44 obserwujących
403 notki
380k odsłon
  1068   1

W poszukiwaniu uwięzionego czasu

Oto wreszcie kolejna notka z cyklu o historii wyznaczania współrzędnych geograficznych. Poprzednie teksty to:

Jakie jest twoje miejsce na Ziemi?

Jakie jest twoje miejsce na Ziemi? Część 2.

Jaka jest twoja długość?

W roli głównej Księżyc

Na scenę wkracza Jowisz


W naszej historii o sposobach wyznaczania długości geograficznej dotarliśmy do XVII wieku. Ponieważ długo nie umieszczałem kolejnych notek, czytelnicy mogli nieco zapomnieć, o czym pisałem; dlatego przypominam, że zaproponowano wówczas kilka metod. Wszystkie w jakiś sposób opierały się na obserwacjach astronomicznych, ale żadnej z powodów technicznych nie potrafiono wcielić w życie. (Przynajmniej na morzu, bo na lądzie dokładność pomiarów istotnie wzrosła). Nie wyszło to nawet Galileuszowi, mimo że bardzo się starał.

Mimo porażki z celatone (opisanej w poprzedniej notce), Galileusz z pewnością był jednym z największych uczonych wszech czasów. Jako pierwszy konsekwentnie podkreślał konieczność doświadczalnej weryfikacji teorii fizycznych. Stworzył podstawy mechaniki formułując zasadę względności ruchu, zasadę bezwładności (choć tę drugą jeszcze nie całkiem poprawnie) i badając zjawisko spadku swobodnego. Dokonał też odkrycia, które zapoczątkowało długi ciąg zdarzeń prowadzących do finalnego rozwiązania problemu długości geograficznej. 

Chodziło o metodę z zegarami, którą zaproponował wcześniej Gemma Frisius. Przypominam, że należy w niej za pomocą dokładnego zegara „uwięzić” czas portu wypłynięcia i trzymać go na pokładzie statku, a w trakcie podróży porównywać jego wartość z lokalnym czasem, wyznaczanym metodami astronomicznymi. Z różnicy tych czasów można natychmiast wyznaczyć różnicę długości geograficznych między portem a statkiem. 

Legenda głosi, że kiedy pewnego dnia Galileusz wszedł do katedry w Pizie, zainteresował go bujający się kandelabr. Za pomocą własnego pulsu zaczął mierzyć okres wahań i ze zdziwieniem skonstatował, że jest on cały czas stały, mimo iż amplituda wahań malała. Jego zdumienie jeszcze wzrosło, kiedy pojawił się kościelny, który zatrzymał żyrandol, żeby uzupełnić olej w lampkach, po czym znowu niechcący go rozbujał. Okres wahań ponownie był stały, a w dodatku taki sam jak przed zatrzymaniem kandelabru. Zainspirowało to Galileusza do prowadzenia doświadczeń z wahadłami. W ich trakcie odkrył związek między długością a okresem wahań (konkretnie, kwadrat okresu jest proporcjonalny do długości wahadła) i wpadł na pomysł, że okresy wahań mogą służyć jako dokładna miara czasu, a zatem mogą stanowić podstawę dla konstrukcji precyzyjnych zegarów. Niestety, Galileusz nie zdążył zrealizować tej koncepcji w praktyce. 

Odkrycie Galileusza uratowało kiedyś jedną z moich koleżanek ze studiów. Otóż, ze względów rodzinnych, musiała wybrać się na jakiś koncert. Występy były cholernie nudne i koleżanka nie wiedziała, jak wytrwać do końca. Wreszcie wpadła na wspaniały pomysł. Jako dekorację nad sceną zawieszono na linkach kolorowe kule, które wolno się bujały. Koleżanka dyskretnie zerkając na zegarek wyznaczała okresy ich wahań, po czym w pamięci obliczała ze wzoru długość kolejnych linek. Ponieważ kul było sporo, dzięki Galileuszowi udało się jej przetrzymać cały koncert. 

Za twórcę zegara wahadłowego uważa się innego wielkiego uczonego, Christiaana Huygensa (1629-1695). Ten syn holenderskiego dyplomaty zajmował się fizyką, astronomią i matematyką. Położył podwaliny pod falową teorię światła, znalazł wzór opisujący siłę odśrodkową, był jednym z pionierów rachunku prawdopodobieństwa i dokonał szeregu odkryć na niebie. Dla naszej historii ważny jest fakt, że stworzył projekt, na podstawie którego rzemieślnik z Hagi wykonał w 1657 roku pierwszy zegar wahadłowy. W 1673 roku Huygens opisał zasadę jego działania w dziele „Zegar wahadłowy: demonstracje geometryczne ruchu wahadła zastosowanego do zegarów”.

image

Zegar wahadłowy Huygensa i jego traktat o wahadle (Museum Boerhaave w Lejdzie, fot. Rob Koopman, wiki, CC license)


Oczywiście, Huygens świetnie wiedział o problemie długości geograficznej i przełomie, jaki może w jego rozwiązaniu stanowić precyzyjny zegar – taki zresztą był główny cel wynalazku. Błąd zegara wahadłowego wynosił około 15 sekund na dobę, czyli był ładne kilkadziesiąt razy mniejszy niż błędy wcześniej stosowanych zegarów mechanicznych. W 1660 roku Christiaan wysłał swego brata Lodewijka wraz z zegarem w podróż statkiem do Hiszpanii; niestety, chybotanie statku podczas złej pogody spowodowało, że zegar okazał się bezużyteczny – czego zresztą należało się spodziewać. Podobnie zakończyły się następne eksperymenty, chociaż sam Huygens był optymistą i twierdził, że stworzone przez niego urządzenie warte jest przeprowadzania kolejnych prób.

Lubię to! Skomentuj8 Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Komentarze

Inne tematy w dziale Technologie