14 Nov
John Harrison, un abile orologiaio inglese del XVIII secolo, è ricordato come uno dei grandi innovatori della sua epoca per aver risolto uno dei più gravi problemi della navigazione marittima: il calcolo della longitudine. La sua invenzione, un orologio marino estremamente preciso e resistente alle condizioni del mare, rappresentò un grande passo avanti nella navigazione e cambiò il destino dei viaggi per mare.
Il Problema della Longitudine e il Premio del Governo Inglese
Durante il XVII e XVIII secolo, i navigatori potevano calcolare con relativa facilità la latitudine, ossia la posizione nord-sud, basandosi sull’osservazione dell’altezza del sole o delle stelle sopra l’orizzonte. Tuttavia, determinare la longitudine, la posizione est-ovest, era una sfida ben più complessa. Per secoli, molti marinai persero la vita o naufragarono a causa dell’incapacità di determinare con precisione la longitudine.
La chiave per risolvere questo problema era avere un orologio che potesse mantenere l’ora esatta di un punto di riferimento, come Greenwich, mentre si viaggiava per mare. Confrontando questa “ora di casa” con l’ora locale determinata osservando la posizione del sole, i navigatori potevano calcolare con precisione la loro longitudine. Tuttavia, gli orologi dell’epoca non erano in grado di resistere alle condizioni di un viaggio marittimo: l’umidità, le variazioni di temperatura e il movimento delle onde alteravano la loro precisione.
Consapevole dell’importanza di risolvere il problema, nel 1714 il Parlamento inglese istituì il Longitude Act, che prometteva una ricompensa di 20.000 sterline (una cifra enorme per l’epoca) a chiunque fosse riuscito a trovare un metodo affidabile per calcolare la longitudine in mare entro una precisione di mezzo grado. La sfida attirò scienziati, inventori e astronomi di ogni tipo, ma le soluzioni proposte si rivelarono inefficaci fino all’arrivo di Harrison.
John Harrison e la Sua Ricerca
John Harrison nacque nel 1693 a Foulby, un piccolo villaggio inglese, e sin da giovane mostrò grande interesse e talento per la costruzione di orologi. Da autodidatta, sviluppò una profonda comprensione dei meccanismi e delle innovazioni necessarie per migliorare la precisione degli orologi.
A partire dal 1730, Harrison iniziò a progettare una serie di orologi marini, noti come “cronometri”, progettati per mantenere l’ora con estrema precisione anche nelle difficili condizioni del mare. Il primo prototipo di Harrison, chiamato H1, era un imponente orologio a molle e ruote di legno e metallo, progettato per compensare le variazioni di temperatura e il movimento. Pur essendo un capolavoro meccanico, H1 non soddisfaceva ancora gli standard di precisione richiesti per vincere il premio.
Harrison continuò a perfezionare i suoi modelli, producendo successivamente l’H2 e l’H3, ma entrambi non risolsero completamente il problema. Tuttavia, l’H3 introdusse importanti innovazioni come un bilanciere a molle che avrebbe migliorato la stabilità temporale.
L’Invenzione dell’H4: La Svolta nella Navigazione
Dopo oltre vent’anni di ricerca e perfezionamento, Harrison realizzò il suo capolavoro: l’H4, un orologio portatile che somigliava più a un grande orologio da tasca che ai cronometri marini precedenti. Questo strumento fu completato nel 1759 e, con grande sorpresa, riuscì a mantenere l’ora con una precisione senza precedenti. L’H4 era in grado di sopportare le condizioni di un viaggio in mare, dimostrandosi immune agli sbalzi di temperatura e al movimento, due dei principali ostacoli per i cronometri precedenti.
L’H4 fu messo alla prova nel 1761 durante un viaggio verso la Giamaica. Il cronometro di Harrison calcolò la longitudine con uno scarto di soli 5 secondi, un risultato che superava di gran lunga i requisiti del Longitude Act. Nonostante l’evidente successo, Harrison dovette affrontare numerosi ostacoli per ottenere il premio: la Commissione della Longitudine, influenzata da scienziati come Nevil Maskelyne, ritardò il riconoscimento ufficiale della sua invenzione, dubitando dell’affidabilità del metodo.
Il Riconoscimento Finale e L’Eredità di Harrison
Dopo una lunga battaglia, Harrison ottenne finalmente il riconoscimento per il suo lavoro solo nel 1773, quando il Parlamento gli assegnò un premio di 10.000 sterline. A quel punto Harrison aveva 80 anni e non poté godere appieno del trionfo, ma la sua invenzione segnò un punto di svolta nella storia della navigazione.
La realizzazione dell’H4 di Harrison non solo risolse il problema della longitudine, ma aprì la strada a un’era di esplorazioni più sicure e precise. Il cronometro di Harrison fu perfezionato e divenne uno strumento fondamentale per tutti i navigatori dell’epoca, permettendo un tracciamento preciso delle rotte e riducendo significativamente i rischi di naufragio.
La storia di John Harrison è emblematica di come il genio, la determinazione e l’ingegno possano superare le sfide tecniche e burocratiche. Harrison, senza una formazione accademica, riuscì a vincere una delle sfide scientifiche più ardue del suo tempo e la sua eredità vive tutt’oggi, ricordata come un punto di svolta per la scienza e la navigazione.
Gli orologi di Harrison
John Harrison sviluppò quattro cronometri principali, noti come H1, H2, H3 e H4, ognuno dei quali rappresentava un avanzamento tecnico verso la soluzione definitiva del problema della longitudine. Vediamo le tappe fondamentali e i dettagli tecnici di ciascuno di questi orologi.
1. H1 – Il Primo Prototipo (1735)
L’H1 fu il primo tentativo di Harrison di creare un orologio capace di mantenere l’ora precisa in mare. Fu completato nel 1735 e presentava una serie di innovazioni per risolvere i problemi tipici della navigazione.
Dettagli tecnici dell’H1:
- Struttura a doppio pendolo: Harrison utilizzò un sistema di pendoli a bilanciere, in cui due barre oscillavano in direzioni opposte. Questo design permetteva di compensare il movimento della nave, stabilizzando il funzionamento dell’orologio.
- Materiali anti-espansione: L’H1 utilizzava componenti di legno e ottone per evitare l’espansione dovuta ai cambiamenti di temperatura, una causa comune di imprecisione negli orologi tradizionali.
- Meccanismo di anti-frizione: Harrison ideò un sistema che riduceva l’attrito e migliorava la durata nel tempo, utilizzando un meccanismo a cuscinetti sferici.
- Precisione: L’H1, pur essendo un primo tentativo, riusciva a mantenere un’accuratezza sorprendente per l’epoca, perdendo solo circa 10 secondi al giorno, ma non era ancora sufficientemente preciso per il premio.
L’H1 venne messo alla prova nel 1736 in un viaggio di prova verso Lisbona, e i risultati positivi spinsero Harrison a perfezionare ulteriormente il progetto.
2. H2 – Il Secondo Tentativo (1741)
Dopo il successo dell’H1, Harrison iniziò a lavorare su un secondo prototipo, l’H2. Questo orologio includeva ulteriori miglioramenti meccanici, ma non fu mai utilizzato in mare a causa di problemi scoperti durante i test.
Dettagli tecnici dell’H2:
- Bilanciere a spirale: Harrison implementò un bilanciere a spirale per migliorare la stabilità temporale dell’orologio.
- Correzione della precessione: Il bilanciere dell’H2 fu progettato per ridurre gli effetti della rotazione della nave. Tuttavia, Harrison scoprì che il meccanismo era ancora troppo sensibile al movimento.
- Problema del “bilanciere armonico”: L’H2 evidenziò alcuni limiti del sistema di bilancieri, che causavano una perdita di precisione nelle condizioni di mare aperto. Perciò Harrison decise di non inviarlo mai in mare, considerandolo un prototipo di transizione.
L’H2 fu abbandonato nel 1741, e Harrison si mise subito al lavoro su un terzo prototipo con ulteriori miglioramenti.
3. H3 – Il Terzo Cronometro (1749)
L’H3 rappresentò un notevole passo avanti rispetto ai prototipi precedenti, pur non essendo ancora la soluzione definitiva. Harrison vi lavorò per oltre 19 anni, integrando molte innovazioni.
Dettagli tecnici dell’H3:
- Bilanciere a spirale: Harrison perfezionò ulteriormente il bilanciere a spirale, che manteneva stabile la frequenza di oscillazione e rendeva l’orologio meno sensibile agli sbalzi di temperatura.
- Molla a espansione bimetallica: Questa molla, realizzata con due metalli diversi, compensava i cambiamenti di temperatura. Con la dilatazione o la contrazione dei metalli, la molla regolava automaticamente la tensione, stabilizzando il ritmo dell’orologio.
- Ruota dentata a cuscinetti: Harrison implementò una ruota dentata con cuscinetti a sfere, riducendo l’attrito e migliorando la precisione.
- Problema della precisione: Sebbene l’H3 fosse estremamente sofisticato, non raggiunse mai la precisione richiesta. Harrison stesso si rese conto che non avrebbe potuto risolvere i problemi di longitudine con questo modello.
Dopo il fallimento dell’H3, Harrison cambiò radicalmente approccio, passando dai grandi cronometri agli orologi da tasca, con l’obiettivo di creare un dispositivo più pratico e preciso.
4. H4 – La Soluzione Finale (1759)
Dopo quasi trent’anni di ricerca, Harrison creò l’H4, un cronometro che si rivelò all’altezza della sfida del calcolo della longitudine. Questo dispositivo, completato nel 1759, era molto più piccolo e simile a un orologio da tasca.
Dettagli tecnici dell’H4:
- Struttura compatta: L’H4 era grande quanto un grande orologio da tasca, con un diametro di circa 13 centimetri. Questa struttura più leggera e maneggevole migliorava la stabilità del dispositivo.
- Bilanciere rapido: L’H4 utilizzava un bilanciere rapido (ossia un oscillatore a molla a spirale) che rendeva il cronometro molto più preciso dei suoi predecessori. La frequenza di oscillazione era maggiore rispetto agli altri modelli, garantendo maggiore stabilità temporale.
- Meccanismo di regolazione della temperatura: Integrava una molla bimetallica per mantenere costante il ritmo di oscillazione del bilanciere nonostante i cambiamenti di temperatura.
- Precisione: L’H4 fu testato nel 1761 durante un viaggio verso la Giamaica e riuscì a mantenere l’ora con uno scarto di soli 5 secondi in oltre sei settimane di viaggio, una precisione mai vista prima.
L’H4 rappresentò il culmine degli sforzi di Harrison, dimostrandosi un orologio eccezionalmente preciso. Il dispositivo superò brillantemente il test, dimostrando di essere la soluzione al problema della longitudine.
Le Ultime Invenzioni: H5 e il Riconoscimento Ufficiale
Dopo il successo dell’H4, Harrison costruì un ulteriore cronometro, l’H5, per garantire una maggiore accuratezza. Tuttavia, il riconoscimento ufficiale e la premiazione tardarono ancora ad arrivare, a causa delle resistenze della Commissione della Longitudine e delle pressioni di altri scienziati.
Solo nel 1773, grazie all’intervento di Re Giorgio III, Harrison ottenne il premio e il riconoscimento per il suo contributo alla scienza della navigazione. Harrison ricevette una parte della ricompensa totale, ma il suo lavoro era già divenuto la base della tecnologia dei cronometri marini utilizzati per i decenni successivi.
Conclusione
I cronometri di John Harrison segnarono una svolta storica per la navigazione e la scienza. I suoi modelli, dall’H1 all’H4, non solo mostrarono un’evoluzione delle tecniche di precisione, ma resero sicuri e praticabili i viaggi oceanici, trasformando il modo in cui i mari venivano percorsi. L’opera di Harrison rimane una testimonianza dell’ingegno umano e della perseveranza di un uomo che, contro ogni ostacolo, riuscì a risolvere uno dei problemi più difficili della sua epoca.
Se ti appassionano le curiosità riguardanti il mare seguici sulle nostre pagine Social
