Дерек Хауз - Гринвичское время и открытие долготы

• Название: Гринвичское время и открытие долготы
• Автор: Дерек Хауз
• Издательство: Мир
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1982

Английский ученый Дерек Хауз в популярной форме рассказывает о многовековой истории постижения человеком понятий астрономического времени и долготы, о поисках способов наиболее точного измерения этих величин и ведущей роли, которую сыграла в этих исследованиях всемирно известная Гринвичская обсерватория, давшая свое имя нулевому меридиану. Написанная живо и увлекательно, богато иллюстрированная, книга Д. Хауза предназначена для широких кругов читателей, интересующихся историей науки и техники.

---

64. Призменная астролябия Дан-жона в Парижской обсерватории. (Парижская обсерватория.)

Поэтому в июне 1917 г. в Лондоне состоялась англо-французская конференция по вопросам использования времени в открытом море. Она рекомендовала применять систему поясного времени в море, т. е. по возможности изменять показания часов в соответствии с изменениями долготы одночасовыми ступенями. Эта рекомендация была немедленно принята британским и французским как военно-морским, так и торговым флотом. Вскоре этому примеру последовали корабли большинства других государств. Таким образом, через несколько лет после окончания войны система поясного времени стала применяться почти на всех судах. И все же старая привычка изменения времени в полдень сохранилась на многих независимых торговых судах вплоть до второй мировой войны.

Широковещательные сигналы точного времени

В дома англичан радиосигналы GMT впервые пришли в 1924 г., когда «Бритиш бродкастинг корпорейшн» (Би-би-си) впервые передала по радио колокольный звон Биг Бена. Ранее, в 1923 г., королевский астроном Франк Дайсон встретился с Джоном Рейтом, генеральным директором Би-би-си, чтобы обсудить вопросы о передаче широковещательных сигналов времени. Известный шеститочечный сигнал времени, в котором звуковые точки отмечают 55, 56, 57, 58, 59 и 60-ю конечные секунды часа, был детищем Дайсона; эта идея возникла у него во время беседы с Фрэнком Хоуп-Джонсом, изобретателем часов со свободным маятником, который в свою очередь предложил сигнал из пяти звуковых точек.

65. Блок-схема часов

5 февраля 1924 г. Дайсон объявил по радио об открытии новой службы. А немного позже на обеде, даваемом в честь этого марконифоном события часовым институтом, на котором Дайсон был председателем, а Хоуп-Джонс-почетным гостем, какой-то шутник, вспомнив об истории возникновения сигналов времени, протянул Хоуп-Джонсу на блюде шесть апельсиновых зернышек; приняв их, Хоуп-Джонс одно из зернышек с большой торжественностью преподнес председательствующему Дайсону [18].

Говорящие часы

Время по телефону стало передаваться довольно давно. Уже в 1905 г. Парижская обсерватория ввела новый вид обслуживания: в ответ на запрос по телефону с помощью микрофона, установленного в часах среднего времени, передавались сигналы времени, и одновременно в другой микрофон, подсоединенный к той же линии, сотрудник обсерватории вслух отсчитывал часы, минуты и секунды. В 1909 г. Гамбургская обсерватория основала несколько менее точную телефонную службу времени [19]. Парижская телефонная служба времени пользовалась большой популярностью, но была очень обременительна для персонала обсерватории. Поэтому с 14 февраля 1933 г. Парижская обсерватория создала новую службу: полностью автоматические «говорящие часы», доступные любому абоненту, который после набора соответствующего телефонного номера мог узнать точное время. Подобные системы к этому времени применялись также в Страсбурге и за пределами Франции [20].

24 июля 1936 г. аналогичные «говорящие часы» появились в Англии. Набрав соответствующий номер, абонент слышал голос, произносящий с интервалом в 10 с: «Третий удар дается в 6 ч 57 мин 20 с».

Меридиан переехал

Официальные карты Великобритании издавались военной организацией, известной под названием «Государственное картографическое управление»; впервые триангуляция для этих целей проводилась в период 1783-1853 гг. В 1938-1950 гг. триангуляция Великобритании была завершена. Для увязки пассажного инструмента Эри, который по определению должен задавать 00° 00'00" долготы с другими триангуляционными пунктами, использовались результаты наблюдения 1949 г. В результате было обнаружено, что долгота пассажного инструмента Эри равна 00° 00'00,417" к востоку от исходного гринвичского меридиана. Это казалось невероятным, но повторная триангуляция подтвердила данный результат. Поразительно! Эта ошибка, соответствующая 8,04 м, оказалась значительно больше той, которую можно было бы ожидать даже в XVIII в. По широте отличие было допустимым и составляло 0,039" (или 1,21 м).

66. Шпиндельный спусковой механизм

Разъяснение дал главный ассистент королевской обсерватории доктор Р. Аткинсон, отметивший, что в момент главной триангуляции, в 1787 г., большой теодолит был установлен непосредственно перед пассажным инструментом Брадлея, местонахождением которого в то время и задавался гринвичский меридиан. Пассажный инструмент Понда, заменивший предыдущий инструмент в 1816 г., был установлен на тех же столбах, поэтому смещения по долготе не произошло. Однако в 1840-х гг. Эри решил установить новый меридианный инструмент больших размеров, но, чтобы не прерывать наблюдений, новый меридианный круг поместили в Круглой комнате, расположенной восточнее комнаты со старым пассажным инструментом. Тем не менее регулярные наблюдения прохождений звезд, необходимые для определения времени, продолжались на пассажном инструменте Понда.

Первый день наблюдений во второй половине XIX в. пришелся на 4 января 1851 г. (пунктуальный Эри хотел бы провести их 1 января, но английская погода сорвала его планы). В этот день началась работа с новым меридианным кругом - и это привело к эффекту смещения гринвичского меридиана приблизительно на 19 фут (~ 5,7 м) к востоку, что соответствовало разнице во времени прохождения звезд через меридиан менее 1/50 с; с учетом невысокой точности тогдашних измерений эта величина была слишком мала, чтобы быть замеченной. Когда же в 1884 г. гринвичский меридиан был принят за нулевой, только Великобритании не пришлось переделывать свои карты. Таким образом оказалось, что, поскольку Эри не проинформировал Государственное картографическое управление о произведенной им в 1850 г. замене инструментов, отсчет долготы изменился.

После учета всех этих деталей расхождение между результатами старой и новой триангуляции уменьшилось до 6 см по широте и 1,95 м по долготе [21].

7. Часы, более точные, чем Земля

До сих пор мы подробно говорили о распространении и использовании времени - основного предмета нашего повествования, теперь же перейдем непосредственно к астрономическим часам. Еще совсем недавно основным хранителем времени была сама вращающаяся Земля, и время определялось из астрономических наблюдений; часы же использовались только для того, чтобы «хранить» время в относительно короткие промежутки между наблюдениями. В данной главе основной акцент сделан на усовершенствованиях самих часов и последствиях этих усовершенствований, так как именно за последние сорок лет часы, изготовленные руками человека, превзошли по своей точности такой хранитель времени, каким является Земля.

67. Шпиндельный спуск, регулируемый при помощи маятника

За первые два века существования Королевской обсерватории - благодаря изобретению Грэхемом и другими мастерами начала XVIII в. нового спускового регулятора хода и температурно-компенсированного маятника - точность маятниковых часов несколько увеличилась, но эти изобретения нельзя было назвать фундаментальными. В 1676 г. часы с годовым заводом Флемстида работали с точностью в пределах 7 с в сутки; в 1870 г. часы Эри с барометрически-компенсированным регулятором хода (Дент № 1906) имели точность около 0,1 с в сутки (довольно высокую для того времени). Более подробно эти и другие усовершенствования в устройствах хранения времени рассматриваются в приложении III.

В последнем десятилетии XIX в. некоторые ведущие астрономические обсерватории мира (Гринвичская обсерватория не относилась к их числу) начали применять часы, изготовленные конструктором Зигмундом Рифлером (1847-1912) из Мюнхена, которые превышали по точности все прежние образцы часов. Но действительно коренной перелом произошел в 20-х годах нашего столетия, когда появились часы Шорта со свободным маятником - одно из самых важных усовершенствований в деле хранения времени с момента изобретения маятниковых часов два столетия назад. Идея свободного маятника была предложена Раддом еще в 1899 г., но на практике была осуществлена в 1921-1924 гг. Уильямом Гамильтоном Шортом, железнодорожным инженером, работавшим совместно с Ф. Хоуп-Джонсом и компанией «Синхроном». В обычных маятниковых часах необходимо поддерживать равномерность колебаний качающегося маятника, от которого зависит точность хранения времени, и одновременно отсчитывать эти колебания. В часах со свободным маятником эти две задачи решаются с помощью вторичного маятника, что позволяет основному маятнику все время качаться совершенно свободно, кроме тех долей секунды, когда он через каждые полминуты получает импульс от вторичных часов. Часы Шорта показали точность хода 10 с в год, тогда как лучшие образцы их предшественников имели точность хода около 1 с за 10 дней. Гринвичская обсерватория приобрела первые экземпляры часов Шорта в 1924 г. и использовала часы «Шорт № 3» в качестве стандарта звездного времени. Затем были приобретены и другие часы Шорта. За несколько лет часы со свободным маятником вытеснили в обсерватории все другие более старые часы, некоторые из которых, например часы Грэхема, применялись астрономами в течение почти двух столетий, и все используемые образцы (кроме недавно приобретенной копии часов Рифлера) служили уже не менее 55 лет.