Latitudinea şi longitudinea

Hiparc a inventat un sistem teoretic de coordonate pentru a specifica poziţia geografică pe harta lumii a diverselor locuri, în termeni de latitudine şi longitudine.

Dar în lungile secole de comerţ şi explorări care au urmat invenţiei sale, călătorii şi mai ales marinarii au fost nevoiţi să dezvolte alte mijloacepractice de a determina poziţia în spaţiu (Latitudinea şi longitudinea).

Metoda folosită de obicei pe mare era „calculul astronomic estimativ”, prin utilizarea unui buştean şi a liniei acestuia, combinată cu observaţii astronomice.

Un marinar arunca de la prora navei în mare un buştean legat cu o frânghie şi urmărea cum alunecă înspre pupă. Calculând timpul în care buşteanul ajunge de la proră la pupă, marinarii puteau afla viteza de deplasare a navei (deşi acest calcul simplu neglija curenţii maritimi). Apoi, observând poziţia unghiulară a Soarelui şi a stelelor, cu ajutorul alidadei sau al astrolabului, puteau determina latitudinea vasului. Astfel, puteau şti direcţia de deplasare a vasului.

Un astrolab folosit de marinari.

Astrolabul datează din secolul al Vl-lea, dar larga lui folosire de către astronomi coboară până în Evul Mediu timpuriu în Europa şi în lumea islamică, în timp ce marinarii îl utilizează din secolul al XV-lea. Serveau la determinarea latitudinii unui vas prin măsurarea înălţimii unghiulare a Soarelui sau a unei stele deasupra liniei orizontului. Astrolabul a fost înlocuit de sextant, care folosea telescopul pentru reperare (deasupra, stânga).

Acest detaliu din Viaţa unui crai de William Hogarth înfăţişează un nebun care desenează pe pereţii unui azil linii ce reprezintă longitudinea. Ipotezele privind calcularea longitudinii s-au înmulţit în secolul al XVIII-lea.

Dar calculul longitudinii era mult mai dificil.

Ptolemeu s-a folosit de teorema triunghiului dreptunghic a lui Pitagora pentru a calcula diferenţa de longitudine dintre două locuri A şi B. Problema era că cele două date cunoscute ale triunghiului erau distanţa pe o paralelă de latitudine dintre latitudinea lui A şi a lui B şi distanţa dintre A şi B (ipotenuza), ambele imprecise întrucât nu se cunoştea cu siguranţă mărimea şi forma Pământului. Chiar dacă s-ar fi presupus că Pământul este o sferă, aşa cum credeau atunci majoritatea gânditorilor, nu era cunoscută circumferinţa exactă sau lungimea unui grad de longitudine sau de latitudine pe uscat.

O altă posibilitate pe care grecii o aveau era ecuaţia dintre longitudine şi timp.

 

Odată cu rotirea Pământului în jurul axei sale, răsăritul soarelui se produce tot mai târziu, cu cât cineva este situat mai la vest de o anumită longitudine. (în 1884, meridianul zero a fost fixat la Greenwich, în Londra: New Yorkul este cu 5 ore în urmă faţă de Greenwich, oraşul San Francisco în urmă cu 3 ore faţă de New York.) Cele 360 de grade din jurul axei longitudinale cuprind cele 24 de ore ale unei rotaţii complete a Pământului, adică pentru fiecare schimbare de grad în longitudine, ora locală se schimbă cu 4 minute; astfel, ora locală în punctul diametral opus al globului este în urmă cu 720 de minute sau cu 12 ore faţă de punctul de referinţă.

Înainte de sfârşitul secolului al XVIII-lea, în lipsa unor ceasuri portabile bune, marinarii nu puteau compara ora locală – măsurată după poziţia soarelui, în urma unor observaţii astronomice minuţioase – cu ora din Londra.

Aşa că longitudinea (ca şi latitudinea) era în totalitate determinată astronomic, la acel moment, prin metoda „distanţelor lunare“. Telescoapele îmbunătăţite din secolul al XVIII-lea le-au permis navigatorilor să compare poziţia lunii deasupra orizontului din locul în care se aflau, poziţia unei anumite stele deasupra orizontului şi distanţa unghiulară dintre lună şi soare cu datele publicate ale aceloraşi configuraţii realizate în Londra sau Paris, la anumite momente din zi sau noapte din aceeaşi zi a anului. Cum un marinar cunoştea ora locală după poziţia soarelui, putea să îşi dea seama de diferenţa faţă de Londra sau Paris, şi astfel de longitudine. Totuşi, calculul acesta era destul de dificil, impunând ajustări pentru efectele de refracţie, paralaxă şi de coborâre a liniei orizontului, operaţie aproape imposibil de dus la capăt când puntea navei se legăna.

John Harrison (1693-1776), inventator al cronometrului marin.

Fiu al unui tâmplar, Harrison şi-a dedicat întreaga viaţă fabricării ceasurilor şi a făcut cinci cronometre din ce în ce mai performante, dintre care cel mai cunoscut este cel de-al patrulea (deasupra), în 1761, l-a testat mergând din Anglia în Indiile de Vest şi a aflat că a ajuns cu doar 5 secunde întârziere faţă de călătoria făcută cu două luni în urmă. O copie a fost făcută pentru căpitanul James Cook în cea de-a doua călătorie a acestuia, ceea ce i-a dat curaj lui Cook pentru a întocmi harta Pacificului.

În 1773, după intervenţia personală a regelui George al lll-lea, lui Harrison i s-a decernat mult râvnitul premiu de 20 000 de lire sterline acordat de Parlament în 1714 pentru „stabilirea longitudinii pe mare“.

Cel de-al treilea cronometru se află în spatele lui Harrison în acest portret (desenat mai mare decât o cereau proporţiile), iar în dreapta se află cel de-al patrulea cronometru.

Pentru o naţiune cu o puternică activitate navală precum Marea Britanie, aceste date oficiale (cunoscute sub numele de efemeride), revizuite periodic în Nauticul Almanac – început în 1767 de astronomul Casei Regale -, erau de importanţă naţională în secolul al XlX-lea.

Dar, în acelaşi timp, precizia şi portabilitatea ceasurilor s-au îmbunătăţit considerabil, începând cu cronometrele marine proiectate de John Harrison la mijlocul secolului al XVIII-lea. După 1884, marinarii puteau compara ora locală cu ora GMT cu ajutorul unui ceas, determinând imediat longitudinea. Astăzi, desigur, atât latitudinea, cât şi longitudinea pot fi aflate prin simpla apăsare a câtorva butoane prin sateliţii Sistemului Poziţionării Globale.

Măsura lucrurilor, de Andrew Robinson, Cap. I