LENGTEGRADEN:

3.1: Inleiding in het lengtegradenprobleem

Navigeren bleef tot ver in de achttiende eeuw een kwestie van gissen. De breedtegraad, oftewel de afstand tot de evenaar bepalen, dat kon en je hebt in het vorige hoofdstuk kunnen zien hoe dat in zijn werk gaat. Maar de oost/west-positie meten was onmogelijk. Eenmaal midden op zee, uit het zicht van referentiepunten, wisten de navigatoren daardoor noch waar ze zaten, noch in welke richting ze de haven moest zoeken. De koers bepalen betekende gokken, met het leven van de bemanning als inzet. Pas met de uitvinding van een zeewaardige klok kon de volledige positie nauwkeurig gemeten worden.
Met de huidige techniek is de juiste positiebepaling op open zee een peulenschil.

Met de huidige techniek is de juiste positiebepaling op open zee een peulenschil.

De evenaar Wanneer je om de aarde allemaal denkbeeldige horizontale lijnen trekt, is een van deze cirkels groter dan de andere. Je krijgt dan een serie ringen die van de beneden naar boven eerst groter worden, totdat ergens halverwege de grootste cirkel ontstaat (Equator). Daarna krimpen de rondjes weer tot een klein kringetje aan de top van de aarde (rode en blauwe lijnen). De cirkel halverwege heeft de grootste omtrek, daarom mag die wat speciaals betekenen. Dit noem je de als ‘horizontale referentie-cirkel’, of de ‘evenaar’. Alle hoogtes worden hieraan gerelateerd. De evenaar is een denkbeeldige cirkel (40.000 km lang, de grootste), die even ver van de beide polen over het oppervlak van de aarde loopt. Andere namen zijn: equator, evennachtslijn en linie.. Deze lijn heeft in het coördinatenstelsel de benaming 0 graden. NB/ZB gekregen en loopt op 90 graden. van beide polen. De getallen in de afbeelding geven de breedtegraden aan!

De lengtegraad bepalen heeft echter meer voeten in aarde. Je kunt de truc met de cirkels weer uithalen. Alleen hier mogen de kringen elkaar wel snijden. Je tekent daarom een aantal even grote cirkels die elkaar snijden op de top en de bodem van de sinaasappel. Er ontstaat echter een probleem: wat kies je als de nul-cirkel? De blauwe en rode lijnen stellen in dit figuur de lengtegraden voor. De getallen stellen het aantal graden oosterlengte of westerlengte voor!

Greenwich
Al eeuwen voor het begin van de jaartelling maakten navigatoren en kaartenmakers gebruik van een coördinatenstelsel. De evenaar lag al snel vast. Het vinden van een wereldwijde standaardisatie van de nulgraden meridiaan bleek een moeilijker probleem. Immers het blijft een dubieuze keuze, en waarom zou een stad als Londen met de eer mogen gaan strijken als het ook Parijs had kunnen zijn. Dus verplaatste deze referentie-cirkel zich afhankelijk van de kaartenmaker, politieke voorkeur of geldschieters langs plaatsen als de Canarische eilanden, Rome, Kopenhagen, Pisa en Philadelphia. Uiteindelijk werd de Engelse plaats Greenwich de plek waar het oosten en het westen elkaar ontmoeten. In Greenwich lag de belangrijkste sterrenwacht in die tijd. Hiermee lag het aardse raster definitief vast. Het trekken van de virtuele lijnen is simpel, maar hoe bepaal midden op zee je positie. Het coördinaten-stelsel blijft immers grotendeels onzichtbaar, slechts hier en daar gevisualiseerd door een plaatselijk VVV-monument. Nu kan een beetje padvinder eenvoudig de afstand tot de evenaar bepalen. Bijvoorbeeld aan de hand van de positie van de Poolster boven de nachtelijke horizon of de hoogte van de zon. Het bepalen van de lengtegraad bleek in het pre-satellieten-tijdperk bijzonder moeilijk.

Gissen
Het principe is simpel. Een navigator bepaalt wanneer de zon op haar hoogste punt staat. Het is dan 12.00 uur lokale tijd. Als hij aan boord een horloge heeft met daarop de Greenwich-tijd dan kan hij zijn positie bepalen. Immers de aarde maakt een volledige omwenteling van 360 graden in 24 uur. Een tijdsverschil van 1 uur betekent dus een positieverschil van 15 graden. Dus nodig: de tijd van een ander, bekend punt op aarde. En juist hierin schuilt het probleem. Want het maken van een betrouwbare klok met zeebenen bleek pas in de achttiende eeuw te kunnen. Tot die tijd hebben heel wat zeelieden het leven gelaten door tekortschietende navigatie. Ligt het eiland met vers water en voedsel nu ten oosten of ten westen van ons? Moeten we naar stuurboord of naar bakboord wenden om de gevaarlijke riffen te omzeilen? De breedtegraad liet zich eenvoudig bepalen, naar de lengtegraad kon alleen gegist worden.
Op 22 februari 1707 liep ten gevolge van een verkeerde schatting een grote vloot op de Engelse rotsen. Tweeduizend man vonden er hun zeemansgraf. Dit incident betekende de druppel die de emmer deed overlopen. Een grote zeevarende natie als Engeland had schreeuwend behoefte aan een goede plaatsbepaling op zee. Het parlement loofde als gevolg van deze ramp een prijs uit voor de kraker van het lengtegraad-probleem: 20.000 toenmalige ponden, omgerekend naar de koers van nu vele miljoenen guldens.

Perfectionisme
Harrison, timmerman van beroep, gaf al op jonge leeftijd blijkt van interesse in wetenschap en techniek. Zo bouwde hij op twintigjarige leeftijd, zonder opleiding of ervaring in die richting, een slingeruurwerk. Zijn oorspronkelijke professie bleef hij trouw: hij maakte de klok grotendeels van hout. De timmerman maakte steeds meer werk van zijn hobby, zo bouwde hij in 1722 een torenklok. Deze houten klok loopt nog steeds. Ook Harrison werd gegrepen door het virus van de lengtegraden, de grootste uitdaging van die tijd. Vergelijk het met huidige problemen als het vinden van een oplossing voor kernafval of een geneesmiddel tegen kanker.
Harrison’s prototype bleek een gigantisch mechanisme van bijna twee kubieke meter inhoud. Hier bleek het voordeel van zijn keuze voor hout. Het gangwerk hoefde namelijk niet gesmeerd te worden. De viscositeit van olie, en daarmee de wrijving in het gangwerk en dus de nauwkeurigheid blijkt namelijk sterk afhankelijk van de temperatuur. Hoewel deze klok in principe voldeed en getest had kunnen worden, stonden twee obstakels in de weg. Aan de ene kant Harrison’s karakter: zijn koppigheid en drang naar perfectionisme. Zo weigerde hij de ultieme test omdat hij in zijn hoofd een beter concept had. En ten tweede de jury zelf: de Raad van de Lengtegraden. Dit college bestaande uit astronomen, wiskundigen en natuurkundigen geloofden niet in een mechanische oplossing. Zij hechten meer waarde aan plaatsbepaling op basis van de sterren.

[Ga naar paragraaf 3.2: "Oplossing van het lengtegradenprobleem"]