1731, to nye instrumenter, der var baseret på princippet om dobbelt refleksion. Disse instrumenter tilladt, se: –

… begge kroppe (for måneafstande) eller kroppen og horisonten (for højder), der skal ses af observatøren samtidigt, hvilket gør observationer i et bevægende skib praktisk muligt.

et billede af H1 er på dette LINK.Harrison ledsagede H1 om bord på H M S Centurian til Lissabon og vendte tilbage på H M S. Det var et mærkeligt valg af en rute, da det stort set var nord/syd, men H1 opførte sig godt, og Harrison var i stand til at fortælle kaptajnen på returrejsen, at skibet var 150 km længere mod vest, som kaptajnen troede.men Harrison var ikke tilfreds med H1 og han henvendte sig til bestyrelsen for længdegrad i 1737. Referatet af bestyrelsen rekord: –

John Harrison produceret en ny opfundet maskine, i form af urværk, hvorved han foreslår at holde tiden på havet med mere nøjagtighed end noget andet instrument metode hidtil kendt… og foreslår at fremstille en anden maskine af mindre dimensioner inden for to år, hvorved han vil bestræbe sig på at rette op på nogle mangler, som han har fundet i den forberedte…

H2 blev bygget med kar 250 fra Længdegradsbrættet (med løftet om en anden kar 250, da det blev leveret til test), men på trods af hensigten viste det sig at være tungere end H1. Det havde dog en række yderligere innovative funktioner. Harrison afsluttede H2 i 1739, som lovet, men brugte to år på at teste det selv. Søforsøg var vanskelige, da England var i krig med Frankrig: Syvårskrigen forstyrrede bestemt det videnskabelige fremskridt.Harrison besluttede at bygge et tredje ur, H3, og skrev til bestyrelsen for længdegrad i 1741. Han blev tildelt en anden kr. 500. Det var klart, at Royal Society var imponeret over Harrisons arbejde, da de tildelte ham deres Copley-medalje i 1749, en bemærkelsesværdig begivenhed i betragtning af det faktum, at Harrison ikke havde nogen akademisk baggrund eller uddannelse. Royal Society proklamerede Harrison at være: –

… forfatteren af den vigtigste videnskabelige opdagelse eller bidrag til videnskab ved eksperiment eller på anden måde…

arbejdet med H3 gik ikke så godt, som Harrison havde håbet, og han modtog en række yderligere fremskridt fra bestyrelsen for længdegrad, før han til sidst besluttede i 1757 ikke at teste H3, men at bygge et meget mindre ur.
H4 blev startet i 1757 og afsluttet på to år.
et billede af H4 er på dette LINK.
det var omkring 12 cm i diameter og Harrison selv var helt korrekt, da han sagde:-

jeg tror, jeg kan gøre fed til at sige, at der er nogen anden mekanisk eller matematisk ting i verden, der er smukkere eller nysgerrig i tekstur end dette mit ur eller tid-keeper for længdegrad …

i 1761 anmodede Harrison om en retssag til søs for H4. Siden 1741 havde han modtaget 3000 kr.fra Længdegradsstyrelsen for at hjælpe ham med at fuldføre sit arbejde, og de gav ham nu endnu 500 kr. til at fuldføre justeringen H4.selvom Harrison indtil dette tidspunkt var blevet behandlet ret godt af Længdegradsbestyrelsen, skulle han nu finde det næsten umuligt at overbevise dem om, at H4 opfyldte betingelserne for tildeling af prisen for 20000-prisen. En retssag blev organiseret, og H4 blev sat på Deptford med John Harrisons søn, Vilhelm Harrison, der passede det. Betingelserne for prisen blev fuldstændigt opfyldt, da Deptford nåede Jamaica, hvor H4 kun havde tabt 5 sekunder på hele rejsen. Ved hjemkomsten, som ikke var en del af retssagen, var H4 med Vilhelm Harrison på sloop Merlin. Vejret var ekstremt dårligt, og Merlinen blev buffeteret under hele rejsen, men H4 blev stadig udført inden for de betingelser, der var fastsat for prisen for 20000.

Royal Society og bestyrelsen for længdegrad var uvillige til at give Harrison den 20000, han fortjente for at opfylde betingelserne. Der var en række grunde til dette. For det første var betingelserne blevet oprettet, da der ikke var meget Udsigt til, at de ville blive opfyldt, så de ikke var blevet nøje gennemtænkt. Nu blev det hævdet, at det kunne have været en chance, hvilket betød, at H4 opfyldte betingelserne. Måske mere markant var der stadig mange medlemmer af Royal Society, der stadig håbede at vinde prisen selv.James Bradley, der havde efterfulgt Halley som astronom Royal i 1742, og Tobias Mayer var overbeviste om, at månens afstandsmetode ville føre til løsningen af længdegradsproblemet. Mayer havde sendt sine måneborde til Længdegradsstyrelsen i 1756, men Syvårskrigen med Frankrig havde forhindret ordentlige forsøg. I 1761 Maskelyne, en anden stærk tro på månens afstandsmetode, blev sendt til St. Helena på Prins Henry for at teste Månens afstandsmetode til længdegrad og især for at teste Mayers borde. Maskelynes arbejde med månens afstandsmetode på denne rejse:-

han følte, at han havde bevist nytten af Mayers tabeller og af metoden generelt på udrejsen. Hjemvendt bundet, derfor tog han kun få observationer selv… Det, han gjorde, var imidlertid at tilskynde skibets officerer til at tage sådanne observationer og vise dem, hvordan de skulle udføre de besværlige beregninger…

Maskelyne hævdede:-

længdegrad kan altid findes inden for en grad eller meget lidt mere, hvilket svarer til omkring 40 geografiske miles i bredden af den Engelske Kanal.

Bradley hævdede, at han og Tobias Mayer ville have delt den længdegradspris på 10000, men for Harrisons sprængte ur. Det var ikke kun Harrison, der følte sig hårdt udført af.James Bradley og Mayer døde begge i 1762, men Mayers enke modtog senere 3000 kr.fra bestyrelsen for længdegrad. Det forblev for Harrison at fortsætte sin kamp, men han begyndte at frygte, at Mayers rapport om hans succes med Mayers borde kunne ses som værdig til prisen, da hans egen succes var blevet ignoreret. Et andet forsøg for H4 blev arrangeret, og H M S Tartar sejlede fra Portsmouth den 28. marts 1764 med Vilhelm Harrison og H4 om bord. Ved ankomsten til Barbados opdagede Harrison, at Maskelyne var blevet sendt videre for at bedømme retssagens succes.Harrison klagede over, at Maskelyne ikke var en upartisk dommer, og Maskelyne havde den gode nåde at bede om, at de nødvendige observationer blev foretaget af en anden, da han var syg. H4 tabte kun 54 sekunder i de 5 måneder af rejsen, og efter korrektion for fejl, som Harrison havde angivet før rejsen, blev fejlen reduceret til 15 sekunder.
Den Videnskabelige sag for H4, der vandt prisen for 20000, var ubestridelig. En kopi af H4 lavet af Kendall, kaldet K1, viste sig også at komme godt inden for betingelserne for prisen, og John Harrison, i en alder af 78, lavede endnu et ur H5 i sine forsøg på at opfylde yderligere betingelser, der er fastsat af bestyrelsen for længdegrad. Det tog dog et andragende fra John Harrison til Kongen George III, før han modtog sin pris for at løse længdegradsproblemet.
Et billede af K1 er på dette LINK.
i udviklingen af det marine kronometer efter Harrison er beskrevet:-

det blev overladt til yngre kolleger at designe kronometre … billig nok til at være inden for rækkevidde af almindelige navigatører. … British East India Company insisterede tidligt på, at alle deres skibe bærer kronometre. Royal Navy var noget langsommere i følgende kulør: det var 1840 eller senere, før skibe transporterede kronometre i hjemmevand… årlige kronometerforsøg fandt sted i 1821 med præmier for de bedste kronometre indsendt.