القصة

ما مدى دقة تمكن علماء الفلك القدماء من إيجاد خطوط الطول والعرض؟


في الأزمنة الكلاسيكية ، لنقل من 200 قبل الميلاد إلى 400 بعد الميلاد ، ما مدى دقة تحديد الفلكي لخط العرض وخط الطول؟ هل يمكن أن يجدوا موقعهم إلى أقرب درجة؟ دقيقة؟ ثانيا؟

أظن أنه يمكنهم العثور على خط العرض الخاص بهم بدقة إلى حد ما ، لكن لم يكن لديهم طريقة جيدة لتحديد خط الطول - لكنني حقًا لست متأكدًا.

ملحوظة: لا يجب أن يكون هذا في البحر ، فقد يكون تحديد موقع الموقع على الأرض. وأنا أبحث عنه كيف بدقة يمكنهم تحديد خطوط الطول والعرض ، ليس فقط سواء يقدروا.


يقول بن كرويل 15 دقيقة من خط العرض في المجسطي لبطليموس وفقًا لغولدشتاين. على هذا المنوال ، قمت بفحص بعض المصادر القديمة وتوصلت إلى النتائج التالية:

في كتاب جغرافيا بطليموس ، يقرأ "الموازي الرابع يبعد ساعة واحدة [من خط الاستواء] و 16 درجة 25". هذا موازٍ [خط العرض] عبر مروي. في الواقع تقع مروي بين 16 ° 53 'و 17 ° 00' لذلك فإن Ptolemy دقيق فقط لأقرب درجة في هذا القياس ، ولكن بما أن هذا الجزء من الجغرافيا مخصص لصنع كرات أرضية ، فإن الدقة الأكبر من درجة ليست ضرورية.

في قياسه لجزيرة كابري ، يعطي بطليموس خط عرض 40 ° 10 وخط طول 39 ° 20. في قياسنا ، تقع الجزيرة على خط عرض 40 درجة 32 بوصة وخط طول 14 درجة 11-16 بوصة. لذا ، فهو صغير جدًا في خط العرض بمقدار 22 دقيقة. لاحظ أن بطليموس يعطي قياسات بزيادات قدرها 5 دقائق (الدقة المزعومة).

الآن ، دعونا ننظر في الكتاب الرابع من الجغرافيا ، الفصل الخامس ، مصر. يعطي بطليموس إحداثيات هليوبوليس على أنها خط عرض 29 ° 50 'وخط طول 62 ° 30' ، بينما قياسنا الحديث هو 30 ° 07 'خط عرض و 31 ° 18' خط طول. لذا فإن قياس خط العرض صغير جدًا بمقدار 17 دقيقة.

لذلك ، نرى في أحد القياسات أنه -22 دقيقة والآخر -17 دقيقة ، أي بفارق 5 دقائق. ومن ثم ، فإن ادعاء بطليموس بالدقة البالغة 5 دقائق يبدو صحيحًا تقريبًا. لديه خطأ منهجي في جميع قياسات خطوط العرض الخاصة به حيث يكون منخفضًا جدًا بحوالي 20 دقيقة ، وخطأ قياس يبلغ حوالي 5 دقائق ، وهي دقته المزعومة. ستكون هناك حاجة إلى مزيد من الدراسة لتحديد ما إذا كان خطأه -20 دقيقة عالميًا ، أو ما إذا كان علماء الفلك الآخرون قد ارتكبوا نفس الخطأ ، بناءً على قياس غير دقيق للأرض ، ربما.

الآن ، دعونا ننظر في خط الطول. بين كابري وهليوبوليس ، يقيس بطليموس 23 ° 10 'بالطرح من القيم المذكورة أعلاه. فرقنا الحديث في خط الطول هو 17 درجة 2-7 '. يوجد فرق 6 درجات.

لنرى ما إذا كان هناك خطأ منهجي ، دعونا نلقي نظرة على قياس آخر ، وهو قياس قيصرية ستروتونيس ، العاصمة الرومانية في فلسطين ، حيث انطلق بيلاطس البنطي. نقيس اليوم خط طوله على أنه 34 ° 53 'يبعد 20 ° 40' عن كابري. يعطي بطليموس خط الطول 60 ° 15 'أي 20 ° 55' من قياسه لكابري ، فرق 15 دقيقة فقط من القياس الحديث. لذلك ، من المثير للاهتمام أنه في بعض قياسات خطوط الطول يكون دقيقًا في غضون دقائق ، ولكن في قياسات أخرى تزيد عن 5 درجات.

من هذا يمكننا أن نرى أنه ، على الأقل بناءً على هذه الأمثلة ، لا يوجد تحيز منهجي في قياسات خط الطول الخاصة به ، ولكن فرق الدقة يصل إلى 6 درجات لخط الطول. يبدو أن هناك تحيزًا في قياس خط العرض لمدة 20 دقيقة ، وإذا عدّلنا هذا التحيز ، فسيأتي في غضون 5 دقائق من خط العرض باستمرار.

هناك كتاب ، تاريخ وممارسة علم الفلك القديم لجيمس إيفانز ، والذي يتناول بالتفصيل أساليب القدماء. لسوء الحظ ، لا يحاول تحديد دقة القياسات ، ولكن بعد قراءة هذا الكتاب ، فإن الانطباع الذي لدي هو أن الإغريق القدماء بعد هيبارخوس كانوا قادرين على القياس إلى أقرب دقيقة واحدة من خط العرض ودرجتين من خط الطول.


يمكن حساب خط العرض من ملاحظات الأجسام النجمية (عادةً باستخدام شيء مثل الإسطرلاب) وقليلًا من الرياضيات. كان بإمكان الإغريق القيام بذلك منذ عام 150 قبل الميلاد ، ولكن فقط على اليابسة. لم يتم اختراع الإسطرلاب البحري حتى حوالي عام 1300 م.

لم يكن لدى أي شخص طريقة جيدة لتحديد خط الطول في الوقت الفعلي على متن سفينة قبل اختراع الكرونومتر البحري في أوائل القرن الثامن عشر الميلادي. كان أقرب أي شخص هو الصينيون ، الذين تمكنوا من تحديد خط الطول لأماكن مختلفة على طرق التجارة الهندية في عام 1421 من خلال وضع مراقبين في الأماكن المذكورة لمراقبة مواقع القمر والنجوم المختلفة في وقت واحد. ربما تكون هذه المعلومات قد جعلت خرائطهم أفضل ، لكنها لم تكن مفيدة بشكل خاص للملاح بعيدًا عن أنظار الأرض.

قبل ذلك ، كانت التقنية المعتادة المستخدمة هي الحساب الميت ، والذي كان غير دقيق بشكل لا يصدق. في الأساس ، يقوم الملاح برمي قطعة كبيرة من الخشب من الجزء الخلفي من السفينة ، ومحاولة تقدير سرعتها بناءً على سرعتها النسبية إلى النفاثة ، ومحاولة حساب المسافة بينهما من آخر مرة فعلوا ذلك بناءً على تلك السرعة. من الواضح أن هذا لا يأخذ في الاعتبار التيارات على الإطلاق ، ومن المحتمل أن تتراكم أي أخطاء في كل مرة تقوم فيها بذلك.

ما كان يتم عادة في البحر الأبيض المتوسط ​​في العصور القديمة هو أن الملاحين كانوا يبقون أنفسهم على مرمى البصر من اليابسة. حتى ذلك الحين ، يمكن أن تحدث أشياء سيئة. على سبيل المثال ، فإن الأوديسة هي في الأساس قصة أحد اليونانيين القدماء الذين انفجروا عن مسار الإبحار إلى المنزل من الأناضول القريبة ، وقضى 10 سنوات يحاول أن يجد طريقه إلى المنزل.


خط العرض

للعثور على خط عرض نقطة على الأرض ، سيتعين على المرء ببساطة قياس ارتفاع بولاريس فوق الأفق. لذلك فإن مسألة دقة تحديدات خطوط العرض (الأرضية) في هذه الفترة تختزل إلى مسألة مدى دقة قياس الناس للزوايا في السماء. كان المجسطي هو أحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا خلال هذا الوقت ، ويبدو أن قياساته الزاويّة كانت دقيقة بحوالي 15-30 دقيقة من القوس. [Goldstein 1976]

خط الطول

نظرًا لعدم وجود ساعات دقيقة حتى غاليليو ، وعدم وجود ساعات دقيقة قابلة للنقل البحري حتى وقت لاحق ، فإن تحديد خط الطول في العالم القديم كان يعادل تقدير المسافة بين الشرق والغرب (باستخدام سلاسل المسح ، وتقديرات سرعات الإبحار ، …) والقسمة على حجم الأرض. يبدو أن كولومبوس قد قلل من حجم الأرض بنحو 2 ضعف ، مما أدى إلى اعتقاده أنه يمكن أن يصل إلى الصين واليابان عن طريق الإبحار عبر المحيط الأطلسي. لذلك حتى في وقت متأخر من عصر النهضة الإيطالية ، يبدو أن عامل التحويل بين خط الطول والمسافة غير مؤكد بنحو 2. وهذا يمكن مقارنته تقريبًا بدقة التقدير القديم لنصف قطر الأرض بواسطة إراتوستينس ، أي ، لم يكن هناك تحسن كبير على مدار 1700 عام.

غولدشتاين ، مجلة تاريخ علم الفلك ، 7 (1976) 54 ، http://articles.adsabs.harvard.edu//full/1976JHA… 7… 54G / 0000054.000.html


أولاً ، بقعة من علوم الخلفية. ال مشكلة خط الطول يتطابق تمامًا مع مشكلة إنشاء التزامن في مواقع متباعدة على نطاق واسع على سطح الأرض ، وكلاهما يتطلب وجود تقدير موثوق به لقطر الأرض. من المؤكد أن إراتوستينس قام بحساب قطر الأرض في القرن الثالث قبل الميلاد ، وقد تكون حضارات أخرى قد فعلت ذلك في نفس الفترة الزمنية تقريبًا. ومع ذلك ، فإن مشكلة إنشاء التزامن أكثر صعوبة ، وتأتي في نوعين.

يتم حساب خط الطول من خلال مقارنة ارتفاع جسم فلكي بالارتفاع المحسوب مسبقًا (أو المرصود) لنفس الجسم في موقع مرجعي في الوقت المناسب بالضبط. يدور كل شيء في السماء مرة واحدة حول هذا المجال السماوي الشاسع كل 24 ساعة ، لذلك كلما كان بإمكان المرء تحديد التزامن بدقة أكبر ، سيكون قياس خط الطول أكثر دقة.

تكون المشكلة أبسط عندما يكون الهدف هو رسم الخرائط - حساب خط الطول ، وبالتالي الموقع الدقيق ، لموقع معين على الكرة الأرضية مرة واحدة بالضبط. في هذه الحالة يمكن للمرء أن يستخدم وقوع حدث فلكي متوقع كتعريف للتزامن. يتم تنظيم فرق المسح للسفر إلى المناطق المحددة قبل الحدث بوقت كافٍ ، وتوفير السماء صافية في اليوم المحدد ، يتم إجراء الملاحظات اللازمة. بمجرد عودة فرق المسح ، يتم جدولة النتائج ورسم الخرائط.

المشكلة الأكثر صعوبة ، والتي أربكت الأميرالية البريطانية في إنشاء جائزة Longitude ، هي تحديد موقع سفينة متحركة بعيدًا عن أنظار الأرض في أي وقت كانت السماء صافية ، أينما كان ذلك ومتى كان ذلك. لا يمكن للمرء أن يوقف سفينة شراعية في وسط المحيط وينتظر حدثًا محسوبًا مسبقًا يحدث مرة أو مرتين في الشهر في أحسن الأحوال. كان من الضروري اللجوء إلى الحساب الميت، علم راسخ ودقيق بشكل ملحوظ بحلول القرنين السابع عشر والثامن عشر ، والذي وفر مواقع في نطاق واحد أو عشرين ميلًا في رحلات يبلغ طولها آلاف الأميال. عندما كان الهدف هو السفر والعودة إلى الوطن ، كان هذا أكثر من كافٍ. ومع ذلك ، عندما تكون هناك حاجة لتجنب الشعاب المرجانية على مدى بضع مئات من الأمتار فقط ، فإن الابتعاد عن بعد بضعة أميال يؤدي في كثير من الأحيان إلى التعثر بدلاً من الإبحار بأمان.

يمكن الحكم على دقة الحساب الميت من خلال جودة خرائط القرنين السادس عشر والسابع عشر ، والتي تتوفر نسخ منها بسهولة في جميع أنحاء الويب. لا تنخدع بمحاذاة غرب أمريكا الشمالية - فهذه بسبب التجوال في القطب المغنطيسي الشمالي.


خط العرض

لقياس خط العرض ، يجب قياس ارتفاع بعض الأجرام السماوية. في الأساس ، ستستخدم الشمس أو النجوم (مسار الكواكب والقمر معقد للغاية بحيث لا يخدم الكثير هنا).

إذا كنت تستخدم الشمس ، فأنت تستخدم ظلًا مُسقطًا (لا تنظر إلى الشمس مباشرة). لديك عمود كبير تحاول إقامته عموديًا قدر الإمكان ؛ وتقيس طول الظل في الظهيرة بالاعتدال. ستحتاج إلى اتخاذ بعض الإجراءات على مدار العام لتعرف متى يكون الاعتدال في الواقع. النقطة الحاسمة هي أن الشمس ليست نقطة في السماء ؛ يبلغ قطرها الظاهر حوالي 30 '(نصف درجة). هذا هو السبب في أنك عندما تنظر إلى ظل بعض المباني المسقطة على الأرض ، فإن حافة الظل ضبابية: هذه المنطقة الانتقالية بين الظل وغير الظل تتوافق مع بقع الأرضية التي تظهر منها الشمس جزئيًا ، و مخبأة جزئيا بالمبنى. خلاصة القول هي أن مقياس خط العرض المستند إلى الشمس يميل إلى أن يكون غير دقيق: الدقة في حدود نصف درجة ، ولكن ليس أفضل من ذلك. (باستخدام آلة السدس ، يمكنك الحصول على دقة أفضل بكثير ، ولكن ذلك لأن هذا الجهاز يتضمن مرشحات تسمح للمشغل بالنظر فعليًا إلى الشمس ، واستهداف حافة القرص ، بدلاً من "الشمس بشكل عام" كما هو الحال في مقياس قائم على الظل .)

مع النجوم يمكنك أن تفعل يحتمل أفضل ، لأنها نقاط (على الأقل للعين المجردة) ويمكنك التحديق بها مباشرة دون أن تصاب بالعمى. إذا كنت تستخدم النجوم ، فيجب عليك متابعة العديد منها لليلة واحدة ، مع ملاحظة السمت والارتفاع طوال الليل: هذا كافٍ لإعادة حساب مسارها الظاهري ، ثم حساب خط العرض. دقة عين الإنسان ، في أحسن الأحوال ، 1 '(1/60 درجة). ومع ذلك ، من الصعب تحقيقه في الممارسة العملية.

والجدير بالذكر ، حتى لو كنت علبة رؤية انحراف زاوية بمقدار 1 ، سيعتمد القياس على الدقة التي تعرف بها الخصائص الهندسية للجهاز الذي تستخدمه (بما في ذلك قياس "الرأسي" و "الأفقي"). أيضًا ، قبل Gauss و Legendre في أوائل القرن التاسع عشر ، لم يكن لدى علماء الفلك طريقة منهجية للتعامل مع أخطاء القياس وتسهيلها بالمتوسطات والإحصاءات.

كنقطة بيانات ، حقق Tycho Brahe ، في أواخر القرن السادس عشر ، مقاييس بدقة تبلغ حوالي 2 بوصة في المتوسط. ستُترجم هذه المقاييس ، في الواقع ، إلى حساب لخط العرض بنفس الدقة. وتجدر الإشارة إلى أن براهي كان يتمتع ببصر جيد جدًا ، وكان عنيدًا بشكل استثنائي ، واستفاد من الدقة التي توفرها أدوات عصر النهضة الأخيرة عندما يتعلق الأمر بقياس طول المسطرة ، على سبيل المثال (وفقًا لديفيد س. تكنولوجيا آلية الساعة لتوافر هذه الأدوات في عصر النهضة).

كنقطة بيانات أخرى ، هرم الجيزة الأكبر (الذي بني حوالي 2560 قبل الميلاد) محاذاة على النقطة الأساسية في حدود 4 '.

من كل هذه المعلومات ، قد نستنتج أن علماء الفلك من حوالي عام 1 بعد الميلاد استطاع تحقيق قياس لخط العرض بدقة تبلغ حوالي 4 'أو نحو ذلك ، ولكن بتكلفة كبيرة. يبدو أن هيبارخوس قد فعل ذلك في بعض المناسبات ، لكنه كرس حياته لمثل هذه الأمور.

خط الطول

خط الطول أصعب بكثير: يمكن قياسه بالفرق بين التوقيت المحلي والوقت المرجعي. إذا بدت الشمس وكأنها وصلت إلى الظهر بينما ساعتك تقول الساعة الثانية (بينما كانت تتطابق مع الشمس في بلدتك الأصلية) ، فأنت تعلم أنك ذهبت 30 درجة إلى الغرب. هذه هي الطريقة الوحيدة المباشرة لقياس خط الطول: تحتاج إلى إحضار ساعة معك ، وستحصل على نفس الدقة التي توفرها ساعتك ، مع درجة واحدة من خط الطول لكل 4 دقائق من الوقت. نظرًا لأن الساعات في العصور القديمة كانت غير دقيقة بشكل فظيع ، لم يكن هذا عمليًا في ذلك الوقت. في الواقع ، يقاس خط الطول بالاختلاف في الوقت بين الساعة الشمسية (التي تقيس التوقيت المحلي) والساعة (مضبوطة على الوقت المرجعي). عندما تكون الساعة أقل دقة من المزولة ، من الصعب جدًا الوصول إلى أي نتيجة على الإطلاق.

يمكن القيام ببعض الإجراءات غير المباشرة في حالات نادرة ولكنها تحتاج إلى أجهزة فلكية لم تكن متوفرة في ذلك الوقت (مثل التلسكوبات لمراقبة عبور كوكب الزهرة عندما يمر بين الشمس والأرض).

تستخدم جميع تقديرات خطوط الطول في العصور القديمة الطريقة غير المباشرة التي يتم من خلالها الاستدلال على خط الطول من مسافة الأرض الفعلية ، والتي يتم الحصول عليها من خلال بعض الوسائل الأخرى (في الغالب التثليث مع السمات الجغرافية البارزة مثل التلال والمباني). يعمل هذا بشكل جيد مع المسافات القصيرة (على سبيل المثال بين أثينا وكورنث) ، وأقل بكثير بالنسبة للمسافات الطويلة ، وسيئ للغاية عند وجود البحر. على عكس خطوط العرض ، لم يتمكن علماء الفلك في العصور القديمة من الحصول على فكرة مطلق خط الطول ، متعلق فقط بالمواقع القريبة بدرجة كافية من بعضها البعض.


يمكن لعلماء الفلك اليونانيين (مثل بطليموس) حساب خطوط الطول والعرض باستخدام علم المثلثات الكروي. حساباتهم دقيقة على افتراض أن الأرض هي كرة مثالية. يعتقد علماء الفلك اليوم أن الأرض على شكل كمثرى قليلاً وبالتالي توصلوا إلى حساب مختلف قليلاً لخط الطول وخط العرض.


هل تعلم | من الذي أنشأ نظام خطوط الطول والعرض المستخدم اليوم؟

مرة واحدة في الشهر ، تنقر Life & Arts على العديد من الأسئلة التي تلقاها وأجابها موظفو مكتبة كولومبوس متروبوليتان. أخذ العينات:

مرة واحدة في الشهر ، تنقر Life & Arts على العديد من الأسئلة التي تلقاها وأجابها موظفو مكتبة كولومبوس متروبوليتان. أخذ العينات:

س: من الذي أنشأ نظام خطوط الطول والعرض المستخدم اليوم؟

ج: يمثل خط العرض خطًا وهميًا مرسومًا أفقيًا حول الأرض ويقاس بالدرجات من خط الاستواء وخط الطول ، وهو خط وهمي مرسوم عموديًا ، من قطب إلى قطب ، ويُقاس من غرينتش ، إنجلترا.

في العصور القديمة ، كان الناس يوجهون أنفسهم من خلال المعالم والخرائط البدائية كانت هناك حاجة إلى أطر مرجعية أخرى ، ومع ذلك ، مع التضاريس الخالية من الملامح ، مثل البحار والصحاري.

الفينيقيون عام 600 قبل الميلاد استخدم السماوات لحساب خط العرض - كما فعل البولينيزيون في عام 400 م. على مر القرون ، تم تصميم أجهزة مثل العقرب والكمال العربي لقياس ارتفاع الشمس والنجوم ، وبالتالي تحديد خط العرض.

يجب أن تكون خطوط الطول معروفة بسلامة الملاحين وتطوير التجارة البحرية. في عام 1530 ، اقترح عالم الرياضيات جيما فريسيوس طريقة لحساب خط الطول بساعة: سيتم تعيينها عند المغادرة والاحتفاظ بها في الوقت المطلق ، والذي يمكن مقارنته بالوقت عند الوصول. لسوء الحظ ، لم يتم توفير ساعات دقيقة بما فيه الكفاية لمدة 230 عامًا أخرى. بعد ذلك ، في عام 1667 ، استخدم عالم الفلك جي دي كاسيني كسوفًا لأقمار كوكب المشتري - كما اقترح سابقًا جاليليو - للتأكد من خط الطول على الأرض. أما بالنسبة لخطوط الطول في البحر ، فإن تحركات السفينة جعلت التوقيت الدقيق للكسوف مستحيلاً. أخيرًا ، في منتصف القرن الثامن عشر الميلادي ، أنتج جون هاريسون - صانع ساعات هاوٍ من يوركشاير ، إنجلترا - جهاز الكرونومتر البحري الخاص به ، وهو ساعة تعمل بزنبرك يمكنها قياس خط الطول في حدود نصف درجة خلال الفارق الزمني من مرجع محدد.

اليوم ، يتم تحديد كل من خطوط الطول والعرض إلكترونيًا من خلال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) - وهو نظام ملاحة عالمي به كوكبة مكونة من 24 قمراً صناعياً ومحطاتها الأرضية. تُستخدم "النجوم الاصطناعية" كمراجع لحساب موقع أرضي في نطاق بضعة أمتار ، ومن خلال الأشكال المتقدمة لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، في حدود سنتيمتر واحد.

(المصادر: www.open.edu/openlearn/history-the-arts/history/history-science-technology-and-medicine/history-science/latitude-and-longitude، Webster's New World College Dictionary)

س: هل من المفترض أن يكون منزل باتمان - مدينة جوثام - نيويورك أم مدينة حقيقية أخرى أم شيء خيالي تمامًا؟

ج: إنه يمثل مزيجًا من الثلاثة.

كان المبدعون يفكرون في نيويورك كمصدر إلهام ، وفقًا للكاتب الأصلي بيل فينجر: "قلبت دفتر هاتف مدينة نيويورك ووجدت اسم" جوثام للمجوهرات "وقلت ،" هذا كل شيء "مدينة جوثام. لم نسميها نيويورك ، لأننا أردنا أن يتعاطف معها أي شخص في أي مدينة

في قصة باتمان المستمرة ، أخذ الكتاب أيضًا عناصر من بوسطن وسينسيناتي وديترويت وبيتسبرغ وتورنتو وفانكوفر (كولومبيا البريطانية) ولندن وشيكاغو.


"ضائع في البحر - البحث عن خط الطول"

المعلق: أثناء البرنامج التالي ، ابحث عن محددات الويب الخاصة بـ NOVA ، والتي تقودك إلى مزيد من المعلومات على موقعنا على الويب.

الليلة في NOVA: في الأيام التي كان على البحارة أن يجدوا سرعتهم في عقدة وكان الحساب الميت قد يكون قاتلاً.

صوت __: كان من السهل جدًا على القراصنة القبض على سفن الشحن.

المعلق الأول: اكتشف عبقري غير معروف مفتاح الإبحار في البحار المفتوحة & # 8212time. الآن ، استنادًا إلى رواية دافا سوبيل الأكثر مبيعًا ، "فقدت في البحر - البحث عن خط الطول".

يتم توفير التمويل الرئيسي لـ NOVA من قبل Park Foundation ، وهو مخصص للتعليم وجودة التلفزيون.

وبواسطة Iomega ، صانعي حلول التخزين الشخصية لجهاز الكمبيوتر الخاص بك ، حتى تتمكن من إنشاء المزيد ومشاركة المزيد وتوفير المزيد والقيام بالمزيد من أي شيء تقوم به. Iomega ، لأنها أغراضك.

المعلق الأول: يتم تمويل هذا البرنامج جزئيًا من قبل Northwestern Mutual Life ، التي كانت تحمي العائلات والشركات لأجيال.هل سمعت من شركة هادئة؟ شمال غرب الحياة المتبادلة.

وبواسطة مؤسسة البث العام ومشاهدين مثلك.

[عين الريح& # 8212 السفينة الوحيدة في البحر]

صوت صياد السمك: يا إلهي ، بحرك عظيم جدًا ، وقاربي صغير جدًا.

المعلق الأول: الضياع في البحر يعني التجول في محيط فارغ. سفينة وحيدة ، بعيدة عن الشاطئ ولا تجد ملاذاً آمناً. كانت هذه الأخطار من الأشياء الأسطورية منذ أن أبحرت السفن لأول مرة بعيدًا عن مرمى البصر من الأرض. ولكن حتى ما يزيد قليلاً عن 200 عام ، لم تكن هناك طريقة مؤكدة لمعرفة الموقع في أعالي البحار. الملاحة لأن أعظم تحد علمي لعصر الشراع.

[مرصد باريس & # 8212 الحجر المحفور للأدوات WS GREENWICH الخارجي وغرفة أوكتاغون]

أي أمة وجدت طريقة الملاحة الدقيقة يمكن أن تحكم اقتصاد العالم. في باريس وفي غرينتش ، تم بناء مراصد لرسم خريطة السماء في محاولة لمعرفة ما إذا كان القمر والنجوم يمكن أن يساعدوا في توجيه سفينة في البحر. كان من المفترض ، بالطبع ، أن الإجابة ستأتي من هذه المؤسسات الملكية أو الجامعات العظيمة.

[VILLAGE OF BARROW / COTTAGE WINDOWS & # 8212SOUND OF LATHE / RECREATION & # 8212HARRISON WORKING]

المعلق الأول: لكن بعيدًا ، في قرية إنجليزية نائية تسمى "بارو أون هامبار" ، كان النجار جون هاريسون يعلم نفسه صنع الساعة. لم يكن لديه تعليم رسمي ، لكن ساعاته كانت أصلية للغاية. تعلم هاريسون حرفته بينما كان يراقب حياة القرية من حوله.

[بندول ساعة CU / تأرجح الأجراس]

جون هاريسون: منذ أن كنت صغيراً ، رأيت الجرس يتأرجح في قوس هائل ، 250 درجة أو أكثر.

[إغلاق لقطة & # 8212THE TENOR BELL / CU CHILD RINGING THE BELL & # 8212 HANDS ON ROPES]

صوت جون هاريسون: وعندما ذهبت لرسم بندول ضبط الوقت لأول مرة ، كنت أعرف تلك النقطة المناسبة في التأرجح حيث أفضل تطبيق للقوة. إنني أتحدث من واقع الخبرة الدقيقة التي هي أفضل دليل على فائدتي ، بغض النظر عما قد يكتبه طلاب الجامعة أو يفعلونه.

المعلق الأول: لا رجل جامعي ولا عالم فلك ، لم يسبق لهما الذهاب إلى البحر ، ما هو الدور الذي يمكن أن يلعبه جون هاريسون في حل أعظم لغز تقني في عصره؟

[خروج الطاقم من السجل مع ويل أندرو]

المعلق الأول: تأمل مشاكل البحارة والملاحين في القرن الثامن عشر. على متن سفينة التدريب Eye of the Wind ، فإن الركاب وطاقمها على وشك مواجهة تحديات التواجد في البحر على متن سفينة طويلة والعثور على طريقهم عبر مساحات شاسعة من المحيط المفتوح. انضم ويل أندروز ، أمين مجموعة الأدوات العلمية التاريخية بجامعة هارفارد ، إلى الطاقم في هذا الاستكشاف للملاحة القديمة. إنهم يحاولون تجربة نسخة طبق الأصل من سجل وخط نموذجي من أوائل القرن الثامن عشر.

WILL ANDREWES VO: كان مثلثًا من الخشب يُدعى السجل ، وعلى ذلك تم ربط الخط. كان خطًا معقودًا ، عقدة مربوطة على فترات تبلغ حوالي 48 قدمًا و 3 بوصات. يرمي الملاح الخط على جانب السفينة. سيكون أول 50 قدمًا من الخط واضحًا ، ولكن بمجرد مرور العلامة الموجودة على الخط من خلال أصابع الملاح ، كان الملاح يصرخ "يستدير" ويحسب عدد العقد التي تتدفق عبر أصابعه في الوقت الذي استغرقه 28 الزجاج الرملي الثاني للتدفق من خلاله. هذا من شأنه أن يعطي سرعة السفينة في عقدة.

المعلق الأول: كان قياس السرعة بالعقد إحدى تقنيات الحساب الميت. كانت طريقة بدائية ، ولم تسمح بالتيارات أو الرياح المتقاطعة ، والتي يمكن أن تدفع السفينة بسهولة بعيدًا عن مسارها. لكنها كانت الطريقة الوحيدة في ذلك الوقت لتقدير المسافة المقطوعة في البحر.

[الرسوم المتحركة 1 & # 8212 تحديد الطول والعرض]

المعلق الأول: على مدى قرون ، استخدم صانعو الخرائط خطوط الشبكة للإشارة إلى النقاط الموجودة على سطح الأرض. تطور نظام الشبكة هذا إلى خطوط الطول والعرض. يتم تمثيل خط العرض بخطوط أفقية متوازية تدور حول الأرض ، مع خط الاستواء كخط عرض درجة الصفر.

تُصوَّر خطوط الطول بالخطوط العمودية أو خطوط الطول الممتدة من القطب إلى القطب.

يمكن تحديد أي نقطة على الأرض من خلال درجة خط العرض ودرجة خط الطول. لكن منذ 300 عام فقط كان خط العرض قابلاً للقياس ، وذلك بصعوبة كبيرة.

[عين الريح& # 8212 سوف تستخدم موظفي العبور]

المعلق الأول: علم الملاحون أن ارتفاع شمس الظهيرة يختلف. على خط الاستواء ، سيكون مرتفعًا في السماء ، لكن في أقصى الشمال ، تظل الشمس منخفضة في الأفق.

من خلال قياس الزاوية بين الشمس والأفق ، يمكن حساب خط العرض & # 8212 إذا تمكن الملاح من النجاة من المخاطر الكامنة في أدواته الخاصة.

[عين الريح& # 8212 هل سأستخدم CROSS STAFF]

ويل أندرويس فو: بصفته طاقمًا متقاطعًا ، فقد تم تصميم هذا في الواقع للاستخدام على الأرض ، وتم تكييفه للاستخدام في البحر. تتمثل إحدى مشكلاته في أن المرء يحمل العصا في مواجهة عينه ، ومع تحرك السفينة لأعلى ولأسفل ، لا تصاب بالعمى من الشمس فحسب ، بل تصاب أيضًا بكدمات شديدة في عظم العين. لذلك فهي ليست أسهل الأدوات للاستخدام.

المعلق الأول: ولكن بدون أي وسيلة لتحديد خط الطول - كان موقعهم بين الشرق والغرب وخط العرض # 8212 هو كل ما يأمل الملاحون في استخدامه.

DAVA SOBEL: كانت الطريقة الأكثر أمانًا للذهاب هي الوصول إلى خط العرض الصحيح في المياه التي كانت بها تيارات ورياح مواتية ثم اذهب فقط. إلا أن كل شخص آخر يعرف أنك ستذهب بهذه الطريقة. لذلك كان من السهل جدًا على الدول المتحاربة أن تنتظر بعضها البعض أو أن يمسك القراصنة بسفن الشحن. وكان موقفًا لا يمكن تحمله ، لكن ماذا يمكنك أن تفعل أيضًا؟ إذا ضربت طريقًا جديدًا ، فستكون محكومًا عليك تمامًا.

المعلق الأول: في يوم رطب من أيام أكتوبر عام 1707 ، كان أسطول من السفن الحربية البريطانية عائداً إلى الوطن من المعركة مع الفرنسيين. لقد كانوا مجرد شراع ليوم واحد من إنجلترا.

[خريطة قديمة توضح الطريق]

المعلق: على الرغم من عدم وجود طريقة لتحديد موقعهم بالضبط ، إلا أنهم اعتقدوا أنهم كانوا بعيدين عن جزر سيلي الغادرة قبالة الساحل الإنجليزي.

المعلق: ولكن بينما كانت السفن تبحر ، سمع صوت تحطم على الطوابق السفلية للسفينة الرئيسية.

المعلق: لقد جنحوا ، وانقطع الهيكل تحت خط المياه. اصطدمت أربع سفن بالصخور واحدة تلو الأخرى. وغرقوا واحدا تلو الآخر. في غضون دقائق ، غرق آلاف الرجال وفقد جزء مهم من أسطول إنجلترا.

[MEMORIAL STONE / WS AISLE OF CHURCH، CHURCH WINDOWS]

المعلق الأول: حطام أسطول الأدميرال شوفيل كان مأساة وطنية. كانت هناك أيام حداد ، وتساؤلات رسمية. إذا كانت إنجلترا ستسيطر على البحار ، فكيف حدثت مثل هذه الكارثة في مياه موطنها؟

أعرب مسؤول البحرية الملكية ، صمويل بيبس ، عن قلق الأمم:

صوت صموئيل بيبس: من الواضح جدًا من الارتباك أن كل هؤلاء الناس هو أنه من خلال العناية الإلهية القديرة واتساع البحر ، لم يكن هناك الكثير من المصائب في الملاحة أكثر من تلك الموجودة.

المعلق: لقد تم الكشف عن الوضع المؤسف ، وأدى الاحتجاج في النهاية إلى اتخاذ بعض الإجراءات. في عام 1714 ، قدم البرلمان مكافأة لأي شخص يمكنه حل المشكلة الرئيسية للملاحة & # 8212 كيفية العثور على خط الطول في البحر.

كانت الجائزة كبيرة بما يكفي لجذب انتباه الأمة: 20.000 ليرة لبنانية ، أي ما يعادل الملايين اليوم.

سيكون إثبات الرحلات إلى جزر الهند الغربية مطلوبًا لاختبار الطريقة ، وستصدر لوحة مميزة حكمًا.

DAVA SOBEL: السير إسحاق نيوتن ، أحد المفوضين & # 8212 رئيس الوزراء ، يوضح مدى أهمية المشكلة وقوة مجلس الإدارة. كان هناك & # 8212 كبار العلماء ، كبار الأدميرالات وأعضاء البرلمان. كانت هذه لوحة شريطية زرقاء ، إن وجدت.

المعلق الأول: لكن إذا توقع نيوتن والمجلس أن الجائزة الضخمة ستنتج بسرعة وتجيب ، فقد أصيبوا بالإحباط بسبب اندفاع الكتيبات المجنونة نصف المدعومة التي غمرت أكشاك الكتب في لندن.

VOICE OF CRANK # 1: الطريقة الوحيدة لاكتشاف خط الطول ، مقترحة بتواضع للنظر فيها من Publick.

صوت كرانك # 2: شرح خط الطول ، أو أخذ الوقت على رؤوس الأصابع

المعلق: يُظهر نقش ويليام هوغارث مجموعة من المجانين Longitude يبحثون عن حلول داخل جدران اللجوء الخاصة بهم. أصبح العثور على خط الطول ، في ذهن الجمهور ، من عمل المجانين.

[RECREATION & # 8212CLOSE SHOTS OF HARRISON & # 8212HANGS PENDULUM]

المعلق: بالنسبة لجون هاريسون ، في سن العشرين ، أصبح صنع الساعة شغفًا. كان مهووسًا بالدقة ، وبحلول عام 1720 تقريبًا ، أصبح هو الآخر مفتونًا بمشكلة خط الطول في البحر.

المعلق الأول: على الرغم من أنه لم يكن متعلمًا في الغالب ، إلا أن هاريسون احتفظ بدفتر يوميات مفصل. لقد نجت بعض كتاباته ، وتكشف كلماته عن مدى سرعة استيعابه لجوهر مشكلة خط الطول & # 8212its ارتباطها بالوقت.

[هاريسون بالقرب من الجدار بجانب هامبر]

JOHN HARRISON VO: أفترض أن الاختلاف في خط الطول بين سفينة في البحر والميناء الذي أبحرت منه قد يكون معروفًا تقريبًا باسم خط العرض إذا كانت السفينة مصحوبة بآلة أو ساعة تشير بالضبط إلى الوقت الذي كان فيه في ميناء المنزل.

ولكن يقال من قبل جميع & # 8212 أن حركة السفينة جعلت كل هذه الآلات التي تمت تجربتها غير منتظمة بحيث لا تكون مفيدة للبحار فيما يتعلق بخط الطول.

[الرسوم المتحركة للكرة الأرضية مع خطوط ميريديان الطويلة]

المعلق: من الناحية النظرية ، يجب أن تعمل الساعة. تدور الأرض 360 درجة كاملة في 24 ساعة ، أو 15 درجة كل ساعة.

[الرسوم المتحركة 2 - البحث عن الطول يعني وقت البحث]

المعلق: لمعرفة خط الطول ، يجب على المرء أن يعرف الوقت في مكانين في وقت واحد. إذا علم بحار وقت الظهيرة في الميناء الرئيسي & # 8212Greenwich England ، على سبيل المثال & # 8212 ثم اضطر إلى انتظار أحدهم حتى منتصف الظهيرة على متن سفينته ، فسيعلم أن السفينة كانت على بعد 15 درجة غرب غرينتش. إذا كان على البحار أن ينتظر ساعتين حتى تصل الشمس إلى ذروتها ، فإنه يكون 30 درجة غربًا. كان التحدي هو معرفة الوقت في الميناء الرئيسي أثناء الجلوس على بعد مئات أو آلاف الأميال.

JOHN HARRISON VO: لقد رأت أن ساعتي البحرية المقصودة ستتطلب بالفعل انتظامًا ، وأداءًا ، كما لم نشهده من قبل. لطيفة من ثانيتين أو ثلاث ثوان في الشهر.

المعلق الأول: أدرك هاريسون أن جهاز ضبط الوقت الدقيق للغاية الذي يعمل في البحر يمكن أن يحل المشكلة. لكن قلة من الساعات وصلت إلى مستوى الدقة ، حتى على الأرض. هنا ، فوق إسطبلات المنزل الريفي الإنجليزي العظيم في Brocklesby Park ، لا تزال إحدى آلات Harrison الأولى تحافظ على الوقت. كل صباح يوم خميس ، يقوم نجار الحوزة بتدوير الحركة.

[هاري يضغط على الآلية]

HARRY VO: لقد جئت إلى هنا لملء ساعة Harrison لمدة 30 عامًا أو ما يقرب من ذلك. سلفي ، كان يلفها لمدة 50 عامًا. على حد علمي ، كانت مشكلة صغيرة جدًا منذ عام 1722 ، عندما قام هاريسون بتثبيته.

[آلية الساعة ، CU GRASSHOPPER ، البندول والمحامل الخشبية]

المعلق الأول: كانت ساعة خشبية ، مثل كل مراقبي الوقت في وقت مبكر في هاريسون. يخفي إطارها القوي دقتها غير العادية وميزاتها المبتكرة.

صقل هاريسون الآليات الموجودة في الساعات الأخرى من تلك الفترة. علامة تلو الأخرى ، تدور عجلات التروس مع هبوط أوزان القيادة.

على كل جانب من جوانب العجلة المسننة ، ينقل ميزان الجندب الفريد نبضاته في بداية كل تأرجح.

كل هذا باعتباره البندول يوفر قياسًا ثابتًا للوقت.

HARRY VO: كوني نجارًا ، فأنا أقدر جودة الأخشاب التي استخدمها. يحتوي الخشب على زيت طبيعي ، لذا فإن الساعة لا تحتاج إلى صيانة تقريبًا. المواد التي استخدمها هاريسون لا تزال في حالة ممتازة ، مع الأخذ في الاعتبار الوقت & # 82121722 & # 8212 لم يقم بعمل سيئ حقًا.

[RECREATION & # 8212HARRISON TURNING SPINDLE ON LATHER / PULL FOCUS TO CU HARRISON]

المعلق: كنجارًا ، عرف هاريسون خصائص الخشب. وقد قاده هذا إلى طريقة جديدة لتقليل الاحتكاك ، والتي كان جميع صانعي الساعات يعرفون أنها عدو الدقة.

أندرو كينغ فو: كان على هاريسون أن يتعامل مع مشاكل الاحتكاك. كانت زيوت أوائل القرن الثامن عشر فظيعة. سوف يجفون ، سوف يلتهمون بسرعة كبيرة جدًا. كان الخشب الرئيسي الذي استخدمه هاريسون لتقليل الاحتكاك هو خشب استوائي يسمى "Lignum-vitae". تم العثور عليها في منطقة البحر الكاريبي وأمريكا الجنوبية. ويحتوي على راتنجات طبيعية لا تجف أبدًا. في الجزء العلوي من الساعة والعجلة الأخيرة في علبة العجلة ، بدلاً من رفع دعوى ضد شجيرة بسيطة ، يقوم هاريسون بتدوير العجلة على هذه البكرات الصغيرة المصنوعة من Lignum-vitae ، والتي تقلل الاحتكاك بشكل كبير. كانت هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها القيام بذلك على الإطلاق.

[عين الريح& # 8212 عواصف البحار]

المعلق الأول: لكن هل يمكن لساعة تعتمد على هذه الأساليب أن تعمل في البحر؟

ويل أندرويس فو: هناك مشاكل هائلة في محاولة صنع قطعة دقيقة من الساعة تعمل بدقة في البحر. هناك الرطوبة. هناك تغيرات في الضغط الجوي. هناك جاذبية مختلفة وخطوط عرض مختلفة. هناك اختلافات هائلة في درجات الحرارة ، من بحر الشمال البارد إلى شموس البحر الكاريبي الحارقة. هذه تؤثر على المواد التي يتكون منها عداد الوقت. وبعد ذلك ، بالطبع ، الأكثر وضوحًا على الإطلاق هو اهتزاز السفينة ، والصدمات الهائلة التي تتلقاها السفينة عندما تنتقل من موجة إلى أخرى. كل هذه الأشياء جعلت من المستحيل عمليًا على ضابط الوقت أن يحافظ على الوقت في البحر ، أو هكذا كان الحال في القرن الثامن عشر.

المعلق الأول: ولكن كان لابد من إيجاد طريقة ما للحفاظ على الوقت في البحر.

المعلق الأول: المشاكل اليائسة تتطلب حلولاً يائسة. تم تقديم مخطط رائع من قبل الأستاذين ويليام ويستون وهامفري ديتون.

[الرسوم المتحركة لطريقة WHISTON-DITTON]

صوت ويليام ويستون: كل ما هو مطلوب هو صف مستقيم من 20 أو 30 سفينة حربية بطريقة ما ترسو بشكل دائم عبر المحيط الأطلسي. في منتصف الليل من كل ليلة ، تطلق السفن صواريخ السماء الكبيرة ، والتي يمكن رؤيتها أو سماعها لمسافة 100 ميل حولها. مع الانفجارات ، سيعرف البحارة دائمًا متى يكون منتصف الليل في غرينتش وسيكونون قادرين على تحديد خط الطول من خلال مقارنة توقيت غرينتش بالتوقيت المحلي على متن سفينتهم.

المعلق: إذا كانت صواريخ السماء غير عملية ، فقد توفر السماء نفسها إشارات زمنية إذا عرف المرء أين يبحث.

[الرسومات # 8212 صورة غاليليو والرسوم البيانية]

المعلق الأول: باستخدام تلسكوب بدائي ، اكتشف عالم الفلك العظيم جاليليو في عام 1610 أربعة أقمار تدور حول كوكب المشتري.

[الرسوم المتحركة & # 8212 الجدول وتحريك أقمار المشتري]

المعلق: لقد رسم حركاتهم بعناية. ستصبح الأقمار الأربعة بمثابة جهاز ضبط للوقت السماوي عندما يتم رسم الطاولات في النهاية ، لإظهار مواقعها عند الساعة السابعة كل ليلة ، بدقة في غضون بضع دقائق.

[باريس & # 8212FOUNTAIN والمرصد]

المعلق الأول: بحلول ستينيات القرن السادس عشر ، كان تلاميذ جاليليو الإيطاليون على وشك إتقان طريقته في معرفة الوقت بأقمار كوكب المشتري. وصلت أخبار هذا الاختراق إلى مرصد باريس ، الذي سرعان ما أصبح موطنًا لأعظم عالم فلك إيطالي منذ Galileo & # 8212Giovanni Domenico Cassini.

[CAFE D'OBSERVATOIRE & # 8212UP TO STREET SIGN: RUE CASSINI / DRAWING & # 8212LOUIS XIV WITH CASSINI / DR. سوزان ديباربات تصعد السلم]

المعلق: يعد استخدام أقمار المشتري لإيجاد خط الطول لإحداث ثورة في صناعة الخرائط. وعلى أمل تقديم خرائط أفضل لهواة جمع الخرائط المشغولين ، عيّن الملك لويس الرابع عشر عالم الفلك الإيطالي الجديد الخاص به للعمل.

[الدكتور. سوزان ديباربات تسير من خلال المرصد]

المعلق: ستبدأ كاسيني بقياس المسافة من خط الطول في باريس إلى السواحل.

SUZANNE DEBARBAT VO AND ON-CAM SYNC: في عام 1671 ، بدأت عملية قياس موقع الساحل الفرنسي. تعليق صوتي: كانت كاسيني تراقب الكسوف على خط الزوال وكان علماء الفلك يقومون بنفس الملاحظات على طول ساحل فرنسا. أحدثت قياسات & # 8212 بواسطة علماء الفلك فرقًا كبيرًا في الساحل ، وتضاءلت مناطق فرنسا بنحو 20 بالمائة.

المعلق الأول: عندما رأى لويس الرابع عشر المذهول لأول مرة الخريطة الجديدة عالية الدقة لمملكته المتضائلة ، قيل إنه صرخ "لقد فقدت للتو المزيد من الأراضي لعلماء الفلك أكثر من جميع أعدائي."

[STATUE OF CASSINI / LES HYPOTHESES ET LES TABLES DES SATELLITES DE JUPITER]

المعلق الأول: اعتمدت طريقة كاسيني على أفضل التلسكوبات اليوم. يتمتع بمستوى عالٍ من الدقة & # 8212 ربما يكون مرتفعًا جدًا بالنسبة للملك. لكن هل يمكن استخدام نفس النظام في البحر؟

سوزان ديباربات VO: من المستحيل أن تفعل الشيء نفسه في البحر بسبب حركة القارب.

[عين الريح في الليل]

SUZANNE DEBARBAT VO: لمراقبة كسوف الأقمار الصناعية بدقة جيدة ، يجب أن تكون مستقرًا ، وهذا ليس هو الحال على متن قارب.

[RECREATION & # 8212 TELESCOPES AT SEA]

المعلق الأول: مع تعذر استخدام المشتري كساعة في البحر ، بدا أن هناك بديلين. إما أن تجد ساعة فلكية مختلفة ، أو تصنع ساعة ميكانيكية. وكان نيوتن ومجلس خط الطول متشككين في الساعات الميكانيكية.

صوت إسحاق نيوتن: لقد أخبرت العالم في كثير من الأحيان أكثر من مرة أن خط الطول لا يمكن لصانعي الساعات العثور عليه ولكن يمكن العثور عليه من قبل علماء الفلك الأكثر كفاءة. أنا لا أرغب في التدخل في أي طريقة أخرى غير الطريقة الصحيحة.

DAVA SOBEL VO: لقد أساء نيوتن حقًا إلى المجلس بقوله بعبارات لا لبس فيها أنه لن تنجح أي ساعة على الإطلاق في العثور على خط الطول.

[هاريسون يتطلع إلى السماء]

المعلق الأول: أثناء العمل في عزلة ، لم يسمع جون هاريسون أبدًا شكوك نيوتن واستمر العمل لإتقان ساعاته.

لقد احتاج الآن إلى التحقق من دقة أجهزة ضبط الوقت الخاصة به في غضون ثوانٍ في اليوم ، لكن الساعة الشمسية في القرية لم تكن جيدة بما يكفي.

[RECREATION & # 8212HARRISON CHECKS STARS]

أندرو كينغ فو: نظر هاريسون ببساطة إلى النجوم. ولكن لم تكن هناك معايير زمنية على الإطلاق ، ولكن من الممكن تمامًا الحصول على & # 8212to & # 8212 لأخذ قراءات النجوم. بينما يدور العالم ، تدخل النجوم الثابتة إلى رؤيتك كل يوم في وقت معين. لكنهم يصلون مبكرا بثلاث دقائق و 54 ثانية كل يوم. وتمكن هاريسون من التقاط مشاهد من منزله.

[يستخدم هاريسون نافذة ورشة العمل الخاصة به لعرض السماء أثناء مرورها على جيرانه / هاريسون تشيمني / تشيمني - نجوم سوبر & # 8212 ميلكس لتلقي نظرة ثانية على الساعة / هاريسون دبليو إس]

جون هاريسون: لقد ابتكرت طريقة حقيقية لضبط ساعتي من خلال الحركة الظاهرة للنجوم الثابتة ، مع نوع كبير من آلة يبلغ نصف قطرها حوالي 25 ياردة ، وتتألف من الجانب الغربي من مدخنة جاري والجانب الشرقي من إطارات النوافذ الخاصة. والتي من خلالها تُؤخذ أشعة نجم من عيني في لحظة تقريبًا. وحساب ثوان على مدار الساعة ، تبدأ قبل قليل من اختفاء النجم. ولذا فإنني ألاحظ في أي ثانية تتلاشى.

[WS HARRISON VIEWING STARS]

المعلق الأول: أصبحت غرفة جلوس جون هاريسون مختبرًا علميًا حقيقيًا.

[الاستجمام & # 8212WORKSHOP / HARRISON العمل باستخدام الحديد والأسلاك النحاسية]

دافا سوبيل: إذا كانت هذه فترة ثورة علمية ، فقد كان هاريسون شخصية ثورية حقيقية ، وعبقريًا وحيدًا ، غير مهتم تمامًا بما يفعله الآخرون. لقد اخترع كل ما يحتاجه.

المعلق: من بين العديد من العوامل التي يمكن أن تؤدي إلى تدهور أداء الساعة ، لم يكن أي منها أسوأ من تأثير التغيرات الطفيفة في درجة الحرارة على سرعة الحركة.

صوت جون هاريسون: يجب أن يحتفظ البندول دائمًا بنفس الطول. ولكن لا يوجد أي معدن مهما كان لصنع بندول لا يغير طوله باستمرار وفقًا لدرجة الحرارة والبرودة.

DAVA SOBEL: يمثل إنجاز هاريسون قضية أساسية في العلم & # 8212 سواء استمر العلم بالنظرية أو من خلال العمل العملي لمختبِر.

[RECREATION & # 8212WIRES AND PENDULUM]

المعلق الأول: أثناء البحث عن بندول لا يتأثر بدرجة الحرارة ، لاحظ هاريسون أن الحرارة تسببت في تمدد الأسلاك النحاسية والحديدية بمعدلات مختلفة. باستخدام هذه الملاحظة ، قام بدمج أسلاك المعدنين للتعويض عن التمدد ، وإنتاج وإتقان بندول شبكته.

أندرو كينج فو: لقد طور طرق الاختبار. كانت هذه الساعات دقيقة بشكل لا يصدق. اختبر ساعة مقابل أخرى ، وهو أمر لم يسمع به على الإطلاق في يومه.

[RECREATION & # 8212TEMPERATURE EXPERIMENTS / PAN from PENDULUM to HARRISON WORKING IN COLD HALLWAY]

JOHN HARRISON VO: ساعتان ، وضعت إحداهما في غرفة والأخرى في أخرى ، في طقس شديد البرودة وصقيع ، جعلت إحدى الغرف دافئة جدًا بنار شديدة ، بينما الأخرى شديدة البرودة.

المعلق: لن ينجح إلا عندما لا يكون هناك فرق زمني على الإطلاق بين الساعتين ، سواء كانت حارة أو باردة. لقد كان علمًا رائعًا يتطلب مآثر مذهلة في الملاحظة.

صوت جون هاريسون: كان بإمكاني الوقوف على عتبة الباب ، ويمكنني سماع دقات كلتا النواسين ، مما يعني أنه يمكنني تمييز كلتا الساعتين عن الجزء العشرين من الثانية & # 8212less & # 8212 وهكذا أثبتت تشغيل بلدي أسلاك البندول وضبط نفسه.

أندرو كينج: مجرد التفكير في أنه يمكنك إنتاج جهاز ضبط وقت دقيق لساعة خشبية يبدو بعيدًا تمامًا عن الترتيب أيضًا. ومع ذلك ، ادعى هاريسون أن هذه الساعات كانت دقيقة إلى أه دقيقة في غضون ثانية واحدة في الشهر. هذا شيء لم يتم التفكير فيه حتى عام 1880. كان هاريسون متقدمًا على وقته بـ 150 عامًا. لقد كان مذهلاً.

[استجمام: HARRISON حزم أوراق]

المعلق: بحلول عام 1730 ، كان جون هاريسون قد جمع معلومات كافية عن تأثيرات درجة الحرارة والاحتكاك والجاذبية لإقناع نفسه أنه يستطيع حقًا بناء ساعة بحرية دقيقة وموثوقة بما يكفي للفوز بجائزة Longitude.

[جرينويتش - الخارج / الصور: هالي وغراهام]

المعلق: للمرة الأولى في حياته ، غامر بالخروج إلى ما وراء منطقة بارو ، وسافر إلى لندن لتقديم اقتراحه إلى الفلكي المحترم رويال ، الدكتور إدموند هالي ، المتنبئ بالمذنب الذي يحمل اسمه. رتبت هالي مقدمة لصانع الساعات الأكثر شهرة في لندن ، جورج جراهام.

[استجمام: مسيرة هاريسون بجوار هامبر / هاريسون يعود إلى منزله]

المعلق: بعد إقامة عدة أسابيع ، عاد هاريسون إلى قريته. تصف مجلاته مغامراته في لندن ، وتعطي لمحة عن نجار الريف الذي التقى بأبرز علماء إنجلترا. تشير مذكراته الواضحة إلى أنه لم يكن معجبًا بعمل جورج جراهام الشهير.

[استجمام: هاريسون يصف زيارته إلى لندن]

جون هاريسون: نصحني الدكتور هالي بالذهاب إلى السيد جراهام ، النصيحة التي سارت معي بشدة ، لأنني اعتقدت أنها خطوة غير ملائمة للغاية. لكنه أخبرني أن السيد جراهام رجل نزيه للغاية ولن يؤذيني كما لو أنه قرصنة أي شيء مني.

بدأ السيد جراهام ، كما اعتقدت ، معي بشكل خشن للغاية ، مما جعلني أكون قاسيًا أيضًا. لكن أه نحن كسرنا الجليد وقمنا بتعليل الحالات أكثر من مرة. واستدلالنا ، أو كما كان نقاشًا في بعض الأحيان ، استمر من حوالي الساعة العاشرة صباحًا حتى الساعة الثامنة مساءً. كان معي بعض الرسومات للأجزاء الرئيسية لساعة البندول الخاصة بي ، وكذلك جهاز ضبط الوقت المخصص لخط الطول.

بينما أثبت السيد جراهام أنه رجل نبيل حقًا ، إذا قيلت الحقيقة ، فقد فوجئت بالحركات الضعيفة الضعيفة لنواساته. القوة الصغيرة التي كانت لديهم مثل المخلوقات المريضة وغير النشطة. لكنني لم أعلق على حماقته في ساعاته.

جوناثان بيتس: عندما طرق هاريسون الباب ، كان هنا ابن نجار من لينكولنشاير بدون تعليم رسمي ، وهنا كان يضع خططًا لساعة بها عجلات خشبية من كل الأشياء. يمكنك أن تتخيل كيف كان رد فعل غراهام ، أه ، على ذلك. ولكن ، ليس هناك شك في أنه بمجرد أن خرج هاريسون من رسوماته للبندول الشبكي وأظهر لجور ، ثلاثة أعوام ، جورج جراهام أنه كان سيثير إعجابه بشكل لا يصدق لأننا نعلم أن جورج جراهام كان يحاول تصميم مثل هذه درجة الحرارة المعوضة البندول نفسه قبل بضع سنوات وفشل. لذلك ، يجب أن يكون هذا هو نقطة التحول بالنسبة لغراهام. لم يكن هذا مضيعة للوقت.

[RECREATION & # 8212TRACK PAST BRASS CLOCK تحت الإنشاء / مزيج إلى لقطة عريضة]

المعلق الأول: لقاء هاريسون مع جورج جراهام كان بالفعل نقطة تحول. مع دعم غراهام ، بدأت أموال التطوير في التدفق ، مما سمح لهاريسون ببناء أول جهاز ضبط وقت لخطوط الطول ، وهي الساعة البحرية المعروفة اليوم باسم H-1.

[H-1 & # 8212WOODEN GEARS BRASS BALANCES AND SPRINGS]

المعلق: هاجم هاريسون واحدًا تلو الآخر مشاكل تكييف ساعاته للذهاب إلى البحر. عمل في النحاس لأول مرة ، واستمر في استخدام عجلات من خشب البلوط لإشراك بكرات من السير الذاتية. للتغلب على حركة السفينة ، استبدل هاريسون بندوله الطويل بذراعي توازن متأرجحين بزنبركات للحفاظ على اهتزازاتها.

جوناثان بيتس: وبهذه الطريقة ، تمكن من الالتفاف حول كل هذه المشكلات وأنتج ، على الأرجح ، أحد أكثر أدوات ضبط الوقت البحرية شهرة على الإطلاق.

[H-1 AT GREENWICH & # 8212FRONT VIEW ، ثم إمالة آلية / مزيج إلى عين الريح / HEAVY GRAY SEAS]

المعلق: في عام 1736 ، رافق هاريسون أول ساعته البحرية في رحلة اختبار أولية إلى لشبونة على متن سفينة Centurian. كانت الرحلة العاصفة التي دامت خمسة أسابيع هي الرحلة البحرية الوحيدة في حياة جون هاريسون.

ويل أندروز: صوت: في رحلة العودة من لشبونة ، كانت هناك عواصف وفقدت السفينة موقعها. احتفظ الطاقم بفكرة تقريبية عن مكان السفينة بحساب ميت. كان هاريسون يحافظ على موقعه بأفضل ما يستطيع بواسطة ضابط الوقت ، وعندما شوهدت الأرض ، شوهد الساحل الجنوبي لإنجلترا ، كان هناك نزاع حول نقطة الأرض التي كانت عليها. كانوا يعلمون أنهم ليسوا بعيدين عن جزر سيلي حيث تحطم أسطول السير كلودسيلي شوفيلز. التزامن: مع اقتراب الأرض ، أدرك الطاقم أن هاريسون كان على حق. ثبت أن جهاز ضبط الوقت الخاص به هو اختراع عملي.

[استجمام: هاريسون يفحص أسلحة التوازن]

جون هاريسون: ساعتي كانت في رحلة ، كانت رحلة صعبة للغاية. عند لقائي مع القبطان ، قال لي إن صعوبة قياس الوقت بحركة البحر تثير قلقه ، وشعر أنني حاولت القيام ببعض الأمور المستحيلة. كتب في وقت لاحق تقريرًا وقال ، السيد هاريسون كان مريضًا بالبحر طوال الوقت ، لكن حركة البحر لم تكن أقل ضررًا على مدار الساعة البحرية التي تحافظ على الوقت الحقيقي.

جوناثان بيتس: نعتقد أنه كان يؤدي أداءً جيدًا للغاية ، على الرغم من أننا لا نعرف بالضبط أداء H-1 ، لكن لدينا سببًا للاعتقاد بأنه كان جيدًا في غضون خمس إلى عشر ثوانٍ في اليوم ، وهو ما لم يكن ليفوز بأنه ليس جائزة Longitude الكبرى ، لكنها كانت أفضل بكثير مما توقعه معظم الناس وأعطت هاريسون سببًا عظيمًا للاعتقاد بأنه يسير على الطريق الصحيح.

[جرينويتش: المسار من H-1 إلى H-2]

المعلق الأول: حتى دون أن يطلب اختبارات إضافية ، وضع هاريسون H-1 جانبًا وتولى مهمة إنتاج ما كان يأمل أن يكون نموذجًا محسنًا ، H-2.

جوناثان بيترز VO: أثناء العمل على H-2 ، يجب أن يكون هاريسون قد وظف عمالًا آخرين وكان سيعطي فردًا واحدًا فقط قدرًا صغيرًا من العمل للقيام به بحيث لا يمكن لأي شخص أن يدعي أنه قام بأي منها ، وبالتالي ، يحق لأي من أموال الجائزة. نحن نعلم أن هاريسون كان مصابًا بجنون العظمة من فكرة أن يأخذ الآخرون أفكاره.

المعلق الأول: بعد عامين من العمل الشاق ، لاحظ هاريسون عيبًا فادحًا. عند تعرضه لحركة متطرفة معينة ، كانت دقة موازين العمود الخاصة به تالفة.

جوناثان بيتس: نظرًا لكونه رجلًا لا يرحم مع نفسه ، فقد وضع الآلة جانبًا وانتقل مباشرة إلى الآلة الثالثة. لم يكن هناك طريقة يمكنه من تحسينها ، لذلك تركها ببساطة.

[المسار حول تم التخلي عنه H-2]

المعلق: كان تطوير هاريسون لساعاته البحرية الكبيرة متعثرًا. مرت السنوات حيث قاد بحثه عن الكمال العديد من الأزقة العمياء. بالنسبة للرجل المهووس بالوقت ، فإن وقته لا يعني شيئًا بالنسبة له.

وبينما تعثر هاريسون ، كان منافسيه ، علماء الفلك ، يحاولون الفوز بجائزة Longitude عن طريق معرفة الوقت باستخدام القمر الخاص بنا. كانت طريقتهم تبشر بالخير.

[رسومي: رواد الفضاء يأخذون القراءات]

المعلق: يتحرك كل من القمر والنجوم عبر سماء الليل. عرف علماء الفلك أن موقع القمر مقابل النجوم كان فريدًا لكل دقيقة من كل يوم. كان لديهم ما يؤهلهم لساعة سماوية حقيقية إذا تمكن أحدهم من القيام بكل ذلك مسبقًا. أدخل البطل القوي لهذه الطريقة القمرية ، القس جدا نيفيل ماسكلين.

ديريك هاوز: نيفيل ماسكلين ، آه ، لقد كان مغرورًا بعض الشيء. حقيقة أنه كان مبجلًا ، بالطبع ، لم تدخل في الأمر لأن جميع العلماء الذين أرادوا الالتحاق بالعلوم كان عليهم أن يأخذوا أوامر مقدسة في ذلك الوقت ، لذلك يمكننا أن ننسى ذلك. لكنه كان مغرورًا بعض الشيء ، على ما أعتقد ، على الأرجح.

[صورة: ماسكلين (آخر)]

المعلق الأول: إذا كان جون هاريسون هو الدخيل الدائم ، فإن نيفيل ماسكلين كانت المطلع المثالي. بصفته عالم فلكًا شابًا وطموحًا من كامبريدج ، شرع ماسكلين في صنع اسم لنفسه داخل المؤسسة العلمية.

DAVA SOBEL: أجد أن ماسكلين شخصية غير سارة بشكل خاص. لقد فعل الكثير من أجل الملاحة ، لكن هنا شخص يتتبع كل عشرة سنتات.

ديريك هوس:. كل قرش يقضيه لمدة أربعين عامًا يتم تسجيله في الواقع.

دافا سوبيل:. لكنه أخذ نفس الدقة المجنونة وطبقها على عمله الفلكي ، وهذا هو المكان الذي قدم فيه خدمة جيدة رائعة ، وربما لم يكن بإمكانه فعل ذلك بدون هذا النوع من الاهتمام بالتفاصيل.

[جرينويتش: التلسكوبات والرباعيات (الاستخدام مع الطباعة القديمة)]

المعلق الأول: أثناء عمله في غرينتش ، لاحظ ماسكلين حركة القمر على خلفية النجوم. في النهاية ، يمكن أن يتنبأ بموقعه لكل دقيقة من كل يوم. باستخدام هذه التنبؤات ، أنتج ماسكيلين مجموعة من الجداول الفلكية.

[الرسوم المتحركة - المسافة القمرية]

المعلق الأول: على عكس المشتري ، لم تكن هناك حاجة إلى تلسكوبات قوية. من سفينته ، كان الملاح يقيس الزاوية بين القمر ونجوم معينة. بعد ذلك ، من الناحية النظرية ، يمكنه استخدام جداول ماسكلين لإيجاد الوقت في غرينتش ، إذا كان الطقس صافًا ، وأدوات دقيقة ، وبعد ساعات من الحسابات.

المعلق الأول: ولكن من منصة متدحرجة ، كان مجرد الحفاظ على موقع القمر عمل روتينيًا صعبًا ، حتى بدون الحسابات الطويلة.

سوزان ديباربات: اعتمدت طريقة المسافات القمرية على حسابات طويلة جدًا. قرأت أنه يحتاج إلى حوالي أربع ساعات من الحساب بعد ملاحظة واحدة للحصول على خط الطول. أربع ساعات من العمليات الحسابية ، وخلال هذه الساعات الأربع القارب. ذهب خلال ذلك الوقت. إذا كنت تستخدم الساعة كما اقترحها هاريسون ، فهذا يكفي ، إلى حد ما ، لقراءة الساعة.

[الدكتور. DEBARBAT يتجول حول زاوية مرصد صغير]

المعلق الأول: لكن مجلس Longitude ما زال لا يقبل أن تكون الساعة هي الحل ، وسيطر على الأموال التي كان هاريسون في أمس الحاجة إليها للعمل على سيارته H-3 الصعبة.

ديريك هويس: أعتقد أنه كان سؤالًا حول هذه الأدوات الجديدة المتشابكة ، أه ، يجب أن نعتمد عليها. أه كانت الطريقة مُرضية تمامًا. إذا كان لديك ساعة أو ساعة يمكنها الحفاظ على الوقت المطلق طوال هذه الأوقات ، فلا بأس بذلك بالطبع. لكن هل هذا؟

[استجمام: جون هاريسون ينظر إلى ساعته]

جون هاريسون: لقد قالوا ، يمكن أن تكون الساعة مجرد ساعة ، وأداء عملي ، على الرغم من أنه يكاد يكون صحيحًا بحد ذاته ، يجب أن يكون خداعًا تمامًا.

أقول ، من أجل حب المال ، فضل هؤلاء الأساتذة أو الكهنة طريقتهم المرهقة على القمر على ما يمكن الحصول عليه بسهولة ، لأن بارسون ماسكلين لن يشغل نفسه أبدًا في مثل هذه المسألة إذا لم يكن المال في الحضيض.

. ومع ذلك ، لا بد أن هؤلاء الرجال الجامعيين هم أساتذتي ، ولا يعرفون شيئًا على الإطلاق عن الأمر ، وأبعد من تلك العجلة التي تدير عجلة أخرى ، فإن مجرد ساعتي ليست فقط بغيضة لتعلمهم ، ولكن أيضًا فقدان الغنائم لهم.

[GREENWICH & # 8212TRACK TO H-2 25: 32: 44 / H-3 & # 8212 لقطات مختلفة 25:47:07]

المعلق: هاريسون واصل العمل. في H-3 ، استبدل ميزان قضيبه المتأرجح بعجلات توازن كبيرة. كجانب جانبي تقريبًا ، اخترع محمل الأسطوانة في قفص ، وهو جهاز لتقليل الاحتكاك لا يزال يستخدم على نطاق واسع حتى يومنا هذا. ومع ذلك ، استمرت ساعته الجديدة في إثبات أنها مزعجة. ربما وصل كبار حراس الوقت في هاريسون إلى طريق مسدود.

[تفاعل مع فريق عمل HARRISON WATCHMAKING]

جوناثان بيتس: SYNC: عندما كان يكافح مع H-3 حقق الإنجاز الذي كان يبحث عنه بشدة. تعليق صوتي: لقد كان يعلم لسنوات عديدة أنه سيكون من المفيد للغاية بالنسبة له أن يتمكن من تحسين هذه الأشياء المروعة التي تسمى ساعات الجيب ، وفي عام 1753 ، أصدر تعليماته إلى صانع ساعات ، يُدعى جون جيفريز ، لصنع ساعة له بتصميمه الخاص ، لتصميم هاريسون الخاص.

[تفاعل مع HARRISON WATCHMAKING WORKBENCH / لقطات قريبة للساعات التي كان يفحصها / خطط H-4 & # 8212HE تضع المكونات مقابل رسوماته]

JONATHAN BETTS: VO: تجاوز الذهاب لساعة Jefferys إلى حد بعيد أحلام Harrison الجامحة وبدأ يدرك أنه ربما كان ينبح الشجرة الخطأ طوال هذه السنوات وكان يجب أن يعمل على تطوير الساعات ، وليس هذه الآلات الكبيرة.

[الساعات ، الساعات ، خطط العمل / الأيدي التي تحتوي على مكونات صغيرة]

المعلق الأول: كان هذا تغييرًا غير عادي في الاتجاه. الآن ، كان هاريسون مستعدًا لرفض 25 عامًا من عمله الخاص والمضي قدمًا في تقنية لم تتم تجربتها تقريبًا ، ويكافح من أجل تصغير ما كان يفترض دائمًا أنه يجب جعله أكبر.

جوناثان بيتس: كانت النتيجة ، بالطبع ، هي H-4 التي تم الانتهاء منها عام 1759 والتي أثبتت بشكل إيجابي لهاريسون أنه حل المشكلة.

[EYE OF THE WIND & # 8212RECREATION PROVING VOYAGE / BURNT OUT SHOTS، MOVEMENTS from SEA UP TO FIGURES]

المعلق الأول: أمر مجلس Longitude بأن يتم اختبار H-4 في رحلة إثبات من بورتسموث ، إنجلترا إلى جزيرة باربادوس.

[البحر والتكرار من خلال التسلسل / صندوق H-4 الداخلي للمقصورة]

المعلق: تم قفل الساعة الثمينة في صندوقها الواقي الجديد بعناية على الوقت الصحيح في بورتسموث باستخدام رؤية الشمس في الظهيرة.

المعلق الأول: لمدة 46 يومًا أبحر التتار جنوب غرب المحيط الأطلسي.

[الاستجمام: WA (فوق الكتف) يأخذ قراءة مثيرة لسوء الشمس / الساعة في حالتها تتم مشاهدتها بشكل عابر / يتم إحضار الساعة للفحص / مفاتيح BCU / ضباط الانتظار / على سطح السفينة / بعيدًا عن المواعيد القاسية بوصلة]

المعلق الأول: مرت السفينة من برد القنال الإنجليزي إلى منطقة البحر الكاريبي الاستوائية و # 8212a فارق درجات الحرارة 50 درجة.

باستثناء الملء ، بقيت الساعة كما هي في صندوقها طوال الرحلة. كان جون هاريسون الآن يبلغ من العمر 71 عامًا ، وقد انتقل عبء هذا الاختبار إلى ابنه ويليام.

المعلق الأول: بعد شهر ونصف في البحر ، في صباح يوم 13 مايو 1764 ، ألقى التتار مرساة قبالة بريدجتاون ، باربادوس.

[اخلط مع رأس السفينة الطويلة للشاطئ]

المعلق: تم تجديف الساعة على الشاطئ لفحصها.

[BARBADOS & # 8212SEA SHORE 09: 43: 41 / WALLS OF OLD FORT، WAREHOUSES / BARBADOS & # 8212PAN to PARLIAMENT BUILDING / GRAPHIC: PANORAMIC PAINTING OF BRIDGETOWN HARBOR، CIRCA 1760.]

المعلق: لمعرفة ما إذا كانت H-4 قد اجتازت الاختبار ، يجب تحديد خط الطول الدقيق لبريدجتاون نفسها إلى مستوى جديد من الدقة. من الواضح أن هذا كان عملاً لعالم الفلك.

[PORTRAIT: MASKELYNE / RECREATION: العمال المحليون يبنون خيمة مراقبة / تم إعداد التليفزيون النحاسي في خيمة / مزيج إلى / الغسق & # 8212 ينزل إلى خيمة / تظليل ملف تعريف ASTRONOMER الذي تم رؤيته من خلال الخيمة]

المعلق الأول: في مفارقة عظيمة ، أُرسل نيفيل ماسكيلين ، المنافس الرئيسي لهاريسون ، إلى بربادوس قبل أشهر لإجراء عمليات رصد دقيقة لأقمار المشتري من الأرض بغرض تحديد خط الطول الصحيح.

كان ماسكلين سريعًا في قبول المهمة ، لكن كان لديه جدول أعمال خاص به. خطط لاستخدام الرحلة كمحاكمة لطريقته القمرية.

أثناء العمل بعيدًا في الليل الاستوائي ، كان ماسكلين يكدح بأدواته. أفيد أن العديد من المواطنين البارزين في باربادوس سمعوه يتباهى بأن نظام المسافة على سطح القمر الخاص به كان متفوقًا على أي ساعة وقد يفوز هو نفسه بجائزة Longitude التي تبلغ قيمتها 20000 دولار (الجنيه الإنجليزي) عندما عاد إلى إنجلترا.

إلى جانب المجد ، كان هناك قدر كبير من المال على المحك.

ويل أندرو في تشيرشيارد: يبدأ سوء التفاهم عندما وصل هاريسون إلى بربادوس في مايو 1764.

WILL ANDREWS VO: كان الغرض الأساسي من هذه الرحلة هو اختبار أداة ضبط الوقت الخاصة بوالده ، والتي كان والده قد قضى حياته في بنائها.]

المعلق الأول: اختبار الساعة في يد ماسكيلين كان لا بد أن يكون شاملاً ، لكن هل سيكون أيضًا عادلاً وموضوعيًا؟

ويل أندرو في تشيرشيارد: سينك: علم ويليام ووالده ، جون هاريسون ، أن نيفيل ماسكلين كان مهتمًا جدًا بطريقة المسافة على القمر. لقد كان عالم فلكًا جيدًا ولم يشتكوا قبل الرحلة من أنه تم اختياره كشخص رئيسي لإجراء الملاحظات على الجزيرة لتحديد مدى نجاح ضابط الوقت الخاص به. ومع ذلك ، عندما وصل ويليام هاريسون في مايو 1764 ،

[خيمة ماسكلين ، منظار التليسكوب الخاص به وصوره]

تعليق صوتي: اكتشف أن ماسكلين كان يتحدث كثيرًا عن طريقة المسافة إلى القمر. ابتكر ويليام هاريسون مشهدًا رائعًا. لم يكن يريد أن يقوم نيفيل ماسكلين بأي ملاحظات. كان هذا افتراءً هائلاً على شخصية ماسكيلين واستاء منها ماسكيلين بمرارة.

المعلق الأول: تفاخر ماسكيلين أوجد مظهرًا من تضارب المصالح. وصل البحث عن خط الطول لمدة قرن من الزمان إلى مسابقة بين عمل رجلين عنيدتين على شواطئ جزيرة استوائية نائية.

[الاستجمام: فتح BOX BOX IN LOCK / BOX مفتوح وسحب الوسائد إلى REVEAL H-4 / الإغلاق في دقيقة من H-4 / MIX to MECHANISM]

المعلق: في وقت الظهيرة ، تمامًا كما وصلت الشمس إلى أعلى نقطة فوق بريدجتاون ، استعد ويليام هاريسون لفتح علبة H-4. لم يتم إعادة ضبط الساعة لمدة ستة وأربعين يومًا. في تلك اللحظة نفسها أشارت الساعة إلى أن الساعة 3:55 مساءً في بورتسموث. عند خط طول خمس عشرة درجة في الساعة ، وضعت الساعة المرفأ في باربادوس على بعد ستين درجة غرب بورتسموث ، على بعد أميال قليلة مما نعرف الآن أنه موقعه الفعلي.

أندرو كينج: عندما تتخيل أن أكثر الساعات دقة التي يمكنك شراؤها في القرن الثامن عشر كانت دقيقة في غضون دقيقة واحدة فقط في اليوم ، أنتج هاريسون هذه الساعة. ذهب إلى جزر الهند الغربية وعاد ، وبعد رحلة ستة أسابيع ، كان هذا الشيء دقيقًا في غضون حوالي 30 ثانية من الوقت. هذا لم يسمع به من قبل.

ويل أندروز: في اجتماع مجلس Longitude في يناير 1765 ، جنبًا إلى جنب مع الأخبار الرسمية لنجاح ضابط الوقت البحري الرابع لجون هاريسون ، جاءت الأخبار المدمرة لهاريسون بأن نيفيل ماسكلين سيعين فلكيًا ملكيًا.

[RECREATION - BOARD OF LONGITUDE (DESK)]

المعلق: مع قدرة ماسكلين الآن على التأثير على مجلس الإدارة ، يأمل هاريسون في أن يكتسبه أداء H-4 بسرعة ، وبدأت الجائزة تتلاشى.

بالنسبة لأعضاء المجلس ، كانت دقة الساعة للغاية مدعاة للريبة.

أندرو كينج: سينك: كانوا إما معينين من قبل الحكومة أو من البحرية الملكية ، أو أساتذة من الجامعات.

أندرو كينج فو:. لم يفهموا الميكانيكا أعتقد أنهم كانوا خائفين منها. لقد كان نظامًا لحل مشكلة خطوط الطول التي لم يتمكنوا من التعامل معها حقًا. يمكنهم فهم مشكلة فلكية ، لكن SYNC: فكرة ضابط الوقت الميكانيكي كانت جيدة جدًا لدرجة أنها كانت جيدة جدًا لدرجة يصعب تصديقها. لم يستطيعوا قبولها.

[RECREATION - BOARD OF LONGITUDE (DESK)]

جوناثان بيتس: صوت: فيما يتعلق بأعضاء مجلس Longitude لم يكن هناك ثأر معين ضد هاريسون. في بعض النواحي ، كان هؤلاء الأشخاص مملين للغاية بالنسبة لهذا النوع من التمرين ، لكن في هذه المرحلة كانوا يعتقدون حقًا أن مجموعهم كان أفضل وأن هذه الساعات لا يمكن تصديقها ببساطة.

أندرو كينج: تخيل فقط اليوم أن الحكومة قدمت جائزة ، على سبيل المثال ، مليون جنيه إسترليني لشخص يمكنه إنتاج سيارة سعة 2 لتر يمكنها قطع مسافة ألف ميل للغالون. سنضحك جميعًا على الفكرة. لكن لنفترض أن شخصًا ما من المناطق النائية من البلاد نزل إلى لندن بسيارة ويقول للحكومة ، "هذه السيارة ستعمل ألف ميل للغالون. أين مليون جنيه إسترليني"؟ وهكذا يقولون ، هيا ، ماذا يوجد تحت غطاء المحرك؟ "أريد مليون جنيه لي ثم سأخبرك". وهكذا تبدأ الجدل. لن يخبرك بما يوجد تحت غطاء المحرك لأنه يعلم جيدًا أن شخصًا ما سوف يقرص الفكرة. وكان هاريسون في نفس الموقف تمامًا.

[RECREATION & # 8212BRIEF لقطات قريبة من الصناديق ، عجلات عربة على COBBLES]

المعلق الأول: بناءً على تعليمات نيفيل ماسكلين ، تم نقل حراس الوقت في هاريسون لإجراء مزيد من الاختبارات. ترك هذا هاريسون محبطًا بشدة.

جون هاريسون: لقد أصابني إحباط فاضح للعدالة ، باعتبارها تلامس مكافأتي أو تشجيعي.

قال السيد جراهام للعديد من السادة إنني أستحق 20000 جنيه ، لكن المجلس حولني إلى عبد.

حسنًا ، لقد اهتموا كثيرًا بساعتي ، لأنهم قاموا أيضًا بإغلاقها لبعض الوقت في خزانة في الأميرالية لأنها كانت تؤدي أداءً جيدًا في الرحلات. ولذا سيحتفظون بها ككنز من أجل عمل فذ لن يتمكن أي شخص آخر من صنع قطعة أخرى. إنها بالفعل علامة عادلة على أنهم لم يفهموا ذلك. كلا ، إن جهاز ضبط الوقت الخاص بي بعيد عن متناول كل من خط العرض وخط الطول لهؤلاء الكهنة الأشرار في كامبريدج وأكسفورد.

المشكلة التي يعاني منها هؤلاء الرجال القمريون في المناسبات.

المعلق الأول: أخيرًا ، في عام 1772 ، كتب ابن هاريسون رسالة إلى جورج الثالث ، يتوسل فيها نيابة عن والده. سرعان ما تم منح الزوجين هاريسون مقابلة مع ملك إنجلترا.

لابد أن الملك قد تأثر بقصة الرجل لأنه همس لأحد مساعديه تعرض هذان الشخصان للظلم بقسوة. ثم التفت إلى مواجهة الأب والابن ، وصرخ للجميع ليسمعوا ، "والله ، هاريسون ، سأراك على حق."

DAVA SOBEL: أعتقد أنه كان من الصعب جدًا على Harrison ، وأعتقد أنه بعد كل تلك السنوات من النضال الإرادة نجحت أخيرًا وتلبية العديد من المطالب غير العادلة لدفع المشروع من خلال تجارب إضافية وتكرار العروض المقلدة ، للحصول على المال على مضض ولكن أبدًا ضجة البوق الكاملة ، نعم لقد فعلتها ، أحسنت ، لا بد أنها تركته يشعر بالمرارة وخيبة الأمل بشكل رهيب ، لأنه كان دائمًا أساس الشيء معه.

المعلق: وهكذا ، بعد مرور ثلاثة وأربعين عامًا على سفر الشاب جون هاريسون لأول مرة إلى لندن ، منحه البرلمان المتردد بناء على إصرار الملك مبلغ 20.000 جنيهًا إسترلينيًا كاملاً.

جون هاريسون: أستطيع أن أقول بجرأة أنه لا يوجد منظم للوقت ، سواء كان في طريقة البندول أو الميزان ، لا يمكن أن يكون أكثر صحة أو أفضل مما لدي. والآن ، في البحر ، قد يكون خط الطول مؤكدًا ودقة كبيرين. لقد مررت بالفعل بجهد طويل ، لكنني أشكر الله لأنني حصلت عليه مجانًا.

المعلق الأول: في عام 1995 ، تم إنشاء أول نظام ملاحة عالمي حقيقي. يوفر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، نظام تحديد المواقع العالمي ، للملاحين خطوط الطول والعرض الخاصة بهم على بعد بضعة أقدام في أي مكان على الأرض. نظرًا لأن 24 قمرا صناعيا تدور حول عشرة آلاف ميل ، يتم مراقبة ساعاتهم الذرية للحصول على دقة مثالية تقريبًا.

[الإرسال إلى الأسفل 29 ،. صفر ساعة ، 35 دقيقة بالضبط / النتائج 29]

المعلق الأول: اليوم ، تمامًا كما كان قبل ثلاثمائة عام ، سر معرفة مكانك هو معرفة الوقت.


خط الطول في الوقت المحدد: كيف هزم جون هاريسون العلم الغبي لإنقاذ البحارة

ابتكر جون هاريسون جهازًا يساعد البحارة في العثور على خط الطول في البحر ، لكن الأمر استغرق 250 عامًا أخرى قبل أن ينسب إليه الفضل في اختراعه المذهل.

بعد كارثة سيلي البحرية عام 1707 ، والتي فقدت أربع سفن تابعة للبحرية البريطانية وحوالي 2000 بحار في البحر ، قرر البرلمان أن البحارة بحاجة إلى أداة ملاحية أفضل. أقرت الحكومة البريطانية قوانين خط الطول ، والتي كانت في الأساس جوائز نقدية تقدمها الحكومة لإغراء أفضل العقول في ذلك العصر لحل مشكلة معينة: صخور المحيط. كانت الفكرة هي التوقف عن ضربهم وأفضل طريقة ، كما تصورها الجميع ، هي معرفة كيفية حساب خط الطول الدقيق لسفينة في البحر. في حين أن خط العرض لم يكن من الصعب تحديده أبدًا ، فقد حير خط الطول القباطنة دائمًا.

لحسن الحظ ، بالنسبة لأي شخص أبحر على متن سفينة (أو طار بالطائرة) منذ ذلك الحين ، بدأ نجار إنجليزي وباني ساعة هواة يدعى جون هاريسون بالعمل.

في عام 1727 ، سافر هاريسون إلى لندن لمعرفة كيفية الاستفادة من تحدي Longitude Act (حوالي 5،000،000 دولار من أموال اليوم). كان لديه هذه النظرية القائلة إنه بدلاً من التحسس في المخططات النجمية ، يمكنك العثور على خط الطول من خلال إخبار الوقت بشكل أكثر دقة ، إذا حافظت على وقت قياسي (توقيت غرينتش) ثم الوقت في أي مكان على الكرة الأرضية ، يمكن لهذا الاختلاف بعد ذلك تستخدم لحساب خط الطول. بالطبع ، للقيام بذلك ، تحتاج إلى ساعة. وليس فقط أي ساعة ، ولكن ساعة مؤخرة رائعة يمكن أن تظل دقيقة عند قذفها وتشغيلها في البحر المفتوح.

هاريسون ، الذي اكتسب شهرة بالفعل في بناء ساعات دقيقة إلى حد ما باستخدام الخشب ، أمضى السنوات السبع التالية في بناء ساعته "H1". بعد اختباره على أنهار ، حصل هاريسون أخيرًا على فرصته لاختباره في البحر على متن سفينة HMS Centurion في رحلة إلى لشبونة. كما تقول القصة ، واجه هاريسون بعض المشاكل في وقت مبكر ، ولكن في النهاية ، لم تكن الساعة تعمل بسلاسة فحسب ، بل أنقذ السفينة بالفعل ، التي كانت قد قطعت مسافة 60 ميلاً كاملة عن مسارها.

أعجب المسؤولون البحريون وسرعان ما وجد هاريسون نفسه أمام The Board of Longitude ليرى ما إذا كان يديه على بعض أموال الجائزة هذه. لسوء الحظ ، كان The Board of Longitude مكونًا من علماء الفلك الذين لم يحفروا حقًا عن حل يتجاهل النجوم. ومع ذلك ، فقد كانوا مستمتعين بما أطلقوا عليه "أداة غريبة" لهاريسون وأبعدوه عن 250 جنيهًا إسترلينيًا بوعده بمبلغ 250 جنيهًا إسترلينيًا أخرى إذا كان بإمكانه إنتاج نسخة محسنة في غضون عامين.

عمل هاريسون على ساعته الجديدة والمحسّنة لأكثر من ثلاث سنوات ، وعندما اعتقد أنه قد تم حلها ، اكتشف عيبًا سيئًا للغاية: حركة التثاؤب للسفينة ألغت الدقة بطريقة كبيرة. أمضى هاريسون دون رادع ، التالي 19 سنوات يحاول ابتكار نسخة محسّنة من تصميمه الثاني ، فقط لإلغاء الإصدار الثالث تمامًا.

لكن هاريسون لم يكن نوع القط الذي سمح للفيزياء أو ربع قرن من نتف شعره بمنعه من الحصول على 250 جنيهًا إسترلينيًا ومكانًا في التاريخ. أدرك هاريسون أن أحد عيوبه الرئيسية في توازن تصميماته الثلاثة الأولى يتعلق بالحجم الهائل للساعات. في عام 1751 ، ابتكر نموذجًا أصغر حجمًا وكان مُغلفًا بما يشبه ساعة الجيب الكبيرة. لقد جعل ابنه يأخذها في رحلة إلى جامايكا ، وكان قبطان السفينة معجبًا جدًا ، وعرض شراء الاختراع على الفور.

في الواقع ، كانت الشهادات والسجلات من الرحلة رائعة للغاية ، ادعى مجلس Longitude أنه لا يمكن أن تكون ساعة الذي - التي دقيقة ، وادعى أن الاختبار والنتائج غير كافية ، وحرم هاريسون من أي جائزة مالية أخرى. أثار هاريسون وأنصاره رائحة كريهة واشتكى بالفعل إلى الملك بشأن ما رآه معاملة غير عادلة (تافهة إلى حد ما) من قبل المجلس. بمباركة الملك ، وافق مجلس خط الطول على جولة أخرى من الاختبارات (هذه المرة مع H5 الجديد والمحسن لهاريسون).

هذه المرة ، كان الدليل على دقة كرونومتر هاريسون قاطعًا ، حيث كانت الساعة دقيقة بعد المواصفات التي حددها المجلس. ومع ذلك ، على الرغم من انتصار هاريسون ، قرر المجلس منح هاريسون 10000 جنيه إسترليني مع 10000 جنيه إسترليني أخرى يتم دفعها على أقساط فقط إذا ثبت أن مصنعي الساعات الآخرين يمكنهم بناء الكرونومتر وفقًا لمواصفات هاريسون. ذهب هاريسون إلى ذهنه أنه يجب عليه مشاركة أسراره التجارية مع المصنّعين الآخرين ، وقضى بقية حياته في محاربة The Board of Longitude ، ومنافسيه ، وأي شخص آخر تجرأ على إنكار عبقريته.

على الرغم من أن ملك إنجلترا جعل البرلمان يوافق على دفع راتب صحي إلى هاريسون مقابل "خدمته للتاج" ، إلا أن هاريسون لم ينته. بعد 60 عامًا من محاولة بناء الكرونومتر الأكثر دقة في العالم ، وضع هاريسون خططًا لما أعلن أنه أكثر الساعات الأرضية دقة في العالم. ربما كانت هذه الساعة تُعتبر أعظم اختراع له إذا لم يكن قد قرر تقديمها في كتاب كان في الأساس صفعة على الوجه في كل مسابقة أخيرة من مسابقاته والمنتقدين له.

كان الكتاب ملتهبًا لدرجة أن حتى أنصاره نأوا بأنفسهم عن المخترع الذي كان يحظى بالاحترام. بدأ أعداؤه يأخذون فترات انتصار علنية في إهانة صانع الساعات وعمله على أنه "عدم تماسك وعبثية كانت أقل من أعراض الجنون". توفي هاريسون بعد وقت قصير من نشر الكتاب ، وكان منبوذًا في المجتمع العلمي. ستنسى خطة ساعته الأخيرة خلال الـ 250 عامًا القادمة.

في العام الماضي ، أطلق العلماء أول نموذج أولي تم تصميمه وفقًا لمواصفات هاريسون الدقيقة. بعد تشغيلها لمدة 100 يوم ، كانت ساعة البندول المطلقة لهاريسون لا تتعدى خمسة أثمان من الثانية ، مما يجعلها أدق ساعة ميكانيكية حرة البندول تم إنشاؤها على الإطلاق. كان على الرجل الذي اخترع الكرونومتر ، الذي أحدث ثورة في الملاحة وسرَّع من عصر الاكتشاف ، أن ينتظر أكثر من قرنين ونصف ، لكنه أخيرًا ضحك أخيرًا.


أدوات ملاحية مبكرة

تحديد خط العرض يمكن تحقيقه بسهولة نسبية باستخدام الملاحة السماوية. في نصف الكرة الشمالي ، يمكن للبحارة تحديد خط العرض عن طريق قياس ارتفاع نجم الشمال فوق الأفق. كانت الزاوية بالدرجات هي خط عرض السفينة.

بوصلة مارينر.

واحدة من أقدم الأدوات الملاحية التي صنعها الإنسان والمستخدمة لمساعدة البحارة كانت بوصلة البحارة ، والتي كانت شكلاً مبكرًا من البوصلة المغناطيسية. اعتقد البحارة الأوائل أن بوصلة البحارة كانت غالبًا غير دقيقة وغير متسقة لأنهم لم يفهموا مفهوم الاختلاف المغناطيسي ، وهو الزاوية بين الشمال الحقيقي (الجغرافي) والشمال المغناطيسي. تم استخدامه بشكل أساسي عندما لا تكون الشمس مرئية للمساعدة في تحديد الاتجاه الذي تهب منه الرياح.

مخططات بحرية.

خلال منتصف القرن الثالث عشر ، بدأ البحارة يدركون أن الخرائط يمكن أن تكون مفيدة وبدأوا في الاحتفاظ بسجلات مفصلة لرحلاتهم. وهكذا ، تم إنشاء الخرائط البحرية الأولى. لم تكن هذه الرسوم البيانية الأولى دقيقة للغاية ، ولكنها كانت تعتبر قيّمة وغالبًا ما كانت سرية من البحارة الآخرين. لم يكن هناك خط عرض أو خط الطول المسمى على المخططات ، ولكن بين الموانئ الرئيسية كان هناك ارتفع البوصلة مشيرا إلى اتجاه السفر. (يأتي مصطلح "وردة البوصلة" من نقاط بوصلة الشكل ، والتي تشبه بتلات الورد).

الإسطرلاب ، السدس ، ولوج الشيب.

كانت بعض الأدوات المبكرة المستخدمة لمساعدة البحارة في تحديد خط العرض هي المسطرة المتقاطعة ، والإسطرلاب ، والربع. يعود الإسطرلاب إلى اليونان القديمة ، عندما استخدمه علماء الفلك للمساعدة في معرفة الوقت ، واستخدمه البحارة لأول مرة في وقت متأخر.

حوالي عام 1730 ، اخترع عالم الرياضيات الإنجليزي جون هادلي (1682-1744) والمخترع الأمريكي توماس جودفري (1704-1749) آلة السدس بشكل مستقل. زود السدس البحارة بوسائل أكثر دقة لتحديد الزاوية بين الأفق والشمس أو القمر أو النجوم من أجل حساب خط العرض.

خلال القرن السادس عشر ، تم اختراع سجل الرقائق واستخدامه كمقياس سرعة خام. تم ترك خط يحتوي على عقدة على فترات منتظمة ومثقل بالسحب في الماء فوق المؤخرة بينما كانت السفينة جارية. سيحسب البحار عدد العقد التي خرجت خلال فترة زمنية محددة ويمكن بعد ذلك حساب سرعة السفينة.

خط الطول والكرونومتر.

طوال تاريخ الملاحة ، يمكن العثور على خط العرض بدقة نسبيًا باستخدام الملاحة السماوية. ومع ذلك ، لا يمكن تقدير خط الطول إلا في أحسن الأحوال. كان هذا لأن قياس خط الطول يتم من خلال مقارنة فرق الوقت من اليوم بين موقع بدء الملاح والموقع الجديد. حتى بعض أفضل الساعات في أوائل القرن الثامن عشر يمكن أن تفقد ما يصل إلى 10 دقائق في اليوم ، وهو ما يُترجم إلى خطأ حسابي يبلغ 242 كيلومترًا (150 ميلاً) أو أكثر.

في عام 1764 ، اخترع صانع الساعات البريطاني جون هاريسون (1693-1776) الكرونومتر البحري. كان هذا الاختراع أهم تقدم للملاحة البحرية في آلاف السنين التي كان بحارة المحيطات المفتوحة يذهبون إلى البحر.

في عام 1779 ، استخدم الضابط والمستكشف البحري البريطاني الكابتن جيمس كوك (1728-1779) كرونومتر هاريسون للإبحار حول الكرة الأرضية. عندما عاد ، أثبتت حساباته لخط الطول استنادًا إلى الكرونومتر أنها صحيحة في نطاق 13 كيلومترًا (8 أميال). من المعلومات التي جمعها في رحلته ، أكمل كوك العديد من المخططات التفصيلية للعالم والتي غيرت طبيعة الملاحة تمامًا.

في عام 1884 ، بموجب اتفاقية دولية ، تم إنشاء خط الزوال الرئيسي (الواقع عند خط طول 0 درجة) باعتباره خط الزوال الذي يمر عبر غرينتش ، إنجلترا.


هيبارخوس والسبق

ربما كان أعظم علماء الفلك في العصور القديمة هيبارخوسولد في نيقية في ما يعرف اليوم بتركيا. أقام مرصدًا في جزيرة رودس حوالي عام 150 قبل الميلاد ، عندما كانت الجمهورية الرومانية توسع نفوذها في جميع أنحاء منطقة البحر الأبيض المتوسط. هناك قام بقياس مواقع الأجسام في السماء بأكبر قدر ممكن من الدقة ، وقام بتجميع كتالوج النجوم الرائد مع حوالي 850 إدخالًا. قام بتعيين إحداثيات سماوية لكل نجم ، وتحديد موقعه في السماء ، تمامًا كما نحدد موقع نقطة على الأرض من خلال تحديد خط الطول والعرض.

هو أيضا قسّم النجوم إلى المقادير الظاهرة حسب سطوعها الظاهر. أطلق على ألمع النجوم & # 8220 نجوم من الدرجة الأولى & # 8221 المجموعة التالية الأكثر سطوعًا ، & # 8220 نجوم من الدرجة الثانية & # 8221 وهكذا دواليك. هذا النظام التعسفي إلى حد ما ، في شكل معدل ، لا يزال قيد الاستخدام اليوم (على الرغم من أنه أقل فائدة لعلماء الفلك المحترفين).

من خلال مراقبة النجوم ومقارنة بياناته مع الملاحظات الأقدم ، قام هيبارخوس بواحد من أكثر اكتشافاته تميزًا: لقد تغير الموقع في سماء القطب السماوي الشمالي على مدار القرن ونصف القرن الماضي. استنتج هيبارخوس بشكل صحيح أن هذا لم يحدث فقط خلال الفترة التي غطتها ملاحظاته ، بل كان يحدث في الواقع طوال الوقت: يتغير الاتجاه الذي تدور حوله السماء ببطء ولكن بشكل مستمر. تذكر من القسم الخاص بالأقطاب السماوية وخط الاستواء السماوي أن القطب السماوي الشمالي هو مجرد إسقاط للقطب الشمالي للأرض في السماء. إذا كان القطب السماوي الشمالي يتأرجح حوله ، فلا بد أن الأرض نفسها تتأرجح. اليوم ، نحن نفهم أن الاتجاه الذي يشير إليه محور الأرض يتغير بالفعل ببطء ولكن بانتظام - وهي حركة نسميها مقدمة. إذا سبق لك أن شاهدت تذبذبًا علويًا دوارًا ، فقد لاحظت نوعًا مشابهًا من الحركة. يصف المحور العلوي مسارًا على شكل مخروط ، حيث تحاول جاذبية الأرض الإطاحة به (الشكل 4).

الشكل 4: السبق. تمامًا كما يتأرجح محور قمة سريعة الدوران ببطء في دائرة ، كذلك يتذبذب محور الأرض في دورة مدتها 26000 عام. يقع القطب السماوي الشمالي اليوم بالقرب من النجم Polaris ، ولكن منذ حوالي 5000 عام كان قريبًا من نجم يُدعى Thuban ، وفي غضون 14000 عام سيكون أقرب إلى النجم Vega.

نظرًا لأن كوكبنا ليس كرويًا دقيقًا ، ولكنه ينتفخ قليلاً عند خط الاستواء ، فإن شدتي الشمس والقمر يتسببان في اهتزازه مثل القمة. يستغرق محور الأرض حوالي 26000 سنة لإكمال دائرة واحدة من الحركة الاستباقية. نتيجة لهذه الحركة ، تتغير النقطة التي يشير إليها محورنا في السماء مع مرور الوقت. في حين بولاريس هو النجم الأقرب إلى القطب السماوي الشمالي اليوم (سيصل إلى أقرب نقطة له حوالي عام 2100) ، النجم فيجا في كوكبة ليرا ستكون نجمة الشمال بعد 14000 عام.


2.2 علم الفلك القديم

دعونا الآن ننظر إلى التاريخ بإيجاز. الكثير من الحضارة الغربية الحديثة مستمدة بطريقة أو بأخرى من أفكار الإغريق والرومان القدماء ، وهذا صحيح في علم الفلك أيضًا. ومع ذلك ، فإن العديد من الثقافات القديمة الأخرى طورت أيضًا أنظمة متطورة لمراقبة وتفسير السماء.

علم الفلك حول العالم

عرف علماء الفلك البابليون والآشوريون والمصريون الطول التقريبي للسنة. المصريون منذ 3000 عام ، على سبيل المثال ، تبنوا تقويمًا يعتمد على 365 يومًا في السنة. لقد تابعوا بدقة وقت ارتفاع نجم الشعرى الساطع في السماء قبل الفجر ، والتي لها دورة سنوية تتوافق مع فيضان نهر النيل. كان لدى الصينيين أيضًا تقويم عمل قاموا بتحديد طول العام في نفس الوقت تقريبًا مثل المصريين. سجل الصينيون أيضًا المذنبات والنيازك اللامعة والبقع الداكنة على الشمس. (تم تقديم أنواع عديدة من الأجسام الفلكية في "العلم والكون": جولة مختصرة. إذا لم تكن معتادًا على مصطلحات مثل المذنبات و الشهب، قد ترغب في مراجعة هذا الفصل.) في وقت لاحق ، احتفظ علماء الفلك الصينيون بسجلات دقيقة لـ "النجوم الضيفة" - تلك التي عادة ما تكون باهتة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها ولكنها تندلع فجأة لتصبح مرئية للعين المجردة لبضعة أسابيع أو أشهر. ما زلنا نستخدم بعض هذه السجلات في دراسة النجوم التي انفجرت منذ زمن بعيد.

طورت ثقافة المايا في المكسيك وأمريكا الوسطى تقويمًا متطورًا يعتمد على كوكب الزهرة ، وقاموا بعمل ملاحظات فلكية من مواقع مخصصة لهذا الغرض منذ ألف عام.تعلم البولينيزيون الإبحار بواسطة النجوم على مدى مئات الكيلومترات من المحيط المفتوح - وهي مهارة مكنتهم من استعمار جزر جديدة بعيدة عن المكان الذي بدأوا فيه.

في بريطانيا ، قبل الاستخدام الواسع للكتابة ، استخدم القدماء الحجارة لتتبع حركات الشمس والقمر. ما زلنا نجد بعض الدوائر الحجرية العظيمة التي بنوها لهذا الغرض ، والتي يعود تاريخها إلى 2800 قبل الميلاد. أشهرها هو ستونهنج ، الذي تمت مناقشته في الأرض والقمر والسماء. 1

علم الكونيات اليونانية والرومانية المبكرة

يُطلق على مفهومنا للكون - تركيبته الأساسية وأصله - علم الكونيات ، وهي كلمة ذات جذور يونانية. قبل اختراع التلسكوبات ، كان على البشر الاعتماد على الدليل البسيط لحواسهم للحصول على صورة للكون. طور القدماء علم الكونيات الذي جمع بين رؤيتهم المباشرة للسماء ومجموعة غنية من الرموز الفلسفية والدينية.

قبل 2000 عام على الأقل من كولومبوس ، كان المتعلمون في منطقة شرق البحر الأبيض المتوسط ​​يعرفون أن الأرض كروية. ربما نشأ الإيمان بالأرض الكروية من زمن فيثاغورس ، الفيلسوف وعالم الرياضيات الذي عاش منذ 2500 عام. كان يعتقد أن الدوائر والأجواء هي "أشكال مثالية" واقترح أن الأرض يجب أن تكون كرة. كدليل على أن الآلهة أحبوا الكرات ، استشهد الإغريق بحقيقة أن القمر هو كرة ، باستخدام الأدلة التي وصفناها لاحقًا.

تلخص كتابات أرسطو (384-322 قبل الميلاد) ، معلم الإسكندر الأكبر ، العديد من الأفكار في عصره. يصفون كيف أن تطور مراحل القمر - شكله المتغير الظاهر - ينتج عن رؤيتنا لأجزاء مختلفة من نصف الكرة الأرضية المضاء بنور الشمس مع مرور الشهر (انظر الأرض والقمر والسماء). عرف أرسطو أيضًا أن الشمس يجب أن تكون بعيدة عن الأرض أكثر من القمر لأن القمر يمر أحيانًا بين الأرض والشمس تمامًا ويخفي الشمس مؤقتًا عن الأنظار. نسمي هذا أ كسوف الشمس.

استشهد أرسطو بحجج مقنعة مفادها أن الأرض يجب أن تكون مستديرة. الأول هو حقيقة أنه عندما يدخل القمر أو يخرج من ظل الأرض أثناء خسوف القمر ، فإن شكل الظل المرئي على القمر يكون دائمًا مستديرًا (الشكل 2.9). فقط الكائن الكروي ينتج دائمًا ظلًا دائريًا. إذا كانت الأرض عبارة عن قرص ، على سبيل المثال ، فستكون هناك بعض المناسبات عندما يضربها ضوء الشمس بحافة ويكون ظلها على القمر خطًا.

كحجة ثانية ، أوضح أرسطو أن المسافرين الذين يتجهون جنوبًا لمسافة كبيرة قادرون على مراقبة النجوم غير المرئية في أقصى الشمال. ويقل ارتفاع النجم الشمالي - النجم الأقرب للقطب السماوي الشمالي - كلما تحرك المسافر جنوبًا. على الأرض المسطحة ، سيرى الجميع نفس النجوم فوق رؤوسهم. التفسير الوحيد الممكن هو أن المسافر يجب أن يكون قد تحرك فوق سطح منحني على الأرض ، ليظهر النجوم من زاوية مختلفة. (راجع ميزة كيف نعرف أن الأرض مستديرة؟ لمزيد من الأفكار حول إثبات أن الأرض مستديرة.)

اقترح أحد المفكرين اليونانيين ، Aristarchus of Samos (310-230 قبل الميلاد) ، أن الأرض كانت تدور حول الشمس ، لكن أرسطو ومعظم العلماء اليونانيين القدماء رفضوا هذه الفكرة. كان أحد أسباب استنتاجهم هو الاعتقاد بأنه إذا تحركت الأرض حول الشمس ، فسيكونون يرصدون النجوم من أماكن مختلفة على طول مدار الأرض. مع تقدم الأرض ، يجب أن تغير النجوم القريبة مواقعها في السماء بالنسبة إلى النجوم البعيدة. بطريقة مماثلة ، نرى الأجسام الأمامية تبدو وكأنها تتحرك على خلفية أبعد كلما كنا في حالة حركة. عندما نركب قطارًا ، يبدو أن الأشجار في المقدمة تغير موقعها بالنسبة للتلال البعيدة أثناء مرور القطار. دون وعي ، نستخدم هذه الظاهرة طوال الوقت لتقدير المسافات من حولنا.

يسمى التحول الظاهر في اتجاه الجسم نتيجة لحركة المراقب بالمنظر. نحن نسمي التحول في الاتجاه الظاهري للنجم بسبب الحركة المدارية للأرض المنظر النجمي. بذل الإغريق جهودًا مكرسة لمراقبة اختلاف النجوم ، حتى أنهم استعانوا بمساعدة الجنود اليونانيين بأوضح رؤية ، ولكن دون جدوى. يبدو أن النجوم الأكثر إشراقًا (والأقرب منها على الأرجح) لا تتغير كما لاحظها الإغريق في الربيع ثم مرة أخرى في الخريف (عندما تكون الأرض على الجانب الآخر من الشمس).

كان هذا يعني إما أن الأرض لم تكن تتحرك أو أن النجوم يجب أن تكون بعيدة جدًا لدرجة أن تغير المنظر كان صغيراً بما لا يقاس. يتطلب الكون بهذا الحجم الهائل قفزة من الخيال لم يكن معظم الفلاسفة القدامى مستعدين للقيام بها ، لذا فقد تراجعوا إلى سلامة وجهة النظر المتمحورة حول الأرض ، والتي من شأنها أن تهيمن على التفكير الغربي لما يقرب من ألفي عام.

أساسيات علم الفلك

كيف نعرف أن الأرض كروية؟

بالإضافة إلى الطريقتين (من كتابات أرسطو) التي تمت مناقشتها في هذا الفصل ، يمكنك أيضًا التفكير فيما يلي:

  1. دعونا نشاهد سفينة تغادر مينائها وتبحر في المسافة في يوم صافٍ. على الأرض المسطحة ، سنرى السفينة أصغر وأصغر عندما تبحر بعيدًا. لكن هذا ليس ما نلاحظه بالفعل. بدلاً من ذلك ، تغرق السفن تحت الأفق ، مع اختفاء بدن السفينة أولاً وبقي الصاري مرئيًا لفترة أطول. في النهاية ، يمكن رؤية قمة الصاري فقط عندما تبحر السفينة حول انحناء الأرض. أخيرًا ، تختفي السفينة تحت الأفق.
  2. تدور محطة الفضاء الدولية حول الأرض مرة كل 90 دقيقة أو نحو ذلك. تظهر الصور الملتقطة من المكوك والأقمار الصناعية الأخرى أن الأرض كروية من كل منظور.
  3. افترض أنك صنعت صديقًا في كل منطقة زمنية على الأرض. تتصل بهم جميعًا في نفس الساعة وتسأل ، "أين الشمس؟" على الأرض المسطحة ، سيعطيك كل متصل الإجابة نفسها تقريبًا. لكن على الأرض المستديرة ، ستجد أنه بالنسبة لبعض الأصدقاء ، ستكون الشمس عالية في السماء بينما بالنسبة للآخرين ستكون تشرق أو تغرب أو تكون بعيدة عن الأنظار تمامًا (وهذه المجموعة الأخيرة من الأصدقاء ستكون منزعجة منك بسبب إيقاظهم).

قياس الأرض بواسطة إراتوستينس

لم يعرف الإغريق أن الأرض كانت مستديرة فحسب ، بل تمكنوا أيضًا من قياس حجمها. تم إجراء أول تحديد دقيق إلى حد ما لقطر الأرض في حوالي 200 قبل الميلاد من قبل إراتوستينس (276–194 قبل الميلاد) ، وهو يوناني يعيش في الإسكندرية ، مصر. كانت طريقته أسلوبًا هندسيًا ، بناءً على ملاحظات الشمس.

الشمس بعيدة جدًا عنا لدرجة أن جميع أشعة الضوء التي تصطدم بكوكبنا تقترب منا على طول خطوط متوازية بشكل أساسي. لمعرفة السبب ، انظر إلى الشكل 2.10. خذ مصدر ضوء بالقرب من الأرض - على سبيل المثال ، في الموضع أ. تضرب أشعته أجزاء مختلفة من الأرض على طول مسارات متباينة. من مصدر الضوء عند B أو C (الذي لا يزال بعيدًا) ، تكون الزاوية بين الأشعة التي تصطدم بأجزاء متقابلة من الأرض أصغر. كلما كان المصدر بعيدًا ، كلما كانت الزاوية بين الأشعة أصغر. بالنسبة لمصدر بعيد جدًا ، تنتقل الأشعة على طول خطوط متوازية.

بالطبع ، الشمس ليست بعيدة بشكل لا نهائي ، ولكن نظرًا لمسافة 150 مليون كيلومتر ، فإن أشعة الضوء التي تضرب الأرض من نقطة على الشمس تتباعد عن بعضها البعض بزاوية صغيرة جدًا بحيث لا يمكن ملاحظتها بالعين المجردة. نتيجة لذلك ، إذا قام الناس في جميع أنحاء الأرض والذين يمكنهم رؤية الشمس بالإشارة إليها ، فستكون أصابعهم ، بشكل أساسي ، موازية لبعضها البعض. (الأمر نفسه ينطبق أيضًا على الكواكب والنجوم - وهي فكرة سنستخدمها في مناقشتنا لكيفية عمل التلسكوبات.)

قيل لإراتوستينس أنه في اليوم الأول من الصيف في سين ، مصر (بالقرب من أسوان الحديثة) ، ضرب ضوء الشمس قاع بئر عمودي عند الظهر. يشير هذا إلى أن الشمس كانت فوق البئر مباشرة - مما يعني أن Syene كانت على خط مباشر من مركز الأرض إلى الشمس. في الوقت والتاريخ المطابقين في الإسكندرية ، لاحظ إراتوستينس الظل عمودًا مصنوعًا ورأى أن الشمس لم تكن فوق الرأس مباشرة ، ولكنها كانت جنوبًا قليلاً من السمت ، بحيث صنعت أشعةها زاوية عمودية تساوي حوالي 1/50 من دائرة (7 درجات). لأن أشعة الشمس التي تضرب المدينتين تتوازى مع بعضها البعض ، فلماذا لا يصنع الشعاعان نفس الزاوية مع سطح الأرض؟ استنتج إراتوستينس أن انحناء الكرة الأرضية يعني أن "مستقيم" ليس هو نفسه في المدينتين. وأدرك أن قياس الزاوية في الإسكندرية أتاح له معرفة حجم الأرض. رأى أن الإسكندرية يجب أن تكون 1/50 من محيط الأرض شمال سين (الشكل 2.11). تم قياس الإسكندرية لتكون 5000 ملعب شمال سيناء. (ال ملعب كانت وحدة طول يونانية ، مشتقة من طول مضمار السباق في الملعب.) وهكذا وجد إراتوستينس أن محيط الأرض يجب أن يكون 50 × 5000 ، أو 250000 ملعب.

لا يمكن إجراء تقييم دقيق لدقة محلول إراتوستينس لأن هناك شكوكًا حول الأنواع المختلفة من الملاعب اليونانية التي استخدمها كوحدة للمسافة الخاصة به. إذا كان هذا هو الملعب الأولمبي المشترك ، فإن نتيجته كبيرة جدًا بنسبة 20٪. وفقًا لتفسير آخر ، استخدم ملعبًا يساوي حوالي 1/6 كيلومتر ، وفي هذه الحالة كان رقمه في حدود 1 ٪ من القيمة الصحيحة البالغة 40 ألف كيلومتر. حتى لو لم يكن قياسه دقيقًا ، فإن نجاحه في قياس حجم كوكبنا باستخدام الظلال وأشعة الشمس فقط وقوة الفكر البشري كان من أعظم الإنجازات الفكرية في التاريخ.

هيبارخوس والسبق

ربما كان أعظم علماء الفلك في العصور القديمة هو هيبارخوس ، المولود في نيقية في ما يُعرف اليوم بتركيا. أقام مرصدًا في جزيرة رودس حوالي عام 150 قبل الميلاد ، عندما كانت الجمهورية الرومانية توسع نفوذها في جميع أنحاء منطقة البحر الأبيض المتوسط. هناك قام بقياس مواقع الأجسام في السماء بأكبر قدر ممكن من الدقة ، وقام بتجميع كتالوج النجوم الرائد مع حوالي 850 إدخالًا. قام بتعيين إحداثيات سماوية لكل نجم ، وتحديد موقعه في السماء ، تمامًا كما نحدد موقع نقطة على الأرض من خلال تحديد خط الطول والعرض.

كما قسَّم النجوم إلى مقادير ظاهرة وفقًا لمعانها الظاهري. أطلق على ألمع النجوم اسم "نجوم من الدرجة الأولى" المجموعة التالية الأكثر سطوعًا ، "نجوم الحجم الثاني" وهكذا دواليك. هذا النظام التعسفي إلى حد ما ، في شكل معدل ، لا يزال قيد الاستخدام اليوم (على الرغم من أنه أقل فائدة لعلماء الفلك المحترفين).

من خلال مراقبة النجوم ومقارنة بياناته مع الملاحظات الأقدم ، قام هيبارخوس بواحد من أكثر اكتشافاته تميزًا: لقد تغير الموقع في سماء القطب السماوي الشمالي على مدار القرن ونصف القرن الماضي. استنتج هيبارخوس بشكل صحيح أن هذا لم يحدث فقط خلال الفترة التي غطتها ملاحظاته ، بل كان يحدث في الواقع طوال الوقت: يتغير الاتجاه الذي تدور حوله السماء ببطء ولكن بشكل مستمر. تذكر من القسم الخاص بالأقطاب السماوية وخط الاستواء السماوي أن القطب السماوي الشمالي هو مجرد إسقاط للقطب الشمالي للأرض في السماء. إذا كان القطب السماوي الشمالي يتأرجح حوله ، فلا بد أن الأرض نفسها تتأرجح. اليوم ، نحن نفهم أن الاتجاه الذي تشير إليه نقاط محور الأرض يتغير بالفعل ببطء ولكن بانتظام - وهي حركة نسميها حركة الاستباق. إذا سبق لك أن شاهدت تذبذبًا علويًا دوارًا ، فقد لاحظت نوعًا مشابهًا من الحركة. يصف المحور العلوي مسارًا على شكل مخروط ، حيث تحاول جاذبية الأرض الإطاحة به (الشكل 2.12).

نظرًا لأن كوكبنا ليس كرويًا دقيقًا ، ولكنه ينتفخ قليلاً عند خط الاستواء ، فإن شدتي الشمس والقمر يتسببان في اهتزازه مثل القمة. يستغرق محور الأرض حوالي 26000 سنة لإكمال دائرة واحدة من الحركة الاستباقية. نتيجة لهذه الحركة ، تتغير النقطة التي يشير إليها محورنا في السماء مع مرور الوقت. في حين أن Polaris هو أقرب نجم إلى القطب السماوي الشمالي اليوم (سيصل إلى أقرب نقطة له حوالي عام 2100) ، فإن النجم Vega في كوكبة Lyra سيكون نجم الشمال بعد 14000 عام.

نموذج بطليموس للنظام الشمسي

كان آخر علماء الفلك العظماء في العصر الروماني هو كلاوديوس بطليموس (أو بطليموس) ، الذي ازدهر في الإسكندرية حوالي عام 140. كتب مجموعة ضخمة من المعرفة الفلكية ، والتي تسمى اليوم باسمها العربي ، المجسطى (تعني "الأعظم"). المجسطى لا يتعامل حصريًا مع عمل بطليموس ، بل يشمل مناقشة الإنجازات الفلكية في الماضي ، ولا سيما إنجازات هيبارخوس. اليوم ، هو مصدرنا الرئيسي للمعلومات حول عمل هيبارخوس وعلماء الفلك اليونانيين الآخرين.

كانت أهم مساهمة لبطليموس هي التمثيل الهندسي للنظام الشمسي الذي توقع مواقع الكواكب في أي تاريخ ووقت مطلوبين. كان هيبارخوس ، الذي لم يكن لديه بيانات كافية لحل المشكلة بنفسه ، قد جمع مواد رصدية ليستخدمها الأجيال القادمة. أكمل بطليموس هذه المادة بملاحظات جديدة خاصة به وأنتج نموذجًا كونيًا استمر لأكثر من ألف عام ، حتى عصر كوبرنيكوس.

العامل المعقد في تفسير حركات الكواكب هو أن تجولهم الواضح في السماء ناتج عن مزيج من حركاتهم الخاصة مع ثورة الأرض في مدار الأرض. بينما نشاهد الكواكب من وجهة نظرنا على الأرض المتحركة ، فإن الأمر يشبه إلى حد ما مشاهدة سباق سيارات وأنت تتنافس فيه. في بعض الأحيان تمر سيارات الخصوم بك ، ولكن في أوقات أخرى تتجاوزها ، مما يجعلها تبدو وكأنها تتحرك للخلف لفترة من الوقت فيما يتعلق بك.

يوضح الشكل 2.13 حركة الأرض وكوكب بعيدًا عن الشمس - المريخ في هذه الحالة. تدور الأرض حول الشمس في نفس اتجاه الكوكب الآخر وفي نفس المستوى تقريبًا ، لكن سرعتها المدارية أسرع. ونتيجة لذلك ، فإنها تتفوق على الكوكب بشكل دوري ، مثل سيارة سباق أسرع على المضمار الداخلي. يوضح الشكل المكان الذي نرى فيه الكوكب في السماء في أوقات مختلفة. يتضح مسار الكوكب بين النجوم في حقل النجم على الجانب الأيمن من الشكل.

ارتباط بالتعلم

يسمح لك محاكي التكوينات الكوكبية من Foothill AstroSims برؤية التقدم المعتاد والحركة التراجعية العرضية للكواكب الأخرى. يمكنك التبديل بين عرض الحركة من الأرض والمريخ (بالإضافة إلى الكواكب الأخرى).

عادة ، تتحرك الكواكب باتجاه الشرق في السماء على مدار الأسابيع والأشهر أثناء دورانها حول الشمس ، ولكن من المواضع B إلى D في الشكل 2.13 ، عندما تمر الأرض بالكواكب في مثالنا ، يبدو أنها تنجرف للخلف ، وتتحرك غربًا في السماء. على الرغم من أنها تتحرك بالفعل إلى الشرق ، إلا أن الأرض الأسرع قد تجاوزتها ويبدو ، من وجهة نظرنا ، أنها تتركها وراءنا. بينما تدور الأرض حول مدارها نحو الموقع E ، يأخذ الكوكب مرة أخرى حركته الظاهرة باتجاه الشرق في السماء. تسمى الحركة المؤقتة الظاهرة باتجاه الغرب لكوكب ما بينما تتأرجح الأرض بينه وبين الشمس حركة رجعية. هذه الحركة إلى الوراء أسهل كثيرًا بالنسبة لنا لفهمها اليوم ، بعد أن علمنا الآن أن الأرض هي أحد الكواكب المتحركة وليست المركز الثابت لكل الخليقة. لكن بطليموس واجه مشكلة أكثر تعقيدًا بكثير تتمثل في تفسير مثل هذه الحركة أثناء افتراض أن الأرض ثابتة.

علاوة على ذلك ، لأن الإغريق اعتقدوا أن الحركات السماوية يجب أن تكون دوائر ، كان على بطليموس أن يبني نموذجه باستخدام الدوائر وحدها. للقيام بذلك ، احتاج إلى عشرات الدوائر ، بعضها يتحرك حول دوائر أخرى ، في هيكل معقد يجعل المشاهد الحديث يشعر بالدوار. لكن يجب ألا ندع حكمنا الحديث يلقي بظلاله على إعجابنا بإنجاز بطليموس. في أيامه ، كان الكون المعقد المتمركز على الأرض منطقيًا تمامًا ، وبطريقته الخاصة ، كان جميلًا جدًا. ومع ذلك ، كما ورد أن ألفونسو العاشر ، ملك قشتالة ، قد قال بعد أن شرح له النظام البطلمي لحركات الكوكب ، "إذا كان الرب سبحانه وتعالى قد استشارني قبل الشروع في الخلق ، كان يجب أن أوصي بشيء أبسط."

حل بطليموس مشكلة شرح الحركات المرصودة للكواكب من خلال جعل كل كوكب يدور في مدار صغير يسمى فلك التدوير. ثم دار مركز فلك التدوير حول الأرض على دائرة تسمى أ محترم (الشكل 2.14). عندما يكون الكوكب في موقعه x في الشكل 2.14 على مدار فلك التدوير ، يتحرك في نفس اتجاه مركز فلك التدوير من الأرض ، ويبدو أن الكوكب يتحرك باتجاه الشرق. عندما يكون الكوكب في ذ، ومع ذلك ، فإن حركتها في الاتجاه المعاكس لحركة مركز فلك التدوير حول الأرض. من خلال اختيار التركيبة الصحيحة من السرعات والمسافات ، نجح بطليموس في جعل الكوكب يتحرك غربًا بالسرعة الصحيحة والفاصل الزمني الصحيح ، وبالتالي تكرار الحركة التراجعية مع نموذجه.

ارتباط بالتعلم

استخدم محاكي النظام البطلمي من Foothill AstroSims لاستكشاف كيف أوضح نظام بطليموس من المؤجِّلات والأفلاكات الحركة الظاهرة للكواكب.

ومع ذلك ، سنرى في المدارات والجاذبية أن الكواكب ، مثل الأرض ، تسافر حول الشمس في مدارات عبارة عن أشكال بيضاوية وليست دوائر. لا يمكن تمثيل سلوكهم الفعلي بدقة من خلال مخطط الحركات الدائرية المنتظمة. لمطابقة الحركات المرصودة للكواكب ، كان على بطليموس أن يركز الدوائر المختلفة ، ليس على الأرض ، ولكن على مسافة من الأرض. بالإضافة إلى ذلك ، قدم حركة دائرية منتظمة حول محور آخر يسمى نقطة إيكوانت. كل هذه الأمور معقدة إلى حد كبير مخططه.

إنه تكريم لعبقرية بطليموس كعالم رياضيات أنه تمكن من تطوير مثل هذا النظام المعقد لتفسير ملاحظات الكواكب بنجاح. ربما لم يقصد بطليموس أن يصف نموذجه الكوسمولوجي الواقع ، ولكن فقط ليكون بمثابة تمثيل رياضي يسمح له بالتنبؤ بمواقع الكواكب في أي وقت. مهما كان تفكيره ، فإن نموذجه ، مع بعض التعديلات ، قد تم قبوله في النهاية باعتباره موثوقًا في العالم الإسلامي و (لاحقًا) في أوروبا المسيحية.


رسم خرائط العالم

أسس عالم الرياضيات والفلك والجغرافيا اليوناني في القرن الثاني كلوديوس بطليموس العلم الغربي لرسم الخرائط.

من خلال دراسته في الإسكندرية ، عيَّن بطليموس إحداثيات خطوط الطول والعرض إلى 8000 موقع جغرافي ، وجمع المعلومات في كتابه Geographia ، وهو أطلس جغرافيا العالم الذي تضمن خرائط ملونة تصور مناطق العالم المعروف آنذاك.

على الرغم من أن بيانات بطليموس كانت غير دقيقة ، فقد أثر عمله (المترجم إلى اللاتينية في أوائل القرن الخامس عشر) على رسامي الخرائط والمستكشفين بعد أكثر من ألف عام من نشر Geographia.

ظهر هذا المقال في الأصل مطبوعًا باسم & quot The Mapmaker & # x27s Mystery. & quot


انظر إلى الأفق: لماذا كان العثور على خط العرض أسهل من العثور على خط الطول

& lsquo السفن والساعات ونجوم أمبير: البحث عن خطوط الطول & rsquo يتتبع تاريخ العثور على طرق موثوقة لتحديد خط الطول الخاص بك في البحر. الصورة: ANMM.

السفن والساعات والنجوم: البحث عن خط الطول يروي قصة مذهلة عن كيفية حل مشكلة تحديد خط الطول في البحر. يشرح المعرض الأساليب المتنافسة ويظهر الحرفية المذهلة والإبداع لصانع الساعات جون هاريسون ، الذي وفرت ساعاته للبحارة أخيرًا وسيلة عملية لحساب خط الطول بطريقة بسيطة.

لماذا كان من الصعب تحديد وسيلة لإيجاد خط الطول ، بينما يبدو أن العثور على خط العرض كان عملية بسيطة نسبيًا؟

الإجابة المختصرة هي أن خطوط العرض بها نقاط مرجعية متاحة بسهولة وكانت أيضًا سهلة بما يكفي للقياس والاستخدام للإرشاد ، حتى بدون أدوات فاخرة. ومع ذلك ، كانت مراجع خطوط الطول أقل وضوحًا وتحتاج إلى أدوات وجداول معلومات دقيقة للغاية حتى يكون قياسها قابلاً للاستخدام.

نقاط المرجع هي مفتاح إما الضياع أو معرفة مكانك. إذا كنت تائهًا ، فلا يوجد شيء مألوف حولك كمرجع لإرشادك في رحلتك أو تحديد مكانك وإعادتك إلى المكان الذي أتيت منه.

بالمصطلحات المعاصرة ، خط العرض هو موقعك شمال أو جنوب خط الاستواء و خط الطول هل موقعك شرق أو غرب خط الزوال الرئيسي ، 0 درجة. كلاهما عبارة عن خطوط خيالية تدور حول الأرض وعلى مخطط حديث ينشئان شبكة من الخطوط بزوايا قائمة مع بعضها البعض والتي تمكنك من تحديد موقعك. هذه المصطلحات ، والطريقة المرتبطة بها في رسم الخرائط بشبكة هندسية ، حديثة نسبيًا في تاريخ البشرية.

كرة أرضية أرضية من صنع Newton & amp Son ، 1851-1857. مجموعة ANMM: 00045821.

ومع ذلك ، فإن خط العرض ، أو الشيء نفسه باسم آخر ، استخدمه البشر على نطاق واسع منذ أن شرعوا في استكشاف المحيطات وربما حتى قبل ذلك ، ربما عندما انتقل الناس إلى أماكن جديدة على الأرض ، تاركين منطقة ذات معالم معروفة. هذا لأن خطوط العرض لها إشارة واضحة في السماء - وخريطة أو مخطط يوضح الشمس أثناء النهار والنجوم والقمر والكواكب في الليل. أثناء تحركك شمالًا وجنوبًا ، تتغير الخريطة في السماء.

يمكنك & lsquomeasure & [رسقوو] أين كنت فيما يتعلق بالتغيرات في موقع الأجرام السماوية. كان موقعهم النسبي أثناء صعودهم وضبطهم بسيطًا بما يكفي للمراقبة ، ولكن أيضًا تغير ارتفاعهم فوق الأفق أثناء تحركك شمالًا وجنوبًا ، ويمكن تقدير ذلك أو حتى قياسه بدقة معقولة بطرق مختلفة.

تمثل الكرة السماوية Bleu أول منشور كامل لأبراج نصف الكرة الجنوبي و rsquos ، بما في ذلك الصليب الجنوبي. يشتهر ويليم بلاو بجودة الرسوم البيانية ورسم الخرائط التي تمثل بعضًا من أكثر الأعمال دقة في القرن السابع عشر. مجموعة ANMM: 00005756.

هذا المرجع بأكمله في السماء شكل مخططًا خاصًا به ، وعلى الرغم من أنه تغير خلال الليل وعبر الفصول ، وحتى أنه قدم رؤية مختلفة للأجسام اعتمادًا على موقعك ، إلا أن التغييرات كانت كلها تدريجية وشكلت نمطًا كثير. كانت المجتمعات والحضارات قادرة على المراقبة والتسجيل ، غالبًا بتفاصيل ورؤية مذهلة. تم نقل هذه المعرفة والفهم المتراكمين وتمكن الناس من تحديد أي شيء من إشارة واسعة إلى موقع دقيق بشكل معقول حيث كانوا في اتجاه الشمال إلى الجنوب ، إما بالنسبة إلى نقطة أخرى معروفة أو ، في أوقات لاحقة ، نسبة إلى خط الاستواء.

طور البحث عن تحديد خط الطول عددًا من الطرق الممكنة ، من المحتمل أن تكون ثلاثة منها دقيقة تمامًا. يمكن استخدام ملاحظات أقمار المشتري ورسكووس والعمل بشكل جيد على الأرض ، كما قدمت ملاحظات القمر من خلال طريقة المسافة القمرية إجابة دقيقة للغاية أيضًا. أيضًا ، كان مفهوم استخدام الفرق في الوقت بين موقع معروف وموقعك كوسيلة لحساب خط الطول الخاص بك معروفًا أيضًا على نطاق واسع. ومع ذلك ، احتاج كل هذا إلى ملاحظات دقيقة للغاية للأجرام السماوية المختلفة ، وفي حالة الأولين ، تسجيلات مفصلة للغاية لأنماط حركتها ، وحسابات مملة للتوصل إلى إجابة. كان الوقت من اليوم مطلوبًا أيضًا ، ومطلوبًا بدقة شديدة. الأدوات المطلوبة & ndash التلسكوبات ، السداسيات ، الساعات وما إلى ذلك & ndash كانت تتحسن تدريجيًا في الدقة ، لكنها لم تبدأ في تلبية المتطلبات المطلوبة حتى القرن الثامن عشر وحتى القرن التاسع عشر.

استخدم الاختلاف في طريقة ضبط الوقت أو الوقت التي أعطت في النهاية وصولًا عمليًا إلى خط الطول في البحر مرجعًا محددًا كمرجع للوقت الذي كان ضمن المخطط المتحرك من الشرق إلى الغرب في السماء. كان الكذب ضمن هذه الحركة من الشرق إلى الغرب تذبذبًا من الشمال إلى الجنوب. كانت جميع الجثث ترتفع في السماء إلى نقطة عالية فوق الأفق ثم تغرب مرة أخرى في الغرب. يمكن رؤية هذا التغيير في الارتفاع فوق الأفق على الأرض كمتجه شمال / جنوبي ، أو انجراف ، ضمن حركة الشرق / الغرب. كانت أعلى نقطة ناتجة عن الشمال أو الجنوب في السماء وتحدث دائمًا في منتصف المدة بين وقت صعود الجسم وغيابه ، وكانت نقطة الوسط هذه مرجعًا ثابتًا لأنها تحدث في نفس الوقت من كل يوم.

كانت إحدى نقاط المنتصف هذه ، جنبًا إلى جنب مع حل هاريسون للمشكلة الفنية لإنشاء ساعة تحافظ على الوقت بدقة لأيام متتالية ، مما ساعد في توفير حل عملي لمشكلة خطوط الطول. تسمى هذه النقطة بالظهيرة المحلية ، وهي النقطة التي تكون فيها الشمس أعلى في السماء. في حين أن وقت شروق الشمس وغروبها يتغير كل يوم ، كان وقت الظهيرة المحلي دائمًا في نفس الوقت ، وبالتالي فهو نقطة مرجعية دقيقة للتحقق من الوقت كل يوم أينما كنت. إذا كان بإمكانك حينئذٍ فقط التحقق من الوقت مقابل الوقت في موقع آخر معروف ، فيمكنك حساب خط الطول بالنسبة إلى الموقع المعروف.

حركة الشمس و rsquos عبر السماء باتجاه الشمال وندش ظهرًا محليًا (1.09 مساءً بتوقيت شرق الولايات المتحدة) في المتحف في 10 فبراير 2016. الصور: ديفيد باين / ANMM.

في الواقع ، يمكن للنقطة المرتفعة للأجسام الأخرى أن تفعل ذلك أيضًا ، لكن الشمس كانت واضحة. أصبح الظهيرة المحلية عند خط الطول الرئيسي 0 درجة ، والتي تمر عبر المرصد الملكي في غرينتش بلندن ، في النهاية المرجع المقبول لخط الطول والوقت ، مما أدى إلى المصطلح المعروف جيدًا بتوقيت جرينتش. بتوقيت جرينتش هو في الواقع متوسط ​​أو & lsquomean & rsquo للظهيرة المحلية عند غرينتش ميريديان نظرًا لوجود بعض التقلبات الطفيفة في الظهيرة المحلية التي يجب السماح بها. يمكنك قراءة المزيد عن ذلك ، إلى جانب بعض المشكلات الأخرى المثيرة للاهتمام التي كان لا بد من حلها ، واستكشاف خلفية واسعة النطاق للوقت والمسافة والسرعة في القصة الرقمية خط الطول & - قصة تأتي دائرة كاملة.

السفن والساعات والنجوم أمبير: البحث عن خطوط الطول تم إنتاجه من قبل المتحف البحري الوطني ، وهو جزء من Royal Museums Greenwich ، لندن.


خط الطول و Académie Royale

قام إراتوستينس بحساب محيط الأرض وكان أول من حاول إنتاج خريطة للعالم بناءً على نظام خطوط الطول والعرض. كان هيبارخوس أول من حدد مواقع الأماكن على الأرض باستخدام خطوط الطول والعرض كإحداثيات. قاده عمله في علم المثلثات الكروية إلى هذا النظام. واقترح قياس خط العرض ، المسافة شمال أو جنوب خط الاستواء ، من خلال تحديد النسبة من أطول إلى أقصر يوم في ذلك المكان.

بالنسبة لخط الطول ، اقترح هيبارخوس خط طول صفريًا عبر رودس ، مع تحديد مسافات شرق / غرب من هذا الخط بمقارنة التوقيت المحلي لمكان ما بالوقت المطلق. واقترح أن يتم تحديد الوقت المطلق باستخدام خسوف القمر ، وقياس الوقت الذي بدأ فيه خسوف القمر وانتهائه ، وإيجاد الفرق بين هذا الوقت المطلق والتوقيت المحلي. الطريقة سليمة من الناحية النظرية ولكنها تتطلب ساعة دقيقة لم تكن متوفرة في ذلك الوقت. كانت المشكلة الأخرى هي أن خسوف القمر يعتمد على المكان الذي يلاحظه المرء على الأرض.

كتب بطليموس دليل الجغرافيا في ثمانية كتب. وقدم معلومات عن بناء الخرائط والأماكن المدرجة في أوروبا وإفريقيا وآسيا مع إعطاء خطوط الطول والعرض الخاصة بهم. لم يكن هذا العمل دقيقًا على الإطلاق. استخدم بطليموس قيمة لمحيط الأرض كانت صغيرة جدًا ، وكانت التقديرات أفضل بكثير حتى في ذلك الوقت.

شهد القرن العاشر قيام أبو الوفا والمنصور بإنتاج النتائج المثلثية التي طبقها البيروني على وجه الخصوص على المشكلة الرئيسية في الجغرافيا الرياضية ، وهي تحديد خط العرض وخط الطول. اعتقد البيروني أن الأرض تدور حول محورها وقام بحسابات دقيقة لخطوط الطول والعرض.

عصر الاستكشاف سرعان ما أظهر مشاكل الملاحة. أولاً ، لم تكن هناك خرائط يمكن التنقل من خلالها ، وكانت المهمة الرئيسية للمستكشفين الأوائل هي رسم خرائط للأراضي التي اكتشفوها. ومع ذلك ، إذا تم إنتاج الخرائط ، فمن الضروري التمكن من تحديد الموقع على الأرض. كيف تم العثور على طريقة عملية؟

كانت إسبانيا والبرتغال دولتين رئيسيتين مشتركتين في الاستكشاف. كانا في نزاع حول "العالم الجديد" ، وفي عام 1493 ، أصدر البابا الإسكندر السادس ، وهو إسباني ، "ثور الترسيم" الذي من شأنه تسوية النزاع. قام برسم خط الطول مائة فرسخ من جزر الأزور وخصص لإسبانيا جميع الأراضي غير المكتشفة غرب الخط ، بينما قام إلى البرتغال بتعيين جميع الأراضي غير المكتشفة شرق الخط. حل رائع إذا كان المرء قادرًا على تحديد مكان الأرض بالنسبة للخط

الطريقة صحيحة من الناحية النظرية ، لكن فيرنر لم يحل مشكلة خطوط الطول لأن طاقم العمل المتقاطع لم يتمكن من إجراء قياسات دقيقة بما فيه الكفاية ، والأكثر جدية أنه لم تكن هناك نظرية رياضية لمدار القمر (وحتى عندما قدم نيوتن نظريته عن الجاذبية بعد 150 عامًا كانت حركة القمر ، وهي مشكلة ثلاثية الأجسام ، خارج الحل). وبالتالي ، لم يكن تجميع جداول موقع القمر ممكنًا إلا من خلال جمع البيانات والاستقراء للحصول على تنبؤات بالموقع الذي سرعان ما انحرف عن الموقع الفعلي.

ازدهرت التجارة وتم إنتاج ثروة كبيرة من السفن العائدة بالتوابل وغيرها من السلع ذات القيمة الكبيرة. ومع ذلك فُقدت العديد من السفن لأنها لم تكن قادرة على تحديد مواقعها. بدأ فاين ، حوالي عام 1520 ، في إنتاج خرائط فرنسا وخرائط العالم. ودعا إلى تنقيح الطريقة اليونانية لخسوف القمر لتحديد خط الطول.

كان موقف جزر التوابل محل نزاع وسعت إسبانيا إلى حل هذه المشاكل المكلفة. تم تعيين نونيس أستاذًا للرياضيات في عام 1529 على وجه التحديد لمحاولة حل هذه المشكلة والمشكلات ذات الصلة. كرس نفسه لمشاكل الملاحة وكذلك لإنتاج الخرائط وإسقاطات الخرائط. أصبح الخبير الرائد في يومه في الاكتشافات الجديدة لإسبانيا والبرتغال.

اقترحت جيما فريسيوس ، في عام 1530 ، طرقًا لإيجاد خط الطول باستخدام ساعة. في الأساس ، تم ضبط الساعة عند المغادرة والاحتفاظ بالوقت المطلق الذي يمكن مقارنته بالتوقيت المحلي عند الوصول. يمكن بعد ذلك حساب المسافة بين الشرق والغرب. هو كتب:-

ثم تعطي جيما فريسيوس تعليمات دقيقة لترجمة الاختلاف في الوقت إلى المسافة بين الشرق والغرب. بالطبع كانت هذه الطريقة غير عملية تمامًا لأن الساعات لم تكن دقيقة بما فيه الكفاية. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أنه بعد مرور 250 عامًا ، ثبت أن جيما فريسيوس كانت على حق حيث أصبحت هذه هي الطريقة النهائية لتحديد خط الطول في البحر.

كانت مشكلة تحديد الموقع في البحر وإنتاج خرائط دقيقة للعالم في غاية الأهمية. إن حقيقة عدم العثور على حل لهذه المشكلة تكلف البلدان مبالغ طائلة من المال. كان لابد من إيجاد حل ، لذلك بدأت الدول في تبني الطريقة القياسية ، وهي تقديم المال والجوائز والمعاشات التقاعدية والثروة التي لا تصدق لعلماء الرياضيات وعلماء الفلك الذين يمكنهم تقديم طريقة لإيجاد خط الطول في البحر.

كانت أول دولة تقدم جائزة هي إسبانيا. عرض فيليب الثاني أول جائزة في عام 1567. بعد فترة وجيزة من وصول فيليب الثالث ملك إسبانيا إلى العرش عام 1598 ، نُصح بتقديم جائزة كبيرة له

تم تقديم جائزة 6000 دوكات بالإضافة إلى دخل 2000 دوكات مدى الحياة مع مصاريف 1000 دوكات. ومع ذلك ، كان فيليب غير مبال بمسؤولياته كملك والاستجابة الهائلة لعرض جائزته لم تترك له سوى القليل من الحماس لأي من المخططات المقترحة. أحد المخططات التي تم اقتراحها كان من جاليليو. كتب إلى المحكمة الإسبانية في عام 1616 مقترحًا أن طريقة قياس الوقت المطلق ، والتي يمكن قياسها في أي نقطة على الأرض ، هي استخدام أقمار كوكب المشتري. لاحظ جاليليو الأقمار لأول مرة في عام 1610 وبحلول عام 1612 كانت لديه جداول تحركاتها كانت دقيقة بما يكفي للسماح له بالتنبؤ بمواقعها قبل عدة أشهر.

فشلت مراسلات طويلة على مدى 16 عامًا في إقناع إسبانيا بفضائل المخطط ، لذلك عندما عرضت هولندا جائزة كبيرة في عام 1636

ثم حاول جاليليو إقناع الولايات العامة ، وهي هيئة المندوبين الذين يمثلون مقاطعات هولندا المتحدة ، بمخططه المتعلق بأقمار كوكب المشتري. تم تشكيل لجنة وأخذت هولندا اقتراح جاليليو على محمل الجد أكثر من الأسبان. لكن بحلول هذا الوقت ، كان غاليليو في الأساس قيد الإقامة الجبرية في أرسيتري بالقرب من فلورنسا ، وعندما حاول أحد المفوضين زيارة غاليليو ، تأكدت محاكم التفتيش من استحالة الاتصال. فقد الجنرال ستايتس اهتمامه بهذه الطريقة بعد ذلك بعامين عندما توفي جاليليو.

نظرًا لوجود العديد من الجوائز الكبيرة المعروضة ، حاول عدد كبير من الأشخاص الفوز بها. في الواقع ، تم منح العديد من الأشخاص مبالغ صغيرة من المال لمواصلة العمل على طريقتهم الخاصة. ومع ذلك ، تم تقديم اقتراح جاد من جان بابتيست مورين في عام 1634 وتم تقديمه إلى بلده فرنسا. أنشأ الكاردينال ريشيليو ، الوزير الأول للملك لويس الثالث عشر ملك فرنسا من عام 1624 إلى عام 1642 ، لجنة تتألف من إتيان باسكال ، وميدورج ، وبوغران ، وهيريغون ، وجي سي بولينجر ، ول دي لا بورتي للتحقيق في ادعاءات موران.

لم يؤمن مورين بطريقة ساعة النقل التي اقترحتها جيما فريسيوس لأول مرة. في الواقع ، لم يثق بالساعات وقال

اقترح تباينًا في طريقة المسافة القمرية مع بعض التحسينات مثل أدوات أفضل وأخذ اختلاف المنظر القمري في الاعتبار. لكن طريقته ما زالت غير عملية وكانت اللجنة في نزاع مع موران لمدة خمس سنوات بعد تقديم اقتراحه. لقد اقترح إنشاء مرصد لتوفير بيانات دقيقة عن القمر في محاولاته لإقناع المفوضين. توفي الكاردينال ريشيليو في عام 1642 ، وقدم خليفته ، الكاردينال مازارين ، مورين 2000 ليفر لجهوده في عام 1645.

في عام 1651 ، أُجبر الكاردينال مازارين ، الذي كان آنذاك الشخصية السياسية الرئيسية في فرنسا ، على مغادرة باريس أثناء الصراع بين الملك والبرلمان. أصبح جان بابتيست كولبير وكيل مازارين في باريس وكافأه مازارين على فراش الموت عام 1661 ، أوصى كولبير للملك لويس الرابع عشر. منذ ذلك الوقت ، كرس كولبير كل جهوده لخدمة الملك بكل الطرق الممكنة ، وسرعان ما أصبح في وضع يمكنه من تحقيق ذلك ، وأصبح وزيرًا للشؤون الداخلية.

اعتقد كولبير أن العلم والقوة البحرية هما أهم وسيلة لتحقيق أشياء عظيمة لفرنسا. في عام 1666 ، تم إنشاء Académie Royale des Sciences بتحريض من Colbert. بحلول ربيع ذلك العام ، أقنع الملك بالالتزام بتمويل الجمعية الجديدة. كان له غرض عام لدراسة مجموعة واسعة من الأنشطة العلمية ولكن أهدافه المحددة كانت تحسين الخرائط والمخططات الإبحارية وتطوير علم الملاحة. كان يعتقد اعتقادا راسخا أن الرياضيات وعلم الفلك كانا مفتاح حل هذه المشاكل المعلقة في ذلك الوقت.

قرر كولبير أن أكاديمية العلوم يجب أن تضم أفضل العلماء في العالم ، لذلك أرسل دعوات شخصية ، مع عروض بمبالغ ضخمة من المال للاستخدام الشخصي وللبحث ، إلى العديد من كبار العلماء والرياضيين بما في ذلك Huygens و Leibniz و Tschirnhaus ، هيفيليوس ، فيفياني ، رومر ونيوتن. وافق هيغنز وعالم الفلك الدنماركي رومر على الفور وانضم إليهما جان بيكار وأدريان أوزوت وعلماء فرنسيون آخرون. في الواقع ، اختار كولبير خمسة عشر من كبار العلماء ، وبهذا العدد افتتح أكاديمي رويال في 22 ديسمبر 1666.

يمكنك مشاهدة صورة لاجتماع مبكر للأكاديمية في هذا الرابط

باستخدام مبالغ كبيرة من المال تم توفيرها للبحث ، بدأ علماء الرياضيات والعلماء في Académie Royale العمل على مجموعة واسعة من المشكلات الرياضية والعلمية التي يرتبط العديد منها بحل مشكلة خطوط الطول.

كان Huygens مهمًا بشكل خاص لـ Académie Royale des Sciences حيث حصل على براءة اختراع لساعة البندول في عام 1656 وتم تجربة العديد من ساعاته ، على الرغم من عدم نجاحها ، في البحر في محاولة للعثور على خط الطول. هوس ، مكتوبًا باللغة [7] ، يقول: -

بعد بدء العمل في Académie Royale في باريس ، حاول Huygens إتقان تشغيل ساعات البندول الخاصة به. تم منح العلماء منزلاً بالقرب من كورديليرس وأقاموا أدوات فلكية مثل رباعي وسدس ومزولة كبيرة في الحديقة. بدأوا في إبداء الملاحظات من حديقة المنزل بالقرب من كورديليرس في يناير 1667 ، وقاموا أيضًا بإبداء الملاحظات من حديقة متحف اللوفر.

كانت هذه المواقع بعيدة عن المثالية للأغراض البحثية وتمكن كولبير من الحصول على منحة من الملك لإنشاء مرصد باريس في فوبورج ، سانت جاك ، بعيدًا بما يكفي عن باريس لتجنب الأضواء وغيرها من المشاكل. في 21 يونيو 1667 ، يوم الانقلاب الصيفي ، افتتح المرصد رسميًا وتم إجراء الملاحظات لتحديد الموقع الدقيق للمرصد الجديد. أصبح خط الزوال عبر المرصد خط الزوال الرسمي لباريس.

في أيامها الأولى ، اجتمعت Académie Royale des Sciences سراً وكانت المنشورات الأولى لأعضائها مجهولة المصدر. دعا Académie العلماء من غير أعضائهم للاجتماع فقط لتقييم عملهم وحتى بعد ذلك كان على الزوار مغادرة الجلسات قبل أن يناقش أعضاء Académie Royale جودة العمل المقدم. كان جاك غرايندورج ، أحد الأشخاص الذين قدموا أفكاره عن خط الطول ، هو السابق لدير بينديكتين في فونتيناي بالقرب من كاين. كان قد ادعى أنه يعرف سر خط الطول منذ عام 1662 لكنه رفض الكشف عن نظرياته. كتب Graindorge إلى Colbert مدعيًا أن طريقته سمحت للبحارة بتحديد خطوط الطول عن طريق القياس المباشر بسهولة بقدر ما يمكنهم حساب خط العرض الخاص بهم.

في نوفمبر 1668 دعا كولبير غرايندورج للحضور إلى باريس وشرح أساليبه. سُر غرايندورج بتلقي الدعوة لكنه قال إنه لا يستطيع تحمل نفقات الرحلة. عرض كولبير دفع جميع نفقات الرحلة وأخيراً ، بعد حجز مكانين في حافلة حتى يتمكن من الاستمتاع برحلة أكثر راحة ، وافق غرايندورج. في يناير 1669 قدم أساليبه إلى Académie Royale des Sciences الذي شكل لجنة مكونة من Huygens و Jean Picard لفحصها. أعلنت اللجنة أن الطريقة غير مجدية ولكن كولبير كان لا يزال مستعدًا لدفع 1200 ليفر إلى Graindorge لتغطية جميع النفقات المحتملة لرحلته. كان Académie Royale يائسًا من فحص كل فرصة للتوصل إلى حل ولم يكن المال مشكلة.

قام أعضاء Académie Royale des Sciences بعمل ملاحظات للقمر على مدار الأعوام من 1667 إلى 1669 مما أقنعهم بأن الرياضيات الخاصة بموضع القمر كانت صعبة للغاية لجعلها مفيدة كحل لمشكلة خطوط الطول. خلال هذا الوقت ، واصل Huygens محاولة تحسين ساعاته من خلال التجارب البحرية. هوس ، مكتوبًا باللغة [7] ، يقول: -

ومع ذلك ، في عام 1668 ، نشر كاسيني ، الذي كان يعمل في إيطاليا ، جداول لأقمار المشتري التي جمعها على مدار 16 عامًا. كانت البيانات الآن أفضل مما كانت عليه عندما اقترح جاليليو الطريقة لأول مرة ، وهكذا بدأت الملاحظات في مرصد باريس ومجموعة كولبير لإحضار كاسيني إلى باريس.مع عروض بمبالغ كبيرة من المال ، أتت كاسيني إلى باريس في 4 أبريل 1669 ، على الرغم من أن مجلس الشيوخ في بولونيا والبابا وكاسيني نفسه اعتقدوا أنها كانت فقط لزيارة قصيرة.

وجدت كاسيني أن العمل في Académie Royale des Sciences يتقدم بسرعة. كان Huygens و Auzout يعملان على طحن العدسات والمرايا وطورا تلسكوبات جديدة مكنت Huygens من حساب فترة دوران زحل واكتشاف نظام حلقات زحل وأحد أقمار زحل. يبدو أن حارس الوقت العالمي الذي قدمته أقمار المشتري يوفر جزءًا من الإجابة على مشكلة خط الطول ، لكن ظلت هناك صعوبات أخرى. لا يزال حجم الأرض غير معروف بدقة كافية للسماح بالتحويل الدقيق بين المسافة الخطية على السطح والقياسات الزاويّة المقدمة من خلال مقارنة الأوقات المحلية والمطلقة. في عام 1669 تم تكليف بيكارد بمهمة إجراء قياسات دقيقة لحجم الأرض.

استخدم Picard طريقة التثليث ، وهي الطريقة التي اقترحها لأول مرة جيما فريسيوس ، واختار كنقاط أساسية الجناح في Malvoisine بالقرب من باريس وبرج الساعة في Sourdon بالقرب من Amiens. تم مسح ثلاثة عشر مثلثًا كبيرًا لإعطاء المسافة الدقيقة بين هذه النقاط الأساسية. تم إجراء ملاحظات لأقمار كوكب المشتري باستخدام ثلاثة تلسكوبات ، واستخدم بيكارد ساعتان بندولان لقياس الوقت ، إحداهما مع بندول ينبض مرة واحدة في الثانية ، والآخر تنبض كل نصف ثانية. أفاد أن ساعاته

بعد إجراء جميع القياسات ودراسة نتائج المسح ، تم الإعلان عن أن قطر الأرض يبلغ حوالي 12554 كيلومترًا ، وهي نتيجة جيدة مقارنة بقطر خط الاستواء المعروف حاليًا بـ 12756 كيلومترًا.

سرعان ما كان كاسيني مسؤولاً عن مرصد باريس وبدأ مشروعًا لاستخدام طريقة أقمار المشتري جنبًا إلى جنب مع البيانات الجديدة المتاحة لحجم الأرض لرسم خريطة للعالم. لقد تراسل مع علماء في العديد من البلدان الأخرى وتم الحصول على بيانات دقيقة لمواقع مئات البلدات والمدن. في الطابق الثالث من مرصد باريس ، كانت كاسيني قد وضعت سطحًا كرويًا ، خريطة للعالم باستخدام إسقاط سمتي مع القطب الشمالي في المركز. على الرغم من أن أشكال الأرض هذه مشوهة إلى حد كبير ، إلا أنها أعطت خطوط عرض وخط طول دقيقة. تم إرفاق سلك بالمنتصف عليه مؤشر متحرك. تم ضبط المؤشر على خط العرض الصحيح وتم تدوير السلك إلى خط الطول الصحيح لتحديد الموضع. جاء الملك وكولبير والمحكمة الفرنسية بأكملها لمشاهدة هذا الإبداع الرائع لأكاديمية العلوم الملكية الذي أظهره كاسيني وبيكارد ولا هير.

يمكنك مشاهدة صورة لهذه الزيارة الملكية على هذا الرابط.

بعد الانتهاء من قياساته لحجم الأرض ، تم إرسال بيكارد في رحلة استكشافية إلى كايين في عام 1672. كان السبب الرئيسي للرحلة الاستكشافية هو مراقبة معارضة المريخ وكانت رحلة استكشافية ناجحة. ومع ذلك ، أخذ بيكار معه ساعة بندول تم معايرتها بعناية في مرصد باريس قبل مغادرته. بمجرد وصولها إلى كايين ، فقدت الساعة حوالي 2. 5 دقائق في اليوم. كان على Picard تقصير بندولها بحوالي 0. 2 سم للحفاظ على الوقت الصحيح. اشتبهت كاسيني في أن هذا كان بسبب خطأ في الملاحظات. طُلب من جميع الرحلات الاستكشافية الأخرى التي انطلقت من باريس على قياسات خطوط الطول الانتباه إلى أي اختلافات غير متوقعة في أداء ساعات البندول الخاصة بهم.

في عام 1681 ، قام Académie Royale des Sciences برحلة استكشافية إلى جزيرة Gorée في جزر الهند الغربية. تم اختيار Varin و des Hayes لقيادتها وتم تدريبهم من قبل Cassini في باريس قبل المغادرة حتى يتمكنوا من تحسين مهاراتهم في الحصول على قياسات دقيقة لخطوط الطول. كانت هذه مهمة مهمة لأنه كان هناك عدد قليل من قياسات خطوط الطول الموثوقة من ذلك الجزء من العالم. على الرغم من أنه في الأساس رحلة استكشافية لتحديد خط الطول ، فقد تم استخدامه أيضًا للأغراض العلمية العامة وتم توجيه العلماء لأخذ قراءات درجة الحرارة والضغط وجمع البيانات العلمية.

كتبت كاسيني وصفًا مفصلاً لكيفية إجراء قياسات خط الطول بدقة. هذه التعليمات واردة في عدة مقالات وتقدم وصفًا ممتازًا للطرق العلمية في ذلك الوقت. تم الحرص على توقيت خسوف الأقمار. تم استخدام آيو ، أقرب قمر للمشتري ، وتم توقيت ست مراحل من الكسوف لزيادة الدقة. تؤخذ القراءة الأولى عندما تكون Io على مسافة مساوية لقطرها من كوكب المشتري ، والقراءة التالية عندما تلامس الكوكب ، والثالثة عندما يتم خسوفه تمامًا ، والرابعة عندما تظهر قبضتها من خلف الكوكب ، والخامسة عندما تلامس الكوكب. الكوكب والتوقيت السادس والأخير عندما يكون Io هو قطره من الكوكب.

يشرح براون ، في [1] ، تعليمات كاسيني لرجل ورجلين يراقبون: -

تم استخدام ساعتين ، أحدهما يحتفظ بمتوسط ​​الوقت أي 24 ساعة في اليوم ، والآخر زمن فلكي 23 ساعة و 56 دقيقة و 4 ثوانٍ لليوم (طول الوقت حتى تصل النجوم إلى نفس موقع اليوم السابق). تمت معايرة الساعات مع أخذ ملاحظات عن الشمس والنجم. تم العثور على خط عرض المكان الذي تم منه الملاحظات من خلال حساب ارتفاع نجم القطب والشمس عند الظهر واستشارة جداول الانحراف. تم حساب خط الطول باستخدام الفرق في التوقيت المحلي والوقت المطلق كما وجد من توقيت الكسوف.

وجد Varin و des Hayes أنه ، مثل ساعات Picard ، لم تكن ساعاتهم تعمل بشكل صحيح وكان عليهم تقصير طول البندول. لم تكن كاسيني مقتنعة بأن سلوك الساعات كان بسبب الاختلافات في الجاذبية بالقرب من خط الاستواء. كان نيوتن ، الذي توقع أن الأرض سويت بالأرض عند القطبين ، مسرورًا بقبول هذا الدليل التجريبي كدليل على ادعاءاته واقتبس نتائج هذه التجارب في الطبعة الثالثة من كتابه. مبادئ.

لقد حلت Académie Royale des Sciences مشكلة خط الطول للأماكن على الأرض. كانت بياناتهم دقيقة ، وتم جمعها بإشراف كاسيني ، مما أدى إلى معرفة دقيقة بالأرض لأول مرة. ومع ذلك ، لا تزال هناك مشكلة العثور على خط الطول في البحر وهو أمر حيوي للسفن التجارية والهيمنة البحرية. لم تكن طريقة أقمار المشتري ذات فائدة لهذا لأن حركة السفينة جعلت ملاحظات توقيت الكسوف مستحيلة. صمم العديد من الأشخاص منصات مصممة لتبقى ثابتة أثناء تدحرج السفينة ولكن لم ينجح أي منها.


شاهد الفيديو: قياس الابعاد باستخدام خطوط الطول والعرض (شهر نوفمبر 2021).