Читать книгу "История географических карт"
Еще одно серьезное предложение поступило в 1714 г. от священника Уильяма Уистона и математика Хамфри Диттона. Эти двое предлагали расставить вдоль главных судоходных трасс через равные интервалы плавучие маяки. Эти маяки через равные промежутки времени должны были выстреливать осветительные снаряды, настроенные взорваться на высоте 6440 футов. Морские капитаны смогут легко определить расстояние до ближайшего маяка просто по разнице во времени между вспышкой и звуком выстрела. Эта система, указывали авторы, особенно подходит для Северной Атлантики, где глубина не превышает 300 морских саженей! По очевидным причинам предложение Уистона и Диттона не было принято, но оно дало толчок некоторым событиям. Их план был опубликован; шумиха, которую он наделал в различных периодических изданиях, привела в конечном счете к тому, что в парламент 25 марта 1714 г. поступила петиция от «нескольких капитанов судов ее величества, лондонских купцов и капитанов торговых судов». В петиции говорилось об огромной необходимости определения долготы и содержалась мольба о том, чтобы за реальный метод такого определения была публично объявлена награда. Не только сама петиция, но и метод Уистона и Диттона были представлены в комитет, а тот, в свою очередь, обратился за консультацией к видным ученым, включая Ньютона и Галлея.
В том же году Ньютон подготовил обзор, который и зачитал перед комитетом. В нем говорилось: «Для определения долготы в море существовало несколько проектов, верных в теории, но сложных в реализации». Ньютон отрицательно отозвался об использовании затмений спутников Юпитера, а о схеме Уистона и Диттона сказал, что это скорее метод «хранить и передавать долготу, чем находить ее в случае, если она утеряна». Среди методов, сложных на практике, продолжал он, «один состоит в том, чтобы хранить точное время при помощи часов: но по причинам движения судна, изменения жары и холода, влаги и сухости и разнице гравитации на разных широтах таких часов до сих пор не существует». Проблема наконец определилась: такие часы еще не были изобретены.
Сама идея перевозки работающего хронометра для определения долготы в плавании была не нова, но и бесплодные попытки реализовать ее тоже продолжались уже много лет. Древним такая идея могла показаться всего лишь волшебной сказкой. Когда в 1530 г. ее выдвинул Гемма Фризий, механические часы уже существовали, но они были изобретены совсем недавно и представляли собой довольно грубые приспособления; реализовать с их помощью эту идею представлялось маловероятным, если вообще возможным. Идея возить с собой «некие точные часы, годные для путешествия, которые следует выверить с помощью астролябии…» еще раз прозвучала у Бландевиля в 1622 г., но в то время по-прежнему не существовало «верных» часов, достаточно точных для определения долготы. Если ответом на вопрос долготы суждено стать хронометру, то его точность должна быть очень высока. По оценке Пикара, градус долготы соответствовал на экваторе примерно 68 милям, или четырем минутам по часам. Ошибка часов в одну минуту давала смещение в 17 миль – прочь от опасности или навстречу ей. Если после шестинедельного плавания навигатор захотел бы определить свое положение с точностью до полуградуса (34 миль), то его часы не должны спешить или отставать больше чем на две минуты за сорок два дня, или на три секунды в сутки.
Вооружившись этими расчетами, которые говорили о невозможности реализации метода, и докладом комитета, парламент принял билль (1714) «для обеспечения публичного вознаграждения тому человеку или людям, кто откроет долготу». Вознаграждение превосходило все, что было обещано ранее. Было объявлено, что за любое практическое изобретение будет выплачена следующая сумма:
10 000 фунтов стерлингов за любое устройство, которое будет определять долготу в пределах одного градуса.
15 000 фунтов стерлингов за любое устройство, которое будет определять долготу в пределах сорока угловых минут.
20 000 фунтов стерлингов за любое устройство, которое будет определять долготу в пределах тридцати угловых минут (две минуты времени, или 34 мили).
Как будто понимая абсурдность своих условий, парламент постановил создать постоянный орган – Комиссию по долготе – и дал ему право выплатить половину любой из вышеперечисленных сумм, как только большинство его членов согласятся с тем, что предложенный метод практичен и полезен и что он обеспечит кораблям безопасность на расстоянии 80 миль от опасности – а именно от земли. Вторая половина вознаграждения будет выплачена после того, как судно, оборудованное этим устройством, пройдет из Британии до какого-нибудь порта в Вест-Индии и ни разу не ошибется при этом в определении долготы больше чем на указанные величины. Более того, комиссии было дано право выплатить меньшее вознаграждение за менее точный метод, если его можно будет реально использовать, и израсходовать сумму, не превышающую 2000 фунтов стерлингов, на любые эксперименты, которые могут привести к полезному изобретению.
Этот соблазнительный приз оставался нетронутым в течение пятидесяти лет, служа мишенью английским юмористам и сатирикам. Журналы и газеты использовали его как жупел. Комиссия по долготе, однако, не видела в этих шутках ничего смешного. Каждый день ее осаждали глупцы и шарлатаны, изобретатели вечного двигателя и люди способные найти квадратуру круга и провести трисекцию угла. Для общения с постоянным потоком подобных претендентов комиссия держала секретаря, который давал стереотипные ответы на стереотипные предложения. Члены комиссии встречались три раза в год в адмиралтействе, чтобы выполнить свой служебный долг перед короной. Они серьезно относились к своим обязанностям и часто приглашали консультантов, которые помогли бы им оценить очередное многообещающее предложение. Они щедро раздавали гранты нуждающимся авторам перспективных проектов, но нужен им был только результат. Ни комиссия, ни кто-либо другой не знали, что же, собственно, они ищут, но всем было известно, что над проблемой долготы безуспешно ломали голову лучшие умы Европы, включая Ньютона, Галлея, Гюйгенса, фон Лейбница и всех остальных. В конце концов проблема получила решение в виде тикающей машинки в ящичке – изобретения необразованного йоркширского плотника по имени Джон Гаррисон (Харрисон). Это устройство – морской хронометр.
Первые механические часы делились на два класса: стационарные хронометры, приводимые в движение падающим грузом, и портативные хронометры, такие как настольные и грубые наручные часы, приводимые в движение цилиндрической пружиной. Гемма Фризий предлагал использовать последние в море, но с оговорками. Зная ненадежный нрав пружинных хронометров, он признавал, что для проверки и исправления ошибок пружинного механизма придется возить с собой еще и песочные и водяные часы. В Испании в период правления Филиппа II были сконструированы пружинные часы, которые проходили в сутки ровно двадцать четыре часа; было изобретено и множество других разновидностей. По словам Алонсо де Санта-Круса, существовали «часы с колесами, цепями и стальными грузами; часы с цепями из кетгута и стали; часы, которые использовали песок, подобно песочным часам; другие с водой вместо песка, изготавливались самых разных видов; еще другие с вазами или большими стеклянными сосудами, наполненными ртутью; и наконец, последние, самые оригинальные из всех, приводимые в движение силой ветра, который сдвигает груз и посредством его цепь часов, или которые движутся посредством пламени фитиля, пропитанного маслом; и все они отрегулированы так, чтобы отмерять точно двадцать четыре часа.
Роберт Гук заинтересовался конструированием портативного хронометра для использования в море примерно в то же время, когда Гюйгенс дорабатывал свои маятниковые часы. Гук, один из самых разносторонних ученых и изобретателей всех времен, был одним из тех редких гениев механики, которые столь же искусно работали пером. Изучив недостатки существующих хронометров и возможности создания более точных, он написал шутливый отчет о своих исследованиях, из которого можно было понять, что он полностью сбит с толку и обескуражен. «Все, что мне удалось получить, – писал он, – это каталог трудностей, во-первых, в том, чтобы сделать это, во-вторых, в том, чтобы ввести это в общее пользование, и, в-третьих, в том, чтобы получить с этого выгоду. Описываются проблемы, возникающие от изменений климата, воздуха, тепла и холода, температуры пружин, природы вибраций, износа материалов, движения судна и всевозможные иные». Даже если бы надежный хронометр был возможен, заключает Гук, «было бы трудно ввести его в пользование, ибо моряки и так знают свой путь в любой порт…». Что касается обещанного вознаграждения, «премии за долготу», то такой вещи никогда не существовало, презрительно парирует он. «Ни один король, ни одно государство не заплатит за него ни фартинга».
Несмотря на притворное отчаяние, Гук в 1664 г. читает лекции о применении пружин для балансировки часов с целью сделать их вибрации более однородными и на моделях демонстрирует двадцать различных способов сделать это. В то же время он признается, что имеет в запасе еще один-два метода, которые надеется публично изложить позже. Подобно многим другим ученым того времени, Гук выразил принцип действия своей балансировочной пружины латинской анаграммой примерно так: Ut tensio, sic vis – «Каково натяжение, такова и сила» или «Сила, развиваемая пружиной, прямо пропорциональна степени ее натяжения».
Первый хронометр, разработанный специально для использования в море, изготовил Христиан Гюйгенс в 1660 г. Регулятор хода в его часах приводился в действие маятником, а не пружинным балансом. Подобно многим другим часам, изобретенным и раньше, и позже, в море эти часы оказались бесполезны. Они способны были идти точно только в мертвый штиль. Скорость хода менялась непредсказуемо; когда судно раскачивалось при волнении, они то рывками уходили вперед, то вообще останавливались. Длина маятника менялась при изменениях температуры, скорость хода по каким-то таинственным, пока неизвестным причинам зависела от широты. Однако к 1715 г. часовым мастерам уже известны были все физические принципы и механические части необходимые для создания точного хронометра. Оставалось только сделать последний шаг и преодолеть грань между хорошими часами и часами почти совершенными. Ведь разницу между успехом и неудачей, между 20 000 фунтов стерлингов и просто еще одним хронометром определяли всего полградуса долготы – две минуты времени.
Одно из главных препятствий между изготовителями хронометров и призовыми деньгами составляла погода: температура и влажность. Некоторые добавляли к списку еще и атмосферное давление. Погодные изменения, вне всяких сомнений, сильно влияют на ход часов; выдвигалось множество предложений о том, как можно преодолеть это главное препятствие и решить проблему. Часовых дел мастера Стивен Планк и Уильям Палмер выдвинули идею всегда держать хронометры вблизи огня и таким образом устранить влияние на них внешней температуры. Планк предложил держать часы в латунном ящике над печкой, которая всегда должна быть горячей. Он утверждал, что знает тайный способ удерживать температуру над очагом постоянной. Джереми Такер, изобретатель и часовщик, опубликовал по вопросу долготы книгу, в которой достаточно язвительно отозвался об усилиях своих современников. Он предложил одному из своих коллег, который хотел уже испытывать свои часы в море, устроить сначала два июня двух разных лет так, чтобы температура каждый день в точности повторялась от часа к часу. Другого коллегу, некоего мистера Бр…е, он окрестил корректором движения Луны. Перейдя на более серьезный тон, Такер сделал несколько глубокомысленных замечаний о физических законах, с которыми мастера часовых дел вели тщетную борьбу. Он убедился на опыте, что цилиндрическая пружина при нагревании теряет силу, а при охлаждении, наоборот, набирает. Свои собственные часы он держал под своего рода стеклянным колоколом, соединенным с откачивающим насосом, так чтобы они могли идти в частичном вакууме. Он изобрел также вспомогательную пружину, которая поддерживала ход часов во время завода главной пружины. Обе пружины можно было завести снаружи колокола при помощи специальных стержней, пропущенных через сальники, чтобы не нарушать вакуума и не беспокоить часовой механизм. Несмотря на эти и другие устройства, часовщики продолжали действовать вслепую; проблема оставалась нерешенной до тех пор, пока Джон Гаррисон не заинтересовался стоящими за ними физическими законами. После этого проблема уже не казалась такой сложной.
Гаррисон родился в деревне Фоулби прихода Рэгби в Йоркшире в мае 1693 г. Он был сыном плотника и столяра на службе сэра Роланда Уинна из Ностелл-Прайори. Джон был старшим сыном в большой семье. В шесть лет он переболел оспой; выздоравливая, мальчик часами смотрел на работающий механизм и слушал тиканье часов, которые клали на его подушку. Когда ему было семь лет, семья переехала в Барроу в Линкольншире. Там он освоил ремесло отца и несколько лет работал вместе с ним. Иногда ему случалось подзаработать немного на стороне землемерными и геодезическими работами, но его гораздо больше интересовала механика. Вечерами юноша изучал изданные лекции Николаса Саундерсона по математике и физике. Он переписывал их от руки вместе со всеми диаграммами. Одновременно он изучал механизмы больших и малых часов, учился их ремонтировать и размышлял о том, как их можно улучшить. В 1715 г., в двадцать два года, он изготовил свои первые стоячие часы, или «регулятор». Единственной примечательной особенностью их механизма было то, что все шестеренки и колесики в нем, за исключением анкерного колеса, были дубовыми, причем каждый зубчик каждой шестеренки был выточен отдельно и посажен в паз на ободе.
Значительная часть механических неполадок, которые Гаррисону приходилось встречать в самых разных часах, была вызвана тем, что металлы, из которых были изготовлены их детали, сжимались и расширялись. Маятники, например, обычно делали из железного или стального стержня со свинцовым грузиком на конце. Зимой стержень становился короче и часы начинали спешить, а летом стержень удлинялся и заставлял часы отставать. Первым серьезным вкладом Гаррисона в часовое дело стало то, что придумал «решетчатый» маятник, названный так из-за своего вида. Гаррисон знал, что латунь и сталь расширяются при заданном росте температуры в соотношении три к двум (100:62). Поэтому он изготовил маятник из девяти чередующихся стальных и латунных стержней, соединенных таким образом, что температурное расширение или сжатие стержней из разного материала компенсировалось, а общая длина маятника оставалась неизменной.
Точность часов не может быть выше, чем эффективность регулятора хода – устройства, которое высвобождает на секунду, более или менее точно, движущую силу механизма, такую как тяжесть подвешенного груза или натяжение взведенной пружины. Однажды Гаррисона пригласили отремонтировать башенные часы, которые отказывались идти. Осмотрев часы, мастер обнаружил, что требуется всего лишь смазать места крепления оси регулятора хода. Он смазал их и вскоре начал придумывать устройство такого регулятора хода, который не требовал бы смазки. В результате появился остроумный регулятор хода – «кузнечик», который работал почти без трения, а заодно и без шума. Однако устройство это было чрезвычайно чувствительным – без всякой на то необходимости – и часто выходило из строя из-за пыли или ненужной смазки. Этих двух изобретений уже было бы достаточно – или почти достаточно – для того, чтобы произвести революцию в часовой индустрии. Одни из двух изготовленных Гаррисоном напольных часов, которые он снабдил усовершенствованным маятником и регулятором-«кузнечиком», в течение четырнадцати лет ни разу не отстали и не ушли вперед больше чем на секунду в месяц.
Гаррисону было двадцать один год, когда парламент объявил о награде в 20 000 фунтов стерлингов за надежный метод определения долготы в море. Он не закончил еще даже первых своих часов, и сомнительно было всерьез рассчитывать выиграть такие огромные деньги, но, безусловно, ни один молодой изобретатель не имел перед собой столь сказочной цели – и при этом столь малой конкуренции. Но все же Гаррисон не спешил, не торопился даже тогда, когда ему, вероятно, стало очевидно, что он почти уже может требовать обещанное вознаграждение. Наоборот, подлинной его целью было довести до совершенства морской хронометр – и как точный инструмент, и как совершенное произведение искусства. А денежное вознаграждение мастер рассматривал всего лишь как неизбежный результат.
Первый морской хронометр Джона Гаррисона, № 1, и его же № 4, который взял приз и решил проблему определения долготы в море
Сцена топографической съемки XVI в. Показано изготовление инструментов и их использование в полевых условиях
Первые двое чудесных напольных часов Гаррисон закончил в 1726 г., в возрасте тридцати трех лет. В 1728 г. он отправился в Лондон, прихватив с собой полномасштабные модели решетчатого маятника и регулятора-«кузнечика», а также рабочие чертежи морских часов, которые он надеялся изготовить, если сможет получить финансовую помощь от Комиссии по долготе. Он нанес визит Эдмунду Галлею, Королевскому астроному, который одновременно являлся членом комиссии. Галлей посоветовал ему не полагаться на помощь Комиссии по долготе, а переговорить с Джорджем Грэхемом, ведущим английским часовых дел мастером. Гаррисон пришел к Грэхему однажды утром в десять часов, и они вдвоем проговорили до восьми вечера о маятниках, регуляторах хода, заводных механизмах и пружинах. Гаррисон ушел оттуда счастливым. Грэхем посоветовал ему сначала сделать часы, а уже потом обращаться в Комиссию по долготе. Он также предложил Гаррисону деньги в долг для работы над часами и не захотел даже слышать о процентах и обеспечении. Гаррисон вернулся домой в Барроу и провел следующие семь лет в работе над первым морским хронометром – своим № 1, как его позже назвали.
Кроме жары и холода – главных врагов любого часовых дел мастера, – Гаррисон сосредоточился на исключении трения – или, по крайней мере, на уменьшении его до абсолютного минимума. Он неустанно работал над каждой подвижной деталью и придумал множество остроумных способов избавляться от трения; некоторые из этих способов шли вразрез с общепринятыми тогда принципами изготовления часов. Вместо маятника, который не годится для работы в море, Гаррисон разработал два гигантских баланса весом примерно по пять фунтов каждый и соединил их проволокой, пропущенной по латунным дугам таким образом, что их движения в любой момент были противоположны. Благодаря этому любое действие, произведенное на один из балансов движением судна, компенсировалось вторым балансом. Он модифицировал и упростил свой регулятор хода – «кузнечик» и установил на двух барабанах две отдельные ходовые пружины. Эти часы были закончены в 1735 г.
В № 1 Гаррисона не было никакой красоты или изящества. Он весил 72 фунта и выглядел просто как какая-то неуклюжая машина. Однако всякий, кому случалось видеть его и изучить его устройство, спешил объявить прибор шедевром изобретательности; кроме того, его работа не соответствовала его внешнему виду. Гаррисон установил корпус часов на карданной подвеске и некоторое время неофициально испытывал их на барже на реке Хамбер. Пять членов Королевского общества осмотрели его часы, изучили механизм и выдали Гаррисону сертификат, в котором подтверждалось, что принцип действия его хронометра обещает достаточную точность, чтобы удовлетворить требованиям акта королевы Анны. Этот исторический документ, открывший перед Гаррисоном двери Комиссии по долготе, подписали Галлей, Смит, Брадлей (Брэдли), Мэчин и Грэхем.
На основании этого сертификата Гаррисон обратился в Комиссию по долготе с требованием испытаний на море, и в 1736 г. он был отправлен в Лиссабон на корабле «Центурион» с капитаном Проктором. При нем была записка от сэра Чарлза Вейджера, первого лорда адмиралтейства, с просьбой к Проктору позаботиться о том, чтобы к ее подателю отнеслись со всем возможным уважением; там было сказано, что те, кто хорошо его знают, характеризуют подателя записки как «очень изобретательного и трезвого человека». Гаррисон получил корабль в свое распоряжение; хронометр он поместил в каюту капитана, где мог без помех проводить наблюдения и заводить свои часы. Проктор был вежлив, но не скрывал скептического отношения. «Сложность верного измерения времени, – писал он, – там, где этому препятствуют так много неравных толчков и движений, внушает мне беспокойство за этого честного человека и заставляет думать, что он пытается сделать невозможное».
Неизвестно никаких записей о работе часов на пути в Лиссабон, но после возвращения на корабле «Орфорд» (капитан Роберт Мэн) Гаррисону был выдан сертификат за подписью мастера (то есть штурмана), где было написано: «Когда мы достигли земли, появившаяся земля, по моему (и других) счислению пути, должна была оказаться мысом Старт; но прежде чем мы узнали, что это за земля, Джон Гаррисон объявил мне и остальным из судовой команды, что согласно его наблюдениям при помощи его машины это должен быть мыс Лизард – каковым он в самом деле и оказался; его наблюдения показали, что судно находится западнее, чем я рассчитывал, больше чем на один градус и 26 миль». Несмотря на простоту, доклад производил сильное впечатление; тем не менее путешествие в Лиссабон и обратно проходило практически в направлении север—юг и едва ли могло наиболее наглядно продемонстрировать лучшие качества новых часов. Следует заметить, однако, что даже на этом давно известном торговом маршруте штурман корабля мог ошибиться с местом подхода к земле на 90 миль, и никто не видел в этом ничего особенного.
30 июня 1737 г. Гаррисон впервые поклонился могущественной Комиссии по долготе. Читаем в официальных записях: «Мистер Джон Гаррисон представил новоизобретенную машину, часовой механизм по природе; при помощи оного он предполагает измерять время в море с большей точностью, чем любым другим инструментом или методом, придуманным до сих пор… и предполагает изготовить другую машину меньших размеров не больше чем за два года, в каковой он попытается исправить некоторые дефекты, которые он обнаружил в той, что уже изготовлена, так чтобы сделать упомянутую машину более совершенной…» Комиссия голосованием решила выделить Гаррисону 500 фунтов стерлингов на частичное покрытие расходов, причем половину следовало выплатить сразу же, а вторую половину – когда вторые часы будут закончены и доставлены в руки одного из капитанов судов его величества.
В № 2 Гаррисон применил кое-какие небольшие механические усовершенствования и сделал на этот раз все шестерни не из дерева, а из латуни. В некоторых отношениях № 2 был даже более неуклюжим, чем № 1. Часы весили 103 фунта, ящик и карданная подвеска – еще 62 фунта. № 2 был закончен в 1739 г., но вместо того, чтобы передать часы в руки капитана, назначенного комиссией, Гаррисон сам в течение двух лет испытывал их в условиях «большой жары и движения». № 2 вообще не был отправлен в море, так как в то время, когда часы были готовы, Англия воевала с Испанией и лорды адмиралтейства не захотели давать испанцам возможность захватить новое изобретение.
В январе 1741 г. Гаррисон написал в Комиссию по долготе, что начал работу над третьими часами; он обещал, что они будут намного лучше предыдущих. Комиссия проголосовала за выделение ему еще 500 фунтов стерлингов. Гаррисон сражался с новой машиной несколько месяцев, но, по-видимому, не сумел верно рассчитать «момент инерции» ее балансов. Он рассчитывал запустить ее к 1 августа 1741 г., а еще через два года представить на морские испытания. Однако через пять лет комиссия узнала, «что в настоящее время дело идет не так хорошо, как Гаррисон ожидал, но он ясно видит, что причина несовершенства лежит в определенной части [балансах], которая, будучи иной формы, нежели соответствующая часть в остальных машинах, никогда прежде не испытывалась». Гаррисон ввел в детали № 3 несколько усовершенствований и применил те же антифрикционные устройства, как и в № 2, но часы по-прежнему были очень громоздкими, а их детали далеки от изящества; машина весила 66 фунтов, а ее ящик и кардан – еще 35.
Гаррисон вновь пребывал в нужде, несмотря на то что комиссия выдала ему уже несколько авансов, помогая свести концы с концами; в 1746 г., представляя № 3, он выложил перед комиссией внушительное рекомендательное письмо, подписанное двенадцатью членами Королевского общества, включая его президента, Мартина Фолкса, Брадлея, Грэхема, Галлея и Кавендиша. В письме говорилось о важности и практическом значении его изобретений для решения проблемы определения долготы. Вероятно, письмо должно было обеспечить финансовую поддержку со стороны Комиссии по долготе. Однако комиссия не нуждалась в напоминаниях. Всего через три года, по собственной инициативе, она удостоила Гаррисона медали Копли – своей высшей награды. Его скромность, упорство и мастерство заставили членов комиссии забыть, по крайней мере на время, полное отсутствие у него академического образования, столь ценимого этим достойным органом.
Гаррисон пришел к убеждению, что не сможет довести № 3 до совершенства; еще до испытаний нового хронометра в море он решил начать работу над двумя следующими приборами. Один из них мастер предполагал сделать карманного размера, другой – чуть больше. Комиссия одобрила его намерения, и Гаррисон приступил к работе. Оставив мысль о карманном хронометре, он решил сосредоточить усилия на часах немного большего размера, к которым можно было приспособить изобретенный им сложный механизм, не жертвуя при этом точностью. В 1757 г. он начал работать над № 4 – прибором, который «по соображениям равно красоты, точности и исторического значения должен по праву занимать почетное место самого знаменитого хронометра, который когда-либо был или будет изготовлен». Работа над ним была закончена в 1759 г.
Внешне № 4 напоминал громадные карманные часы около пяти дюймов в диаметре; у него было даже ушко для цепочки, как будто часы действительно предполагалось носить в кармашке. Циферблат был покрыт белой эмалью с черным декоративным орнаментом. Часовая и минутная стрелки – из вороненой стали, секундная стрелка – полированная. Вместо карданной подвески, которой Гаррисон перестал доверять, он всего лишь положил часы на мягкую подушечку в специальный ящичек. Ящичек должен был храниться в еще одном, внешнем ящике, снабженном градуированной дугой, так чтобы хронометр можно было всегда держать в одном положении (чтобы ушко для цепочки находилось чуть выше горизонтали), каким бы курсом ни шло и как бы ни кренилось судно. Кроме этого, № 4 не требовал никакой дополнительной настройки, но в первом путешествии за хронометром приходилось тщательно следить. Часы отбивали пять тактов в секунду и могли идти тридцать часов без подзавода. В гнезда под цапфы осей шестеренок вплоть до третьей были вставлены рубины, а накладными камнями служили бриллианты. На верхней крышке были выгравированы слова: «Джон Гаррисон и сын, A.D. 1759». Под крышкой скрывался механизм, какого мир еще не видел. Каждое зубчатое колесико и крепление, каждая пружина и шестеренка представляли собой конечный продукт тщательного конструирования, точнейших измерений и величайшего мастерства. В этот механизм было вложено «пятьдесят лет самоограничения, упорного труда и непрестанного сосредоточения». Для Гаррисона, которому только целеустремленность и упорство помогли достичь невозможного, № 4 стал достойным завершением трудов всей жизни. Он гордился этим хронометром и как-то написал в редком порыве красноречия: «Мне кажется, я могу взять на себя смелость сказать, что в мире нет больше никакой другой механической или математической вещи, более красивой или более интересной по структуре, чем мои часы, или хронометр для долготы… и я от всей души благодарю Господа Всемогущего за то, что прожил достаточно, чтобы в какой-то мере завершить его».
Около двух лет Гаррисон проверял и настраивал свой № 4 по маятниковым часам, прежде чем доложил Комиссии по долготе в марте 1761 г., что № 4 ни в чем не уступает № 3 и что его работа значительно превосходит все ожидания. Он попросил назначить морские испытания. Просьба получила положительный ответ, и в апреле 1761 г. Уильям Гаррисон, его сын и главный помощник, повез в Портсмут № 3. Отец привез туда же чуть позже и № 4. В Портсмуте их ждало множество задержек, и наступил октябрь, прежде чем удалось организовать отплытие молодого Гаррисона на Ямайку на корабле «Дептфорд» с капитаном Дадли Диггсом. Джон Гаррисон, которому тогда было шестьдесят восемь лет, сам не решился на долгое морское путешествие; он также принял решение сделать ставку на один только № 4, а не посылать вместе № 3 и № 4. Наконец, 18 ноября 1761 г. «Дептфорд» после захода в Портленд и Плимут отплыл из Спитхеда с конвоем. Морские испытания начались.
№ 4 поместили в ящик с четырьмя замками; ключи от замков получили Уильям Гаррисон, губернатор Ямайки Литтлтон, также путешествовавший на «Дептфорде», капитан Диггс и его первый лейтенант. Чтобы открыть ящик, необходимо было присутствие всех четверых, даже если часы всего-навсего нужно было завести. Комиссия по долготе позаботилась также о том, чтобы перед испытаниями долготу Ямайки определили заново по серии наблюдений спутников Юпитера; однако из-за позднего времени года решили удовлетвориться лучшим из предыдущих результатов. Местное время в Портсмуте и на Ямайке предполагалось определять по равновысотным наблюдениям Солнца, а разницу – путем сравнения с временем, которое сохранил хронометр Гаррисона.
Как обычно, первым пунктом на пути к Ямайке стала Мадейра. В этом путешествии буквально все, кто находился на борту «Дептфорда», жаждали войти в гавань острова с первого раза. Для Уильяма Гаррисона это означало первое решающее испытание № 4; для капитана Диггса – сравнение его собственного навигационного счисления пути с работой механического приспособления, в которое он совершенно не верил. У команды судна в этом деле был не только научный интерес. Все боялись вообще пропустить Мадейру, «следствием чего стали бы серьезные неприятности». К ужасу команды, внезапно обнаружилось, что взятое в рейс пиво – больше тысячи галлонов – испортилось, и людям уже приходилось пить воду. Через девять дней после выхода из Плимута долгота судна по навигационному счислению пути составляла 13°50' к западу от Гринвича, а по данным № 4 и Уильяма Гаррисона – 15°19'. Капитан Диггс, естественно, склонен был верить своим данным, полученным по счислению, но Гаррисон упрямо твердил, что № 4 работает точно и, если Мадейра верно обозначена на карте, на следующий день судно будет в виду берега. Диггс предложил Гаррисону пари – пять против одного, что прав капитан, а Гаррисон ошибается; несмотря на это, он не изменил курс, и на следующее утро в шесть часов дозорный увидел прямо по курсу Порто-Санто, северо-восточный остров группы островов Мадейра.
