บทความโดย : Capt. Nemo - กัปตัน นีโม

การหาลองจิจูดในทะเล

เนักเดินเรือรู้จักวิธีหาละติจูดในทะเลโดยการวัดมุมสูงของดาวเหนือและดวงอาทิตย์ (หรือดาวฤกษ์ที่ทราบ DECLINATION) มานานนับพันปี แต่ก็ยังไม่มีเครื่องมือและวิธีการที่เหมาะสมสำหรับการวัดลองจิจูดในทะเลได้จนถึงศตวรรษที่ ๑๘ การหาละติจูดทำได้ไม่ยากนักเนื่องจากมุมสูงของดาวที่ใช้หาละติจูดไม่ขึ้นอยู่กับเวลาที่ทำการวัด แต่การหาลองจิจูดจำเป็นต้องใช้เวลามาตรฐานเข้ามาเกี่ยวข้อง เนื่องจากตำแหน่งของดาว ณ เวลาท้องถิ่น ๑๙๐๐ ที่ลองจิจูด ๑๐๐ องศา นั้นไม่ต่างจากตำแหน่งของดาว ณ เวลาท้องถิ่น ๑๙๐๐ ที่ลองจิจูดใดๆ วิธีการหนึ่งที่สามารถใช้หาลองจิจูดได้ คือการเทียบเวลาท้องถิ่นที่หาได้กับเวลามาตรฐาน (เช่น GMT) เนื่องจากใน ๑ วัน หรือ ๒๔ ชั่วโมง โลกหมุนรอบตัวเองได้ ๓๖๐ องศา ส่วนต่างของเวลาที่หาได้ ๑ ชั่วโมง จึงเท่ากับส่วนต่างของลองจิจูด ๑๕ องศา

อย่างไรก็ดี ในช่วงปลายศตวรรษที่ ๑๗ ถึงต้นศตวรรษที่ ๑๘ ยังไม่มีผู้ประดิษฐ์นาฬิกาที่สามารถเดินได้เที่ยงตรงบนเรือที่โคลง เนื่องจากในสมัยนั้นมีแต่นาฬิกาลูกตุ้มซึ่งใช้แรงโน้มถ่วงของโลกในการแกว่งลูกตุ้ม และการโคลงของเรือทำให้อัตราการแกว่งของลูกตุ้มไม่คงที่ ในยุคนี้นัก ดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์จึงได้พยายามคิดค้นวิธีหาละติจูดในทะเลโดยไม่ต้องใช้นาฬิกาเทียบเวลามาตรฐาน วิธีหนึ่งที่ใช้หาลองจิจูดได้โดยไม่ใช้นาฬิกาเทียบเวลามาตรฐานคือวิธี LUNAR DISTANCE ซึ่งใช้การวัดมุมระหว่างดวงจันทร์กับดวงอาทิตย์หรือวัตถุท้องฟ้าอื่นๆ แต่วิธีนี้ต้องใช้การคำนวณที่ค่อนข้างซับซ้อน และความคลาดเคลื่อนเพียงเล็กน้อยในการวัดมุมอาจทำให้ตำบลที่ผิดไปหลายสิบไมล์ วิธีนี้จึงไม่เป็นที่นิยมนัก และในปี ค.ศ.๑๙๐๗ ปฏิทินเดินเรือ (NAUTICAL ALMANAC) ก็ได้หยุดการตีพิมพ์ตารางสำหรับคำนวณหาลองจิจูดด้วยวิธี LUNAR DISTANCE

ในระหว่างปี ค.ศ.๑๖๙๐ – ๑๗๐๗ ราชนาวีอังกฤษได้เสียเรือไปหลายลำจากความ คลาดเคลื่อนในการหาตำบลที่เรือ เป็นเหตุให้ทางรัฐบาลต้องการหาวิธีวัดหรือคำนวณลองจิจูดในทะเลสำหรับนักเดินเรือโดยเร็ว (ฝรั่งเศสและเสปนก็กำลังพยายามหาวิธีคำนวณลองจิจูดอยู่เช่นกัน) และในปี ค.ศ.๑๗๑๔ (พ.ศ.๒๒๕๗ – ตรงกับสมัยสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวท้ายสระในช่วงอยุธยา ตอนปลาย) รัฐบาลอังกฤษได้เสนอรางวัลถึง ๒๐,๐๐๐ ปอนด์ ให้กับผู้ที่สามารถคิดวิธีหาลองจิจูดได้ด้วยความแม่นยำภายใน ๓๐ ลิปดา (เทียบเท่าเวลาคลาดเคลื่อนไม่เกิน ๒ นาที) โดยวิธีดังกล่าวจะต้องเหมาะสมกับการใช้งานในทะเล

ทั้งนักคณิตศาสตร์และนักดาราศาสตร์ต่างก็พยายามคิดค้นวิธีหาลองจิจูดเป็นเวลานับสิบปีเพื่อหวังเอาชนะเงินรางวัล ๒๐,๐๐๐ ปอนด์ แต่ก็ไม่ประสบความสำเร็จ จนกระทั่งหลายคนเชื่อว่าการหาลองจิจูดในทะเลอย่างแม่นยำเป็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้ แต่ในที่สุดก็มีช่างทำนาฬิกาชาวอังกฤษชื่อ จอห์น แฮริสัน (JOHN HARRISON) ได้เสนอที่จะสร้างนาฬิกาที่สามารถเดินได้อย่างเที่ยงตรงบนเรือเพื่อใช้รักษาเวลามาตรฐานสำหรับเทียบเวลาหาลองจิจูด แฮริสันได้รับการศึกษาเพียงแค่จากการฝึกงานทำนาฬิกาจากบิดา แต่ด้วยความคิดริเริ่ม ความพยายาม และความชำนาญในวิชาชีพทำให้เขาสามารถแก้ปัญหาลองจิจูดได้สำเร็จ แฮริสันสร้างนาฬิกาลูกตุ้มแบบตั้งพื้นได้ตั้งแต่อายุ ๒๐ ปี และเขาสามารถแก้ปัญหาการยืดและหดตัวของก้านลูกตุ้มนาฬิกาตามอุณหภูมิด้วยการประดิษฐ์ก้านลูกตุ้มผสมทำด้วยเหล็กและทองเหลืองได้เมื่ออายุ ๓๔ ปี ต่อมาในปี ค.ศ.๑๗๓๕ (พ.ศ.๒๒๗๘ – ตรงกับสมัยสมเด็จพระเจ้าบรมโกศในช่วงอยุธยาตอนปลาย) แฮริสันได้นำนาฬิกาเรือนแรก ชื่อว่า H1 มาเสนอต่อคณะกรรมการ BOARD OF LONGITUDE โดยแฮริสันใช้เวลาสร้าง H1 นานถึง ๕ ปี ในการสร้างนาฬิกา H1 แฮริสันแก้ปัญหาแรงโน้มถ่วงกับอาการโคลงของเรือด้วยการใช้ ลูกตุ้มสองชุดและใช้สปริงในการควบคุมอัตราการแกว่งของลูกตุ้ม

ในปี ค.ศ.๑๗๓๖ แฮริสันได้นำนาฬิกา H1 ไปทดลองบนเรือ HMS CENTURION และเรือ HMS ORFORD ซึ่งผลการทดลองออกมาเป็นที่น่าพอใจ แต่แฮริสันเห็นว่ายังสามารถพัฒนาต่อไปได้อีก ในปีต่อมาเขาจึงได้ขอรับเงินสนับสนุนจากคณะกรรมการ BOARD OF LONGITUDE เพื่อสร้างนาฬิกาเรือนที่สองให้เสร็จภายในสองปี โดยจะแก้ไขข้อบกพร่องของ H1 ให้เดินได้เที่ยงตรงมากขึ้นและมีขนาดเล็กลง

แฮริสันใช้เวลาเกือบสามปี ในการสร้าง นาฬิกาเรือนที่สอง (หรือ H2) ซึ่งใช้หลักการทำงานเดียวกับ H1 แต่มีขนาดใหญ่และหนักกว่า ความเที่ยงตรงของ H2 ยังไม่เป็นที่พอใจของแฮริสัน เนื่องจากการแกว่งของลูกตุ้มยังได้รับผลกระทบจากอาการโคลงของเรือ เขาจึงได้ใช้เวลาอีกเกือบ ๒๐ ปี เพื่อสร้าง H3 แฮริสันพบว่าแกนลูกตุ้มติดสปริงแบบเดิมไม่สามารถแก้ไขปัญหาเนื่องจากอาการโคลงของเรือได้ทั้งหมด จึงได้เปลี่ยนแกนลูกตุ้มเป็นแบบวงแหวน และได้เพิ่มแหวนแบริ่งเพื่อลดความเสียดทาน แต่ H3 ก็ยังไม่ประสบความสำเร็จ

ในปี ค.ศ.๑๗๕๕ แฮริสันขอรับเงินสนับสนุนจากคณะกรรมการ BOARD OF LONGITUDE อีกครั้ง เพื่อสร้างนาฬิกาเรือนใหม่อีกหนึ่งเรือน ในครั้งนี้แฮริสันเริ่มออกแบบ H4 ใหม่ทั้งหมด เนื่องจากเขาเชื่อว่าหลักการใช้สปริงเพื่อ ควบคุมการแกว่งของลูกตุ้มใน H1 ถึง H3 ไม่สามารถแก้ปัญหาเนื่องจากอาการโคลงของเรือได้อย่างสมบูรณ์ โดยแฮริสันได้ความคิดในการออกแบบ H4 จากนาฬิกาพกขนาดเล็กที่เขาใช้ในการตรวจสอบความเที่ยงตรงของ H3 โดยเพิ่มการปรับปรุงอีกเล็กน้อย ทำให้ H4 มีขนาดเพียง ๑๓ เซนติเมตร และมีน้ำหนักประมาณ ๑.๔๕ กิโลกรัม (H1 มีน้ำหนักกว่า ๓๐ กิโลกรัม) แฮริสันใช้เวลาสร้าง H4 นาน ๔ ปี และในปี ค.ศ.๑๗๖๑ วิลเลี่ยม แฮริสัน ซึ่งเป็นลูกชายของแฮริสัน ได้นำ H4 ไปทดลองบนเรือ DEPTFORD โดยเดินทางจากอังกฤษไปยังจาไมกา ผลการทดลองออกมาเป็นที่น่าพอใจ โดยนาฬิกา H4 เดินช้าไปเพียง ๕ วินาที ตลอดระยะเวลา ๒ เดือนในทะเล และต่อมาวิลเลี่ยมได้นำ H4 ไปทดลองในทะเลอีกครั้งในปี ค.ศ.๑๗๖๔ ในครั้งนี้นาฬิกา H4 เดินช้าไป ๓๙ วินาที ซึ่งผ่านเกณฑ์ ๒ นาที ที่คณะกรรมการ BOARD OF LONGITUDE กำหนดไว้ในเงื่อนไขสำหรับเงินรางวัล ๒๐,๐๐๐ ปอนด์ แต่คณะกรรมการ BOARD OF LONGITUDE ยังไม่ยอมจ่ายเงินรางวัลให้กับแฮริสัน โดยตั้งเงื่อนไขเพิ่มเติมว่าแฮริสันจะต้องมอบนาฬิกา H4 ให้กับคณะกรรมการฯ พร้อมทั้งเปิดเผยหลักการทำงาน ภายในทั้งหมด และแฮริสันจะต้องสร้างนาฬิกาแบบเดียวกับ H4 อีก ๒ เรือน

ในปี ค.ศ.๑๗๖๕ แฮริสันได้รับเงินรางวัลครึ่งแรกจำนวน ๑๐,๐๐๐ ปอนด์ หลังจากเปิดเผยการทำงานภายในของ H4 และมอบนาฬิกาให้กับคณะกรรมการ BOARD OF LONGITUDE ซึ่งคณะกรรมการฯ ได้มอบหมายให้ ลาร์คัม เคนดัล (LARCUM KENDALL) สร้างนาฬิกาเลียนแบบ H4 ขึ้น เคนดัลสร้างนาฬิกาเลียนแบบ H4 (เรียกว่า K1) เสร็จในปี ค.ศ.๑๗๖๙ พร้อมกับนาฬิกา H5 ของ แฮริสัน และในปี ค.ศ.๑๗๗๐ คณะกรรมการฯ ได้ทดสอบนาฬิกาทั้งสองเรือนจนเป็นที่พอใจ แฮริสันได้ขอให้คณะกรรมการฯ นับ K1 และ H5 เป็นนาฬิกา ๒ เรือน ตามเงื่อนไขใหม่ แต่คณะกรรมการฯ ยังยืนยันให้แฮริสัน (ซึ่งในขณะนั้นมีอายุ ๗๗ ปี) สร้าง H6 ก่อนจะได้รับเงินรางวัลที่เหลือ ในปี ค.ศ.๑๗๗๒ แฮริสันจึงเขียนจดหมายร้องเรียนถึงกษัตริย์จอร์จที่สาม แห่งอังกฤษ และได้รับเงินรางวัลที่เหลือในที่สุดในปี ค.ศ.๑๗๗๓ สรุปว่าแฮริสันต้องพยายามอยู่ถึง ๑๒ ปี หลังจากที่เขาสร้าง H4 จึงได้รับการยอมรับจากคณะกรรมการฯ ว่าเป็นผู้ที่แก้ปัญหาลองจิจูดได้สำเร็จ

ในขณะที่แฮริสันกำลังร้องเรียนต่อคณะกรรมการ BOARD OF LONGITUDE ในปี ค.ศ.๑๗๗๒ เจมส์ คุก (JAMES COOK) ชาวอังกฤษ ได้ออกเดินทางสำรวจมหาสมุทรแปซิฟิกตอนใต้ พร้อมกับนำนาฬิกา K1 ของเคนดัลไปด้วย คุกมีชื่อเสียงในฐานะนักเดินเรือที่มีความเป็นชาวเรือสูง และเป็นที่ไว้วางใจของกษัตริย์ให้ทำการสำรวจมหาสมุทรแปซิฟิกถึงสามครั้ง โดยการสำรวจในปี ค.ศ.๑๗๗๒ เป็นการสำรวจมหาสมุทรแปซิฟิกและการเดินเรือรอบโลกครั้งที่สองของคุก นอกจากนี้คุกยังเป็นกัปตันคนแรกที่เห็นความสำคัญของสุขอนามัยของลูกเรือ โดยเขาบังคับให้ลูกเรืออาบน้ำ และรับประทานผักและผลไม้เพื่อป้องกันโรคขาดสารอาหาร ซึ่งเป็นสาเหตุการตายอันดับต้นๆ ของลูกเรือเดินสมุทรในสมัยนั้น คุกเดินทางกลับมาถึงอังกฤษในปี ค.ศ.๑๗๗๕ ตลอดการเดินทางสำรวจมหาสมุทรแปซิฟิกเป็นเวลากว่าสามปี คุกได้ใช้นาฬิกา K1 ในการหาลองจิจูดด้วยอัตราความ เที่ยงตรงเฉลี่ยไม่เกิน ๘ วินาที (เทียบเท่ากับระยะทางไม่เกิน ๒ ไมล์) การเดินทางสำรวจของคุกถือเป็นการใช้งานจริงของนาฬิกาเพื่อหาที่เรือในทะเลเป็นครั้งแรก และหลังจากที่คุกเดินทางกลับมาได้หนึ่งปี แฮริสันก็เสียชีวิตลงด้วยอายุ ๘๓ ปี

:: หน้าที่ 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 ::