diumenge, 3 de maig de 2009

El problema de la longitud ( II )

Abans de llegir aquest article és recomanable haver llegit el primer article d'aquest tema, podeu trobar-lo fent clic ací: El problema de la longitud ( I ).

Altres alternatives als mètodes descrits eren la medició de la distància entre el pol nord magnètic i geogràfic, relacionables mitjançant mapes de punts que vincularen aquesta diferència a la longitud. Aquest mètode tenia avantatges clars a l'època, ja que és independent del temps, encara que resulta prou imprecís, ja que la magnitud del camp magnètic terrestre varia segons el punt on es realitza la medició, i aquesta variació confon la brúixola, fent que es desvie de l'indicació original cap als punts concentradors de camp magnètic. Aquest fenomen va ser descrit per Edmund Halley en una sèrie de viatges marítims de dos anys de duració.Va ser Humphrey Ditton qui va desenvolupar un sistema d'avís per so, on una certa quantitat de vaixells ubicats en alta mar en una posició coneguda disparaven els seus canons a una certa hora, de manera que els mariners, a través de la diferència entre el so escoltat i el rellotge del vaixell eren capaços de trobar la seua longitud, encara que aquest mètode no va tindre acceptació per l'escassa precisió de les determinacions i l'alt cost de manteniment d'aquest sistema.

El 8 de juliol de 1714 es va emetre el Decret de la Longitud, segons el qual s'oferien premis a tots aquells que presentaren un mètode vàlid i precís per a determinar la longitud a la mar. Aquests premis constaven d'una dotació econòmica elevadíssima, amb 20.000 lliures al mètode que poguera fixar la longitud amb una precisió de mig grau, 15.000 al que poguera fixar-la amb 2/3 de grau d'imprecisió, i 10.000 en cas de que l'error fóra un grau. Amb objectiu d'entregar els premis es va crear el Consell de la Longitud, un jurat format per especialistes. No obstant això, el Consell podia donar incentius al desenvolupament de les millors idees i els conceptes amb més ressò.

El primer rellotge mecànic de precisió que es va presentar va ser el de Thacker el 1714, i consistia en un rellotge de pèndol encaixat dins d'un recipient de vidre al buit, que l'aïllava de les variacions en les condicions atmosfèriques, i contenia també un novedós sistema de corda, de manera que mentre durava l'operació de donar corda al rellotge aquest continuava funcionant. El problema d'aquest disseny era la temperatura, que ocasionava variacions importants en la marxa de l'instrument, i encara que Thacker va donar una relació entre la temperatura i la desviació esperable aquest fet obligava algú a enregistrar la temperatura per tal de poder calcular l'hora local amb la precisió suficient per a obtenir el premi. La foto següent correspon al cronòmetre de Thacker:Finalment va ser John Harrison, un fuster i rellotger autodidacta anglès qui va desenvolupar un cronòmetre marí que en principi permetria determinar el temps dins dels límits imposats pel Decret de Longitud. Els detalls de la vida d'aquest insigne rellotger no es coneixen amb exactitud, encara que els historiadors han datat el primer rellotge de pèndol construit en fusta per ell en 1713. En aquella època, Harrison encara no havia complit 20 anys, però les seues construccions tenien una gran qualitat tècnica, desafiant el fregament i el desgast amb l'ús de fustes autolubricants i d'un disseny cuidadós que aprofitava les màximes característiques resistents dels materials utilitzats.

Dues de les millores més notables en el camp de la rellotgeria van ser introduïdes per Harrison, la primera de les quals és un pèndol autocompensat per temperatura, i l'altra l'escapament grasshopper, que van permetre avanços significatius en l'art de medir el temps amb exactitud. Utilitzant una combinació de dos metalls units convenientment, Harrison podia compensar les variacions en la posició del centre de gravetat del pèndol, minimitzant el seu desplaçament a causa de la temperatura i les desviacions degudes a aquests moviments. El resultat del seu esforç es veu recompensat amb errors de l'ordre d'un segon al mes en les maquinàries equipades amb aquestos avanços, mentre que en la seua època, els rellotges de la millor qualitat es desviaven més d'un minut al dia. A continuació podeu vore l'esquema del escapament grasshopper:
No obstant això, s'havia demostrat que el pèndol era únicament vàlid en terra ferma, ja que les ones feien que es desviara de la seua magnífica precisió, i per això Harrison va desenvolupar un altre sistema per al rellotge marí. El 1730 es va reunir amb alguns integrants del Consell de la Longitud per tal d'explicar-los les seues idees, i després de la seua aprovació, va construir el H-1, el primer cronòmetre marí, fabricat principalment amb bronze i fusta. Aquest rellotge es va enviar per ordre de la Societat Reial a Lisboa, i posteriorment va tornar a Anglaterra, mantenint una gran precisió en tot el trajecte. En retornar, Harrison va manifestar la seua voluntat de desenvolupar un nou rellotge més compacte i més precís, i el Consell de la Longitud va prometre financiar-lo amb 500 lliures, de les quals la meitat es donarien abans de la prova, i l'altra meitat després de la prova del rellotge en el viatge a les Índies Occidentals, amb la condició que els dos rellotges (H-1 i H-2) quedarien en poder del Consell. A continuació teniu les imatges del H-1 i H-2:











Harrison va acceptar i va procedir a desenvolupar aquest nou H-2, encara que aquest cronòmetre mai es va embarcar a bord d'una nau. No obstant això, sí que es van efectuar mesures de la seva precisió, extraordinàriament elevada per a l'època. Després d'aquest pas, Harrison va continuar innovant, demanant de tant en tant financiació al Consell, i dinou anys d'esforç van donar pas al nou H-3 (1757), mentre el mètode de la distància lunar també guanyava adeptes gràcies a l'aparició de l'octant, i posteriorment el sextant, instrument que permitia la determinació de la longitud en conjunció amb un mapa del cel, encara que la facilitat d'ús del nou H-3 front als mètodes astronòmics afavorien Harrison:
Aquest projecte va requerir noves invencions en quant a compensació de temperatura, i també en el camp de la reducció del fregament en les parts mòbils, on es va desenvolupar un sistema de rodaments de boles que permitia minimitzar les pèrdues per fregament als eixos. No obstant això, el H-3 pesava 27 kilos, i media uns 60 cm d'alt per 30 cm d'ample, unes dimensions grans però menors a les exigides.

No obstant això, per als astrònoms el cronòmetre resultava una solució poc viable, i argumentaven en contra d'aquest al Consell, òrgan que va anar canviant la seua posició favorable cap a Harrison per l'escepticisme absolut, encara que açò no va desanimar el rellotger, que va presentar el quart cronòmetre (H-4) el 1759, establint un rècord d'exactitud en un viatge a Jamaica, on en 81 dies es va retrasar únicament 5,1 segons. A pesar d'aquests resultats extraordinaris el Consell no va atorgar el premi a Harrison, qui va haver d'esperar un temps a causa de les nombroses disputes entre astrònoms i rellotgers. Fotografia del H-4, de 13 centímetres de diàmetre i un pes aproximat de 1,5 kilograms:
En els pròxims dies continuaré la història del problema de la determinació de la longitud amb la tercera i darrera part.

1 comentari:

Unknown ha dit...

En 81 dies i en un viatje tan llarg una imprecissió de 5 segons per a l'època es una meravella de la tècnica. No entenc que podien estar debatint per a no donar-li el premi pel fantàstic H-4... a vore que ens diu la tercera part. La combinació d'historia amb l'explicació cièntifica fa que el article siga d'allò més interessant. A vore que ens conta la tercera part