Хронометр - это что за механизм, или точность - вежливость королей. Корабельный хронометр: краткая история навигации Сообщение на тему морской хронометр

Каждому человеку чего-то не хватает. Одному денег, другому внимания и любви, третьему здоровья. Но чего не хватает однозначно всем - это времени. Именно поэтому люди всегда мечтали придумать прибор, с помощью которого смогут точно подсчитывать время, чтобы рационально им распоряжаться.

Однако большинство первых часов были очень ненадежны и зависели от условий окружающей среды. Но однажды были изобретен сверхточный прибор для измерения времени - хронометр. Это удивительное изобретение, как ни странно, повлияло не только на жизнь обычных людей. В первую очередь изобретение этого прибора помогло морякам лучше ориентироваться в открытом море.

Хронометр - это что?

Само слово "хронометр" произошло из сочетания двух греческих слов: "время" (хронос) и "измерять" (метр).

Из самого названия прибора становится понятно, что его предназначение - измерять время. Иными словами, хронометр - однако очень надежные, способные продолжить работать в любых условиях и в мороз, и в тропическую жару.

История появления хронометров

Хронометры не были первыми механическими часами. Однако часовые механизмы до них были очень хрупкими и легко ломались при неблагоприятных внешних условиях. Более того, даже в обычных обстоятельствах часы со временем начинали «врать».

Но все изменилось в 1731 году, когда некий британский часовщик по фамилии Гаррисон изобрел хронометр. Это изобретение стало очень важным для развития морского дела. Так как прибор Гаррисона продолжал показывать абсолютно точное время в любых условиях, это помогало экипажу определять долготу, а потом и координаты нахождения судна.

Несмотря на свою дороговизну, хронометр стал довольно часто использоваться на кораблях, а с развитием воздухоплаванья и на самолетах.

Примечательно, что конструкция Гаррисона была столь совершенна, что за прошедшие годы практически не претерпела изменений. Единственное, заменили некоторые материалы хронометра на более современные, легкие и прочные.

Морской хронометр

Изобретение Гаррисона (до того как его в двадцатом веке начали вытеснять более простые и дешевые морские часы со стабилизацией хода с помощью а также GPS) было самым надежным средством для моряков, чтобы они могли определить свое местоположение.

Как правило, все морские хронометры имели идентичную стандартную конструкцию. В специальный (чаще всего деревянный) корпус был помещен Благодаря конструкции корпуса, он в любой ситуации удерживал хронометр в горизонтальном положении. Корпус оберегал механизм часов от воздействия на него перепадов температур, а также смены положения прибора.

Хронометры в наручных часах

С изобретением сверхточных часов многие частные лица стали мечтать иметь такие же у себя дома. На основе изобретения Гаррисона поначалу стали делать настенные и настольные сверхточные часы для дома. Чуть позже технологии позволили уменьшить механизм и создать наручные хронометры, так необходимые занятым людям, для которых каждая секунда на вес золота.

С тех пор как появились наручные часы с точностью хронометра, прошло несколько десятилетий. И сегодня каждая уважающая себя компания по выпуску наручных часов имеет в своей линейке модели с хронометром. Несмотря на это, самым точным и качественным, естественно, является швейцарский хронометр.

Более того, именно в Швейцарии занимаются проверкой со всего мира, претендующих на звание хронометров. Для таких часов также разработан специализированный стандарт качества ISO 3159-1976.

Как узнать, есть ли в часах хронометр?

Обладать очень точными часами мечтает каждый. И хотя на большинстве наручных аксессуаров для измерения времени указывается, есть ли хронометр в часах, бывают исключения. Поэтому можно своими силами проверить его наличие или отсутствие в собственном аксессуаре.

Для проверки необходимо убедиться, есть ли в часах свежая батарейка или как давно они заведены, чтобы не нарушить чистоту эксперимента. Далее нужно выставить точное время. После этого часы нужно перевести в положение циферблатом вниз и оставить в таком виде на двадцать четыре часа. После истечения срока требуется перевернуть вверх и оставить еще на двадцать четыре часа. Теперь можно свериться с реальным временем. Если за двое суток нестандартного положения часы стали «врать» всего на +/- 8-12 секунд - это хронометр. При больших значениях - обычные часы.

Можно попробовать провести домашнюю проверку и другими способами. К примеру вешать часы на стенку - двадцать четыре часа в обычном положении и столько же наоборот. Также можно провести проверку температурами. Однако стоит учитывать что часы не должны долгое время охлаждаться менее чем на восемь градусов выше нуля и более чем на двадцать пять градусов.

Хронометр и хронограф: в чем разница?

Говоря о наручных часах, многие часто путают такие похожие понятия, как хронограф и хронометр. И хотя слова очень похожи, значение у них совершенно разное.

Если хронометр - это часы со специальной конструкцией механизма, позволяющей точно показывать время при любых условиях, то хронограф - это крохотные дополнительные циферблаты в часах с автономными механизмами. Иногда хронографы показывают отдельное время или предназначены для секундной стрелки.

Более двухсот пятидесяти лет прошло с тех пор, был изобретен хронометр. С тех пор он уже не так популярен в морском деле, особенно с изобретением GPS-навигации. Однако его невероятная точность до сих пор остается неизменной. Поэтому многие до сих пор мечтают иметь швейцарские часы с хронометром и всегда абсолютно точно знать время.

Рассказываем о том, как морские хронометры помогали создавать империи

Определение координат в море долгое время было важнейшим из искусств. Если широту местонахождения судна капитаны научились определять по звездам и высоте полюса над горизонтом еще в XV веке, то поиски точного метода определения долготы растянулись на три следующих столетия. И поиски эти напоминали создание атомной бомбы: кто опередит других, станет самым сильным.

Ведь только что завершилась эпоха великих географических открытий, и ведущим европейским державам хотелось во что бы то ни стало застолбить открытые земли за собой. Торговля и судоходство в те времена расширялись быстрее, чем промышленность: зачем что-то производить, когда можно просто награбить, привезти и продать с баснословной прибылью.

Самые лакомые колонии находились на западе и востоке, а в путешествиях туда как раз было крайне необходимо знание долготы. Немало кораблей погибло, не достигнув всего нескольких миль до желанной цели, так как страх и угроза бунта на корабле заставляли капитанов поворачивать назад. Еще больше разбивалось о прибрежные скалы во время штормов и туманов.

В итоге в 1714 году английский парламент объявил международный конкурс на создание прибора или метода определения долготы с погрешностью в 20 или 30 миль за время плавания в Вест-Индию и обратно.

Были назначены и премии в 10, 15, 20 тысяч фунтов стерлингов (колоссальные по тем временам деньги) в зависимости от точности определения долготы. Для принятия и рассмотрения предложений по этому закону было создано Бюро долготы, которое возглавил сам отец физики Исаак Ньютон.

Сэр Исаак Ньютон

С самого начала наметились два способа определения долготы: астрономический и механический, с применением часов.

За астрономию ратовал Галилео Галилей, который создал неплохой, в общем-то, метод определения долготы по периодам затмений открытых им четырех спутников Сатурна. Однако сделать это не представлялось возможным порой даже в Италии, где облака – редкие гости.

Что уж говорить о море: попробуйте сначала во время небольшой качки хотя бы поймать в телескоп Сатурн, не говоря уже о его спутниках. А что касается механического способа, то после нескольких попыток представить морские часы Ньютон, изучив их, написал в 1714 году:

По точным часам можно определить долготу. Но так как судно находится в постоянном движении, испытывает перепады жары и холода, воздействие влажного и сухого воздуха, а сила гравитации меняется на разных широтах, такие часы пока создать невозможно, и вряд ли такое когда-нибудь произойдет в будущем.

И все же неслыханная награда заставила напрячься лучшие умы того времени, и в 1735 году британский мастер Джон Гаррисон (1693-1766) создал-таки великий морской хронометр Н1 “Кузнечик”.

Создатель морских хрономеров Джон Гаррисон. Фото: http://www.rmg.co.uk

Роль маятника в нем выполняли два длинных балансовых рычага с шарами на обоих концах. Соединенные друг с другом в середине, они формировали букву Х с колеблющимися в противоположных направлениях палочками, которые тем самым нивелировали воздействие качки. Приводились рычаги в действие четырьмя балансовыми пружинами. Перепады температур компенсировались латунными и стальными стержнями, к которым крепились концы пружин.

Первый морской хронометр Джона Гаррисона H1 (“Кузнечик”), 1735 г. Фото: http://collections.rmg.co.uk

В тестовом походе до Лиссабона и обратно “Кузнечик” заслужил весьма положительные отзывы, и в сводках Гринвичской обсерватории появилось сообщение об изобретении Гаррисона. Однако все это не убедило парламент выдать Гаррисону положенную премию, он лишь получил грант на создание новых хронометров.

Ходит байка, что Джон Гаррисон не особо переживал из-за того, что премию за изобретение “Кузнечика” ему не вручили, поскольку его хронометр тайно приобрели пираты, которые заплатили ему больше положенной суммы

Мастер совершенствовал свой хронометр всю жизнь. Второй хронометр Н2 отличался от первого устройством для стабилизации импульса с промежуточными пружинами.

В нем две цилиндрические пружины подзаводились каждые полчаса, и крутящий момент был всегда на одном и том же уровне. Также в механизме в качестве модуля постоянной силы была фузея. Испытывать Н2 не стали, так как шла война с Испанией, и адмиралтейство опасалось, что грозное стратегическое оружие — хронометр — попадет в руки врагам.

Если первый “Кузнечик” хранится в Гринвичской обсерватории, то судьба Н2 и Н3 не столь известна (хотя устройство их механизмов описано весьма подробно). Думаю, и здесь без пиратов не обошлось.

Морские хронометры Джона Гаррисона — H2 и H3. Фото: http://collections.rmg.co.uk

А премию свою в 20 тысяч фунтов Гаррисон все же получил в 1759-м, за хронометр Н4, который уже походил на известные нам морские хронометры — этакие настольные или очень большие карманные часы.

Первый морской хронометр Джона Гаррисона H1 (“Кузнечик”) 1735 г. в. вместе с выигравшим премию хронометром H4 1759 г. в. (в центре). Фото: http://www.e-reading.club/chapter.php/103039/23/Hauz_-_Grinvichskoe_vremya_i_otkrytie_dolgoty.html, http://collections.rmg.co.uk

Механизм помещался в двух серебряных корпусах диаметром 10,5 см. Циферблат был покрыт белой эмалью; на этом белом фоне имелись украшения, выполненные черным цветом. Часовая и минутная стальные стрелки окрашены в голубой цвет; имелась также центральная секундная стрелка, которая вращалась между двумя другими стрелками. Заводились часы через отверстие в обратной стороне внутреннего корпуса.

Морской хронометр Джона Гаррисона H4. Фото: http://collections.rmg.co.uk

Морские часы №4 Гаррисона, в отличие от трех его первых морских часов, не подвешивались на кардановом подвесе, а во время качки корабля клались на мягкую подушку, и посредством внешнего корпуса и градуированной дуги их положение могло регулироваться так, чтобы они были слегка наклонены к горизонтали.

Испытал их в походе на Ямайку сын мастера Уильям. Корабль “Дептфорд” отплыл из Портсмута 18 ноября 1761 года, и когда спустя 61 день прибыл в Порт-Рояль, Н4 отстал лишь на 9 секунд!

Заимев точные часы, капитаны королевского флота получили колоссальное преимущество над кораблями других держав, и именно благодаря часам вскоре возникла великая Британская империя, над которой никогда не заходило Солнце.

Если испанцы, французы и голландцы были вынуждены на всякий случай запасаться десятками бочек пресной воды и продовольствия, то англичане, имея точные сведения о долготе, вместо продуктового “такелажа” запасались лишними бочками пороха, пушками и ядрами, что, как правило, решало исход сражений в их пользу.

Но самая главная заслуга Джона Гаррисона все же состоит в том, что он вселил уверенность в других лучших мастеров: Ларкума Кендалла, Томаса Мюджа, Джона Арнольда, Пьера Леруа, Фердинанда Берту, Авраама-Луи Бреге. С изобретением анкерного спуска хронометры стали еще более точными, а славу крупнейшего производителя завоевал Улисс Нарден.

Германскому флоту морские хронометры поставляла компания A. Lange & Söhne из Гласхютте. А когда все оборудование вместе с технической документацией было экспроприировано и вывезено в Советский Союз, вскоре советские корабли стали получать морские хронометры “Полет” с механизмом, который представлял собой точную копию калибра ALS 48.

И сейчас, когда координаты судна автоматически определяются связанными со спутниками GPS бортовыми компьютерами, опытные капитаны предпочитают иметь на всякий пожарный старый добрый механический морской хронометр.

нашли ошибку в тексте? выделите её и нажмите ctrl + enter

Для воспроизведения временных единиц и определения момен­тов времени употребляют специальные механизмы - часы. Равно­мерность движения стрелок часов обеспечивается регуляторами, я качестве которых применяют чаще всего пружинные маятники. Высокая точность хода часов обеспечивается постоянством перио­да колебаний маятника.

Сравнительно недавно в науке и технике стали использовать колебания кристаллов кварца (кварцевые часы) и молекулярные колебания газов (атомные часы), обеспечивающие очень высокую точность хода часов.

На судах применяют следующие измерители времени: хроно­метр, палубные часы, судовые (морские) часы, секундомеры. Они регулируются так, чтобы показывать среднее время Т. В обсерва­торией и геодезической астрономии используют также приборы, по­казывающие звездное время S.

Морской хронометр . Для определения достаточно точных мо­ментов среднего гринвичского времени Tгр на судах морского фло­та используют хронометр. Помимо тщательности выделки, приме­нения высококачественных материалов, хронометр для обеспечения точности хода имеет особое устройство. Его двигатель сконстру­ирован так, что обеспечивается постоянство вращающего момен­та по мере истощения энергии двигательной пружины. Регулятор хронометра устроен с учетом необходимости компенсации влияния изменения температуры на равномерность вращения механизма. Циферблат хронометра состоит из часовой, минутной, секундной стрелок и особой стрелки, показывающей, сколько времени после полного завода идет хронометр. Большинство морских хронометров обеспечивают пятидесятишестичасовой непрерывный ход, в некото рых марках приборов ход более длительный.

Циферблат хрономет­ра имеет двенадцать часовых делений, которые вследствие этого могут иметь два значения, например 1 или 13Ч; 2 или 14Ч и т. п. Секундная стрелка двигается толчками по 0,5е с характерным зву­ком удара.

Основные детали внешнего устройства хронометра показаны на рис. 1.

Палубные часы (рис. 2). Палубные часы имеют пружинный маятник с температурной компенсацией и механизм повышенной точности. Заключены в двойной футляр. По циферблату двигаются часовая, минутная и центральная секундная стрелки, последняя движется толчками по 0,2е. Перевод стрелок осуществляется с по­мощью специальной кнопки. Заводная пружина обеспечивает ход -палубных часов в течение 48 ч.

Палубные часы обычно устанавливают по гринвичскому време­ни и используют при астрономических наблюдениях на судне, а также для сличения хронометров и часов. В отличие от хрономет­ра палубные часы можно выносить на открытый мостик.

Судовые или морские часы. Морские часы устанавливают в слу­жебных и жилых помещениях и регулируют по судовому времени, л в радиорубке - по гринвичскому или по московскому времени.

С помощью точного измерения времени, известного фиксированного места, например, среднего времени по Гринвичу (GMT) и время в текущем местоположении. Когда первый разработанный в 18 - м веке, он был главным техническим достижением, так как точное знание времени, в течение длительного морского путешествия необходимо для навигации , отсутствуют электронные или коммуникационные средства. Первый настоящий хронометр был жизнь работой одного человека, Джон Харрисона , охватывающих 31 лет упорных экспериментов и испытаний, которая произвела революцию морской (а позже антенна) навигации и позволяющей эпоху Великого географических открытий и колониализма , чтобы ускорить.

Термин хронометр был придуман от греческих слов хроносом (время значение) и метровых (значение счетчика) в 1714 году Джереми Такер , ранний конкурент на приз , установленный Законом Долгота в том же году. В последнее время стало более широко используется для описания часы протестированы и сертифицированы соответствовать определенным стандартам точности. Timepieces , сделанные в Швейцарии может отображать слово «хронометр» только в том случае, заверенный .

история

Для определения местоположения на поверхности Земли, необходимо и достаточно, чтобы знать широту , долготу и высоту . Соображения высоты можно, естественно, будут игнорироваться для судов, работающих на уровне моря . До середины 1750 - х годов, точной навигации на море из виду земли не было нерешенной проблемой в связи с трудностями при расчете долготы. Навигаторы может определить их широту, измеряя угол солнца в полдень (то есть, когда он достиг своей высшей точки в небе, или кульминация) или, в северном полушарии, для измерения угла Полярной (Северная звезда) от горизонта (как правило, в сумерках). Для того, чтобы найти свою долготу , однако, им нужно времени стандарт, который будет работать на борту судна. Наблюдение регулярных небесных движений, такие как метод Галилея на основе наблюдений естественных спутников Юпитера , обычно не представляется возможным в море из - за движение судна. Метод лунным расстояния , первоначально предложенный Johannes Вернер в 1514 году, был разработан параллельно с морской хронометр. Голландский ученый Гемма, Фризиус Реньер был первым, чтобы предложить использование хронометра для определения долготы в 1530 году.

Целью хронометра является для точного измерения времени, известного фиксированного места, например, среднее время по Гринвичу (GMT). Это особенно важно для навигации. Знающий GMT на местном полудню позволяет навигатор использовать разницу во времени между положением судна и Гринвичского меридиана для определения долготы судна. Поскольку Земля вращается с постоянной частотой, разница во времени между хронометра и местным временем судна могут быть использованы для вычисления долготы судна относительно Гринвичского меридиана (определяется как 0 °) с использованием сферической тригонометрии . В современной практике навигационный альманах и тригонометрические таблицы смотрового сокращения позволяют навигаторов для измерения Солнца , Луны , видимых планет , или любой из 57 выбранных звезд для навигации в любое время, что горизонт виден.

Создание хронометра, который будет работать надежно в море было трудно. До 20 - го века, лучшие хронометристы были маятниковые часами , но оба прокатного корабля в море и до 0,2% изменений в гравитации Земли сделали простой гравитационную основой маятника бесполезного как в теории, так и на практике.

Первые морские хронометры

Впервые опубликовано использование термина было в 1684 году в Arcanum Navarchicum , теоретической работа Киля профессор Matthias Васмут. За этим последовали дальнейшим теоретическим описание хронометра в работах, опубликованных английский ученый Уильям Дирхем в 1713 основной работе Дирхема, физико-теологии или демонстрации существ и атрибутов Бога из его работ по созданию , а также предложил использовать вакуума запечатывания, чтобы обеспечить большую точность в работе часов. Попытки построить рабочий морской хронометр были начаты Джереми Такер в Англии в 1714 году, и Генри Сюлли во Франции два года спустя. Сюлли опубликовал свою работу в 1726 году с Une Орложа inventée и др executée номинальной М. Sulli , но ни его, ни модель Такера была в состоянии противостоять перекатыванию морей и сохранить точное время в корабельных условиях.

В 1714 году британское правительство предложили приз долготу для метода определения долготы на море, с наградами в пределах от 10 000 £ до 20 000 £ (2000000 млн £ в £ 4 в 2019 выражении) в зависимости от точности. Джон Харрисон , плотник Йоркшира, представил проект в 1730 году, а в 1735 году закончил часы на основе пару встречных колебательной взвешенных балок, соединенных пружинами, движение не находился под влиянием силы тяжести или при движении судна. Его первые две морских хронометров H1 и H2 (завершен в 1741) использовали эту систему, но он понял, что они имели фундаментальную чувствительность к центробежной силе , что означает, что они никогда не могли быть достаточно точными в море. Строительство его третьей машины, обозначенной H3, в 1759 включены новые кольцевые остатки и изобретение в биметаллической полосы и обойме роликовые подшипники , изобретения, которые до сих пор широко используются. Однако, круговые остатки H3 по - прежнему оказались слишком неточными, и он в конце концов отказался от больших машин.

Харрисон решил точностные проблемы с его гораздо меньше, Н4 хронометром дизайна в 1761 H4 выглядел так же, как большие пять дюймов (12 см) , карманные часы диаметра. В 1761 году Харрисон представил H4 на долготе приз £ 20,000. Его конструкция используется балансовое колесо быстро бьющимся, управляемое температурной компенсацией спиральной пружины. Эти функции оставались в использовании до стабильных электронных Осцилляторы не позволило очень точные портативные часы, которые будут сделаны по доступной цене. В 1767 Совет Долгота опубликовал описание его работы в Принципах хронометриста г Харрисона .

Современный хронометр

Наиболее полная международная коллекция морских хронометров, включая H1 Харрисона Н4, находится в Королевской обсерватории Гринвича , в Лондоне , Великобритания.

Механические хронометры

Решающая проблема была найти резонатор, который остался без изменений в связи с изменением условий, предъявляемых к судну в море. Балансир , запряженная весной, решить большинство проблем, связанных с движением судна. К сожалению, эластичность большинство баланса пружинных материалов изменяется относительно температуры. Для компенсации постоянно меняющаяся силы пружины, большинство остатков хронометра используется биметаллическая полоска для перемещения небольших грузов в направлении и в стороне от центра колебаний, таким образом, изменяя период баланса, чтобы соответствовать изменяющейся силе пружины. Проблема баланса пружины была решена с помощью никель-стального сплава по имени элинварной для его неизменной упругости при нормальных температурах. Изобретатель был Гийом , который выиграл 1920 Нобелевскую премию по физике в знак признания его металлургической работы.

Спуском служит двум целям. Во- первых, это позволяет поезд заранее дробно и записывать колебания баланса в. В то же время, она обеспечивает незначительное количество энергии, чтобы противостоять крошечные потери от трения, тем самым сохраняя импульс колеблющегося баланса. Спуск является той частью, которая тикает. Поскольку естественный резонанс колеблющегося баланса служит сердцем хронометра, хронометр спуски предназначены для вмешательства в балансе как можно меньше. Есть много постоянной силы и отдельные конструкций спускового механизма, но наиболее распространенными являются пружинным фиксатором и поворачивают фиксатор. В обоих из них, небольшой фиксатор блокирует спусковое колесо и позволяет баланс качаться полностью свободен от помех на короткое время, кроме центра колебаний, когда он наименее подвержен внешним воздействиям. В центре колебаний, ролик на персонал баланса моментально вытесняет фиксатор, что позволяет один зуб спускового колеса, чтобы пройти. Ходовое колесо зуб затем передает свою энергию на второй ролик на персонал баланса. Поскольку ходовое колесо поворачивается только в одном направлении, баланс получает импульс только в одном направлении. На обратных колебаниях, проходящая пружина на кончике фиксатора позволяет отпирание ролик на персонале, чтобы переместить без перемещения фиксатора. Самое слабое звено любого механического хронометрист смазка спусковой в. Когда масло загустеет через возраст или температуры или влажности рассеивается через или испарения, скорость будет меняться, иногда резко, как движение баланса уменьшается за счет повышения трения в спуском. Стопорное спуском имеет сильное преимущество перед другими спусками, как он не нуждается в смазке. Импульс от ходового колеса к импульсному ролика почти мертвы биения, то есть немного сдвинув действия нуждаются в смазке. Хронометр побег колесо и пружины, проходящие, как правило, золота из - за снижением трения скольжения в металле над латунью и стал.

Хронометры часто включаются другие инновации для повышения их эффективности и точности. Твердые камни, такие как рубин и сапфир часто используются как драгоценность подшипников для уменьшения трения и износа цапф и спуска. Алмаз часто используется в качестве крышки камня для нижней оси баланса персонала, чтобы предотвратить износ от лет тяжелого остатка поворота на маленьком конце поворота. До конца механического производства хронометра в третьей четверти 20 - го века, производители продолжали экспериментировать с вещами, как шариковые подшипники и хромированными шарнирами.

Морские хронометры всегда содержат поддержание мощности , который держит хронометр Собирается во время его раны, и запас хода , чтобы указать, как долго хронометр будет продолжать работать без раны. Морские хронометры являются наиболее точными портативными механическими часами когда - либо сделанные, приобретавших точность около 0,1 секунды в сутки или менее чем за одну минуты в год. Это достаточно точным, чтобы найти места судна в пределах 1-2 миль (2-3 км) после месячного морского путешествия.

Своим возникновением морские хронометры обязаны проблеме навигации на море. Краеугольными вопросами всегда были и остаются определение позиции и направления движения судна, а также измерение скорости, дистанции и времени движения судна от одной точки до другой.

Развитие навигации шло нога в ногу с открытиями реальной формы Земли, ее размера и развитием технологий, которые сделали возможным точное измерение времени. Древние мореплаватели скоро выяснили, что Земля вращается, а Полярная звезда всегда остается в одной и той же точке небосвода, что двигаясь на юг в направлении горизонта, можно достичь стран с теплым климатом. Измеряя угол между Полярной звездой и горизонтом и держа курс строго с севера на юг, мореплаватели могли приблизительно определить широту их местонахождения.

Определение долготы оказалось куда более сложным. В течение многих веков, плывя с востока на запад, мореплаватели могли только догадываться об их положении в открытом море. Например, в своем транс-антлантическом путешествии в 1492 году, Христофор Колумб считал, что быстро достигнет Восточной Индии, в то время как его корабль ушел не так далеко от Европы. Долгота могла бы быть определена по позиции звезд в небесах, но звезды медленно перемещались по небосводу на восток. Поэтому необходимо было знать точное местное время относительно какой-нибудь фиксированной точки, принятой за начало отсчета (например, Гринвич). Поскольку Земля в течение суток поворачивается на 360 градусов, а в течении часа – на 15 градусов, то разница между местным временем и временем по Гринвичу, умноженная на 15, будет равна географической долготе судна. Таким образом точность определения долготы будет зависеть от точности хода часов. Например, на экваторе, ошибка в одну секунду означает ошибку в местоположении судна на 400 метров.

Тем не менее, первые точные часы были изобретены только в середине XVIII века. Основными проблемами точного определения времени в морских условиях были изменения температуры, влажности, постоянная качка и изменение силы гравитации Земли на различных широтах. Поэтому хронометрический инструмент для точного измерения времени должен был содержать ряд революционных изобретений и технических решений, чтобы все эти проблемы были устранены.

В 1714 году Британский Парламент, в связи с большими потерями кораблей, связанными с неправильным определением местоположения судов, объявил приз для всех желающих в 20000 фунтов, что сегодня соответствует 2 млн. долларов США, за создание устройства, способного определять долготу судна в любой точке Земли с точностью в пол градуса, что равняется 30 минутам географической долготы.

В 1731 году, параллельно работам над точными часами, была окончательно решена проблема с точным определением широты судна. Джоном Хадли (John Hadley), вице-президентом Королевского Общества Естественных Знаний, был предложен инструмент для точного определения угла между горизонтом и небесными телами, в основе которого лежал принцип двойного преломления лучей. Этот прибор был назван секстантом.

Одним из многих, пытавшихся завоевать приз Британского Парламента был Джон Харрисон (John Harrison). К 1727 году им были построены первые часы с балансом, состоящим из 9 различных металлов, который был практически не подвержен изменениям температуры. В 1735 году, после долгих экспериментов, Харрисон представил Королевскому Обществу свой первый морской хронометр, названный H1. Это были большие, выглядевшие устрашающе, часы, которые весили 35 кг, но содержали в себе много уникальных технических решений, которые на испытаниях позволили выявить ошибку в местоположении судна на 150 км.

В 1739 году Харрисоном была представлена новая модель хронометра, названная Н2, содержащая ряд существенных изменений в конструкции, но весившая гораздо больше, чем предыдущая. Испытания ее так и не завершились из-за начала Семилетней войны между Англией и Францией.

Несколько позже Харрисон сообщает в комиссию о начале создании третьей модели хронометра - Н3. Но работы над ним были прерваны так как большие, громоздкие и неудобные в обслуживании модели не удовлетворяли потребностям военного флота. В 1757 году Большое жюри выдвинуло требование о существенном уменьшении размеров хронометра, и тогда были начаты работы над моделью Н4, которые завершились два года спустя. Новый хронометр был диаметром 12 см, что полностью удовлетворяло требованиям Комиссии. Приз за новый хронометр Харрисон должен был получить после завершения морских испытаний.

Испытания Н4 начались в 1761 году на борту судна Deptford, следовавшего курсом Лондон-Ямайка. Обслуживание хронометра было поручено сыну Харрисона - Уильяму Харрисону. Условия испытаний были выполнены полностью. Когда корабль достиг берегов Ямайки морской хронометр давал погрешность в 1/5 секунды в день, что было в 10 раз точнее, требуемого для конкурса. Обратный путь, который уже не входил в испытания, Харрисон проделал на шлюпе Merlin. В жестокий шторм Н4 был поврежден и прибыл в Англию в состоянии, которое не позволило Харрисону получить призовой фонд.

Для решения комиссии не давать приз Харрисону был ряд формальных причин, но основным было то, что некоторые члены комиссии сами хотели заполучить призовые деньги. Напрасно Харрисон добивался признания испытаний успешными. Его доказательства были признаны неубедительными.

28 марта 1764 года начались повторные испытания Н4. Корабль Tartar отправился в Портсмут. На борту, как и в прошлый раз был сын Харрисона. За пять месяцев путешествия часы отклонились всего на 54 секунды, а после плановой корректировки отклонение уменьшилось до 15 секунд. В такой ситуации получение приза уже не вызвало никаких сомнений.

Копия хронометра Н4, сделанная Кенделлом и названная К1 был использована Томасом Куком во время его трехгодичного кругосветного путешествия, где хронометр зарекомендовал себя с лучшей стороны.

В возрасте 78 лет Харрисон сделал новую модель Н5, которая еще больше удовлетворяла требованиям комиссии. Однако свой приз Харрисон получил только в 1773 году после подачи петиции Королю Георгу III.

Создавая морской хронометр, Харриссон кардинально перевернул тогдашнее предсталение о возможной точности часов. Потратив большую часть жизни на создание морского хронометра, Харрисон решил практически все проблемы, связанные с особенностями эксплуатации часов в морских условиях.

Для поддержания стабильности колебаний при качке и снижения влияния гравитации на точность хода, Харрисон ввел второй баланс, таким образом, что оба баланса колебались в одной плоскости, но в противоположных направлениях и поместил хронометр на подвижную опору, позволяющую часам находиться только в горизонтальном положении. Для обеспечения постоянства момента заводной пружины было использовано устройство фузи, а также было предложено заводить часы в одно и тоже время, чтобы на момент измерения, а это было обычно 12 часов дня, разница в моменте могла быть максимально невелирована. Кроме этого, для снижения влияния температуры и влажности на балансное колесо, оно делалось из нескольких металлов, что позволяло снизить коэффициент расширения металла. Для снижения влияния перепадов температур, морской хронометр стали помещать в деревянные футляры, являющиеся своего рода термосом, поддерживающим постоянную температуру.

Сегодня, в швейцарской часовой промышленности, помимо выпуска профессиональных морских хронометров, выпускаются также наручные часы, носящие надпись Marine Chronometer. Это прежде всего часы фирмы Ulysse Nardin и Breguet серии Marine. Эти часы отличаются повышенной точностью хода по сравнению с обычными. В некоторых моделях применяются ряд технических решений из навигационных морских хронометров. Кроме этого, эти часы всегда проходят более строгий отбор в подборке деталей и более длительное тестирование, что делает их заслуженно более дорогими, чем часы аналогичного класса.