9.Mutatók a mennyek óráján.
Feljött az égre lassan az
utazó Holdvilág,
s vele egy-két halvány csillag is,
de sehol meg nem állt.
Samuel Taylor Coleridge: Rege a vén tengerészről
(Szabó Lőrinc fordítása)
A szüntelenül változó Hold, ha telt volt, ha kifli alakú, a tizennyolcadik század navigátorai számára mint kivilágított óramutató fénylett az égen. A határtalan mennybolt szolgált az égi óra lapjaként, míg a Nap, a planéták és a csillagok az erre felfestett számok gyanánt.
Egy tengerjáró azonban nem tudta leolvasni a mennyei órát egyetlen gyors pillantással, csak összetett megfigyelő műszerek segítségével, összevetve a pontosság érdekében többször megismételt megfigyeléseket azokkal a logaritmustáblákkal, melyeket az emberi számítógépek már jóval azelőtt elkészítettek, hogy a tengerészek kényelmét szolgálják vele a hosszú utakon. A mennybéli óra alapján az idő kiszámítása négy órát vett igénybe - már ha tiszta volt az idő. Ha a felhők is feltűntek, akkor az óra elrejtőzött mögéjük.
Az égi óra volt John Harrison egyetlen komoly ellenfele a földrajzi hosszúságra kitűzött díjért: a holdtávolság metódus, mely a Hold mozgásán alapult, nyújtotta ugyanis az egyetlen elfogadható alternatívát Harrison időmérőivel szemben. Figyelemre méltó egybeesés, hogy Harrison pontosan ugyanabban az időben állt elő tengeri óráival, amikor a tudósok végre összegyűjtötték a megfelelő mennyiségű adatok, teóriát és gépezetet ahhoz, hogy hasznát vehessék az égi órának.
A földrajzi hosszúság meghatározásáért, mely ez idáig olyan birodalom volt, ahol a századok folyamán egyetlen épkézláb ötlet sem született, most egyszeriben két rivális, látszólag egyenértékű megközelítés is csatába indult. A két metódus tökéletességébe vetett hit fémjelzi párhuzamosan futó fejlesztésüket az 1730 és 1760 közti évtizedekben. Harrison, az örök magányos, csendben űzte a saját maga által kitűzött célt az óramű-szerkezetek labirintusán keresztül, miközben az ellentábor, az asztronómia és matematika professzorai, a Holdat ígérték a kereskedőknek, hajósoknak és a parlamentnek.
1731-ben, egy évvel azután, hogy Harrison szavakkal és képekkel is leírta a H-1 készítésének fortélyait, két feltaláló - egy brit és egy amerikai - egymástól függetlenül kifejlesztette azt a régóta várt berendezést, melytől a holdtávolság metódus léte függött. A történeti krónikák megosztják a dicsőséget John Hadley - a vidéki uraság, aki elsőként mutatta be a szerkezetet a Királyi Akadémiának - és Thomas Godfrey, a szegény sorsú philadelphiai üveges között, aki szinte ugyanabban a pillanatban részesült a Hadleyéhez hasonló inspirációban. (Később felfedezték, hogy Sir Isaac Newton szintén lerajzolt egy közel azonos műszert, de a leírás elveszett abban az irdatlan mennyiségű iratban, amit Newton halála után Edmond Halleyre hagyományozott. Mi több, maga Halley, sőt korábban Robert Hooke is felvázolt hasonló elvű szerkezeteket, ugyanerre a célra. )
A legtöbb brit tengerész Hadley (és nem Godfrey) masináját a kvadráns, azaz negyedelő névvel illette, teljesen érthető módon. Néhányan oktánst emlegettek, miután az íves skála nyolc részre osztotta a kört, de a kvadráns támogatói emlékeztettek rá, hogy a masina tükre az, ami megduplázza kapacitását. Akárhogyan is, az instrumentum nemsokára a tengerészek kezébe adta az eszközt, hogy megtalálják a szélességi és a hosszúsági fokokat is.
A régebbi eszközök, mint az asztrolábium, meg a mérőpálca, századokon át használatosak voltak a földrajzi szélesség megadásához, valamint a Nap vagy a csillagok horizont feletti magassága alapján a helyi idő meghatározásához. De hála a kettős tükörsíkoknak, az új kvadráns lehetővé tette két égitest látóhatár feletti szögmagasságának, valamint a köztük lévő távolságnak a közvetlen lemérését. Még ha a hajó egyfolytában bukdácsolt és imbolygott is, az objektumok a navigátor látómezőjében megtartották relatív pozíciójukat egymáshoz képest. Ehhez már csak ráadás, hogy Hadley kvadránsa mesterséges horizonttal is dicsekedhetett, ami életfontosságúnak bizonyulhatott, ha az igazi látóhatár eltűnt a sötétben vagy a ködben. A kvadráns gyorsan továbbfejlődött egy még pontosabb műszert, a szextánst létrehozva, melyhez teleszkóp, valamint szélesebb alkalmazhatóságú körív is tartozott. Ezek a kiegészítések lehetővé tették nappal a Nap és a Hold, éjjel a Hold és a csillagok közötti szüntelenül változó, mégis árulkodó távolságok precíz meghatározását.
Részletes csillagállás-táblázatával, valamint megbízható instrumentumával a kezében a jó navigátor először is kiállt a hajó fedélzetére, és lemérte a holdtávolságokat. (Igazság szerint a gondos navigátor inkább leült a megfigyeléshez, sőt az igazi profik a hátukra feküdtek.) Ezután a táblázathoz fordult, mely felsorolta a Hold és számos égitest közti szögtávolságokat, a Nap különböző órái szerint csoportosítva, ahogy azokat Párizsban vagy Londonban megfigyelték. (Ahogy neve is jelzi, a szögtávolság fokokban jut kifejezésre; azt a fokot írja le, melyet a megfigyelő szemétől a két megfigyelt objektum irányába tartó vonal egymással bezár. ) Ezután összehasonlítja az időt, amikor mondjuk a Holdat az Oroszlán csillagkép Regulus csillagjától harmincfoknyira látta, azzal az idővel, amikor ugyanaz a pozíció az otthoni kikötő felett várhatóan megjelenik. Ha - a példa kedvéért - a navigátor a megfigyelést helyi idő szerint hajnali egy órakor ejtette meg, és a táblázat szerint a konfiguráció Londonban csak hajnali négy órakor esedékes, akkor a hajó három órával előbbre jár - ami azt jelenti, hogy a hosszúsági pozíciója negyvenöt fokkal Londontól nyugatra található.
- Hello, Öregfiú, mondd csak, dohányzol? - kérdezi a bronz napkorong a Holdtól egy régi angol újság karikatúráján, mely a holdtávolság metódust figurázza ki. - Nem, te mosdatlan fickó - válaszolja a dévaj Hold. - Tartsd csak meg a három lépés távolságot!
Hadley kvadránsa készpénzre váltotta az asztronómusok addig csak elméleti fáradozásait, hogy megrajzolják az állócsillagok pontos helyét az égi óra számlapján. Egyedül John Flamsteed negyven-egynéhány évet áldozott fel életéből a monumentális feladatra, hogy feltérképezze a mennyboltot. Első királyi asztronómusként Flamsteed 30 000 személyes megfigyelést eszközölt, melyeket kötelességtudón lejegyzett, majd az általa épített vagy saját költségén vásárolt teleszkópjával igazolt. Flamsteed befejezett csillagkatalógusa megtriplázta azoknak a lajstromba vett csillagoknak a számát, melyet Tycho Brahe, a dán Uraniborgban készített égi atlasza tartalmazott, kiegészítve a cenzus pontosságát a fényrend szerinti számbavétellel is.
A greenwichi égbolthoz kötött Flamsteed boldogan értesült róla, hogy excentrikus kollégája, Edmond Halley útnak indult az Atlanti-óceán déli felére, 1676-ban, közvetlenül a Királyi Obszervatórium megalapítása után. Halley Szent Ilona-szigetén valóságos mini-Greenwichet hozott létre. A sziget elhelyezkedése megfelelő volt ugyan, de az atmoszféra nem, így Halley mindössze 341 új csillagot tudott számba venni a ködpárán keresztül. Végül azért ezzel az eredménnyel is kiérdemelte magának a “délköri Tycho” hízelgő elnevezést.
1720-tól 1742-ig, saját királyi asztronómusi megbízatása alatt Halley figyelme egyre inkább a Hold pályája felé fordult. Az égbolt feltérképezése végtére is csak puszta előjáték volt a nagyobb kihívás, a Hold csillagok közti pályájának nyomon követése előtt.
A Hold szabálytalan ellipszis pályán kering a Föld körül, ezért a Hold távolsága a Földtől, illetve kapcsolata a háttérben fénylő csillagokkal állandóan változik. Mi több, miután a Hold orbitális mozgása tizennyolc évenként ciklikusan ismétlődik, tizennyolc évnyi adatmennyiség a szükségszerű minimum, ami alapján egyáltalán el lehet indulni egy tudományos helyzetleírás felé.
Halley nemcsak egyszerűen éjjel-nappal figyelte a Holdat, hogy felfedje a mozgásában rejlő sajátosságokat, de keresztülrágta magát az ősrégi, holdfogyatkozásokról szóló feljegyzéseken is. Bármilyen adat a Hold mozgásáról újabb lépést jelentett a navigációs táblázat elkészítése felé. Halley ezekre a forrásokra támaszkodva végül azt is kijelentette, hogy a Hold Föld körüli keringése az idők folyamán felgyorsult. (Napjaink tudósai már tisztában vannak vele, hogy nem a Hold gyorsul fel, hanem inkább a Föld forgása lassul le, az árapály-súrlódás következtében; viszont Halley helyesen ismerte fel a relatív változást. )
Mielőtt még királyi asztronómus lett volna, Halley jóslatokba bocsátkozott egy olyan üstököst illetően, mely végül halhatatlanná tette a nevét. 1718-ban azt is kimutatta, hogy a legfényesebb csillagok közül három megváltoztatta pozícióját az alatt a két évezred alatt, amióta a görög és kínai asztronómusok felfedezték őket. Tycho csillagtérképei óta még egy évszázad sem telt el, és Halley ráébredt, hogy ezek a csillagok arrébb mozdultak, ugyanakkor biztosította róla a tengerészeket, hogy a csillagok “valós mozgása”, habár egyike legnagyobb tudományos felfedezéseinek, csak végtelenül hosszú idő alatt érzékelhető, és így nem rontja a mennyei óra használhatóságát.
Nyolcvanhárom éves korában, amikor még mindig makkegészséges és életerős volt, Halley megpróbálta átadni a királyi asztronómusi megbízatás fáklyáját vélelmezett örökösének, James Bradleynek, de a király (II. György) erről hallani sem akart, így Bradleynek várni kellett Halley haláláig, mely nem egészen két év múlva következett be, mindössze néhány héttel az 1742-es újévi ünnepségek után. Az új királyi asztronómus beiktatása drámai fordulatot hozott Harrison jó szerencséjében, akit Halley mindig is nagyra becsült. Bradley ugyanis - az 1735-ös sikeres próbatétel ellenére - vajmi kevés hajlandóságot mutatott az asztronómia területén kívül eső megoldás elfogadására.
Bradley korán hírnevet szerzett magának, amikor megpróbálta kiszámítani a csillagok távolságát. Habár a térköz valódi értékét nem sikerült meghatároznia, erőfeszítései, melynek során egy huszonnégy láb hosszú (7,7 m) teleszkópot irányított a csillagos ég felé, mégis gyümölcsözőnek bizonyultak, mert elsőként szolgáltattak tudományos bizonyítékot arra nézve, hogy a Föld valóban mozog az űrben. Egy másik kútba esett kísérlete során pedig Bradley meghatározta a fény új, Valódi sebességét, finomítva Ole Roemer korábbi becslésén. Elsőként jelezte a Jupiter megdöbbentően óriási átmérőjét, és észlelte azt a parányi elhajlást a Föld forgástengelyén, melyet a Hold húzó hatásának tulajdonított.
Amint királyi asztronómusként elfoglalta a helyét Greenwichben, Bradley - hasonlóan elődeihez, Flamsteedhez és Halleyhez - elsődleges küldetéseként a navigáció tökéletesítését tűzte ki céljául. Még Flamsteednél is flamsteedibb precizitással rajzolta fel az égbolt térképét - ugyanakkor szerényen elutasította fizetésének emelését, amikor azt felajánlották neki.
Mindeközben a párizsi obszervatórium is a lovak közé csapott. A francia csillagász, Nicolas Louis de Lacaille ott vette fel a fonalat, ahol Halley elejtette, és 1750-ben elindult a Jóreménység-fok felé. Lacaille számos névjegyet hagyott maga után a déli égbolton, amikor az újonnan felfedezett konstellációkat saját, korabeli panteonjának fenevadjairól nevezte el - így született meg a Telescopium, a Microscopium, a Sextans és a Horologium (az Óra).
Ezen az úton haladva az asztronómusok megemelték a holdtávolságon alapuló navigáció három tartóoszlopa közül az elsőt: meghatározták a csillagok helyzetét, és tanulmányozták a Hold mozgását. A másik pillér a feltalálók műve volt, akik a hajósok kezébe adták az eszközt, mellyel lemérhették a döntő fontosságú távolságokat a Hold és a Nap, vagy a többi csillag közt. Nem maradt más hátra, mint egy részletes holdtáblázat elkészítése, mely a műszerek eredményeit hosszúsági fokokra fordította volna. A Hold efemeridáinak megalkotásáról azonban hamar kiderült, hogy mind közül a legnehezebb feladat. A Hold pályájának komplexitása romba döntötte a Hold-Nap és Hold-csillagok távolság pontos előrejelzését.
Így hát Bradley nagy érdeklődéssel fogadta azt a holdtáblázat-készletet, melyet a német térképész, Tobias Mayer állított össze, aki azt bizonygatta, hogy ezzel megtalálta a hiányzó láncszemet. Mayer úgy gondolta, hogy ekképpen jogot formálhatna a kitűzött jutalomra, ezért juttatta el táblázatait új, kör alakú megfigyelő műszerének társaságában az admiralitásnál dolgozó Lord Ansonnak, a Földrajzi Hosszúság Bizottság tagjának (ugyanannak a George Ansonnak - aki ekkorra az admiralitás első lordja lett -, aki annak idején a Centurionon parancsnokolt, amikor a déltengereken azt a katasztrofális ingázást tették a Horn-fok és a Juan Fernandez sziget között, 1741-ben). Lord Anson admirális a táblázatokat kiértékelés céljából eljuttatta Bradleyhez.
A nürnbergi térképész, a Homann Térképészeti Hivatal munkatársaként érdekelt volt a precíz koordináta-meghatározásban. Számos eszköze mellett felhasználta a Hold fogyatkozását és a csillagok Hold általi elfedettségét is (ez bizonyos csillagok előre kiszámítható eltűnését jelentette az eléjük úszó Hold mögött). Habár szárazföldi térképeket készített, Mayernek a Holdra kellett támaszkodni az idő és a tér meghatározásakor, akárcsak a tengerészeknek. És hogy eleget tegyen saját igényeinek a holdpozíciók meghatározását illetően, olyan haladást ért el, mely közvetlenül alkalmazható lett a földrajzi hosszúság problémájára is: elkészített egy sorozat holdtáblázatot, mely a pozíciókat huszonnégy órás időintervallumra adta meg. Óriási segítséget jelentett neki az a négy évig tartó levelezés, melyet a svájci matematikussal, Leonhard Eulerrel folytatott, aki a Nap, a Föld és a Hold relatív mozgását egy sor elegáns egyenletre redukálta.
Bradley Mayer adatait több száz, általa Greenwichben tett megfigyeléssel vetette össze. Az eredmény teljesen felvillanyozta, miután Mayer a szögtávolság tekintetében sohasem tévedett 1,8 fokpercnél többet, márpedig ez a pontosság hosszúsági fokra vetítve belül volt a félfokos határon - és ez volt az a bűvös szám, melyet a Földrajzi hosszúság törvény a fődíjhoz kívánatosnak megállapított. 1757-ben, ugyanabban az évben, amikor a kéziratos táblákat a kezébe vette, Bradley már azt is elintézte, hogy azok a John Campbell kapitány parancsnoksága alatt álló Essex nevű hajó fedélzetére kerüljenek, kipróbálás céljából. A teszteket a hétéves háború dacára Britannia felségvizein kívül tartották, miután a holdtávolság meghatározási metódus igazi ígéretnek tűnt. Amikor 1762-ben a harminckilenc éves Mayer egy fertőzés következtében elhalálozott, munkája elismeréseképpen a bizottság az özvegy részére 3000 font kegydíjat ítélt meg, illetve további 300 fontot fizettek ki Eulernek, az elméleti szabályok felismeréséért.
Ezáltal a holdtávolság metódust a világ minden pontján élő tudósok egyaránt propagálták, akik közül mindegyik egy kis résszel járult hozzá a nagy egészhez. Nem csoda, hogy a technika világmegváltó fontosságú eljárás auráját árasztotta.
Még a holdtávolságok lemérése is csak tovább öregbítette az eljárás hírnevét. Azon túl, hogy szüksége volt a különféle égitestek magasságára, valamint a köztük lévő szögtávolságra, a navigátornak figyelembe kellett vennie azok közelségét a horizonthoz, miután a meredek fénytörési mutató tekintélyes mértékben feljebb helyezte a látszólagos pozíciót a valóságoshoz képest. A navigátornak meg kellett küzdenie a parallaxis - vagyis látószög - elhajlás problémájával is, miután a táblázatok egy a Föld közepén álló megfigyelő nézőpontjából tartalmazták az adatokat, miközben a hajó nagyjából a tengerszinten lovagolta meg a hullámokat, és a tatfedélzeten álló tengerész még ettől is jó húsz lábbal magasabban volt. Az ilyen tényezők bonyolult kiigazító számításokat tettek szükségessé. Nyilvánvaló, hogy valaki, aki képes volt eligazodni ebben a matematikai labirintusban, és közben szilárdan meg is bírt állni a fedélzeten, az jogosan megérdemelt minden elismerést.
A bizottság asztronómusai és admirálisai nyíltan támogatták ezt a hősies metódust, még annak kísérleti periódusában is, miután ez volt a logikus következménye saját eget, illetve tengereket illető tapasztalataiknak. Az 1750-es évek végére a technika végképp alkalmazhatónak tűnt, a nemzetközi vállalkozás számtalan résztvevőjének együtt erőfeszítéseinek hála.
Hol jön ehhez John Harrison, aki egy dobozba zárt ketyegő micsodát kínált a világnak? Kész nevetség! Ami ettől is rosszabb, Harrison a földrajzi hosszúság komplex problematikáját is szinte teljes egészében beledolgozta szerkezetébe. Felhasználójának nem kellett értenie a matematikához vagy csillagászathoz, és nem kellett tapasztalatokat szereznie a működtetéséhez sem. A tudósok és égi navigátorok szemében volt valami nem helyénvaló ebben a tengeri órában. Valami túlzott simulékonyság. Valami kiszámíthatatlanság. Régebbi korokban talán még boszorkánysággal is megvádolták volna Harrisont, amiért egy ilyen mágikus dobozzal próbálkozik. Ezért hát Harrison egymagában hívta ki a tudományos elit navigációs érdekszövetségét. Saját tökéletességre való törekvése, és ellenlábasai nagyfokú szkepticizmusa kárhoztatta erre a szerepre. Ahelyett, hogy lovaggá ütötték volna azért, amit elért, számtalan kellemetlenkedő próbálgatást kellett kiállnia, melyek rögtön azután megkezdődtek, hogy befejezte volna legújabb mesterművét, a negyedik időmérőt, a H-4-et, 1759-ben.