A história

Com que precisão os astrônomos antigos podiam encontrar a latitude e a longitude?

Com que precisão os astrônomos antigos podiam encontrar a latitude e a longitude?


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Nos tempos clássicos, digamos, de 200 aC a 400 dC, com que precisão um astrônomo poderia determinar sua latitude e longitude? Eles poderiam encontrar sua posição no grau mais próximo? Minuto? Segundo?

Suponho que eles puderam encontrar sua latitude com bastante precisão, mas não tinham uma boa maneira de determinar sua longitude - mas realmente não tenho certeza.

Observação: Isso não precisa ser no mar, pode estar determinando a posição de um local na terra. E estou procurando quão precisamente eles poderiam determinar a latitude / longitude, não simplesmente se eles poderiam.


Ben Crowell diz 15 minutos de latitude no Almagesto de Ptolomeu de acordo com Goldstein. Ao longo dessas linhas, examinei algumas fontes antigas e tenho as seguintes descobertas:

Na Geografia de Ptolomeu, lê-se "O quarto paralelo está distante uma hora [do equador] e é 16 ° 25 '. Isso é paralelo [latitude] através de Meroe. Na verdade, Meroe está entre 16 ° 53' e 17 ° 00 ' , portanto, Ptolomeu é preciso apenas até o grau mais próximo nesta medição. No entanto, uma vez que esta parte da Geografia é para fazer globos, uma precisão maior que um grau não é necessária.

Em sua medição da ilha de Capri, Ptolomeu dá 40 ° 10 'de latitude e 39 ° 20' de longitude. Em nossa medição, a ilha está a 40 ° 32 'de latitude e 14 ° 11-16' de longitude. Então, ele está muito pequeno na latitude por 22 minutos. Observe que Ptolomeu fornece medições em incrementos de 5 minutos (precisão reivindicada).

Agora, consideremos o Livro IV da Geografia, Capítulo V, Egito. Ptolomeu dá as coordenadas de Heliópolis como 29 ° 50 'de latitude e 62 ° 30' de longitude, enquanto nossa medição moderna é de 30 ° 07 'de latitude e 31 ° 18' de longitude. Portanto, a medição da latitude é muito pequena em 17 minutos.

Portanto, vemos que em uma medição ele tem -22 minutos e a outra -17 minutos, que têm 5 minutos de intervalo. Conseqüentemente, a afirmação de Ptolomeu de precisão de 5 minutos parece ser aproximadamente correta. Ele tem erro sistemático de todas as suas medições de latitude sendo cerca de 20 minutos muito baixas e um erro de medição de cerca de 5 minutos, que é sua precisão alegada. Mais estudos seriam necessários para determinar se seu erro de -20 minutos era universal, ou se outros astrônomos cometeram o mesmo erro, com base em uma medição imprecisa da Terra, talvez.

Agora, consideremos a longitude. Entre Capri e Heliópolis, Ptolomeu mede 23 ° 10 'por subtração dos valores dados acima. Nossa diferença moderna de longitude é de 17 ° 2-7 '. Existe uma diferença de 6 graus.

Para ver se há um erro sistemático, vejamos outra medida, a de Cesaréia Strotonis, a capital romana da Palestina, de onde Pôncio Pilatos se manifestou. Hoje medimos sua longitude em 34 ° 53 'estando 20 ° 40' distante de Capri. Ptolomeu dá a longitude de 60 ° 15 ', que é 20 ° 55' de sua medição de Capri, apenas uma diferença de 15 minutos da medição moderna. Portanto, é interessante que em algumas medições de longitude ele tem uma precisão de minutos, mas em outras em mais de 5 graus.

A partir disso, podemos ver que, pelo menos com base nesses exemplos, não há um viés sistemático em suas medidas de longitude, mas uma diferença de precisão de até 6 graus de longitude. Parece haver um viés em sua medição de latitude de 20 minutos, e se ajustarmos para esse viés, então ele chega a 5 minutos de latitude de forma consistente.

Existe um livro, História e Prática da Astronomia Antiga, de James Evans, que detalha os métodos dos antigos. Infelizmente, ele não tenta caracterizar especificamente a precisão das medições, mas depois de ler este livro, a impressão que tenho é que os gregos antigos depois de Hiparco eram capazes de medir com precisão de 1 minuto de latitude e 2 graus de longitude.


A latitude pode ser calculada a partir de observações de objetos estelares (normalmente usando algo como um astrolábio) e um pouco de matemática. Os gregos podiam fazer isso já em 150 aC, mas apenas em terra firme. O astrolábio do marinheiro não foi inventado até cerca de 1300 CE.

Ninguém tinha uma boa maneira de determinar a longitude em tempo real a bordo de um navio antes da invenção do cronômetro marítimo no início dos anos 1700. O mais próximo que alguém chegou foram os chineses, que conseguiram calcular a longitude de vários lugares nas rotas comerciais indianas em 1421, colocando observadores nesses locais para observar várias posições lunares e estelares simultaneamente. Essas informações podem ter tornado seus mapas melhores, mas não eram particularmente úteis para um navegador fora da vista de terra.

Antes disso, a técnica típica usada era o cálculo morto, que era incrivelmente impreciso. Basicamente, o navegador jogaria um pedaço de madeira da parte de trás do navio, tentaria estimar sua velocidade com base em sua velocidade relativa ao jetsam e tentaria calcular a distância da última vez que fez isso com base nessa velocidade. Obviamente, isso não leva em conta as correntes, e é provável que quaisquer erros se acumulem toda vez que você fizer isso.

O que era tipicamente feito no Mediterrâneo nos tempos antigos era que os navegadores simplesmente se mantinham à vista da terra. Mesmo assim, coisas ruins podem acontecer. Por exemplo, a Odisséia é essencialmente a história de um grego antigo que perdeu o rumo ao velejar de volta para casa, vindo da vizinha Anatólia, e passou 10 anos tentando encontrar o caminho de casa.


Latitude

Para encontrar a latitude de um ponto na terra, bastaria medir a elevação da Polaris acima do horizonte. Portanto, a questão da precisão das determinações de latitude (baseadas em terra) neste período reduz-se à questão de quão precisamente as pessoas poderiam medir os ângulos no céu. O Almagesto era o estado da arte durante esse tempo, e suas medidas angulares parecem ter sido precisas a cerca de 15-30 minutos de arco. [Goldstein 1976]

Longitude

Uma vez que não havia relógios precisos até Galileu, e nenhum relógio preciso transportável pelo mar até muito mais tarde, a determinação de uma longitude no mundo antigo teria sido equivalente a estimar uma distância leste-oeste (usando cadeias de topografia, estimativas de velocidades de navegação, …) E dividindo-se pelo tamanho da Terra. Colombo parece ter subestimado o tamanho da Terra em cerca de um fator de 2, levando à sua crença de que poderia alcançar a China e o Japão navegando através do Atlântico. Portanto, mesmo no renascimento italiano, o fator de conversão entre longitude e distância parece ter sido incerto por cerca de um fator de 2. Isso é quase comparável à precisão da antiga estimativa do raio da Terra por Eratóstenes, ou seja, , não houve muita melhora em 1700 anos.

Goldstein, Journal for the History of Astronomy, 7 (1976) 54, http://articles.adsabs.harvard.edu//full/1976JHA… 7… 54G / 0000054.000.html


Primeiro, um pouco de ciência de fundo. o Problema de Longitude é exatamente idêntico ao problema de estabelecer simultaneidade em locais amplamente separados na superfície da Terra, e ambos são pré-requisitos para a existência de uma estimativa confiável do diâmetro da Terra. Certamente Eratóstenes calculou o diâmetro da Terra no século III aC, e outras civilizações podem ter feito isso aproximadamente no mesmo período de tempo. No entanto, o problema de estabelecer simultaneidade é mais difícil e vem em dois sabores.

A longitude é calculada comparando a elevação de um objeto astronômico com a elevação pré-calculada (ou observada) do mesmo objeto em um local de referência no momento precisamente simultâneo no tempo. Tudo no céu gira uma vez em torno dessa vasta esfera celeste a cada 24 horas, de modo que quanto mais precisamente se puder estabelecer a simultaneidade, mais precisa será a medição da longitude.

O problema é mais simples quando o objetivo é a cartografia - calcular a longitude e, portanto, a localização precisa de um determinado ponto no globo exatamente uma vez. Neste caso, pode-se usar a ocorrência de um evento astronômico previsto como a definição de simultaneidade. As equipes de inspeção são organizadas para viajar aos locais especificados com bastante antecedência do evento e, desde que o céu esteja limpo no dia determinado, as observações necessárias sejam feitas. Assim que as equipes de levantamento retornam, os resultados são tabulados e os mapas desenhados.

O problema mais difícil, e que confundiu o Almirantado Britânico ao estabelecer o Prêmio da Longitude, é estabelecer a localização de um navio em movimento fora da vista de terra. em qualquer momento que o céu estivesse claro, onde e quando fosse. Não se podia parar um veleiro no meio do oceano e esperar por um evento pré-calculado que ocorria uma ou duas vezes por mês, na melhor das hipóteses. Foi necessário recorrer a Dead Reckoning, uma ciência bem estabelecida e notavelmente precisa dos séculos 17 e 18, que fornecia localizações dentro de uma ou duas dezenas de milhas em viagens de milhares de quilômetros de extensão. Quando o objetivo era simplesmente viajar e voltar para casa, isso era mais do que adequado. No entanto, quando a necessidade é evitar recifes de apenas algumas centenas de metros de extensão, estar afastado por algumas milhas muitas vezes resulta em naufrágio em vez de navegar com segurança.

A precisão do cálculo morto pode ser avaliada pela qualidade dos mapas dos séculos 16 e 17, cujas reproduções estão disponíveis em toda a web. Não se deixe enganar pelos contornos do oeste da América do Norte - eles se devem às perambulações do Pólo Geomagnético Norte.


Latitude

Para medir a latitude, você deve medir a elevação de algum corpo celeste. Basicamente, você usará o Sol ou estrelas (a trajetória dos planetas e da Lua é muito complexa para servir muito aqui).

Se você usa o Sol, está usando uma sombra projetada (você não olha para o Sol diretamente). Você tem um grande mastro, que tenta erguer o mais vertical possível; e você mede o comprimento da sombra ao meio-dia no equinócio. Você precisará fazer algumas medidas de um ano para descobrir quando o equinócio realmente é. O ponto crucial é que o Sol não é um ponto no céu; tem um diâmetro aparente de cerca de 30 '(meio grau). Esta é a razão pela qual, quando você olha para a sombra de algum edifício, projetada no chão, a borda da sombra fica borrada: esta zona de transição entre sombra e não sombra corresponde aos pontos do chão de onde o Sol é parcialmente visível, e parcialmente oculto pelo edifício. O resultado final é que uma medida de latitude baseada no Sol tende a ser imprecisa: a precisão está dentro de meio grau, mas não melhor. (Com um sextante você pode ter uma precisão muito melhor, mas isso é porque esse aparelho inclui filtros que permitem ao operador realmente olhar para o Sol e mirar na borda do disco, em vez de "o Sol em geral" como em uma medida baseada na sombra .)

Com estrelas você pode fazer potencialmente melhor, porque eles são pontos (pelo menos a olho nu) e você pode olhar para eles diretamente sem ficar cego. Se você usar estrelas, deverá seguir várias por uma noite, observando seu azimute e elevação ao longo da noite: isso é suficiente para recalcular sua trajetória aparente e, em seguida, calcular a latitude. A precisão do olho humano é, na melhor das hipóteses, 1 '(1/60 de um grau). No entanto, é difícil de conseguir na prática.

Notavelmente, mesmo se você posso ver um desvio de ângulo de 1 ', a medida dependerá da precisão com a qual você conhece as características geométricas do dispositivo que está usando (incluindo a medida de "vertical" e "horizontal"). Além disso, antes de Gauss e Legendre no início do século 19, os astrônomos não tinham nenhum método sistemático para lidar com erros de medição e suavizá-los com médias e estatísticas.

Como ponto de dados, Tycho Brahe, no final do século 16, alcançou medidas com cerca de 2 'de precisão em média. Essas medidas se traduziriam, de fato, em um cálculo de latitude com a mesma precisão. Deve-se notar que Brahe tinha uma visão muito boa, era excepcionalmente teimoso e se beneficiava da precisão oferecida pelos instrumentos da Renascença tardia quando se tratava de medir o comprimento de, digamos, uma régua (de acordo com David S. Landes, temos que agradecer tecnologia de relógio para a disponibilidade de tais ferramentas no Renascimento).

Como outro ponto de dados, a Grande Pirâmide de Gizé (construída por volta de 2560 aC) está alinhada no ponto cardeal dentro de 4 '.

De todas essas informações, podemos concluir que os astrônomos de cerca de 1 DC poderia alcançar uma medida de latitude com uma precisão de cerca de 4 'ou mais, mas a um custo considerável. Aparentemente, Hiparco fez isso em algumas ocasiões, mas dedicou sua vida a esses assuntos.

Longitude

A longitude é muito mais difícil: pode ser medida pela diferença entre a hora local e uma hora de referência. Se o Sol parece chegar ao meio-dia enquanto seu relógio marca 2 horas (enquanto ele correspondia ao Sol em sua cidade natal), então você sabe que foi 30 graus para o oeste. Esta é praticamente a única maneira direta de medir a longitude: você precisa levar um relógio com você e obterá a precisão que ele oferece, com 1 grau de longitude para cada 4 minutos de tempo. Como os relógios na antiguidade eram terrivelmente imprecisos, isso não era viável naquela época. Na verdade, a longitude é medida pela diferença de tempo entre um relógio de sol (que mede a hora local) e um relógio (definido para a hora de referência). Quando o relógio é menos preciso do que um relógio de sol, é muito difícil chegar a qualquer conclusão.

Algumas medidas indiretas podem ser feitas em raras ocasiões, mas precisam de dispositivos astronômicos que não estavam disponíveis na época (por exemplo, telescópios para observar o trânsito de Vênus quando ele passa entre o Sol e a Terra).

Todas as estimativas de longitude na antiguidade usam o método indireto pelo qual a longitude é inferida a partir da distância real da terra, obtida por algum outro meio (principalmente triangulação com características geográficas notáveis, como colinas e edifícios). Isso funciona bem com distâncias curtas (por exemplo, entre Atenas e Corinto), muito menos para distâncias longas e muito mal quando há um mar envolvido. Ao contrário da latitude, os astrônomos da antiguidade não podiam ter uma noção de absoluto longitude, relativa apenas para locais suficientemente próximos uns dos outros.


Os astrônomos gregos (por exemplo, Ptolomeu) podiam calcular a longitude e a latitude usando trigonometria esférica. Seus cálculos são precisos na suposição de que a Terra é uma esfera perfeita. Nossos astrônomos hoje acreditam que a Terra é ligeiramente em forma de pêra e, conseqüentemente, chegam a um cálculo ligeiramente diferente de longitude e latitude.


Você sabia? Quem criou o sistema de latitude e longitude em uso hoje?

Uma vez por mês, Life & Arts explora as muitas perguntas recebidas e respondidas pela equipe da Biblioteca Metropolitana de Colombo. Uma amostra:

Uma vez por mês, Life & Arts explora as muitas perguntas recebidas e respondidas pela equipe da Biblioteca Metropolitana de Colombo. Uma amostra:

P: Quem criou o sistema de latitude e longitude em uso hoje?

R: A latitude representa uma linha imaginária desenhada horizontalmente ao redor da Terra e medida em graus a partir do equador e da longitude, uma linha imaginária desenhada verticalmente, de pólo a pólo, e medida de Greenwich, Inglaterra.

Na antiguidade, as pessoas se orientavam por meio de marcos e mapas rudimentares, outros referenciais eram necessários, porém, com terrenos inexpressivos, como mares e desertos.

Os fenícios em 600 a.C. usaram os céus para calcular a latitude , assim como os polinésios em 400 d.C., dispositivos como o gnomon e o kamal árabe foram projetados para medir a altura do sol e das estrelas e, assim, determinar a latitude.

A longitude precisava ser conhecida pela segurança dos navegadores e pelo desenvolvimento do comércio marítimo. Em 1530, a matemática Gemma Frisius propôs um método de cálculo da longitude com um relógio: seria acertado na partida e mantido em tempo absoluto, que poderia ser comparado com o tempo na chegada. Relógios suficientemente precisos, infelizmente, não estariam disponíveis por mais 230 anos. Então, em 1667, o astrônomo G.D. Cassini usou eclipses das luas de Júpiter como sugerido anteriormente por Galileu para determinar a longitude em terra. Quanto à longitude no mar, os movimentos de um navio tornavam impossível a cronometragem precisa dos eclipses. Finalmente, em meados dos anos 1700, John Harrison - um relojoeiro amador de Yorkshire, Inglaterra - produziu seu cronômetro marítimo, um relógio movido a mola que media a longitude até meio grau através da diferença de tempo de uma referência definida.

Hoje, latitude e longitude são determinadas eletronicamente por GPS - um sistema mundial de navegação com uma constelação de 24 satélites e suas estações terrestres. As estrelas artificiais são utilizadas como referências para calcular a posição terrestre com uma precisão de poucos metros e, através de formas avançadas de GPS, com uma precisão de centímetro.

(Fontes: www.open.edu/openlearn/history-the-arts/history/history-science-technology-and-medicine/history-science/latitude-and-longitude, Dicionário Webster do New World College)

P: A casa de Batman Gotham City deveria ser Nova York, outra cidade real ou algo totalmente fictício?

R: Representa uma combinação de todos os três.

Os criadores tinham Nova York em mente como inspiração, de acordo com o escritor original Bill Finger: Folheei a lista telefônica de Nova York e localizei o nome Joalheiros de Gotham e disse: É isso Gotham City. Não a chamávamos de Nova York, porque queríamos que qualquer pessoa em qualquer cidade se identificasse com ela.

Na continuação da história do Batman, os escritores também pegaram elementos de Boston, Cincinnati, Detroit, Pittsburgh, Toronto, Vancouver (British Columbia), Londres e Chicago.


"Lost at Sea - The Search For Longitude"

NARRADOR: Durante o programa a seguir, procure os marcadores da NOVA na Web, que levam você a mais informações em nosso site.

Hoje à noite em NOVA: Nos dias em que os marinheiros precisavam encontrar sua velocidade em nós e o cálculo morto podia ser fatal.

VOZ DE __: Foi muito fácil para os piratas pegar os navios de carga.

NARRADOR: Um gênio desconhecido descobriu a chave para navegar em mar aberto & # 8212 no tempo. Agora, baseado no romance best-seller de Dava Sobel, "Lost at Sea - The Search For Longitude."

O financiamento principal da NOVA é fornecido pela Park Foundation, dedicada à educação e à televisão de qualidade.

E da Iomega, fabricante de soluções de armazenamento pessoal para o seu computador, para que você possa criar mais, compartilhar mais, economizar mais e fazer mais de tudo o que você faz. Iomega, porque são suas coisas.

NARRADOR: Este programa é financiado em parte pela Northwestern Mutual Life, que tem protegido famílias e empresas por gerações.Você já ouviu falar da empresa bastante? Northwestern Mutual Life.

E pela Corporation for Public Broadcasting e telespectadores como você.

[O OLHO DO VENTO& # 8212 NAVIO SOLITÁRIO NO MAR]

VOZ DO PESCADOR: Oh, Deus, teu mar é tão grande e meu barco é tão pequeno.

NARRADOR: Perder-se no mar significava vagar por um oceano vazio. Um navio solitário, longe da costa e nunca encontrando um porto seguro. Esses perigos eram lendários desde que os navios navegaram pela primeira vez além da vista de terra. Mas, até pouco mais de 200 anos atrás, não havia maneira segura de saber a posição em alto mar. A navegação é o maior desafio científico da era da vela.

[OBSERVATÓRIO DE PARIS & # 8212ETACADA DE PEDRA DE INSTRUMENTOS WS GREENWICH EXTERIOR E SALA DE OCTAGON]

Qualquer nação que encontrasse o método de navegação preciso poderia governar a economia do mundo. Em Paris e em Greenwich, foram construídos observatórios para mapear o céu em um esforço para descobrir se a lua e as estrelas poderiam ajudar a guiar um navio no mar. É claro que se presumia que a resposta viria dessas instituições reais ou grandes universidades.

[VILLAGE OF BARROW / COTTAGE WINDOWS & # 8212SOUND OF TORNO / RECREATION & # 8212HARRISON WORKING]

NARRADOR: Mas bem longe, em uma remota vila inglesa chamada "Barrow-on-Humbar", um carpinteiro chamado John Harrison estava aprendendo a fazer relógios sozinho. Ele não teve educação formal, mas seus relógios eram altamente originais. Harrison aprendeu seu ofício enquanto observava a vida na aldeia ao seu redor.

[CU CLOCK PENDULUM / BELLS SWINGING]

JOHN HARRISON: Eu, desde menino, tinha visto o sino balançando em um enorme arco, 250 graus ou mais.

[CLOSE SHOT & # 8212THE TENOR BELL / CU CHILD TOING THE BELL & # 8212HANDS ON ROPES]

VOZ DE JOHN HARRISON: E quando fui traçar o pêndulo do meu primeiro cronometrista, eu conhecia aquele ponto apropriado no balanço onde melhor aplicar a força. Falo por experiência estritamente devida, que é a melhor prova de utilidade, independentemente do que os universitários escrevam ou façam.

NARRADOR: Nem universitário nem astrónomo, nunca tendo estado no mar, que papel poderia ter John Harrison na resolução do maior enigma técnico da sua época?

[A TRIPULAÇÃO DEIXANDO O DIÁRIO PARA FORA COM WILL ANDREWES]

NARRADOR: Considere os problemas dos marinheiros e navegadores dos anos 1700. No navio de treinamento Eye of the Wind, os passageiros e a tripulação estão prestes a enfrentar os desafios de estar no mar a bordo de um navio de grande porte e encontrar seu caminho através de vastas extensões de oceano aberto. Will Andrewes, curador da coleção de instrumentos científicos históricos da Universidade de Harvard, juntou-se à tripulação nesta exploração da navegação antiga. Eles estão testando uma réplica de um registro e linha típicos do início do século XVIII.

WILL ANDREWES VO: Era um triângulo de madeira que era chamado de tronco, e nele estava amarrada a linha. Era uma linha com nós, nós amarrados em intervalos de cerca de 48 pés e 3 polegadas. O navegador jogaria a linha pela lateral do navio. E os primeiros 50 pés de linha seriam claros, mas assim que o marcador na linha passasse pelos dedos do navegador, o navegador gritaria "Vire" e contaria o número de nós fluindo por seus dedos no tempo que levou 28 -segundo vidro de areia para fluir. Isso daria a velocidade do navio em nós.

NARRADOR: Medir a velocidade com nós foi uma das técnicas de acerto de contas. Era um método rudimentar e não permitia correntes ou ventos cruzados, que poderiam facilmente desviar o navio do curso. Mas era então a única maneira de estimar a distância percorrida no mar.

[ANIMAÇÃO 1 & # 8212 DEFINIR LATITUDE E LONGITUDE]

NARRADOR: Durante séculos, os cartógrafos usaram linhas de grade para indicar pontos na superfície da Terra. Este sistema de grade evoluiu em linhas de latitude e longitude. A latitude é representada por linhas horizontais paralelas circundando a Terra, com o Equador como a linha de latitude zero grau.

A longitude é representada pelas linhas verticais, ou meridianos, indo de um pólo a outro.

Qualquer ponto na Terra pode ser definido por um grau de latitude e um grau de longitude. Mas há 300 anos, apenas a latitude era mensurável, e isso com grande dificuldade.

[OLHO DO VENTO& # 8212 USARÁ EQUIPE CRUZADA]

NARRADOR: Os navegadores sabiam que a altura do sol do meio-dia varia. No equador, seria alto no céu, mas no extremo norte, o sol permanece baixo no horizonte.

Medindo o ângulo entre o sol e o horizonte, a latitude poderia ser calculada & # 8212se o navegador pudesse sobreviver aos perigos que espreitam em seus próprios instrumentos.

[OLHO DO VENTO& # 8212 USARÁ EQUIPE CRUZADA]

WILL ANDREWES VO: Como um bastão cruzado, ele foi, na verdade, projetado para uso em terra e adaptado para uso no mar. Um de seus problemas é que se tem o bastão contra o olho e, com o navio se movendo para cima e para baixo, você não só fica cego pelo sol, mas também fica gravemente machucado no osso do olho. portanto, não é o instrumento mais fácil de usar.

NARRADOR: Mas sem qualquer meio de calcular a longitude - sua posição leste-oeste & # 8212 latitude era tudo o que os navegadores poderiam esperar usar.

DAVA SOBEL: A maneira mais segura de ir era chegar à latitude certa em águas com correntes e ventos favoráveis ​​e então simplesmente seguir em frente. Exceto que todo mundo sabia que você iria por ali. Portanto, era muito fácil para as nações beligerantes ficarem à espreita umas das outras ou para os piratas pegarem os navios de carga. E era uma situação insustentável, mas o que mais você poderia fazer? Se você seguisse uma nova rota, estava igualmente condenado.

NARRADOR: Em um dia úmido de outubro de 1707, uma frota de navios de guerra britânicos estava voltando para casa da batalha com os franceses. Estavam a apenas um dia de navegação da Inglaterra.

[MAPA ANTIGO ILUSTRA A ROTA]

NARRADOR: Embora eles não tivessem como determinar sua posição exata, eles acreditavam que estavam em segurança longe das traiçoeiras Ilhas Scilly na costa da Inglaterra.

NARRADOR: Mas, à medida que os navios navegavam, ouviu-se um estrondo nos conveses inferiores da nau capitânia.

NARRADOR: Eles encalharam e o casco foi cortado abaixo da linha de água. Um por um, quatro navios atingem as rochas. E um por um, eles afundaram. Em questão de minutos, milhares de homens se afogaram e uma parte importante da frota da Inglaterra foi perdida.

[PEDRA MEMORIAL / WS AISLE DA IGREJA, JANELAS DA IGREJA]

NARRADOR: O naufrágio da frota do Almirante Shovell foi uma tragédia nacional. Houve dias de luto, investigações oficiais. Se a Inglaterra era para ser o dono dos mares, como poderia tal desastre ter acontecido em suas águas natais?

Um oficial da Marinha Real, Samuel Pepys, expressou o alarme da nação:

VOZ DE SAMUEL PEPYS: É muito claro, pela confusão que todas essas pessoas devem estar, que é pela providência todo-poderosa de Deus e pela vastidão do mar que não há muitos mais infortúnios na navegação do que há.

NARRADOR: A situação infeliz foi exposta e um clamor finalmente forçou alguma ação. Em 1714, o Parlamento ofereceu uma recompensa a quem pudesse resolver o problema fundamental da navegação - como encontrar a longitude no mar.

O prêmio foi grande o suficiente para chamar a atenção da nação: 20.000 libras, o equivalente a milhões hoje.

Provar viagens às Índias Ocidentais seria necessário para testar o método, e um conselho distinto faria o julgamento.

DAVA SOBEL: Sir Isaac Newton, um dos & # 8212o primeiro comissário, mostrando a importância do problema e a alta potência do conselho. Havia os melhores cientistas, os principais almirantes, membros do parlamento. Este era um painel de fita azul, se é que já houve um.

NARRADOR: Mas se Newton e o Conselho esperavam que o enorme prêmio fosse rapidamente produzido e respondido, eles ficaram frustrados com a onda de panfletos malucos e semilofustrados que inundaram as bancas de livros de Londres.

VOZ DO GUINDASTE # 1: O único método para longitude descoberta, humildemente proposto para consideração do Publick.

VOZ DA MANIVELA # 2: Longitude Explicada ou Demorando Tempo na Ponta dos Pés

NARRADOR: A gravura de William Hogarth mostra um bando de Lunáticos da Longitude em busca de soluções dentro de seus asilos. Encontrar a longitude, na cabeça do público, havia se tornado trabalho de loucos.

[RECREAÇÃO & # 8212FECHAR TOMADAS DE HARRISON & # 8212HANGS PENDULUM]

NARRADOR: Para John Harrison, aos vinte anos, a fabricação de relógios tornou-se uma paixão. Ele era obcecado por precisão e, por volta de 1720, também ficou intrigado com o problema da longitude no mar.

NARRADOR: Embora ele não tivesse escolaridade, Harrison manteve um diário detalhado. Alguns de seus escritos sobreviveram e suas próprias palavras revelam com que rapidez ele compreendeu a essência do problema da longitude e sua conexão com o tempo.

[HARRISON PERTO DA PAREDE AO LADO DE HUMBER]

JOHN HARRISON VO: Suponho que a diferença de longitude entre um navio no mar e o porto de onde partiu poderia ser tão conhecida quanto sua latitude se o navio tivesse junto uma máquina ou relógio que indicasse exatamente que horas eram no porto de origem.

Mas é dito por todos que o movimento do navio tornou todas as máquinas experimentadas tão irregulares a ponto de não servirem ao marinheiro no que diz respeito à longitude.

[ANIMAÇÃO DE GLOBO COM MERIDIANOS DE LONGITUDE]

NARRADOR: Em teoria, um relógio deveria funcionar. A Terra gira 360 graus completos em 24 horas, ou 15 graus a cada hora.

[ANIMAÇÃO 2 - ENCONTRAR LONGITUDE SIGNIFICA TEMPO DE ENCONTRO]

NARRADOR: Para saber a longitude, é preciso saber a hora em dois lugares ao mesmo tempo. Se um marinheiro soubesse quando era meio-dia no porto de origem & # 8212Greenwich England, por exemplo & # 8212 e então tivesse que esperar um ou até o meio-dia a bordo de seu navio, ele saberia que o navio estava 15 graus a oeste de Greenwich. Se o marinheiro tivesse que esperar duas horas para que o sol atingisse seu ponto alto, ele estaria a 30 graus oeste. O desafio era saber a hora no porto de origem sentado a centenas ou milhares de quilômetros de distância.

JOHN HARRISON VO: Julguei que meu relógio marítimo pretendido vai de fato exigir uma regularidade, uma performance, como nunca foi visto antes. Uns dois ou três segundos por mês.

NARRADOR: Harrison entendeu que um cronometrista excepcionalmente preciso que funcionasse no mar poderia resolver o problema. Mas poucos relógios atingiram o nível de precisão, mesmo em terra. Aqui, acima dos estábulos da grande casa de campo inglesa em Brocklesby Park, uma das primeiras máquinas de Harrison ainda marca o tempo. Todas as quintas-feiras de manhã, o carpinteiro da propriedade dá continuidade ao movimento.

[HARRY VENDE O MECANISMO]

HARRY VO: Venho aqui para dar corda neste relógio Harrison há 30 anos ou por aí. Meu antecessor, ele deu corda durante 50 anos. Pelo que eu sei, não deu muito trabalho desde 1722, quando Harrison o instalou.

[MECANISMO DO RELÓGIO, MANGATE DE CU, O PÊNDULO E ROLAMENTOS DE MADEIRA]

NARRADOR: Era um relógio de madeira, como todos os primeiros cronometristas de Harrison. Sua estrutura robusta disfarça sua extraordinária precisão e recursos inovadores.

Harrison refinou os mecanismos encontrados em outros relógios do período. Tiquetaque a tique, as rodas dentadas giram conforme seus pesos de acionamento descem.

Em cada lado da roda dentada, o escape único gafanhoto transfere seus impulsos no início de cada balanço.

Tudo isso como o pêndulo fornece uma medida constante de tempo.

HARRY VO: Sendo eu próprio um marceneiro, aprecio a qualidade da madeira que ele usou. A madeira contém um óleo natural, de forma que o relógio praticamente não precisa de manutenção. Os materiais que Harrison usou ainda estão em perfeitas condições, considerando o tempo & # 82121722 & # 8212 ele não fez um trabalho ruim, realmente.

[RECREAÇÃO & # 8212HARRISON GIRANDO O FUSO NO LATHER / PUXE O FOCO PARA CU HARRISON]

NARRADOR: Como carpinteiro, Harrison conhecia as propriedades da madeira. E isso o levou a uma nova maneira de reduzir o atrito, que todos os fabricantes de relógios sabiam ser o inimigo da precisão.

ANDREW KING VO: Harrison teve que lidar com os problemas de atrito. Os óleos do início do século 18 eram terríveis. Eles secariam, eles grudariam muito, muito rapidamente. A principal madeira que Harrison usou para reduzir o atrito foi uma madeira tropical chamada "lignum-vitae". Pode ser encontrada no Caribe e na América do Sul. E contém resinas naturais, que nunca, nunca secam. Para o topo do relógio e a última roda da bandeja da roda, em vez de processar um arbusto simples, Harrison gira a roda sobre os pequenos rolos feitos de lignum-vitae, que reduzem o atrito enormemente. Foi a primeira vez que isso foi feito.

[OLHO DO VENTO& # 8212 MARES TEMPESTICULARES]

NARRADOR: Mas poderia um relógio baseado nestes métodos funcionar no mar?

WILL ANDREWES VO: Existem enormes problemas em tentar fazer uma peça de relógio de precisão funcionar com precisão no mar. Aí está a umidade. Existem mudanças na pressão atmosférica. Existem diferentes gravidades e diferentes latitudes. Existem enormes variações de temperatura, do frio Mar do Norte aos sóis escaldantes do Caribe. Isso afeta os materiais com os quais o cronometrista é feito. E então, é claro, o mais óbvio de tudo é o balanço do navio, os tremendos choques que o navio recebe quando se move de uma onda para outra. Todas essas coisas tornavam virtualmente impossível para um cronometrista registrar as horas no mar, ou assim pensavam no século XVIII.

NARRADOR: Mas era preciso encontrar uma maneira de marcar o tempo no mar.

NARRADOR: Problemas desesperados convidam a soluções desesperadas. Um esquema fantástico foi apresentado pelos professores William Whiston e Humphry Ditton.

[ANIMAÇÃO DO MÉTODO DE WHISTON-DITTON]

VOZ DE WILLIAM WHISTON: Tudo o que seria necessário é uma linha reta de 20 ou 30 navios de guerra de alguma forma permanentemente ancorados no Atlântico. À meia-noite, todas as noites, os navios disparavam grandes foguetes celestes, que podiam ser vistos ou ouvidos por 160 quilômetros ao redor. Com as explosões, os marinheiros sempre saberão quando é meia-noite em Greenwich e poderão determinar sua longitude comparando o horário de Greenwich com o horário local a bordo de seu navio.

NARRADOR: Se foguetes celestes fossem impraticáveis, o próprio céu poderia fornecer sinais de tempo se alguém soubesse para onde olhar.

[GRÁFICOS & # 8212PORTRATO DE GALILEU E GRÁFICOS]

NARRADOR: Usando um telescópio primitivo, em 1610 o grande astrônomo Galileu descobriu quatro luas circundando o planeta Júpiter.

[ANIMAÇÃO & # 8212 TABELA E ANIMAÇÃO DAS LUAS DE JÚPITER]

NARRADOR: Ele mapeou cuidadosamente seus movimentos. As quatro luas se tornariam um cronometrista celestial quando as tabelas fossem finalmente desenhadas, para mostrar suas posições às sete horas de cada noite, com precisão de alguns minutos.

[PARIS & # 8212FONTE E OBSERVATÓRIO]

NARRADOR: Na década de 1660, os discípulos italianos de Galileu estavam perto de aperfeiçoar seu método de contar as horas com as luas de Júpiter. A notícia dessa descoberta chegou ao Observatório de Paris, que logo se tornaria o lar do maior astrônomo italiano desde Galileu & # 8212Giovanni Domenico Cassini.

[CAFÉ D'OBSERVATOIRE & # 8212UP TO SINAL DE RUA: RUE CASSINI / DESENHO & # 8212LOUIS XIV COM CASSINI / DR. SUZANNE DEBARBAT PASSA ESCADAS]

NARRADOR: Usar as luas de Júpiter para encontrar a longitude prometia revolucionar a confecção de mapas. E, na esperança de fornecer mapas melhores para seus ocupados colecionadores de mapas, o rei Luís XIV colocou seu novo astrônomo italiano para trabalhar.

[DR. SUZANNE DEBARBAT CAMINHA PELO OBSERVATÓRIO]

NARRADOR: A Cassini começaria medindo a distância do meridiano de Paris às costas.

SUZANNE DEBARBAT VO E ON-CAM SYNC: Em 1671, iniciou-se uma operação de medição da posição da costa francesa. VO: A Cassini estava observando os eclipses na linha do meridiano e os astrônomos estavam fazendo as mesmas observações ao longo da costa da França. As medições de & # 8212 feitas pelos astrônomos fizeram uma grande diferença na costa e as áreas da França diminuíram cerca de 20%.

NARRADOR: Quando o atordoado Luís XIV viu pela primeira vez o novo mapa altamente preciso de seu reino diminuído, ele teria exclamado: "Acabo de perder mais território para meus astrônomos do que para todos os meus inimigos."

[ESTÁTUA DE CASSINI / LES HYPOTHESES ET LES TABLES DES SATELLITES DE JUPITER]

NARRADOR: O método da Cassini baseou-se nos melhores telescópios da época. Tem um alto nível de precisão & # 8212 talvez um pouco alto demais para o rei. Mas poderia o mesmo sistema ser usado no mar?

SUZANNE DEBARBAT VO: É impossível fazer o mesmo no mar por causa do movimento do barco.

[OLHO DO VENTO À NOITE]

SUZANNE DEBARBAT VO: Para observar o eclipse dos satélites com boa precisão, você precisa estar estável, o que não é o caso em um barco.

[RECREAÇÃO & # 8212TELESCOPES NO MAR]

NARRADOR: Com Júpiter incapaz de ser usado como um relógio no mar, parecia haver duas alternativas. Encontre um relógio astronômico diferente ou construa um mecânico. E Newton e o Conselho de Longitude eram céticos em relação aos relógios mecânicos.

VOZ DE ISAAC NEWTON: Eu disse ao mundo mais de uma vez que a longitude não é encontrada por relojoeiros, mas pelos astrônomos mais hábeis. Não estou disposto a me intrometer em qualquer outro método que não seja o correto.

DAVA SOBEL VO: Newton realmente prejudicou a diretoria ao dizer em termos inequívocos que nenhum relógio jamais conseguiria encontrar a longitude.

[HARRISON OLHANDO PARA O CÉU]

NARRADOR: Trabalhando isolado, John Harrison nunca ouviu as dúvidas de Newton e o trabalho para aperfeiçoar seus relógios continuou.

Ele agora precisava verificar a precisão de seus cronometristas em segundos por dia, mas o relógio de sol da vila não era bom o suficiente.

[RECREAÇÃO & # 8212HARRISON CHECKS STARS]

ANDREW KING VO: Harrison simplesmente olhou para as estrelas. Mas não havia nenhum padrão de tempo, mas é bem possível fazer & # 8212to & # 8212 fazer leituras de estrelas. À medida que o mundo gira, as estrelas fixas aparecem em sua visão todos os dias em um determinado horário. Mas eles chegam três minutos 54 segundos mais cedo todos os dias. E Harrison conseguiu obter avistamentos de sua casa.

[HARRISON USA SUA JANELA DE WORKSHOP PARA VISUALIZAR O CÉU ENQUANTO PASSA A CHAMINÉ DE SEU VIZINHO / HARRISON LINHA CHAMINÉ / CHAMINÉ - SUPER ESTRELAS & # 8212MIX A SEGUNDA MÃO NO RELÓGIO / WS HARRISON]

JOHN HARRISON: Criei uma verdadeira maneira de acertar meus relógios pelo movimento aparente das estrelas fixas, com uma grande espécie de instrumento de cerca de 25 metros de raio, composto do lado oeste da chaminé do meu vizinho e do lado leste do meu próprios caixilhos das janelas. Pelo qual os raios de uma estrela são retirados de minha vista quase em um instante. E contando os segundos do relógio, começando um pouco antes de a estrela desaparecer. E então eu observo em que segundo ele desaparece.

[WS HARRISON VIEWING STARS]

NARRADOR: A sala de estar de John Harrison tornou-se um genuíno laboratório científico.

[RECREAÇÕES & # 8212WORKSHOP / HARRISON TRABALHANDO COM FIOS DE FERRO E LATÃO]

DAVA SOBEL: Se este foi um período de revolução científica, Harrison foi um personagem realmente revolucionário, um gênio solitário, totalmente indiferente ao que todo mundo estava fazendo. Ele inventou tudo que precisava.

NARRADOR: Dos muitos fatores que podem degradar o desempenho de um relógio, nenhum foi pior do que o efeito que pequenas mudanças na temperatura tiveram na velocidade do movimento.

VOZ DE JOHN HARRISON: O pêndulo deve sempre manter o mesmo comprimento. Mas não há nenhum metal de que forma um pêndulo que não altere continuamente seu comprimento de acordo com os graus de calor e frio.

DAVA SOBEL: A realização de Harrison representa uma questão fundamental na ciência & # 8212 se a ciência prossegue pela teoria ou pelo trabalho prático de um experimentador.

[RECREAÇÃO & # 8212 FIOS E PÊNDULO]

NARRADOR: Procurando por um pêndulo que não seria afetado pela temperatura, Harrison notou que o calor fazia com que os fios de latão e ferro se expandissem em taxas diferentes. Aproveitando essa observação, ele combinou fios dos dois metais para compensar a expansão, produzindo e aperfeiçoando seu pêndulo de grade.

ANDREW KING VO: Ele desenvolveu métodos de teste. Esses relógios eram incrivelmente precisos. Ele testou um relógio contra o outro, o que é totalmente inédito em sua época.

[RECREAÇÃO & # 8212 EXPERIMENTOS DE TEMPERATURA / PAN DE PÊNDULO PARA HARRISON TRABALHANDO EM CORREDOR FRIO]

JOHN HARRISON VO: Dois relógios, colocados um em um quarto e o outro em outro, em um clima muito frio e glacial, fiz um quarto muito quente com uma grande lareira, enquanto o outro está muito frio.

NARRADOR: Ele teria sucesso apenas quando não houvesse absolutamente nenhuma diferença de tempo entre os dois relógios, fosse quente ou frio. Era uma ciência brilhante que exigia feitos surpreendentes de observação.

VOZ DE JOHN HARRISON: Eu poderia ficar na porta e ouvir as batidas de ambos os pêndulos, o que significava que eu poderia ter a diferença de ambos os relógios para a vigésima parte de um segundo & # 8212less & # 8212 e assim provei o funcionamento de meus fios de pêndulo e ajustar o mesmo.

ANDREW KING: O próprio pensamento de que, uh, você poderia produzir um cronometrista de precisão de um relógio de madeira parece bastante, bastante fora de ordem, também. E, no entanto, Harrison afirmou que esses relógios tinham uma precisão de, uh, uma precisão de um segundo por mês. Isso é algo que nem sequer era pensado até a década de 1880. Harrison estava 150 anos à frente de seu tempo. Ele foi incrível.

[RECREAÇÃO: HARRISON EMBALANDO PAPÉIS]

NARRADOR: Em 1730, John Harrison coletou informações suficientes sobre os efeitos da temperatura, fricção e gravidade para se convencer de que poderia realmente construir um relógio marítimo preciso e confiável o suficiente para ganhar o Prêmio da Longitude.

[GREENWICH - EXTERIOR / RETRATOS: HALLEY E GRAHAM]

NARRADOR: Pela primeira vez em sua vida, ele se aventurou além dos arredores de Barrow, viajando para Londres para apresentar sua proposta ao estimado Astrônomo Real, Dr. Edmond Halley, preditor do cometa que leva seu nome. Halley arranjou uma apresentação ao relojoeiro mais famoso de Londres, George Graham.

[RECREAÇÃO: HARRISON WALKING BESIDE HUMBER / HARRISON VOLTA PARA CASA]

NARRADOR: Depois de uma estadia de várias semanas, Harrison voltou para sua aldeia. Seus diários descrevem suas aventuras em Londres e dão um vislumbre do carpinteiro rural conhecendo os cientistas mais ilustres da Inglaterra. Suas memórias diretas sugerem que ele ficou menos do que impressionado com o trabalho do célebre George Graham.

[RECREAÇÃO: HARRISON DESCREVE SUA VISITA A LONDRES]

JOHN HARRISON: Dr. Halley, aconselhou-me a procurar o Sr. Graham, conselho que foi muito difícil para mim, pois eu pensei que era um passo muito impróprio de ser dado. Mas ele me disse que o Sr. Graham era um homem muito honesto e não me faria mal, pois pirateava qualquer coisa de mim.

O Sr. Graham começou, como eu pensei, muito rudemente comigo, o que me fez ficar rude também. Mas, nós, uh, quebramos o gelo e raciocinamos os casos mais de uma vez. E nosso raciocínio, ou por assim dizer que às vezes debatemos, durou cerca das dez horas da manhã até as oito da noite. Eu tinha comigo alguns desenhos das partes principais do meu relógio de pêndulo e também do cronômetro da longitude.

Embora o Sr. Graham tenha se revelado um excelente cavalheiro, para dizer a verdade, fiquei surpreso com os pequenos e débeis movimentos de seus pêndulos. a pequena força que eles tinham como criaturas doentes e inativas. Mas eu, hum, não comentei sobre a loucura de seus relógios.

JONATHAN BETTS: Quando Harrison bateu na porta, aqui estava um, hum, filho de um marceneiro de Lincolnshire sem educação formal, e aqui estava ele fazendo planos para um relógio com rodas de madeira de todas as coisas. Você pode imaginar como Graham deve ter, uh, reagido a isso. Mas, não há dúvida de que assim que Harrison publicou seus desenhos de seu pêndulo de grade e mostrou a Geor, três, George Graham, ele teria ficado incrivelmente impressionado, porque sabemos que George Graham tem tentado projetar exatamente tal temperatura compensada o próprio pêndulo alguns anos antes e falhou. Portanto, este deve ter sido o ponto de viragem para Graham. Isso não era perda de tempo.

[RECREAÇÃO & # 8212TRACK PASSA O RELÓGIO DE LATÃO EM CONSTRUÇÃO / MIX PARA AMPLA TOMADA]

NARRADOR: O encontro de Harrison com George Graham foi realmente um ponto de viragem. Com o apoio de Graham, o dinheiro para o desenvolvimento começou a fluir, permitindo que Harrison construísse seu primeiro cronômetro de longitude, o relógio marítimo conhecido hoje simplesmente como H-1.

[H-1 & # 8212WOODEN GEARS BRASS BALANCES AND SPRINGS]

NARRADOR: Um por um, Harrison atacou os problemas de adaptação de seus relógios para ir para o mar. Trabalhando com latão pela primeira vez, ele continuou a usar rodas de carvalho para engatar rolos de ignum vitae. Para superar o movimento do navio, Harrison substituiu seu longo pêndulo por dois braços de balanço oscilantes com molas para manter suas oscilações.

JONATHAN BETTS: E, dessa forma, ele contornou todos esses problemas e produziu, indiscutivelmente, um dos cronometristas marítimos mais notáveis ​​de todos os tempos.

[H-1 EM GREENWICH & # 8212 VISTA FRONTAL, ENTÃO INCLINE O MECANISMO / MISTURA PARA OS OLHOS DO VENTO / MAR CINZA PESADO]

NARRADOR: Em 1736, Harrison acompanhou o seu primeiro relógio marítimo numa viagem de teste preliminar a Lisboa a bordo do The Centurian. A tempestuosa jornada de cinco semanas seria a única viagem marítima da vida de John Harrison.

WILL ANDREWS: VO: Na viagem de volta de Lisboa, houve tempestades e o navio perdeu a sua posição. A tripulação mantinha uma ideia aproximada de onde o navio estava por cálculo exato. Harrison estava mantendo sua localização da melhor maneira que podia pelo cronometrista, e quando a terra foi avistada, a costa sul da Inglaterra foi avistada, houve uma disputa sobre o ponto da terra. Eles sabiam que não estavam longe das ilhas Scilly, onde a frota de Sir Clowdseley Shovels naufragou. Sync: Conforme a terra se aproximava, a tripulação percebeu que Harrison estava certo. Seu cronometrista provou ser uma invenção prática.

[RECREAÇÃO: O HARRISON EXAMINA O EQUILÍBRIO DE BRAÇOS]

JOHN HARRISON: Meu relógio está em uma viagem, uma viagem muito difícil. Ao me encontrar com o Capitão, ele me disse que a dificuldade de medir o tempo com o movimento do mar o preocupava, e ele sentiu que eu havia tentado impossibilidades. Mais tarde, ele escreveu um relatório e disse: O Sr. Harrison estava enjoado, mas o movimento do mar não prejudicava em nada o relógio marítimo que marcava a hora certa.

JONATHAN BETTS: Acreditamos que teve um desempenho muito bom, embora não saibamos o desempenho exato do H-1, mas temos razões para acreditar que estava bem dentro de cinco a dez segundos por dia, o que não teria vencido, ele não é o Grande Prêmio da Longitude, mas foi muito melhor do que a maioria das pessoas esperava e deu a Harrison grandes motivos para acreditar que ele estava no caminho certo.

[GREENWICH: TRACK DE H-1 A H-2]

NARRADOR: Sem nem mesmo pedir testes adicionais, Harrison deixou o H-1 de lado e assumiu o trabalho de produzir o que esperava ser um modelo melhorado, o H-2.

JONATHAN BETTS VO: Ao trabalhar em H-2, Harrison deve ter contratado outros trabalhadores e ele teria dado apenas a um indivíduo uma pequena quantidade de trabalho para fazer, de modo que nenhuma pessoa poderia alegar ter feito qualquer coisa e, portanto, ser com direito a qualquer prêmio em dinheiro. Sabemos que Harrison estava paranóico com a ideia de outras pessoas aceitarem suas ideias.

NARRADOR: Após dois anos de trabalho árduo, Harrison percebeu uma falha fatal. Quando submetido a um movimento extremo específico, a precisão das balanças de sua barra foi corrompida.

JONATHAN BETTS: Sendo um homem muito implacável consigo mesmo, ele simplesmente deixou a máquina de lado e foi direto para a terceira. Não havia como ele melhorar, então ele simplesmente o deixou.

[TRACK AROUND ABANDONED H-2]

NARRADOR: O desenvolvimento de Harrison de seus grandes relógios marítimos estava parando. Anos se passaram enquanto sua busca pela perfeição o levou a muitos becos sem saída. Para um homem obcecado pelo tempo, seu próprio tempo nada significava para ele.

E enquanto Harrison tropeçava, seus rivais, os astrônomos, tentavam ganhar o Prêmio da Longitude contando as horas usando nossa própria lua. Seu método estava começando a se mostrar promissor.

[GRÁFICO: ASTRÔNOMOS REALIZANDO LEITURAS]

NARRADOR: A lua e as estrelas se movem no céu noturno. Os astrônomos sabiam que a posição da lua em relação às estrelas era única para cada minuto de cada dia. Eles tinham as características de um verdadeiro relógio celestial se alguém pudesse resolvê-lo com antecedência. Digite o poderoso campeão deste método lunar, o Reverendíssimo Nevil Maskelyne.

DEREK HOWSE: Nevil Maskelyne, uh, ele era um pouco pomposo. O fato de ele ser um reverendo, é claro, não vem ao caso porque todas as pessoas científicas que queriam progredir na ciência tiveram que receber ordens sagradas naquela época, então podemos esquecer isso. Mas, ele era pomposo, um pouco pretensioso, eu acho, provavelmente.

[RETRATO: MASKELYNE (outro)]

NARRADOR: Se John Harrison era o perpétuo forasteiro, Nevil Maskelyne era o informante perfeito. Como um jovem astrônomo ambicioso e bem-educado de Cambridge, Maskelyne decidiu fazer um nome para si mesmo no meio científico.

DAVA SOBEL: Acho Maskelyne um personagem particularmente desagradável. Ele fez muito pela navegação, mas aqui está alguém que controlava cada centavo.

DEREK HOWSE:. cada centavo que gastou por cerca de quarenta anos é, de fato, registrado.

DAVA SOBEL:. mas ele pegou o mesmo maniacle meticulosamente e aplicou em seu trabalho astronômico, e foi aí que ele prestou um grande serviço, e talvez ele não pudesse ter feito sem esse tipo de atenção aos detalhes.

[GREENWICH: TELESCÓPIOS E QUADRANTES (USAR COM IMPRESSÃO ANTIGA)]

NARRADOR: Trabalhando em Greenwich, Maskelyne observou o movimento da lua contra o fundo das estrelas. Eventualmente, ele poderia prever sua posição a cada minuto de cada dia. Usando essas previsões, Maskelyne produziu um conjunto de tabelas astronômicas.

[ANIMAÇÃO - DISTÂNCIA LUNAR]

NARRADOR: Ao contrário de Júpiter, nenhum telescópio poderoso foi necessário. De seu navio, um navegador mede o ângulo entre a lua e certas estrelas. Então, em teoria, ele poderia usar as tabelas de Maskelyne para encontrar a hora em Greenwich, se ele tivesse tempo claro, instrumentos precisos e horas extras de cálculos.

NARRADOR: Mas de um convés móvel apenas manter a localização da lua era uma tarefa difícil, mesmo sem os cálculos demorados.

SUZANNE DEBARBAT: O método das distâncias lunares era baseado em cálculos muito longos. Li que são necessárias cerca de quatro horas de cálculo após uma observação para obter a longitude. Quatro horas de cálculos, e durante essas quatro horas o barco. foi durante esse tempo. Se você usar o relógio como foi proposto por Harrison é o suficiente, mais ou menos, para ler o relógio.

[DR. DEBARBAT ANDANDO NA CANTO DO PEQUENO OBSERVATÓRIO]

NARRADOR: Mas o Conselho de Longitude ainda não aceitou que o relógio era a resposta e controlou os fundos que Harrison precisava desesperadamente para trabalhar em seu H-3 difícil.

DEREK HOWSE: Eu acho que era uma questão que esses novos gadgets fangled, uh, deveríamos confiar neles. Uh, o método foi perfeitamente satisfatório. Se você tivesse um relógio que pudesse marcar a hora absoluta todos esses tempos, então, claro, tudo bem. Mas seria?

[RECREAÇÃO: JOHN HARRISON OLHANDO SEU RELÓGIO]

JOHN HARRISON: Eles disseram, um relógio pode ser apenas um relógio, e o desempenho meu, embora quase verdadeiro em si, deve ser totalmente uma decepção.

Digo que, por amor ao dinheiro, esses professores ou padres preferiram seu método lunar incômodo ao que pode ser obtido com facilidade, pois certamente o pároco Maskelyne nunca se preocuparia com tal assunto se o dinheiro não fosse o fundo do poço.

. e, no entanto, esses universitários devem ser meus mestres, nada sabendo do assunto, além de que uma roda gira a outra, meu mero relógio sendo não apenas repugnante para seu aprendizado, mas também a perda de um butim para eles.

[GREENWICH & # 8212TRACK TO H-2 25: 32: 44 / H-3 & # 8212VARIOUS SHOTS 25:47:07]

NARRADOR: Harrison continuou a trabalhar. Em seu H-3, ele substituiu a balança de sua barra oscilante por grandes rodas de balanceamento. Quase como um aparte, ele inventou o rolamento de rolos com gaiola, um dispositivo de redução de fricção ainda amplamente usado hoje. E, no entanto, seu novo relógio continuou a ser problemático. Talvez os grandes cronometristas de Harrison tivessem chegado a um beco sem saída.

[INTERCUTAR COM A BANCADA DE OBSERVAÇÃO DO HARRISON]

JONATHAN BETTS: SYNC: Foi enquanto ele estava lutando com o H-3 que ele fez a descoberta que estava desesperadamente procurando. VO: Ele sabia por muitos anos que seria extremamente útil para ele se pudesse melhorar essas coisas terríveis chamadas relógios de bolso e, em 1753, ele instruiu um relojoeiro, chamado John Jefferys, a fazer um relógio para ele de acordo com seu próprio projeto , para o próprio design de Harrison.

[INTERCUTE COM A BANCADA DE ASSISTÊNCIA DO HARRISON / TOMADAS FECHADAS DOS RELÓGIOS QUE ELE ESTAVA EXAMINANDO / PLANOS DE H-4 & # 8212HE COLOCA OS COMPONENTES CONTRA SEUS DESENHOS]

JONATHAN BETTS: VO: O andamento do relógio Jefferys excedeu em muito os sonhos mais loucos de Harrison e ele começou a perceber que talvez tivesse latido na árvore errada por todos esses anos e deveria estar trabalhando no desenvolvimento de relógios, não nessas máquinas grandes.

[RELÓGIOS, RELÓGIOS, PLANOS BANCADA / MÃOS SEGURANDO PEQUENOS COMPONENTES]

NARRADOR: Esta foi uma mudança extraordinária de direção. Agora Harrison estava preparado para rejeitar 25 anos de seu próprio trabalho e seguir em frente com uma tecnologia quase inédita, lutando para tornar menor o que ele sempre presumiu que deveria ser maior.

JONATHAN BETTS: O resultado, é claro, foi o H-4, que foi concluído em 1759 e que provou positivamente a Harrison que ele havia resolvido o problema.

[OLHO DO VENTO & # 8212 RECREAÇÃO PROVANDO VOYAGE / TIRAS QUEIMADAS, MOVIMENTOS DO MAR ATÉ FIGURAS]

NARRADOR: O Conselho de Longitude ordenou que o H-4 fosse testado em uma viagem de teste de Portsmouth, Inglaterra para a ilha de Barbados.

[MAR E REPETIR ATRAVÉS DA SEQUÊNCIA / CABINE INTERIOR H-4 CAIXA]

NARRADOR: Trancado em sua nova caixa protetora, o precioso relógio foi cuidadosamente ajustado para a hora correta em Portsmouth usando a visão do sol ao meio-dia.

NARRADOR: Por 46 dias, o Tartar navegou para sudoeste através do Atlântico.

[RECREAÇÃO: WA (OVER SHOULDER) REALIZA LEITURA SEXTANTE DE SOL BAIXO / O RELÓGIO NO SEU CASO ESTÁ ASSIDUAMENTE ASSISTIDO / O RELÓGIO É TROCADO PARA INSPEÇÃO / TECLAS BCU / OFICIAIS EM ESPERA / NO CONVÉS / MAR AGUDA - VERIFICADOR DE PAN-TO-DECK / AJUDANTE BÚSSOLA]

NARRADOR: O navio passou do frio do Canal da Mancha para o Caribe tropical & # 8212 uma diferença de temperatura de 50 graus.

Exceto por dar corda, o relógio permaneceu intocado em sua caixa durante toda a viagem. John Harrison estava agora com 71 anos e o fardo desse teste havia passado para seu filho, William.

NARRADOR: Depois de um mês e meio no mar, na manhã de 13 de maio de 1764, o Tártaro lançou âncora em Bridgetown, Barbados.

[MISTURAR PARA O CABEÇALHO DO BARCO LONGO PARA TERRA]

NARRADOR: O relógio foi levado a remo até a costa para ser examinado.

[BARBADOS & # 8212SEA SHORE 09: 43: 41 / PAREDES DE VELHO FORTE, ARMAZÉNS / BARBADOS & # 8212PAN PARA EDIFÍCIO PARLAMENTO / GRÁFICO: PINTURA PANORÂMICA DE PORTO DE BRIDGETOWN, CIRCA 1760.]

NARRADOR: Para saber se o H-4 passou no teste, a longitude exata da própria Bridgetown teve que ser determinada com um novo nível de precisão. isso era claramente trabalho para um astrônomo.

[RETRATO: MASKELYNE / RECREAÇÃO: TRABALHADORES LOCAIS CONSTRUEM UMA BARRACA DE OBSERVAÇÃO / TELESCÓPIO DE LATÃO ESTÁ COLOCADO NA BARRACA / MISTURAR PARA / DUSK & # 8212TILT ABAIXO PARA BARRACA / SOMBRA DO PERFIL DO ASTRONÔMERO VISTO ATRAVÉS DA BARRACA]

NARRADOR: Em uma grande ironia, Nevil Maskelyne, o principal rival de Harrison, tinha sido enviado a Barbados meses antes para fazer observações terrestres cuidadosas das luas de Júpiter com o propósito de determinar a longitude correta.

Maskelyne foi rápido em aceitar a tarefa, mas tinha seus próprios planos. Ele planejou usar a viagem como um teste de seu método lunar.

Trabalhando na noite tropical, Maskelyne labutou com seus instrumentos. Foi relatado que vários cidadãos proeminentes de Barbados o ouviram gabar-se de que seu sistema de distância lunar era superior a qualquer relógio e poderia ganhar o Prêmio Longitude de $ 20.000 (libras inglesas) quando voltasse para a Inglaterra.

Além da glória, havia muito dinheiro em jogo.

WILL ANDREWES IN CHURCHYARD: O mal-entendido começa quando Harrison chega a Barbados em maio de 1764.

WILL ANDREWS VO: o principal objetivo desta viagem era testar o cronometrista de seu pai, que seu pai levou uma vida inteira para construir.]

NARRADOR: O teste do relógio nas mãos de Maskelyne deveria ser completo, mas também seria justo e objetivo?

WILL ANDREWES EM CHURCHYARD: SYNC: William e seu pai, John Harrison, sabiam que Nevil Maskelyne estava muito interessado no método da distância lunar. Ele era um bom astrônomo e não reclamaram antes da viagem que ele havia sido escolhido como a pessoa principal para fazer as observações na ilha para determinar o sucesso de seu cronometrista. No entanto, quando William Harrison chegou em maio de 1764,

[BARRACA DE MASKELYNE, SEU TELESCÓPIO E RETRATO]

VO: ele descobriu que Maskelyne tinha falado muito sobre o método da distância lunar. William Harrison criou uma cena e tanto. Ele não queria que Nevil Maskelyne fizesse qualquer observação. Este foi um grande insulto ao caráter de Maskelyne e Maskelyne se ressentiu amargamente.

NARRADOR: A ostentação de Maskelyne criou uma aparência de conflito de interesses. Uma busca de longitude de um século havia se reduzido a uma disputa entre o trabalho de dois homens teimosos nas praias de uma remota ilha tropical.

[RECREAÇÕES: CHAVES DA CAIXA DE ABERTURA BCU NA FECHA / CAIXA ESTÃO ABERTAS E AS ALMOFADAS DE VOLTA PARA REVELAR H-4 / FECHAR NO MINUTO DA MÃO DE H-4 / MISTURAR PARA MECANISMO]

NARRADOR: No momento do meio-dia, assim que o sol atingiu seu ponto mais alto sobre Bridgetown, William Harrison se preparou para destrancar a caixa do H-4. O relógio não era acertado há 46 dias. Naquele mesmo momento, o relógio indicou que eram 15h55 de volta a Portsmouth. A quinze graus de longitude por hora, o relógio posicionava o porto de Barbados pouco menos de sessenta graus a oeste de Portsmouth, a apenas alguns quilômetros do que agora sabemos ser sua posição real.

ANDREW KING: Quando você imagina que o relógio mais preciso que você poderia comprar no século 18 tinha precisão de apenas um minuto por dia, Harrison produziu este relógio. Ele foi para as Índias Ocidentais e de volta, e depois de uma viagem de seis semanas, a precisão era de cerca de 30 segundos. Isso é simplesmente inédito.

WILL ANDREWES: Na reunião do Conselho de Longitude em janeiro de 1765, junto com a notícia oficial do sucesso do quarto cronometrista marinho de John Harrison, veio a notícia devastadora para Harrison de que Nevil Maskelyne seria nomeado Astrônomo Real.

[RECREAÇÃO - CONSELHO DE LONGITUDE (DESK)]

NARRADOR: Com Maskelyne agora capaz de influenciar o Conselho, a esperança de Harrison de que o desempenho do H-4 o levasse rapidamente ao prêmio começou a diminuir.

Para os membros do Conselho, a própria precisão do relógio era motivo de suspeita.

ANDREW KING: SYNC: Eles eram nomeados pelo governo ou da Marinha Real, ou professores de universidades.

ANDREW KING VO:. eles simplesmente não entendiam de mecânica, acho que eles tinham medo disso. Era um sistema para resolver o problema da longitude com o qual eles realmente não podiam lidar. Eles podiam entender um problema astronômico, mas o SYNC: a própria ideia de um cronômetro mecânico que era tão bom que era bom demais para ser verdade. Eles não podiam aceitar isso.

[RECREAÇÃO - CONSELHO DE LONGITUDE (DESK)]

JONATHAN BETTS: VO: No que diz respeito aos membros do Conselho de Longitude, não houve uma vingança particular contra Harrison. De certa forma, essas pessoas eram entediantes demais para esse tipo de exercício, mas, nesse estágio, elas realmente acreditavam que sua soma era a melhor e que esses relógios tique-taque simplesmente não podiam ser acreditados.

ANDREW KING: Imagine hoje que o governo introduziu o prêmio de, digamos, um milhão de libras para alguém que pudesse produzir um carro a motor de 2 litros que poderia fazer mil milhas por galão. Todos nós riríamos da ideia. Mas suponha que alguém das regiões remotas do país venha a Londres com um carro e diga ao governo: "Este carro fará mil milhas por galão. Onde está meu milhão de libras"? E então eles dizem, oh qual é, o que está sob o capô? "Eu quero meu milhão de libras então eu vou te dizer". E assim começam as discussões. Ele não vai lhe dizer o que está sob o chapéu porque sabe perfeitamente que alguém vai pegar a ideia. E Harrison estava exatamente na mesma posição.

[RECREAÇÃO & # 8212BRIEF FECHAR TOMADAS DE CAIXAS, RODAS DE CARRINHO EM COBBLES]

NARRADOR: Seguindo as instruções de Nevil Maskelyne, os cronometristas de Harrison foram transportados para mais testes. Isso deixou Harrison profundamente desanimado.

JOHN HARRISON: A justiça, no tocante à minha recompensa ou incentivo, foi escandalosamente frustrada.

O Sr. Graham disse a vários senhores que eu merecia as 20.000 libras, mas o Conselho me transformou em um escravo.

Bem, eles tomaram muito cuidado com o meu relógio, pois também o trancaram por algum tempo em um armário do Almirantado porque tinha funcionado muito bem durante as viagens. E assim eles o manteriam como um pedaço de tesouro para um feito que ninguém mais seria capaz de fazer outro. Na verdade, é um bom sinal que eles não tenham entendido. Não, meu cronometrista está além do alcance da Latitude e da Longitude desses vilões padres de Cambridge e Oxford.

O problema que esses homens lunares ocasionam.

NARRADOR: Finalmente, em 1772, o filho de Harrison escreveu uma carta a George III, implorando em nome de seu pai. Os dois Harrisons logo tiveram uma audiência com o rei da Inglaterra.

O Monarca deve ter ficado comovido com a história dos homens, porque ele sussurrou para um ajudante que essas duas pessoas foram cruelmente injustiçadas. E então, voltando-se para pai e filho, clamou para que todos ouvissem: "Por Deus, Harrison, verei você ser corrigido."

DAVA SOBEL: Acho que foi muito difícil para Harrison, e acho que depois de todos aqueles anos de luta voluntária finalmente ter sucesso e atender a muitas demandas injustas para levar o projeto a testes extras e repetir as reproduções, para conseguir o dinheiro de má vontade, mas nunca a fanfarra total da trombeta, sim você conseguiu, muito bem, deve ter deixado ele se sentindo terrivelmente amargo e desapontado, porque sempre foi o principal da coisa com ele.

NARRADOR: E assim, quarenta e três anos depois que um jovem John Harrison viajou pela primeira vez a Londres, um Parlamento relutante por insistência do rei concedeu-lhe o total de 20.000 libras.

JOHN HARRISON: Posso dizer com ousadia que nenhum cronometrista, seja no caminho do pêndulo ou do equilíbrio, nunca será capaz de ser mais verdadeiro ou melhor do que o meu. E agora, no mar, a longitude pode ser obtida com grande certeza e exatidão. De fato, tive um longo trabalho de parto, mas agradeço a Deus por tê-lo feito de graça.

NARRADOR: Em 1995, o primeiro sistema de navegação verdadeiramente mundial foi realizado. GPS, o Sistema de Posicionamento Global, agora fornece aos navegadores sua latitude e longitude a poucos metros em qualquer lugar da Terra. Como 24 satélites orbitam dez mil milhas acima, seus relógios atômicos são monitorados para uma precisão quase perfeita.

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NARRADOR: Hoje, assim como há trezentos anos, o segredo de saber onde você está é saber que horas são.


Longitude no tempo: como John Harrison derrotou a ciência idiota para salvar marinheiros

John Harrison criou um dispositivo que ajudava os marinheiros a encontrar a longitude no mar, mas levou mais 250 anos antes que ele recebesse o crédito por sua invenção mais incrível.

Após o desastre naval de Scilly em 1707, que perdeu quatro navios da Marinha britânica e quase 2.000 marinheiros no mar, o Parlamento decidiu que os marinheiros precisavam de uma ferramenta de navegação melhor. O governo britânico aprovou o Longitude Acts, que eram essencialmente prêmios em dinheiro oferecidos pelo governo para atrair as melhores mentes da época a resolver um problema específico: as rochas oceânicas. A ideia era parar de acertá-los e a melhor maneira, todos imaginaram, era descobrir como calcular a longitude precisa de um navio no mar. Embora a latitude nunca tenha sido difícil de calcular, a longitude confundia os capitães desde, bem, para sempre.

Felizmente, para qualquer um que navegou em um navio (ou voou em um avião) desde então, um carpinteiro inglês e construtor de relógios amador chamado John Harrison começou a trabalhar.

Em 1727, Harrison viajou para Londres para ver como lucrar com o desafio do Longitude Act (cerca de US $ 5.000.000 em dinheiro de hoje). Ele tinha a teoria de que, em vez de se atrapalhar com mapas estelares, você poderia encontrar a longitude informando o tempo com mais precisão, se você mantivesse um horário padrão (Horário de Greenwich) e, em seguida, o horário de onde quer que você esteja no globo, essa diferença pode então ser usado para calcular a longitude. Claro, para fazer isso, você precisa de um relógio. E não apenas qualquer relógio, mas um relógio super incrível que poderia manter a precisão enquanto era jogado e girado em mar aberto.

Harrison, que já tinha ganhado a reputação de construir relógios bastante precisos usando nada além de madeira, passou os sete anos seguintes construindo seu relógio “H1”. Depois de testá-lo nos rios, Harrison finalmente teve a chance de testá-lo no mar a bordo do HMS Centurion em uma viagem a Lisboa. Como a história continua, Harrison teve alguns problemas no início, mas no final, não apenas o relógio estava funcionando perfeitamente, ele realmente salvou o navio, que havia saído do curso por 60 milhas.

Os oficiais da Marinha ficaram impressionados e logo Harrison se viu na frente do The Board of Longitude para ver se podia conseguir parte do dinheiro do prêmio. Infelizmente, o Conselho da Longitude era composto de astrônomos que realmente não estavam cavando uma solução que ignorasse as estrelas. No entanto, eles se divertiram com o que chamaram de "instrumento curioso" de Harrison e o tiraram de £ 250 com a promessa de mais £ 250 se ele pudesse produzir uma versão melhorada em dois anos.

Harrison trabalhou em seu novo e aprimorado relógio por mais de três anos e, quando achou que o havia resolvido, descobriu uma falha bastante sórdida: o movimento oscilante do navio prejudicou bastante a precisão. Implacável, Harrison passou o próximo 19 anos tentando criar uma versão melhorada de seu segundo design, apenas para descartar a terceira versão.

Mas Harrison não era o tipo de gato que deixava que a física ou um quarto de século puxando seu cabelo o impedisse de ganhar 250 libras e um lugar na história. Harrison percebeu que uma de suas principais falhas no equilíbrio de seus três primeiros projetos tinha a ver com o tamanho dos relógios. Em 1751, ele concebeu um modelo menor e o envolveu no que parecia ser um grande relógio de bolso. Ele pediu ao filho que o levasse em uma viagem à Jamaica, e o capitão do navio ficou tão impressionado que se ofereceu para comprar a invenção no local.

Na verdade, o testemunho e os registros da viagem foram tão excelentes que o Conselho da Longitude afirmou que nenhum relógio poderia ser naquela preciso, alegou que o teste e os resultados eram insuficientes e negou a Harrison qualquer outro prêmio em dinheiro. Harrison e seus partidários exageraram e chegaram a reclamar com o rei sobre o que ele considerou um tratamento injusto (e bastante mesquinho) por parte do Conselho. Com a bênção do rei, o Conselho da Longitude concordou com outra rodada de testes (desta vez com o novo e melhorado H5 de Harrison).

Desta vez, a prova da precisão do cronômetro de Harrison era irrefutável: o relógio estava preciso muito além das especificações estabelecidas pelo Conselho. No entanto, apesar da vitória de Harrison, o Conselho decidiu conceder a Harrison £ 10.000 com outros £ 10.000 a serem pagos em prestações apenas se fosse provado que outros fabricantes de relógios poderiam construir o cronômetro de acordo com as especificações de Harrison. Harrison ficou apoplético por ter que compartilhar seus segredos comerciais com outros fabricantes, e passou o resto de sua vida lutando contra o Conselho da Longitude, seus concorrentes e quase todos os outros que ousaram negar seu gênio.

Embora o rei da Inglaterra tenha conseguido que o Parlamento concordasse em pagar a Harrison um estipêndio bastante saudável por seu "serviço à coroa", Harrison não o fez. Depois de 60 anos tentando construir o cronômetro mais preciso do mundo, Harrison traçou planos para o que ele proclamou ser o relógio terrestre mais preciso do mundo. Esse relógio poderia ter sido considerado sua maior invenção se ele não tivesse decidido introduzi-lo em um livro que foi basicamente um tapa na cara de cada um de seus concorrentes e detratores.

O livro era tão inflamado que até seus apoiadores se distanciaram do outrora venerado inventor. Seus inimigos começaram a dar voltas de vitória públicas insultando o relojoeiro e seu trabalho como "uma incoerência e um absurdo que era quase os sintomas de insanidade." Harrison morreu não muito depois da publicação do livro, um pária na comunidade científica. O plano para seu relógio final ficaria esquecido pelos próximos 250 anos.

No ano passado, os cientistas lançaram o primeiro protótipo construído de acordo com as especificações exatas de Harrison. Depois de funcionar por 100 dias, o relógio de pêndulo final de Harrison estava com apenas cinco oitavos de segundo, tornando-o o relógio de pêndulo livre mecânico mais preciso já criado. O homem que inventou o cronômetro, que revolucionou a navegação e acelerou a Era dos Descobrimentos, teve que esperar mais de dois séculos e meio, mas finalmente riu por último.


Ferramentas de navegação iniciais

determinando latitude pode ser realizado de forma relativamente fácil usando a navegação celestial. No hemisfério norte, os marinheiros podiam determinar a latitude medindo o altitude da Estrela do Norte acima do horizonte. O ângulo em graus era a latitude do navio.

Bússola do Mariner.

Uma das primeiras ferramentas de navegação feitas pelo homem, usadas para auxiliar os marinheiros, foi a bússola do marinheiro, uma das primeiras formas de bússola magnética. Os primeiros marinheiros achavam que a bússola do marinheiro era freqüentemente imprecisa e inconsistente porque não entendiam o conceito de variação magnética, que é o ângulo entre o norte verdadeiro (geográfico) e o norte magnético. Era usado principalmente quando o Sol não estava visível para ajudar a identificar a direção de onde o vento estava soprando.

Cartas Náuticas.

Durante meados do século XIII, os marinheiros começaram a perceber que os mapas poderiam ser úteis e começaram a manter registros detalhados de suas viagens. Assim, foram criadas as primeiras cartas náuticas. Essas primeiras cartas não eram muito precisas, mas eram consideradas valiosas e freqüentemente mantidas em segredo de outros marinheiros. Não havia latitude ou longitude rotulado nas tabelas, mas entre as principais portas havia um Rosa dos Ventos indicando a direção para viajar. (O termo "rosa dos ventos" vem dos pontos cardeais da figura, que se assemelham a pétalas de rosa.)

Astrolábio, Sextante e Chip Log.

Alguns dos primeiros instrumentos usados ​​para ajudar os marinheiros a determinar a latitude foram o bastão cruzado, o astrolábio e o quadrante. O astrolábio remonta à Grécia antiga, quando era usado pelos astrônomos para ajudar a contar o tempo, e foi usado pela primeira vez por marinheiros no final

Por volta de 1730, um matemático inglês, John Hadley (1682-1744), e um inventor americano, Thomas Godfrey (1704-1749), inventaram independentemente o sextante. O sextante fornecia aos marinheiros um meio mais preciso de determinar o ângulo entre o horizonte e o Sol, a lua ou as estrelas para calcular a latitude.

Durante o século XVI, o chip log foi inventado e usado como um velocímetro bruto. Uma linha contendo nós em intervalos regulares e com peso para arrastar na água foi solta sobre a popa enquanto o navio estava em movimento. Um marinheiro contaria o número de nós que saíram em um período específico de tempo e a velocidade do navio poderia então ser calculada.

Longitude e o cronômetro.

Ao longo da história da navegação, a latitude pode ser encontrada com relativa precisão usando a navegação celestial. No entanto, a longitude só poderia ser estimada, na melhor das hipóteses. Isso porque a medição da longitude é feita comparando-se a diferença do horário do dia entre a localização inicial do navegante e a nova localização. Mesmo alguns dos melhores relógios do início do século XVIII podiam perder até 10 minutos por dia, o que se traduzia em um erro computacional de 242 quilômetros (150 milhas) ou mais.

Em 1764, o relojoeiro britânico John Harrison (1693-1776) inventou o cronômetro marítimo. Esta invenção foi o avanço mais importante para a navegação marítima nos três milênios em que os marinheiros de oceano aberto estavam indo para o mar.

Em 1779, o oficial naval britânico e explorador Capitão James Cook (1728-1779) usou o cronômetro de Harrison para circunavegar o globo. Quando ele voltou, seus cálculos de longitude com base no cronômetro mostraram-se corretos para cerca de 13 quilômetros (8 milhas). Com as informações que reuniu em sua viagem, Cook completou muitos mapas detalhados do mundo que mudaram completamente a natureza da navegação.

Em 1884, por acordo internacional, o Meridiano Principal (localizado a 0 ° de longitude) foi estabelecido como o meridiano de passagem por Greenwich, na Inglaterra.


Hiparco e Precessão

Talvez o maior astrônomo da antiguidade foi Hiparco, nascido em Nicéia, onde hoje é a Turquia. Ele ergueu um observatório na ilha de Rodes por volta de 150 aC, quando a República Romana estava expandindo sua influência por toda a região do Mediterrâneo. Lá ele mediu, com a maior precisão possível, as posições dos objetos no céu, compilando um catálogo de estrelas pioneiro com cerca de 850 entradas. Ele designou coordenadas celestes para cada estrela, especificando sua posição no céu, assim como especificamos a posição de um ponto na Terra dando sua latitude e longitude.

Ele também dividiu as estrelas em magnitudes aparentes de acordo com seu brilho aparente. Ele chamou as estrelas mais brilhantes & # 8220 de primeira magnitude & # 8221 o próximo grupo mais brilhante, & # 8220 estrelas de segunda magnitude & # 8221 e assim por diante. Este sistema um tanto arbitrário, em forma modificada, ainda permanece em uso hoje (embora seja cada vez menos útil para astrônomos profissionais).

Observando as estrelas e comparando seus dados com observações mais antigas, Hiparco fez uma de suas descobertas mais notáveis: a posição no céu do pólo celeste norte havia se alterado ao longo do século e meio anterior. Hiparco deduziu corretamente que isso acontecera não apenas durante o período coberto por suas observações, mas de fato acontecia o tempo todo: a direção em torno da qual o céu parece girar muda lenta, mas continuamente. Lembre-se da seção sobre os pólos celestes e o equador celestial que o pólo norte celestial é apenas a projeção do pólo norte da Terra no céu. Se o pólo celeste norte está oscilando, então a própria Terra deve estar oscilando. Hoje, entendemos que a direção em que o eixo da Terra aponta muda de fato lentamente, mas regularmente - um movimento que chamamos precessão. Se você já assistiu a uma oscilação de pião, observou um tipo semelhante de movimento. O eixo do topo descreve um caminho em forma de cone, conforme a gravidade da Terra tenta derrubá-lo (Figura 4).

Figura 4: Precessão. Assim como o eixo de um pião que gira rapidamente oscila lentamente em um círculo, o eixo da Terra oscila em um ciclo de 26.000 anos. Hoje, o pólo celeste norte está perto da estrela Polaris, mas há cerca de 5.000 anos ele estava perto de uma estrela chamada Thuban, e em 14.000 anos estará mais próximo da estrela Vega.

Como nosso planeta não é uma esfera exata, mas se projeta um pouco no equador, as atrações do Sol e da Lua fazem com que ele oscile como um topo. Demora cerca de 26.000 anos para o eixo da Terra completar um círculo de precessão. Como resultado desse movimento, o ponto onde nosso eixo aponta no céu muda com o passar do tempo. Enquanto Polaris é a estrela mais próxima do pólo celeste norte hoje (atingirá seu ponto mais próximo por volta do ano 2100), a estrela Vega na constelação de Lyra será a Estrela do Norte em 14.000 anos.


2.2 Astronomia Antiga

Vamos agora olhar brevemente para trás na história. Grande parte da civilização ocidental moderna é derivada de uma forma ou de outra das idéias dos antigos gregos e romanos, e isso também é verdade na astronomia. No entanto, muitas outras culturas antigas também desenvolveram sistemas sofisticados para observar e interpretar o céu.

Astronomia ao redor do mundo

Astrônomos antigos babilônios, assírios e egípcios sabiam a duração aproximada do ano. Os egípcios de 3.000 anos atrás, por exemplo, adotaram um calendário baseado em um ano de 365 dias. Eles mantiveram um registro cuidadoso do tempo de ascensão da estrela brilhante Sirius no céu antes do amanhecer, que tem um ciclo anual que corresponde à inundação do rio Nilo. Os chineses também tinham um calendário de trabalho e determinavam a duração do ano mais ou menos na mesma época que os egípcios. Os chineses também registraram cometas, meteoros brilhantes e manchas escuras no sol. (Muitos tipos de objetos astronômicos foram introduzidos em Science and the Universe: A Brief Tour. Se você não estiver familiarizado com termos como cometas e meteoros, você pode querer revisar esse capítulo.) Mais tarde, os astrônomos chineses mantiveram registros cuidadosos das “estrelas convidadas” - aquelas que normalmente são muito fracas para ver, mas de repente surgem para se tornarem visíveis a olho nu por algumas semanas ou meses. Ainda usamos alguns desses registros no estudo de estrelas que explodiram há muito tempo.

A cultura maia no México e na América Central desenvolveu um calendário sofisticado baseado no planeta Vênus, e eles fizeram observações astronômicas de sites dedicados a esse propósito há mil anos.Os polinésios aprenderam a navegar pelas estrelas ao longo de centenas de quilômetros de oceano aberto - uma habilidade que lhes permitiu colonizar novas ilhas distantes de onde começaram.

Na Grã-Bretanha, antes do uso generalizado da escrita, os povos antigos usavam pedras para rastrear os movimentos do Sol e da Lua. Ainda encontramos alguns dos grandes círculos de pedra que eles construíram para esse fim, que datam de 2800 aC. O mais conhecido deles é Stonehenge, que é discutido em Terra, Lua e Céu. 1

Cosmologia grega e romana primitiva

Nosso conceito de cosmos - sua estrutura básica e origem - é chamado cosmologia, uma palavra com raízes gregas. Antes da invenção dos telescópios, os humanos dependiam da simples evidência de seus sentidos para obter uma imagem do universo. Os antigos desenvolveram cosmologias que combinavam sua visão direta do céu com uma rica variedade de simbolismo filosófico e religioso.

Pelo menos 2.000 anos antes de Colombo, pessoas instruídas na região oriental do Mediterrâneo sabiam que a Terra era redonda. A crença em uma Terra esférica pode ter se originado na época de Pitágoras, um filósofo e matemático que viveu há 2.500 anos. Ele acreditava que círculos e esferas eram “formas perfeitas” e sugeriu que a Terra deveria, portanto, ser uma esfera. Como evidência de que os deuses gostavam de esferas, os gregos citaram o fato de que a Lua é uma esfera, usando evidências que descreveremos mais tarde.

Os escritos de Aristóteles (384-322 AEC), o tutor de Alexandre, o Grande, resumem muitas das idéias de sua época. Eles descrevem como a progressão das fases da Lua - sua aparente mudança de forma - resulta de vermos diferentes partes do hemisfério iluminado pelo sol da Lua com o passar do mês (ver Terra, Lua e Céu). Aristóteles também sabia que o Sol tem que estar mais longe da Terra do que a Lua, porque ocasionalmente a Lua passava exatamente entre a Terra e o Sol e escondia o Sol temporariamente de vista. Nós chamamos isso de Eclipse solar.

Aristóteles citou argumentos convincentes de que a Terra deve ser redonda. O primeiro é o fato de que conforme a Lua entra ou emerge da sombra da Terra durante um eclipse da Lua, a forma da sombra vista na Lua é sempre redonda (Figura 2.9). Somente um objeto esférico sempre produz uma sombra redonda. Se a Terra fosse um disco, por exemplo, haveria algumas ocasiões em que a luz do sol o atingiria de lado e sua sombra na Lua seria uma linha.

Como um segundo argumento, Aristóteles explicou que os viajantes que vão para o sul a uma distância significativa são capazes de observar estrelas que não são visíveis mais ao norte. E a altura da Estrela do Norte - a estrela mais próxima do pólo celestial norte - diminui à medida que um viajante se move para o sul. Em uma Terra plana, todos veriam as mesmas estrelas no alto. A única explicação possível é que o viajante deve ter se movido sobre uma superfície curva da Terra, mostrando estrelas de um ângulo diferente. (Consulte o recurso Como sabemos que a Terra é redonda? Para obter mais ideias sobre como provar que a Terra é redonda.)

Um pensador grego, Aristarco de Samos (310–230 aC), chegou a sugerir que a Terra estava se movendo em torno do Sol, mas Aristóteles e a maioria dos antigos estudiosos da Grécia rejeitaram essa ideia. Uma das razões para sua conclusão foi o pensamento de que se a Terra se movesse em torno do Sol, eles estariam observando as estrelas de diferentes lugares ao longo da órbita da Terra. À medida que a Terra se move, as estrelas próximas devem mudar suas posições no céu em relação às estrelas mais distantes. De maneira semelhante, vemos que os objetos do primeiro plano parecem se mover contra um fundo mais distante sempre que estamos em movimento. Quando viajamos em um trem, as árvores em primeiro plano parecem mudar de posição em relação às colinas distantes conforme o trem passa. Inconscientemente, usamos esse fenômeno o tempo todo para estimar distâncias ao nosso redor.

A mudança aparente na direção de um objeto como resultado do movimento do observador é chamada de paralaxe. Chamamos a mudança na direção aparente de uma estrela devido ao movimento orbital da Terra paralaxe estelar. Os gregos fizeram esforços dedicados para observar a paralaxe estelar, até mesmo contando com a ajuda de soldados gregos com a visão mais clara, mas sem sucesso. As estrelas mais brilhantes (e presumivelmente mais próximas) simplesmente não pareciam se deslocar como os gregos as observaram na primavera e novamente no outono (quando a Terra está no lado oposto do Sol).

Isso significava que a Terra não estava se movendo ou que as estrelas deviam estar tão distantes que a mudança de paralaxe era incomensuravelmente pequena. Um cosmos de tal extensão exigia um salto de imaginação que a maioria dos filósofos antigos não estava preparada para dar, então eles se retiraram para a segurança da visão centrada na Terra, que dominaria o pensamento ocidental por quase dois milênios.

Astronomia Básica

Como sabemos que a terra é redonda?

Além das duas maneiras (dos escritos de Aristóteles) discutidas neste capítulo, você também pode raciocinar da seguinte forma:

  1. Vamos ver um navio deixar seu porto e navegar para longe em um dia claro. Em uma Terra plana, veríamos a nave ficar cada vez menor à medida que se afasta. Mas isso não é o que realmente observamos. Em vez disso, os navios afundam abaixo do horizonte, com o casco desaparecendo primeiro e o mastro permanecendo visível por mais algum tempo. Eventualmente, apenas o topo do mastro pode ser visto enquanto a nave navega ao redor da curvatura da Terra. Finalmente, o navio desaparece no horizonte.
  2. A Estação Espacial Internacional circula a Terra uma vez a cada 90 minutos ou mais. Fotografias tiradas do ônibus espacial e de outros satélites mostram que a Terra é redonda em todas as perspectivas.
  3. Suponha que você tenha feito um amigo em cada fuso horário da Terra. Você liga para todos eles na mesma hora e pergunta: "Onde está o Sol?" Em uma Terra plana, cada chamador lhe daria aproximadamente a mesma resposta. Mas em uma Terra redonda, você descobriria que, para alguns amigos, o Sol estaria alto no céu, enquanto para outros estaria nascendo, se pondo ou completamente fora de vista (e este último grupo de amigos ficaria chateado com você por acordando-os).

Medição da Terra por Eratóstenes

Os gregos não apenas sabiam que a Terra era redonda, mas também podiam medir seu tamanho. A primeira determinação bastante precisa do diâmetro da Terra foi feita por volta de 200 AC por Eratóstenes (276–194 AC), um grego que vivia em Alexandria, Egito. Seu método era geométrico, baseado em observações do sol.

O Sol está tão distante de nós que todos os raios de luz que atingem nosso planeta se aproximam de nós ao longo de linhas essencialmente paralelas. Para ver o porquê, observe a Figura 2.10. Pegue uma fonte de luz perto da Terra - digamos, na posição A. Seus raios atingem diferentes partes da Terra ao longo de caminhos divergentes. De uma fonte de luz em B ou em C (que ainda está mais longe), o ângulo entre os raios que atingem partes opostas da Terra é menor. Quanto mais distante a fonte, menor é o ângulo entre os raios. Para uma fonte infinitamente distante, os raios viajam ao longo de linhas paralelas.

Claro, o Sol não está infinitamente longe, mas dada sua distância de 150 milhões de quilômetros, os raios de luz que atingem a Terra a partir de um ponto no Sol divergem uns dos outros em um ângulo muito pequeno para ser observado a olho nu. Como consequência, se as pessoas em toda a Terra que pudessem ver o Sol apontassem para ele, seus dedos seriam, essencialmente, todos paralelos uns aos outros. (O mesmo também é verdadeiro para os planetas e estrelas - uma ideia que usaremos em nossa discussão sobre como funcionam os telescópios.)

Eratóstenes foi informado de que no primeiro dia de verão em Syene, Egito (perto da moderna Aswan), a luz do sol atingiu o fundo de um poço vertical ao meio-dia. Isso indicava que o Sol estava diretamente sobre o poço - o que significa que Syene estava em uma linha direta do centro da Terra ao sol. Na hora e data correspondentes em Alexandria, Eratóstenes observou a sombra que uma coluna fazia e viu que o Sol não estava diretamente acima, mas ligeiramente ao sul do zênite, de modo que seus raios formavam um ângulo com a vertical igual a cerca de 1/50 de um círculo (7 °). Como os raios do Sol que atingem as duas cidades são paralelos um ao outro, por que os dois raios não fariam o mesmo ângulo com a superfície da Terra? Eratóstenes argumentou que a curvatura da Terra redonda significava que "para cima" não era a mesma nas duas cidades. E a medição do ângulo em Alexandria, ele percebeu, permitia que ele descobrisse o tamanho da Terra. Alexandria, ele viu, deve ter 1/50 da circunferência da Terra ao norte de Syene (Figura 2.11). Alexandria foi medida em 5.000 estádios ao norte de Syene. (O estádio era uma unidade grega de comprimento, derivada do comprimento da pista de corrida em um estádio.) Eratóstenes, portanto, descobriu que a circunferência da Terra deve ser 50 × 5.000, ou 250.000 estádios.

Não é possível avaliar com precisão a precisão da solução de Eratóstenes porque há dúvidas sobre qual dos vários tipos de estádios gregos ele usou como sua unidade de distância. Se fosse o estádio olímpico comum, seu resultado seria cerca de 20% grande. De acordo com outra interpretação, ele usou um estádio igual a cerca de 1/6 km, caso em que seu número estava dentro de 1% do valor correto de 40.000 quilômetros. Mesmo que sua medição não fosse exata, seu sucesso em medir o tamanho de nosso planeta usando apenas sombras, luz solar e o poder do pensamento humano foi uma das maiores conquistas intelectuais da história.

Hiparco e Precessão

Talvez o maior astrônomo da antiguidade tenha sido Hipparchus, nascido em Nicéia, onde hoje é a Turquia. Ele ergueu um observatório na ilha de Rodes por volta de 150 aC, quando a República Romana estava expandindo sua influência por toda a região do Mediterrâneo. Lá ele mediu, com a maior precisão possível, as posições dos objetos no céu, compilando um catálogo de estrelas pioneiro com cerca de 850 entradas. Ele designou coordenadas celestes para cada estrela, especificando sua posição no céu, assim como especificamos a posição de um ponto na Terra dando sua latitude e longitude.

Ele também dividiu as estrelas em magnitudes aparentes de acordo com seu brilho aparente. Ele chamou as mais brilhantes de “estrelas de primeira magnitude” o próximo grupo mais brilhante, “estrelas de segunda magnitude” e assim por diante. Este sistema um tanto arbitrário, em forma modificada, ainda permanece em uso hoje (embora seja cada vez menos útil para astrônomos profissionais).

Observando as estrelas e comparando seus dados com observações mais antigas, Hiparco fez uma de suas descobertas mais notáveis: a posição no céu do pólo celeste norte havia se alterado ao longo do século e meio anterior. Hiparco deduziu corretamente que isso acontecera não apenas durante o período coberto por suas observações, mas de fato acontecia o tempo todo: a direção em torno da qual o céu parece girar muda lenta, mas continuamente. Lembre-se da seção sobre os pólos celestes e o equador celestial que o pólo norte celestial é apenas a projeção do pólo norte da Terra no céu. Se o pólo celeste norte está oscilando, então a própria Terra deve estar oscilando. Hoje, entendemos que a direção para a qual o eixo da Terra aponta realmente muda lenta, mas regularmente - um movimento que chamamos de precessão. Se você já assistiu a uma oscilação de pião, observou um tipo semelhante de movimento. O eixo do topo descreve um caminho em forma de cone, conforme a gravidade da Terra tenta derrubá-lo (Figura 2.12).

Como nosso planeta não é uma esfera exata, mas se projeta um pouco no equador, as atrações do Sol e da Lua fazem com que ele oscile como um topo. Demora cerca de 26.000 anos para o eixo da Terra completar um círculo de precessão. Como resultado desse movimento, o ponto onde nosso eixo aponta no céu muda com o passar do tempo. Enquanto Polaris é a estrela mais próxima do pólo celeste norte hoje (atingirá seu ponto mais próximo por volta do ano 2100), a estrela Vega na constelação de Lyra será a Estrela do Norte em 14.000 anos.

Modelo do Sistema Solar de Ptolomeu

O último grande astrônomo da era romana foi Claudius Ptolomeu (ou Ptolomeu), que floresceu em Alexandria por volta do ano 140. Ele escreveu uma compilação gigantesca de conhecimento astronômico, que hoje é chamada pelo nome árabe, Almagest (que significa “O Maior”). Almagest não lida exclusivamente com o próprio trabalho de Ptolomeu, inclui uma discussão sobre as conquistas astronômicas do passado, principalmente as de Hiparco. Hoje, é nossa principal fonte de informações sobre o trabalho de Hiparco e outros astrônomos gregos.

A contribuição mais importante de Ptolomeu foi uma representação geométrica do sistema solar que previu as posições dos planetas para qualquer data e hora desejadas. Hiparco, não tendo dados suficientes para resolver o problema sozinho, em vez disso reuniu material de observação para uso da posteridade. Ptolomeu complementou este material com novas observações de sua autoria e produziu um modelo cosmológico que durou mais de mil anos, até a época de Copérnico.

O fator complicador para explicar os movimentos dos planetas é que sua aparente errância no céu resulta da combinação de seus próprios movimentos com a revolução orbital da Terra. Enquanto observamos os planetas de nosso ponto de vista na Terra em movimento, é um pouco como assistir a uma corrida de carro enquanto você está competindo nela. Às vezes, os carros dos oponentes passam por você, mas outras vezes você os ultrapassa, fazendo com que pareçam se mover para trás em relação a você.

A Figura 2.13 mostra o movimento da Terra e de um planeta mais distante do Sol - neste caso, Marte. A Terra viaja ao redor do Sol na mesma direção que o outro planeta e quase no mesmo plano, mas sua velocidade orbital é mais rápida. Como resultado, ele ultrapassa o planeta periodicamente, como um carro de corrida mais rápido na pista interna. A figura mostra onde vemos o planeta no céu em momentos diferentes. A trajetória do planeta entre as estrelas é ilustrada no campo estelar no lado direito da figura.

Link para aprendizagem

O simulador de configurações planetárias da Foothill AstroSims permite que você veja o progressivo normal e o movimento retrógrado ocasional de outros planetas. Você pode alternar entre a visualização do movimento da Terra e de Marte (bem como de outros planetas).

Normalmente, os planetas se movem para o leste no céu ao longo das semanas e meses em que orbitam o Sol, mas das posições B para D na Figura 2.13, conforme a Terra passa pelos planetas em nosso exemplo, ela parece derivar para trás, movendo-se para o oeste no céu. Embora esteja realmente se movendo para o leste, a Terra, que se move mais rápido, o ultrapassou e parece, de nossa perspectiva, deixá-lo para trás. Conforme a Terra gira sua órbita em direção à posição E, o planeta retoma seu movimento aparente para o leste no céu. O movimento temporário aparente para o oeste de um planeta conforme a Terra oscila entre ele e o Sol é chamado de movimento retrógrado. Esse movimento para trás é muito mais fácil de entender hoje, agora que sabemos que a Terra é um dos planetas móveis e não o centro imóvel de toda a criação. Mas Ptolomeu se deparou com o problema muito mais complexo de explicar tal movimento ao assumir uma Terra estacionária.

Além disso, como os gregos acreditavam que os movimentos celestes deviam ser círculos, Ptolomeu teve que construir seu modelo usando apenas círculos. Para isso, ele precisava de dezenas de círculos, alguns movendo-se em torno de outros círculos, em uma estrutura complexa que deixa o observador moderno tonto. Mas não devemos deixar nosso julgamento moderno obscurecer nossa admiração pela conquista de Ptolomeu. Em sua época, um universo complexo centrado na Terra era perfeitamente razoável e, à sua maneira, muito bonito. No entanto, como Afonso X, o Rei de Castela, foi relatado ter dito depois de ter o sistema ptolomaico de movimentos do planeta explicado a ele: "Se o Senhor Todo-Poderoso tivesse me consultado antes de embarcar na Criação, eu deveria ter recomendado algo mais simples."

Ptolomeu resolveu o problema de explicar os movimentos observados dos planetas fazendo com que cada planeta girasse em uma pequena órbita chamada epiciclo. O centro do epiciclo girou em torno da Terra em um círculo chamado deferente (Figura 2.14). Quando o planeta está em posição x na Figura 2.14 na órbita do epiciclo, ele está se movendo na mesma direção que o centro do epiciclo da Terra, o planeta parece estar se movendo para o leste. Quando o planeta está em y, no entanto, seu movimento é na direção oposta ao movimento do centro do epiciclo em torno da Terra. Ao escolher a combinação certa de velocidades e distâncias, Ptolomeu conseguiu que o planeta se movesse para o oeste na velocidade correta e pelo intervalo de tempo correto, replicando assim o movimento retrógrado com seu modelo.

Link para aprendizagem

Use o simulador do Sistema Ptolomaico da Foothill AstroSims para explorar como o sistema de deferentes e epiciclos de Ptolomeu explicou o movimento aparente dos planetas.

No entanto, veremos em Órbitas e Gravidade que os planetas, como a Terra, viajam ao redor do Sol em órbitas que são elipses, não círculos. Seu comportamento real não pode ser representado com precisão por um esquema de movimentos circulares uniformes. Para coincidir com os movimentos observados dos planetas, Ptolomeu teve que centralizar os círculos deferentes, não na Terra, mas em pontos a alguma distância da Terra. Além disso, ele introduziu um movimento circular uniforme em torno de outro eixo, chamado de ponto equante. Tudo isso complicou consideravelmente seu esquema.

É uma homenagem ao gênio de Ptolomeu como um matemático que ele foi capaz de desenvolver um sistema tão complexo para explicar com sucesso as observações dos planetas. Pode ser que Ptolomeu não pretendesse que seu modelo cosmológico descrevesse a realidade, mas apenas servir como uma representação matemática que lhe permitisse prever as posições dos planetas a qualquer momento. Seja qual for o seu pensamento, seu modelo, com algumas modificações, foi finalmente aceito como oficial no mundo muçulmano e (mais tarde) na Europa cristã.


Mapeando o Mundo

O matemático, astrônomo e geógrafo grego do século II Claudius Ptolomeu fundou a ciência ocidental da cartografia.

De seu estudo em Alexandria, Ptolomeu atribuiu coordenadas de latitude e longitude a 8.000 localizações geográficas, compilando as informações em seu Geographia, um atlas da geografia mundial que incluía mapas coloridos representando regiões do mundo então conhecido.

Embora os dados de Ptolomeu fossem imprecisos, seu trabalho (traduzido para o latim no início de 1400) influenciou cartógrafos e exploradores mais de um milênio após a publicação da Geographia.

Este artigo apareceu originalmente impresso como & quotThe Mapmaker & # x27s Mystery. & Quot


Olhe para o horizonte: por que a latitude foi mais fácil de encontrar do que a longitude

& lsquoShips, Clocks & amp Stars: The Quest for Longitude & rsquo traça a história de encontrar métodos confiáveis ​​para determinar sua longitude no mar. Imagem: ANMM.

Navios, relógios e estrelas: a busca pela longitude conta a incrível história de como o problema de determinar a longitude no mar foi resolvido. A exposição explica os métodos rivais e mostra a incrível habilidade e engenhosidade do relojoeiro John Harrison, cujos relógios finalmente deram aos marinheiros um meio prático de calcular sua longitude de maneira simples.

Por que foi tão difícil encontrar um meio de encontrar a longitude, quando parece que encontrar a latitude foi um processo relativamente simples?

A resposta curta é que a latitude tinha pontos de referência facilmente disponíveis e também eram fáceis de medir e usar para orientação, mesmo sem instrumentos sofisticados. No entanto, as referências para longitude eram muito menos óbvias e precisavam de ferramentas e tabelas de informações muito precisas para que sua medição pudesse ser usada.

Pontos de referência são a chave para estar perdido ou saber onde você está. Se você está perdido, não há nada familiar ao seu redor como referência para guiá-lo em sua jornada ou localizar onde você pode estar e levá-lo de volta de onde você veio.

Em termos contemporâneos, latitude é a sua localização ao norte ou sul do equador e longitude é a sua localização a leste ou oeste do meridiano principal, 0 graus. Ambas são linhas imaginárias que circundam a Terra e, em um gráfico moderno, estabelecem uma grade de linhas perpendiculares entre si que permitem localizar sua posição. Esses termos e seu método associado de mapeamento com uma grade geométrica são relativamente recentes na história da humanidade.

Globo terrestre feito por Newton & amp Son, 1851-1857. Coleção ANMM: 00045821.

No entanto, latitude, ou a mesma coisa com outro nome, tem sido amplamente usada pelos humanos desde que eles começaram a explorar os oceanos e talvez até antes, talvez conforme as pessoas se mudassem para novos lugares na terra, deixando uma localidade com marcos conhecidos. Isso ocorre porque a latitude tem uma referência óbvia no céu e um mapa ou carta apresentando o sol durante o dia e as estrelas, a lua e os planetas à noite. Conforme você se move para o norte e para o sul, o mapa no céu muda.

Você poderia & lsquomeasure & rsquo onde estava em relação às mudanças na localização dos corpos celestes. Sua posição relativa à medida que se erguiam e se punham era simples de observar, mas também sua altura acima do horizonte mudava conforme você se movia para o norte e para o sul, e isso poderia ser estimado ou mesmo medido com uma precisão bastante razoável por diferentes métodos.

O globo celestial Bleu representa a primeira publicação completa das constelações do hemisfério sul e rsquos, incluindo o Cruzeiro do Sul. Willem Blaeu é conhecido pela qualidade de suas cartas e cartografia, que representam algumas das obras mais precisas do século XVII. Coleção ANMM: 00005756.

Toda essa referência no céu formava um mapa próprio, e embora mudasse durante a noite e ao longo das estações, e até apresentasse uma visão diferente dos corpos dependendo de sua localização, as mudanças foram todas graduais e formaram um padrão que muitos comunidades e civilizações foram capazes de observar e registrar, muitas vezes com detalhes e percepções impressionantes. Esse conhecimento e compreensão acumulados foram transmitidos e as pessoas foram capazes de determinar qualquer coisa, desde uma indicação ampla até uma localização razoavelmente precisa de onde estavam na direção norte-sul, seja em relação a outro ponto conhecido ou, em tempos posteriores, em relação ao equador.

A busca pela determinação da longitude desenvolveu uma série de métodos possíveis, três dos quais eram potencialmente bastante precisos. As observações das luas de Júpiter e rsquos podiam ser usadas e funcionavam bem em terra, e as observações da lua pelo método da distância lunar também apresentavam uma resposta muito precisa. Além disso, o conceito de usar a diferença de tempo entre um local conhecido e o seu local como meio de calcular a longitude também era amplamente conhecido. No entanto, tudo isso precisava de observações muito precisas dos diferentes corpos celestes e, no caso dos dois primeiros, registros muito detalhados de seus padrões de movimento e cálculos tediosos para chegar a uma resposta. A hora do dia também era necessária e com muita precisão. Os instrumentos exigidos - telescópios, sextantes, relógios e assim por diante - foram melhorando gradualmente em precisão, mas não começaram a atender aos requisitos necessários até os anos 1700 e 1800.

A diferença no tempo ou método de cronometragem que eventualmente deu acesso prático à longitude no mar usava uma referência específica como um datum para o tempo que estava dentro do mapa móvel de leste para oeste no céu. Dentro desse movimento leste-oeste estava uma oscilação norte-sul. Todos os corpos estavam subindo no céu até um ponto alto acima do horizonte e então se pondo novamente no oeste. Esta mudança na altura acima do horizonte pode ser vista na Terra como um vetor norte / sul, ou deriva, dentro do movimento leste / oeste. O ponto mais alto ficava ao norte ou ao sul no céu e sempre ocorria no ponto médio entre o momento em que um corpo se levantava e se punha, e esse ponto médio era uma referência constante, pois ocorria no mesmo horário todos os dias.

Foi um desses pontos médios, junto com Harrison resolvendo o problema técnico de criar um relógio que marcava a hora com precisão por dias a fio, o que ajudou a fornecer uma solução prática para o problema da longitude. O ponto é chamado de meio-dia local, o ponto em que o sol estava mais alto no céu. Enquanto o nascer e o pôr do sol mudam a cada dia, o meio-dia local é sempre o mesmo e, portanto, um ponto de referência preciso para verificar a hora todos os dias, onde quer que você esteja. Se você pudesse então comparar o seu tempo com o tempo em outro local conhecido, você poderia calcular sua longitude em relação ao local conhecido.

O sol se move pelo céu olhando para o norte e meio-dia local (13h09 EDST) no museu em 10 de fevereiro de 2016. Imagens: David Payne / ANMM.

Na verdade, o ponto alto de outros corpos também poderia fazer isso, mas o sol era óbvio. O meio-dia local no meridiano principal de 0 graus, que passa pelo Observatório Real de Greenwich, em Londres, acabou se tornando o dado aceito para longitude e hora, levando ao conhecido termo Greenwich Mean Time. O GMT é na verdade uma média ou & lsquomean & rsquo para o meio-dia local no Meridiano de Greenwich porque há algumas pequenas flutuações no meio-dia local que precisam ser permitidas. Você pode ler mais sobre isso, junto com algumas outras questões intrigantes que tiveram que ser resolvidas e explorar alguns antecedentes abrangentes de tempo, distância e velocidade na história digital Longitude e ndash Uma história dá uma volta completa.

Navios, relógios e estrelas: a busca pela longitude foi produzido pelo National Maritime Museum, parte do Royal Museums de Greenwich, em Londres.


Longitude e a Académie Royale

Eratóstenes calculou a circunferência da Terra e foi o primeiro a tentar produzir um mapa do mundo baseado em um sistema de linhas de latitude e longitude. Hipparchus foi o primeiro a especificar as posições dos lugares na Terra usando latitude e longitude como coordenadas. Seu trabalho com trigonometria esférica o levou a esse sistema. Ele sugeriu medir a latitude, a distância ao norte ou ao sul do equador, determinando a razão entre o dia mais longo e o mais curto naquele lugar.

Para longitude, Hipparchus propôs um meridiano zero através de Rodes, com distâncias leste / oeste desta linha determinadas comparando a hora local de um lugar com uma hora absoluta. Ele sugeriu que o tempo absoluto fosse determinado usando eclipses lunares, medindo o tempo em que o eclipse lunar começava e terminava e encontrava a diferença entre esse tempo absoluto e o horário local. O método é teoricamente correto, mas exigia um relógio preciso que não estava disponível naquele momento. O outro problema é que os eclipses lunares dependem de onde na Terra são observados.

Ptolomeu escreveu Guia de Geografia em oito livros. Dava informações sobre a construção de mapas e listava lugares na Europa, África e Ásia dando sua latitude e longitude. Este trabalho não era exato. Ptolomeu usou um valor para a circunferência da Terra que era muito pequeno, estimativas muito melhores eram conhecidas já naquela época.

O século X viu Abu'l-Wafa e Mansur produzirem resultados trigonométricos que foram aplicados por, em particular, al-Biruni ao principal problema da geografia matemática, nomeadamente a determinação da latitude e longitude. Al-Biruni acreditava que a Terra girava em seu eixo e fazia cálculos precisos de latitude e longitude.

A era da exploração rapidamente exibiu os problemas de navegação. Em primeiro lugar, não havia mapas para navegar e uma das principais tarefas dos primeiros exploradores era mapear as terras que eles descobriram. No entanto, se os mapas fossem produzidos, era necessário ser capaz de determinar a posição na Terra. Como encontrar um método prático?

Espanha e Portugal foram os dois principais países envolvidos na exploração. Eles estavam em disputa pelo "novo mundo" e, em 1493, o Papa Alexandre VI, que era espanhol, emitiu a Bula de Demarcação que encerraria a disputa. Ele traçou um meridiano de cem léguas dos Açores e atribuiu à Espanha todas as terras não descobertas a oeste da linha, enquanto a Portugal atribuiu todas as terras não descobertas a leste da linha. Uma ótima solução se alguém fosse capaz de determinar onde o terreno estava em relação à linha

O método é teoricamente correto, mas Werner não havia resolvido o problema da longitude, já que o bastão cruzado não conseguia fazer medições precisas o suficiente e, mais seriamente, não havia teoria matemática da órbita das Luas (e mesmo quando Newton deu sua teoria da gravitação 150 anos depois o movimento da Lua, um problema de três corpos, estava além da solução). Assim, compilar tabelas da posição da Lua só foi possível coletando dados e extrapolando para obter previsões da posição que logo se desviou da posição real.

O comércio floresceu e grande riqueza foi produzida a partir de navios que retornavam com especiarias e outros bens de grande valor. No entanto, muitos navios foram perdidos, pois não foram capazes de determinar suas posições. Fine, por volta de 1520, começou a produzir mapas da França e mapas do mundo. Ele defendeu um refinamento do método grego de eclipses lunares para determinar a longitude.

A posição das Ilhas das Especiarias estava em disputa e a Espanha buscou uma solução para esses problemas onerosos. Nunes foi nomeado professor de matemática em 1529 especificamente para tentar resolver este e outros problemas relacionados. Ele se dedicou a problemas de navegação, bem como à produção de mapas e projeções cartográficas. Tornou-se o maior especialista da sua época nas novas descobertas de Espanha e Portugal.

Gemma Frisius, em 1530, propôs um método para encontrar a longitude usando um relógio. Basicamente, o relógio foi acertado na partida e manteve uma hora absoluta que poderia ser comparada com a hora local na chegada. A distância leste / oeste percorrida pode então ser calculada. Ele escreveu:-

Gemma Frisius então dá instruções precisas para traduzir a diferença de tempo em distância leste / oeste percorrida. É claro que esse método era totalmente impraticável, pois os relógios não eram precisos o suficiente. No entanto, é importante notar que 250 anos depois, Gemma Frisius provou estar certa, pois esse se tornou o método final para determinar a longitude no mar.

O problema de determinar a posição no mar e produzir mapas precisos do mundo era extremamente importante. O fato de nenhuma solução para esse problema ter sido encontrada estava custando aos países grandes somas de dinheiro. Uma solução teve que ser encontrada, então os países começaram a adotar o método padrão, ou seja, oferecer dinheiro, prêmios, pensões, riquezas inacreditáveis ​​a matemáticos e astrônomos que pudessem fornecer um método para encontrar a longitude no mar.

O primeiro país a oferecer um prêmio foi a Espanha. Primeiro, Filipe II ofereceu um prêmio em 1567. Logo depois que Filipe III da Espanha subiu ao trono em 1598, ele foi aconselhado a oferecer um grande prêmio a

Foi oferecido um prêmio de 6.000 ducados mais 2.000 ducados de renda vitalícia com despesas de 1.000 ducados. Philip, entretanto, era bastante indiferente às suas responsabilidades como rei e a enorme resposta à sua oferta de prêmio o deixou com pouco entusiasmo por qualquer um dos esquemas propostos. Um esquema proposto era de Galileu. Ele escreveu à corte espanhola em 1616 propondo que a maneira de medir o tempo absoluto, que poderia ser medido em qualquer ponto da Terra, era usar as luas de Júpiter. Galileu observou as luas pela primeira vez em 1610 e em 1612 ele tinha tabelas de seus movimentos que eram precisas o suficiente para permitir que ele previsse suas posições com vários meses de antecedência.

Uma longa correspondência durante um período de 16 anos não conseguiu convencer a Espanha das virtudes do esquema, então, quando a Holanda ofereceu um grande prêmio em 1636

então Galileu tentou convencer os Estados Gerais, o corpo de delegados que representam as Províncias Unidas da Holanda, de seu esquema envolvendo as luas de Júpiter. Uma comissão foi criada e a proposta de Galileu foi levada muito mais a sério pela Holanda do que pelos espanhóis. No entanto, nessa época Galileu estava essencialmente em prisão domiciliar em Arcetri, perto de Florença, e quando um dos comissários tentou visitá-lo, a Inquisição garantiu que o contato fosse impossível. Os Estados Gerais perderam o interesse no método alguns anos depois, quando Galileu morreu.

Como havia muitos prêmios grandes em oferta, um grande número de pessoas tentou ganhá-los. Na verdade, várias pessoas receberam quantias menores de dinheiro para continuar a trabalhar em seu método específico. Uma proposta séria, entretanto, foi apresentada por Jean-Baptiste Morin em 1634 e foi feita para seu próprio país, a França. O cardeal Richelieu, ministro-chefe do rei Luís XIII da França de 1624 a 1642, criou uma comissão composta por Étienne Pascal, Mydorge, Beaugrand, Hérigone, JC Boulenger e L de la Porte para investigar as alegações de Morin.

Morin não acreditava no método do relógio de transporte sugerido pela primeira vez por Gemma Frisius. Na verdade, ele desconfiava de relógios e disse

Ele propôs uma variação do método da distância lunar com algumas melhorias, como melhores instrumentos e levando em conta a paralaxe lunar. No entanto, seu método ainda não era prático e a comissão esteve em disputa com Morin durante os cinco anos após ele ter feito sua proposta. Ele propôs a criação de um observatório para fornecer dados lunares precisos em suas tentativas de convencer os comissários. O cardeal Richelieu morreu em 1642 e seu sucessor, o cardeal Mazarin, deu a Morin 2.000 livres por seus esforços em 1645.

Em 1651, o cardeal Mazarin, então a principal figura política da França, foi forçado a deixar Paris durante a luta entre o rei e o parlamento. Jean-Baptiste Colbert tornou-se o agente de Mazarin em Paris e Colbert foi recompensado por Mazarin que, em seu leito de morte em 1661, recomendou Colbert ao rei, Luís XIV. A partir dessa época, Colbert dedicou todos os seus esforços para servir ao Rei de todas as maneiras possíveis e ele logo estava em uma posição para fazer isso, tornando-se ministro de Assuntos Internos.

Colbert acreditava que a ciência e o poder marítimo eram a forma mais importante de alcançar grandes coisas para a França. Em 1666, por iniciativa de Colbert, a Académie Royale des Sciences foi fundada. Na primavera daquele ano, ele persuadiu o rei a se comprometer a financiar a nova sociedade. Tinha o propósito geral de estudar uma ampla gama de atividades científicas, mas seus objetivos específicos eram melhorar mapas, cartas de navegação e avançar a ciência da navegação. Acreditava-se firmemente que a matemática e a astronomia eram a chave para resolver esses problemas pendentes da época.

Colbert estava determinado a que a Académie Royale des Sciences deveria ter os melhores cientistas do mundo, então ele enviou convites pessoais, com ofertas de grandes somas de dinheiro para uso pessoal e para pesquisa, a muitos cientistas e matemáticos de renome, incluindo Huygens, Leibniz, Tschirnhaus , Hevelius, Viviani, Romer e Newton. Huygens e o astrônomo dinamarquês Romer aceitaram imediatamente e se juntaram a eles Jean Picard, Adrian Auzout e outros cientistas franceses. Na verdade, Colbert selecionou quinze cientistas de ponta e foi com esse número que a Académie Royale abriu em 22 de dezembro de 1666.

Você pode ver uma foto de uma reunião antecipada da Academia em THIS LINK

Usando grandes somas de dinheiro que foram disponibilizadas para pesquisa, os matemáticos e cientistas da Académie Royale começaram a trabalhar em uma ampla gama de problemas matemáticos e científicos, muitos deles associados à solução do problema da longitude.

Huygens foi particularmente importante para a Académie Royale des Sciences, pois patenteou o relógio de pêndulo em 1656 e vários de seus relógios foram testados, embora sem muito sucesso, no mar na tentativa de encontrar a longitude. Howse, escrevendo em [7], diz: -

Depois de começar a trabalhar para a Académie Royale em Paris, Huygens tentou aperfeiçoar o funcionamento de seus relógios de pêndulo. Os cientistas receberam uma casa perto de Cordeliers e montaram instrumentos astronômicos como um quadrante, um sextante e um grande relógio de sol no jardim. Eles começaram a fazer observações do jardim da casa perto de Cordeliers em janeiro de 1667, também fazendo observações do jardim do Louvre.

Esses locais estavam longe de ser ideais para fins de pesquisa e Colbert conseguiu obter uma bolsa do rei para instalar o Observatório de Paris em Faubourg, St. Jacques, longe o suficiente de Paris para evitar luzes e outros problemas. Em 21 de junho de 1667, o dia do solstício de verão, o Observatório foi oficialmente aberto e observações foram feitas para determinar a localização exata do novo Observatório. A linha meridiana através do Observatório tornou-se a linha meridiana oficial de Paris.

Em seus primeiros dias, a Académie Royale des Sciences se reunia em segredo e as primeiras publicações de seus membros eram anônimas. A Académie convidou outros cientistas que não os seus membros para uma reunião apenas para avaliar o seu trabalho e mesmo assim os visitantes tiveram que abandonar as sessões antes que os membros da Académie Royale discutissem a qualidade do trabalho apresentado. Uma pessoa que apresentou suas idéias sobre a longitude foi Jacques Graindorge, o prior de uma abadia beneditina em Fontenay, perto de Caen. Ele alegou saber o segredo da longitude já em 1662, mas se recusou a divulgar suas teorias. Graindorge escreveu a Colbert afirmando que seu método permitia aos marinheiros determinar as linhas de longitude por medição direta com a mesma facilidade com que podiam calcular sua latitude.

Em novembro de 1668, Colbert convidou Graindorge para vir a Paris e explicar seus métodos. Graindorge ficou satisfeito em receber o convite, mas disse que não poderia arcar com as despesas da viagem. Colbert se ofereceu para arcar com todas as despesas da viagem e por fim, após duas vagas reservadas em um ônibus para que ele pudesse ter uma viagem mais confortável, Graindorge concordou. Em janeiro de 1669, ele apresentou seus métodos à Académie Royale des Sciences, que montou um comitê composto por Huygens e Jean Picard para examiná-los. O comitê declarou o método inútil, mas Colbert ainda estava disposto a pagar 1.200 livres a Graindorge para cobrir todas as despesas possíveis de sua viagem. A Académie Royale estava desesperada para examinar todas as chances de uma solução e dinheiro não era problema.

Os membros da Académie Royale des Sciences fizeram observações da Lua ao longo dos anos de 1667 a 1669, o que os convenceu de que a matemática da posição da Lua era muito difícil para torná-la útil como uma solução para o problema da longitude. Durante esse tempo, Huygens tentou aperfeiçoar seus relógios com testes de mar. Howse, escrevendo em [7], diz: -

No entanto, em 1668, Cassini, trabalhando na Itália, publicou tabelas das luas de Júpiter que ele compilou ao longo de um período de 16 anos. Os dados agora eram melhores do que quando Galileu propôs o método pela primeira vez e, portanto, as observações começaram no Observatório de Paris e Colbert começou a trazer Cassini para Paris.Com ofertas de grandes quantias de dinheiro, Cassini veio a Paris em 4 de abril de 1669, embora o Senado de Bolonha, o Papa e o próprio Cassini acreditassem que fosse apenas para uma curta visita.

A Cassini descobriu que o trabalho na Académie Royale des Sciences estava progredindo rapidamente. Huygens e Auzout estiveram trabalhando em lentes de moagem e espelhos e desenvolveram novos telescópios que permitiram a Huygens calcular o período de rotação de Saturno e descobrir o sistema de anéis de Saturno e uma das luas de Saturno. O cronômetro universal fornecido pelas luas de Júpiter parecia fornecer parte da resposta para o problema da longitude, mas outras dificuldades permaneceram. O tamanho da Terra ainda não era conhecido com precisão suficiente para permitir a conversão precisa entre a distância linear na superfície e as medidas angulares fornecidas pela comparação dos tempos locais e absolutos. Em 1669, Picard recebeu a tarefa de fazer medições precisas do tamanho da Terra.

Picard usou um método de triangulação, o método proposto pela primeira vez por Gemma Frisius, escolhendo como pontos de base o Pavilhão em Malvoisine perto de Paris e a torre do relógio em Sourdon perto de Amiens. Treze grandes triângulos foram examinados para dar a distância precisa entre esses pontos de base. As observações das luas de Júpiter foram feitas com três telescópios e Picard usou dois relógios de pêndulo para medir o tempo, um com um pêndulo batendo uma vez por segundo, o outro batendo a cada meio segundo. Ele relatou que seus relógios

Depois de todas as medições terem sido feitas e os resultados da pesquisa terem sido estudados, foi anunciado que o diâmetro da Terra era de cerca de 12554 km, um bom resultado em comparação com o diâmetro equatorial agora conhecido como 12756 km.

Logo Cassini estava encarregado do Observatório de Paris e ele começou um projeto para usar o método das luas de Júpiter em conjunto com os novos dados disponíveis para o tamanho da Terra para mapear o mundo. Ele se correspondeu com cientistas em muitos outros países e dados precisos foram obtidos para a localização de centenas de vilas e cidades. No terceiro andar do Observatório de Paris, Cassini projetou um planisfério, um mapa do mundo usando uma projeção azimutal com o Pólo Norte no centro. Embora essas formas de terra muito distorcidas, fornecessem latitudes e longitudes precisas. Uma corda estava presa ao centro com um ponteiro móvel sobre ela. O ponteiro foi definido para a latitude correta e o cabo girado para a longitude correta para localizar a posição. O rei, Colbert e toda a corte francesa vieram ver esta maravilhosa criação da Académie Royale des Sciences que foi demonstrada por Cassini, Picard e La Hire.

Você pode ver uma foto desta visita real em THIS LINK.

Tendo completado suas medições do tamanho da Terra, Picard foi enviado em uma expedição a Caiena em 1672. O principal motivo da expedição foi observar a oposição de Marte e foi uma expedição bem-sucedida. No entanto, Picard levou consigo um relógio de pêndulo que foi cuidadosamente calibrado no Observatório de Paris antes de sua partida. Uma vez em Caiena, no entanto, o relógio perdeu cerca de 2 horas. 5 minutos por dia. Picard teve que encurtar seu pêndulo em cerca de 0. 2 cm para manter a hora correta. A Cassini suspeitou que isso se devia a um erro nas observações. Outras expedições que partiram de Paris para medir a longitude foram orientadas a ficar atentos a quaisquer variações inesperadas no desempenho de seus relógios de pêndulo.

Em 1681, a Académie Royale des Sciences montou uma expedição à ilha de Gorée, nas Índias Ocidentais. Varin e des Hayes foram escolhidos para liderar e foram treinados pela Cassini em Paris antes de partir para que pudessem aperfeiçoar suas habilidades na obtenção de medidas precisas de longitude. Essa era uma tarefa importante, pois havia poucas medições confiáveis ​​de longitude daquela parte do mundo. Embora seja principalmente uma expedição para determinar a longitude, também foi usada para fins científicos gerais e os cientistas foram instruídos a fazer leituras de temperatura, pressão e coletar dados científicos.

Cassini escreveu uma descrição detalhada de como exatamente as medições de longitude deveriam ser realizadas. Essas instruções estão contidas em vários artigos e fornecem um excelente relato dos métodos científicos da época. Grande cuidado foi tomado ao cronometrar os eclipses das luas. Io, a lua mais próxima de Júpiter, foi usada e seis fases do eclipse foram cronometradas para maior precisão. A primeira leitura é feita quando Io está a uma distância igual ao seu diâmetro de Júpiter, a próxima quando toca o planeta, a terceira quando está completamente eclipsado, a quarta quando o punho aparece atrás do planeta, a quinta quando toca o planeta e o sexto e último momento, quando Io tem seu próprio diâmetro em relação ao planeta.

Brown, em [1], explica as instruções da Cassini para um homem e dois homens observando: -

Dois relógios foram usados, um mantendo o tempo médio, ou seja, 24 horas por dia, o outro tempo sideral de 23 horas, 56 minutos e 4 segundos para o dia (o tempo até as estrelas atingirem a mesma posição do dia anterior). Os relógios foram calibrados a partir de observações do Sol e de uma estrela. A latitude do local de onde as observações estavam sendo feitas foi encontrada calculando a altura da Estrela Polar e do Sol ao meio-dia e consultando as tabelas de declinação. A longitude foi calculada usando a diferença na hora local e no tempo absoluto conforme encontrado no tempo dos eclipses.

Varin e des Hayes descobriram que, como os de Picard, seus relógios não funcionavam corretamente e eles tiveram que encurtar o comprimento dos pêndulos. A Cassini não estava convencida de que o comportamento dos relógios fosse devido às diferenças de gravidade próximas ao equador. Newton, que previu que a Terra seria achatada nos pólos, ficou satisfeito em aceitar esta evidência experimental como prova de suas afirmações e citou os resultados desses experimentos na terceira edição de seu Principia.

A Académie Royale des Sciences havia resolvido o problema da longitude para lugares em terra. Seus dados eram precisos e, coletados com a supervisão da Cassini, levaram a um conhecimento preciso da Terra pela primeira vez. No entanto, ainda havia o problema de encontrar a longitude no mar, que era vital para os navios mercantes e o domínio naval. O método das luas de Júpiter não tinha utilidade para isso porque o movimento da nave tornava as observações dos tempos dos eclipses impossíveis. Muitas pessoas projetaram plataformas projetadas para permanecer fixas enquanto o navio rodava, mas nenhuma teve sucesso.


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