Τελευταίες Αναρτήσεις

Πέμπτη, 25 Μαΐου 2017

John Harrison: Μια ιδιοφυία του 18ου αιώνα

 O John Harrison (1693 – 1776) μεγάλωσε σε ένα χωριό στο Barrow, ένα κοιμισμένο αγροτικό χωριό όπου τίποτε δεν συνέβαινε ποτέ, και η ζωή δεν είχε αλλάξει καθόλου από την εποχή του Σαίξπηρ. Ακολούθησε το επάγγελμα του ξυλουργού, αφού μαθήτευσε από μικρή ηλικία δίπλα στον επίσης ξυλουργό πατέρα του. Από μόνος του σε ηλικία 20 ετών είχε μάθει να κατασκευάζει ρολόγια και ήδη θεωρείτο ειδήμων ωρολογοποιός.

Τα πρώτα ρολόγια του John Harrison δεν διέφεραν και πολύ από τα υπόλοιπα της εποχής του εκτός από την αποκλειστική χρήση ξύλου!

Το 1720, ο σερ Charles Pelham, πλούσιος κτηματίας της περιοχής, ανέθεσε στον Harrison να κατασκευάσει ένα ρολόι πύργου. Ο Harrison δεν είχε κατασκεύασε ποτέ μέχρι τότε ανάλογο ρολόι, αλλά γνώριζε τα προβλήματα μιας τέτοιας κατασκευής, όπως το σκούριασμα, το πάγωμα λιπαντικών ελαίων τον χειμώνα, η σκόνη κ.λπ.

Ωστόσο ο Harrison κατασκεύασε το ρολόι του πύργου με κυλισιοτριβείς από γουαγιάκο – ένα βαρύ και σκληρό τροπικό ξύλο, το οποίο εκκρίνει τη δική του λιπαντική ουσία. Το ρολόι αυτό μολονότι ολοκληρώθηκε το 1722 χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα χωρίς να χρειάζεται λίπανση. Σε ηλικία 30 και κάτι είχε κατασκευάσει με τη βοήθεια του μικρότερου αδερφού του, δυο ρολόγια εκκρεμούς που δεν είχαν όμοιά τους σε ολόκληρη την Ευρώπη.

Ας δούμε τις τροποποιήσεις που επέφερε ο John Harrison στο σχεδιασμό και τη λειτουργία του εκκρεμούς. Ήδη εκείνη την εποχή ήταν ευρέως γνωστό ότι τα ρολόγια εκκρεμούς επηρεάζονταν δυσμενώς από τις θερμοκρασιακές μεταβολές, και ότι γι’ αυτό ευθυνόταν το ίδιο το εκκρεμές – η μεταλλική ράβδος με το μολύβδινο βαρίδι στην άκρη της. Ο χρόνος αιώρησης ενός εκκρεμούς – η περίοδός του – εξαρτάται από το μήκος του (…)

Ωστόσο, επειδή τα μέταλλα επηρεάζονται από τις μεταβολές της θερμοκρασίας, το μήκος της μεταλλικής ράβδου δεν παραμένει ποτέ σταθερό και αμετάβλητο. Με την καλοκαιρινή ζέστη, το μέταλλο διαστέλλεται – και η ράβδος επιμηκύνεται. Το χειμώνα συμβαίνει το αντίθετο – το μέταλλο συστέλλεται λόγω μείωσης της θερμοκρασίας και η ράβδος επιβραχύνεται. Οι παραπάνω μεταβολές είναι εξαιρετικά μικρές, είναι όμως ικανές να κάνουν ένα ρολόι εκκρεμούς να προτρέχει το χειμώνα και να υστερεί το καλοκαίρι. Όλα αυτά τα γνώριζαν οι ωρολογοποιοί. Αυτό που δεν γνώριζαν ήταν πώς να διορθώσουν την κατάσταση.

Η λύση που επινόησε ο John Harrison βασίστηκε σε μια σειρά πειραμάτων τα οποία περιγράφει σε ένα χειρόγραφό του το 1730.
Γνώριζε ότι διαφορετικά μέταλλα συστέλλονται ή διαστέλλονται με ελαφρά διαφορετικούς «ρυθμούς» – έχουν, όπως λέμε, διαφορετικούς συντελεστές διαστολής. Αν κατάφερνε να κατασκευάσει ένα εκκρεμές αποτελούμενο από δυο είδη μεταλλικών ράβδων, οι οποίες θα εναλλάσσονταν και θα συνδέονταν ελαφρά μεταξύ τους, τότε η συστολή του ενός μετάλλου θα αντιστάθμιζε τη συστολή του άλλου. Όμως, ποια μέταλλα έπρεπε να χρησιμοποιήσει;

Για να βρει την απάντηση, κατασκεύασε το «αποχωρητήριο» – ένα είδος αποθήκης στην έξω πλευρά του τοίχου του σπιτιού του, που ο Ήλιος το μεσημέρι το έκανε «να βράζει». Οι ράβδοι φυλάσσονταν μέσα στην αποθήκη, οπότε οι συντελεστές διαστολής τους μπορούσαν να μετρηθούν και να συγκριθούν τόσο στην παγωνιά της νύχτας όσο και στη ζέστη της ημέρας. Αναζητούσε δυο μέταλλα με σημαντικά διαφορετικούς συντελεστές, οπότε συνέκρινε διαδοχικά χάλυβα με σίδηρο, ορείχαλκο, άργυρο και χαλκό. Εντέλει, κατέληξε στο συνδυασμό χάλυβα με ορείχαλκο. Έτσι κατασκεύασε το «σχαρωτό εκκρεμές», όπως το αποκαλούσε, το οποίο αποτελούνταν από εννέα λεπτές ράβδους χάλυβα και ορείχαλκου εναλλάξ. Το σχαρωτό εκκρεμές αποδείχθηκε τόσο επιτυχές, ώστε μια παραλλαγμένη μορφή του χρησιμοποιείται ακόμη και στις μέρες μας, στις εγκαταστάσεις κεντρικής θέρμανσης, τις τοστιέρες, τα ηλεκτρικά σίδερα και τους βραστήρες.

Η παρατήρηση του John Harison, ότι διαφορετικά μέταλλα έχουν διαφορετικούς συντελεστές διαστολής, αποτελεί αυτό καθαυτό εκπληκτικό γεγονός. Πολύ πιο εκπληκτικά, όμως, ήταν όσα ακολούθησαν:
πρώτον, ότι μπόρεσε να βρει έναν τρόπο να μετρήσει αυτούς τους συντελεστές ∙
δεύτερον, ότι πραγματοποίησε αυτές τις μετρήσεις με ακρίβεια ∙
τρίτον, ότι μπόρεσε να χρησιμοποιήσει τις γνώσεις που απέκτησε από τις παραπάνω μετρήσεις.
Επρόκειτο ουσιαστικά για ένα είδος πειραματικής μεταλλουργίας ή μάλλον φυσικής στερεάς κατάστασης. Πάντως, για την εποχή που έζησε ο John Harrison, τα κατορθώματά του δεν περιγράφονταν με λόγια.

Διάφορες άλλες εφευρέσεις του, τις οποίες ενσωμάτωνε στα νέα ρολόγια του, μείωναν τις τριβές στο ελάχιστο – παράδειγμα, ο εγκλωβισμένος κυλινδροτριβέας, ένα εξάρτημα ελαχιστοπόιησης της τριβής, που επιζεί μέχρι σήμερα με τη μορφή εγκλωβισμένου σφαιροτριβέα, αλλά και τροχοί μειωμένης τριβής από γουαγιάκο.

Εφεύρε επίσης έναν νέο τύπο διαφυγής.




Αποτελεσματικός και σχεδόν χωρίς καθόλου τριβή, ο εν λόγω μηχανισμός διαφυγής έμεινε τελικά γνωστός με το όνομα «ακρίδα», εμπνευσμένο από το χαρακτηριστικό «κλώτσημα» του επιμήκους βραχίονα ρυθμιστικού όνυχα κατά την απελευθέρωσή του από τον τροχό διαφυγής (…)

Για να ρυθμίζει τα ρολόγια του ο John Harrison χρειαζόταν ένα είδος προτύπου αναφοράς – ένα ρολόι ακριβείας, τον επονομαζόμενο ρυθμιστή. Τέτοιο ρολόι, όμως δεν υπήρχε στο χωριό του∙ αλλά δεν υπήρχε και κανείς στην περιοχή για να του υποδείξει πως θα μπορούσε να βρει ένα τέτοιο κάπου αλλού στην Αγγλία (…)

Ωστόσο, τα κατάφερε: Ανακάλυψε το ρολόι που αναζητούσε στον νυχτερινό ουρανό του Μπάροου. Στεκόταν δίπλα στο παράθυρο της κουζίνας και παρατηρούσε τη στιγμή που ένα συγκεκριμένο άστρο εξαφανιζόταν πίσω από την καμινάδα του γείτονα. (Μέρα με τη μέρα, η εξαφάνιση αυτή συνέβαινε 3 λεπτά και 56 δεύτερα νωρίτερα, λόγω της περιστροφής της Γης). Κάθε νύχτα, λοιπόν, τα δυο αδέλφια έλεγχαν τα ρολόγια τους αντιπαραβάλλοντάς τα με το χρόνο των άστρων – αυτόν που οι επιστήμονες αποκαλούν αστρικό χρόνο – , τα ρύθμιζαν, τα έλεγχαν ξανά και ξανά, μέχρις ότου διαπίστωσαν ότι τα ρολόγια τους τηρούσαν ακρίβεια 1 δευτερολέπτου το μήνα.

Ακρίβεια της τάξης του 1 δευτερολέπτου το μήνα ήταν καλύτερη κι από εκείνη που επιδείκνυαν και τα πλέον ακριβή ρολόγια των εξαιρετικών ωρολογοποιών του Λονδίνου. Και όμως, τα ρολόγια αυτά είχαν κατασκευαστεί από δυο ξυλουργοί της υπαίθρου, οι οποίοι ζούσαν σε ένα μέρος απομονωμένο, που ο έξω κόσμος σχεδόν αγνοούσε την ύπαρξή του. Κανείς δεν τους είχε συμβουλεύσει ή ενθαρρύνει, και δεν είχαν άλλα μέσα στη διάθεσή τους παρά μόνον τα χειροποίητα εργαλεία του ξυλουργείου τους. Πέρα από αυτό, όμως, καθένα από τα ρολόγια τους αποτελούσε ένα έργο τέχνης, ένα μηχανουργικό θαύμα (…)

Ο John Harrison γνώριζε την θεσμοθέτηση του επάθλου των 20.000 λιρών, αλλά και για την μέθοδο προσδιορισμού του γεωγραφικού μήκους εν πλω, η οποία όμως απαιτούσε ένα ρολόι που να αντέχει στις θερμοκρασιακές μεταβολές, την υγρασία και κυρίως να λειτουργεί με ακρίβεια σε συνθήκες πλεύσης. Και βέβαια μέχρι τότε κανείς δεν είχε κατορθώσει να κατασκευάσει ένα τέτοιο ρολόι.

Κι όμως ο ιδιοφυής και αυτοδίδακτος Harrison συνέλαβε την ιδέα ενός τέτοιου ρολογιού, χωρίς το συνηθισμένο εκκρεμές. Το 1730 σχεδίασε ένα ρολόι που διέθετε ένα σύνολο ταλαντούμενων ράβδων που ελέγχονταν από σπειροειδή ελατήρια, αυτόνομα και αντισταθμιζόμενα, έτσι ώστε να μην επηρεάζονται από τις κινήσεις του πλοίου.




Η1: το πρώτο ρολόι που κατασκεύασε ο John Harrison

Έτσι, πήρε την μεγάλη απόφαση να ταξιδέψει στο Λονδίνο για να παρουσιάσει στα μέλη της επιτροπής του γεωγραφικού μήκους τα σχέδια κατασκευής του πρωτότυπου ρολογιού του, που αργότερα ονομάστηκε H1.

Ο αγώνας του για την κατάκτηση του βραβείου διήρκησε σχεδόν μέχρι το θάνατό του, το 1776, και το αρχικό μοντέλο του Η1 ακολούθησαν άλλες 4 βελτιωμένες παραλλαγές.

Το δημιουργικό όραμα αυτού του λαϊκού ανθρώπου, την υπομονή και επιμονή του ενάντια στις μεγάλες αντιξοότητες και τον αγώνα μιας ολόκληρης ζωής για την αναγνώριση της εφεύρεσής του περιγράφει με μοναδικό τρόπο το βιβλίο:
«ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟ ΜΗΚΟΣ, Ο αγώνας για το έπαθλο».

Η ναυτιλία έγινε ασφαλέστερη μετά τον Harrison, όχι μόνον επειδή οι ναυτικοί μπορούσαν πλέον να προσδιορίζουν την ακριβή τους θέση, αλλά και γιατί κατασκευάστηκαν ακριβέστεροι χάρτες, χρησιμοποιώντας τα ρολόγια του Harrison. Μερικοί μάλιστα ισχυρίζονται ότι σ’ αυτά στηρίχθηκε η ανάπτυξη και η ευημερία της Βρετανικής Αυτοκρατορίας!

ΠΗΓΗ: «ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟ ΜΗΚΟΣ, Ο αγώνας για το έπαθλο», Joan Dash


(… η συνέχεια του άρθρου: "Η «τρέλα» για την εύρεση του γεωγραφικού μήκους")

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου

ΟΛΑ ΛΑΘΟΣ

Το blog ΟΛΑ ΛΑΘΟΣ ουδεμία ευθύνη εκ του νόμου φέρει σχετικά σε άρθρα που αναδημοσιεύονται από διάφορα ιστολόγια. Δημοσιεύονται όλα για την δική σας ενημέρωση.

Η προτιμηση μας ειναι τα Eλληνικά και όχι τα greeklish.

Δημοσιευουμε κάθε σχόλιο. Θεωρούμε ότι ο καθένας έχει το δικαίωμα να εκφράζει ελεύθερα τις απόψεις του. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι υιοθετούμε τις απόψεις αυτές, και διατηρούμε το δικαίωμα να μην δημοσιεύουμε συκοφαντικά ή υβριστικά σχόλια. Σας ευχαριστούμε για την κατανόηση και την υποστήριξη.