El problema de la longitud: John Harrison

ÍNDICE

1.- INTRODUCCIÓN

2.- EL PROBLEMA

3.-EL PREMIO

4.- JOHN HARRISON (1963-1776)

5.- H1

6.- H2

7.- H3

8.- H4

9.- ÍNDICE FOTOGRÁFICO

10.- BIBLIOGRAFÍA

1.- INTRODUCCIÓN

A lo largo de la historia, los navegantes han necesitado siempre conocer dos coordenadas para así poder situarse y no perderse en el mar en cuanto se abandonaba la costa. Estas dos coordenadas han sido y son las líneas de latitud y longitud.

Cualquier marino que se precie puede calcular la latitud mediante la duración del día o la altitud del Sol, o bien según las estrellas indicadoras conocidas por encima del horizonte. Cristóbal Colón siguió un camino recto para atravesar el Atlántico cuando “navegó por el paralelo” en su travesía de 1492, y no cabe duda de que con este método habría llegado a las Indias si no se hubiesen interpuesto las Américas.

Por el contrario, el tiempo influye en la medición de los meridianos de longitud. Para averiguar la longitud en el mar hay que saber qué hora es en el barco y, también, en el puerto de base u otro lugar de longitud conocida en ese mismo momento. Los dos tiempos reales permiten que el navegante convierta la diferencia horaria en separación geográfica. Dado que la Tierra tarta 24 horas en efectuar una revolución completa de 360 grados, una hora suponen 15º, lo que equivale a unos 1670 km en el Ecuador, donde el perímetro es máximo. Por consiguiente, cada hora de diferencia entre el barco y el punto de partida supone un avance de 15º de longitud hacia el Este o el Oeste. Cada día, cuando el navegante vuelve a ajustar el reloj del barco según el mediodía local en el mar, en el momento en que el Sol llega al punto más alto del cielo, consultando después el reloj del puerto base, cada hora de diferencia entre ambos se traduce en otros 15º de longitud.

2- EL PROBLEMA

Hasta la época de los relojes de péndulo, y también durante ella, resultaba totalmente imposible saber la hora exacta en dos lugares distintos a la vez, requisito para calcular la longitud que en la actualidad se determina fácilmente con un par de relojes de pulsera baratos. En el puente de un barco bamboleante, los relojes se atrasaban, se adelantaban o se paraban. Con los cambios normales de temperatura que se producían al trasladarse de un país frío de origen a una zona comercial tropical, el aceite lubricante de los relojes se fluidificaba o se espesaba y los elementos metálicos se dilataban o contraían, con consecuencias realmente desastrosas. Un ascenso o descenso de la presión barométrica, o las sutiles variaciones de la gravedad terrestre entre una latitud y otra, podían también contribuir a que un reloj se atrasara o se adelantara.

Puesto que no existía un método práctico para determinar la longitud, todo gran capitán de la época de las exploraciones podía perderse en el mar aunque contara con los mejores mapas y brújulas de que se disponía por entonces. Desde Vasco de Gama hasta vasco Nuñez de Balboa, desde Fernando de Magallanes hasta Sir Francis Drake, todos llegaron mal que bien, adonde se habían propuesto bajo el control de unas fuerzas que se atribuían a la suerte o a la gracia de Dios.

Cuando aumentó el número de barcos de vela que se hacían a la mar para conquistar o explorar nuevos territorios, librar guerras o transportar oro y otros productos entre y desde tierras extranjeras, la riqueza de las naciones empezó a flotar sobre los océanos. Sin embargo, ninguna nave contaba con medios fiables para establecer su posición y morían incontables marinos cuando su destino surgía repentinamente del mar y les cogía por sorpresa.

Entre las tragedias provocadas por el deficiente cálculo de la longitud destaca la pérdida del Association (ver foto y portada). El almirante sir Clowdisley Shovell navegaba en el buque insignia Association al mando de una flota compuesta por otros cuatro barcos que regresaba victoriosa a Inglaterra desde Gibraltar, tras las escaramuzas con las tropas francesas del Mediterráneo. Un error en el cálculo de su posición hizo que en la fatídica noche del 22 de Octubre de 1707 la flota se estrellara contra las Sorlingas, unas minúsculas islas a unos treinta kilómetros del extremo suroccidental de Inglaterra, se perdieron dos mil vidas y cuatro de los cinco buques.

3.- EL PREMIO

La intensa búsqueda de una solución al problema de la longitud duró cuatro siglos en todo el continente europeo. La mayoría de las testas coronadas desempeñó en uno u otro momento un papel importante en la historia de la longitud, destacándose en ello los reyes Jorge III de Inglaterra (ver foto) y Luis XIV de Francia. Navegantes como James Cook (ver foto), que realizó tres largos viajes de exploración y experimentación llevando a bordo de sus navíos los métodos más prometedores para poner a prueba su exactitud y viabilidad.

Los astrónomos de mayor renombre se enfrentaron al desafío que representaba la longitud recurriendo al universo mecánico. Galileo Galilei, Jean Dominique Cassini, Christian Huygens, sir Isaac Newton y Edmond Halley requirieron la ayuda de la Luna y las estrellas. Se fundaron magníficos observatorios con objetivo expreso de calcular la longitud valiédose del cielo. Entre tanto, otras mentes menos brillantes ideaban sistemas basados en los gemidos de un perro herido o en las explosiones de cañones situados en buques de señales estratégicamente anclados en mar abierto.

En el transcurso por establecer la longitud, los científicos efectuaron otros descubrimientos que cambiaron su visión del Universo. Entre ellos se cuentan los primeros cálculos exactos del peso de la Tierra, la distancia hasta las estrellas y la velocidad de la luz.

A medida que pasaba el tiempo y se apreciaba que ningún método daba resultado, la búsqueda de una solución al problema de la longitud fue adquiriendo proporciones legendarias, resultando comparable a la búsqueda de la fuente de la eterna juventud, el secreto del movimiento perpetuo o la fórmula para convertir el plomo en oro. Los gobiernos de las grandes potencias marítimas - España, los Países Bajos y ciertas ciudades - Estado italianas - renovaban periódicamente el entusiasmo ofreciendo enormes premios por un método viable. Con el famoso Decreto de la Longitud de 1714, el Parlamento británico incrementó aún más la expectativa con un premio que ascendía a una verdadera fortuna, 20.000 libras (equivalentes a varios cientos de millones de pesetas actualmente) por un método “factible y útil” de determinar la longitud. Para ser merecedor del premio, el método debía someterse a una prueba real, que consistía en un viaje desde Londres a las Indias Occidentales viaje durante el cual, el error en el cálculo de la longitud no sería menor de un grado.

Se creó el llamado Consejo de la Longitud, que tenía la obligación no solo de otorgar el premio de las 20.000 libras, sino de incentivar y premiar parcialmente a aquellos que se destacasen con sus logros en la búsqueda de una solución.

4.- JOHN HARRISON (1693 - 1776)

Un relojero inglés llamado John Harrison (ver foto), genio de la mecánica y pionero de la ciencia de la medición exacta del tiempo con aparatos portátiles, dedicó toda su vida a esta investigación. Logró lo que Newton temía que fuera imposible, inventó un reloj que cual llama eterna, llevaba la hora exacta desde el puerto de origen hasta cualquier rincón remoto del planeta.

Harrison, hombre de humilde cuna y de gran inteligencia, se enfrentó con las mayores lumbreras de su época. Se enemistó especialmente con el reverendo Nevil Maslelyne (ver foto), quinto director del Real Observatorio (ver dibujo), quien puso en tela de juicio el derecho de Harrison al codiciado premio en metálico y que, en ciertas coyunturas, se valió de tácticas que sólo pueden definirse como juego sucio.

Sin educación a la usanza tradicional ni aprendizaje específico con un relojero, Harrison construyó una serie de relojes prácticamente exentos de fricción, que no necesitaban lubricante ni limpieza, con materiales indemnes a la herrumbre y unos elementos móviles perfectamente equilibrados entre sí, por mucho que bambolease o se agitase el mundo a su alrededor. Prescindió del péndulo y combinó diversos metales en la maquinaria, de modo que cuando una de las partes se dilataba o se contraía con los cambios de temperatura, las demás contrarrestaban el cambio manteniendo constante la marcha del reloj.

Sin embargo, todos y cada uno de sus logros fueron rechazados por ciertos miembros de la élite científica, que desconfiaban de la caja mágica de Harrison. Quienes tenían a su cargo la concesión del premio - Nevil Maskelyne entre ellos - cambiaban las normas del concurso cuando les venía en gana, con el fin de favorecer a los astrónomos en perjuicio de Harrison y sus colegas “mecánicos”. Pero la utilidad y la precisión del enfoque de Harrison acabaron por triunfar. Se multiplicaron los defensores del invento, tan complejo como exquisito, y tras diversas modificaciones en su construcción, finalmente pudo frabricárselo en serie.

Bajo la protección del rey Jorge III, un Harrison envejecido y agotado reclamó finalmente la recompensa a que tenía derecho, en 1773, tras cuarenta años de intrigas políticas, guerras internacionales, murmuraciones entre eruditos, revoluciones científicas y catástrofes económicas.

A lo largo de su vida Harrison construyó cuatro relojes llamados H1,H2, H3 y H4 (ver fotos) que a continuación se describen.

5.- H1

Construido entre 1730 y 1735, el H1 es esencialmente, una versión transportable de los relojes de madera que Harrison realizó en su primera época. Funcionaba a cuerda y esta debía darse todos los días (los de madera podían funcionar durante ocho días) y pesaba treinta y cuatro kilos.

Todas sus partes móviles estaban equilibradas y controladas por una serie de muelles y resortes lo que permitía al H1, a diferencia de en los relojes de péndulo, que su funcionamiento fuera independiente de la dirección de la gravedad. El doble mecanismo de balance unido (ver foto H1, en su parte posterior) aseguraba que cualquier cambio que afectase a cualquiera de los balances se compensase con un efecto similar del otro balance.

H1 se presentó en Londres en 1735 ante la comunidad científica. En 1736, Harrison y su cronómetro viajaron a Lisboa y volvieron a bordo del Centurion, para probar el reloj. El H1 llevó la hora suficientemente bien como para corregir correctamente la posición del barco en el camino de vuelta, lo que le dio un gran prestigio. Sin embargo Harrison no solicitó realizar la prueba definitiva que requería el Decreto de la Longitud y en cambio, solicitó ayuda económica para fabricar su segundo cronómetro marino.

6.- H2

Construido entre 1737 y 1740, es más grande y pesado que su antecesor aunque fundamentalmente conserva el mismo diseño que el H1. Pesaba treinta y nueve kilos y nada más finalizar su construcción lo presentó al Consejo con el único fin de recaudar dinero para la construcción de un tercer cronómetro.

7.- H3

Harrison trabajó en su tercer cronómetro desde 1740 hasta 1759. Después de 19 años de trabajo, el reloj no consiguió la precisión requerida por el Consejo de la Longitud.

El H3 incorporaba dos invenciones de Harrison: la tira bimetálica que compensaba imediata y automáticamente cualquier cambio de temperatura que pudiera afectar al funcionamiento del reloj y un sistema antifricción en el rodamiento de las bolas. Ambos inventos se usan hoy en día en la fabricación de todos los relojes con elementos móviles.

Pese a las innovaciones el trabajo empleado en el H3 que pesaba 27 kilos, hicieron llegar a Harrison a la única conclusión de que la solución del problema de la longitud yacía en un diseño completamente diferente.

8.- H4

Construido entre 1755 y 1759, H4 es completamente diferente de los otros tres relojes marinos que fabricó Harrison. Con tan solo 13 cm de diámetro y 1,45 kilos de peso, se asemeja a un gran reloj de bolsillo.

Fue William, el hijo de Harrison quien el 18 de noviembre de 1761 partiera hacia las Indias Occidentales con el reloj. El 19 de enero de año siguiente llegó a Jamaica, donde el reloj solo se había equivocado en 5,1 segundos, lo que constituía sin duda un gran logro. Sin embargo hubo que esperar bastante tiempo para que el Consejo de la Longitud otorgara el premio a Harrison .

En la segunda prueba que realizó el H4, William partió hacia las islas Barbados en el Tartar, el 28 de marzo de 1764. Como el la primera prueba, El H4 sirvió para predecir con extraordinaria precisión la longitud del barco; cometió un error de 39,2 segundos en un viaje de 47 días, lo que constituía una precisión tres veces superior a la requerida para ganar el premio.

Sin embargo, el Consejo de la Longitud, consideró la hazaña como fruto de la casualidad y consideró que Harrison no sería merecedor del premio hasta que otros relojes del mismo tipo superaran también la prueba. El Consejo decidió pues, adelantarle 10.000 libras siempre y cuando explicara el mecanismo del reloj y dejara el H4 en custodia del Astrónomo Real, siendo las 10.000 libras restantes pagadas cuando otros relojes similares al H4 demostraran su fiabilidad.

En principio Harrison se negó a aceptar ninguna de estas condiciones, que consideraba abusivas, al cabo de unas semanas finalmente Harrison tubo que ceder ante la firmeza del Consejo y aceptar desvelar los secretos del H4.

En agosto de 1765, un jurado compuesto por seis expertos fue a la casa de Harrison y examinó ante las explicaciones del relojero todos los mecanismos del reloj durante una semana. Entonces el Consejo reclamó para sí los cuatro relojes marinos de Harrison y le solicitó que recomendara a alguien para que realizara una copia del H$. Harrison escogió a Larcum Kendall, un eminente relojero que probablemente contribuyó a la fabricación del H4. Tras esto, Harrison recibió la primera mitad del premio.

Para conseguir la segunda mitad del premio, Harrison debía fabricar al menos dos copias del reloj y probarlas. El Consejo imponía que dichas copias fueran exactas, sin embargo el reloj original se encontraba en el Observatorio Real, cuyo responsable era el Astrónomo Real, Nevil Maskelyne (ver figura), miembro del propio Consejo y como férreo defensor del método lunar, enemigo de Harrison.

John Harrison, que por entonces ya sobrepasaba los 70 años de edad, y William trabajaron en su quinto reloj (H5), mientras Kendall realizaba su copia del H4. El reloj de Kendall, ahora conocido como K1 (ver foto), estuvo acabado e inspeccionado por el mismo jurado que en su momento examinó al H4 en 1770. Harrison pidió entonces que tanto el H5 como el K1 fueran las dos copias del H4 necesarias para cobrar la segunda mitad del premio, el Consejo desestimó la solicitud y se reafirmó en que las dos copias debía realizaras Harrison.

John, que contaba 79 años de edad, apeló al rey Jorge III (ver foto) a través de una carta dirigida a su astrónomo privado. El H% fue puesto a prueba por el rey en persona en 1772 y superó la prueba con éxito. El Consejo de la Longitud sin embargo le siguió denegando el premio y tuvo que ser el Parlamento Británico quien en Junio de 1773 le otorgó las 8.750 libras que le quedaban por cobrar y lo que sin duda fue más importante, reconoció a Harrison como la persona que finalmente había resuelto el problema de la longitud.

John Harrison murió el 24 de Marzo de 1776 en su casa de Londres, cumplía 84 años ese día.

9.- ÍNDICE FOTOGRÁFICO

1- La pérdida del Association. Grabado anónimo

2- La Habitación Octagonal (Octagon Room), Real Observatorio de Greenwich. Grabado de Francis Place

3- John Harrison (1693-1776). Óleo de Thomas King

4- John Harrison (1693-1776). Retrato en pasta de vidrio de James Tassie

5- Nevil Maskelyne (1732 - 1811), Astrónomo Real. Óleo de John Downman

6- Capitán James Cook (1728 - 1779)

7- Jorge III (1738 - 1820), Rey de Inglaterra. Óleo de Sir William Beechey

8- H1

9- H2

10- H3

11- H4

12- K1

10.- BIBLIOGRAFÍA

Longitud. Dava Sobel. Marzo 1997. Editorial Debate

Real Observatorio de Greenwich.

Pagina web: www.rog.nmm.ac.uk/museum/harrison/index.html

Todas las fotos del índice fotográfico se encuentran en esta Web

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El problema de la longitud: John Harrison Ingeniería Portuaria

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