John “Longitude” Harrison (1693 – 1776)

Je voelt je einde naderen. Je kan geen kant meer op, alles doet pijn. Al sinds een paar weken zijn je tanden steeds losser gaan staan en de meeste zijn nu al uitgevallen. Je lichaam is gaan zwellen als een ballon en alsof het nog niet erg genoeg was is de huid op je benen, waar de zwelling het ergste is, gewoon gebarsten. Vreselijke wonden putten je nu snel uit … een paar dagen later ben je dood, dat besef je nu maar al te goed. Je gaat dood aan scheurbuik.

Ontelbare zeelui zijn in tot in de 18e eeuw op deze manier aan hun einde gekomen. De oorzaak van scheurbuik ligt in het gebrek aan vers voedsel, vitamines en onbedorven zoet water. Schepen hadden er natuurlijk altijd meer dan genoeg van aan boord maar als de reis om één of andere reden langer duurde, dan was het risico op scheurbuik groot. En dat gebeurde dikwijls in de tijd waarin navigeren voor een stuk gissen was. Zo gebeurde het geregeld dat men een bevoorradingspost op een klein eilandje gewoon voorbijvoer zonder dat men er erg in had … met de beschreven desastreuze gevolgen.

Een ander –even dodelijk- gevolg van het slechte navigeren was dat men soms dacht op een andere plaats te zijn dan waar men eigenlijk was. Op 22 oktober 1707 liet op een Brits schip ene matroos Marston weten dat de koers die men volgde verkeerd was. Hij had stiekem zelf ook de koers berekend en volgens hem zat admiraal Cloudisley er meer dan 90 mijl naast; meer nog: de vloot voer recht op de klippen af van de Scilly eilanden! In die tijd werd zo een opmerking eenvoudigweg niet getollereerd van een simpele matroos en Marston werd dan ook meteen en zonder pardon opgehangen aan de mast. De admiraal bleef bij zijn berekeningen en de vloot voer verder. Later bleek dat de matroos gelijk had en dat de vloot zich inderdaad niet 30 mijl voor de kust van Bretagne maar wel degelijk in het klippengebied rond de Scilly eilanden bevond. 4 schepen en meer dan 2000 zeelui gingen verloren, waaronder de admiraal zelf.
Even uitleggen waar het probleem juist zat.

Voor iedere 15° die je oostwaarts vaart, ga je één uur vooruit in de locale tijd; westwaarts ga je een uur terug. Dus, als je de locale tijd van twee plaatsen op aarde vergelijkt, kan je met het verschil tussen de twee berekenen hoever die twee plaatsen van mekaar verwijderd zijn in ooster- of westerlengte. Dat was een zeer belangrijk gegeven voor zeelieden in de 17e eeuw. Door zich te baseren op de stand van de zon konden ze namelijk berekenen hoe laat het ter plekke was. Een correcte navigatie vereiste echter, zoals reeds eerder gesteld, ook dat men de exacte tijd kende op een andere plaats. Greenwich bijvoorbeeld. Alleen daardoor kon men exact berekenen waar men juist was op zee. Nu bestonden er in de 17e eeuw wel klokken die men meenam op zee; geen enkele was echter bestand tegen de constante beweging van een schip of de vochtigheid. Daardoor gingen de klokken telkens weer voor (of achter) lopen en werden er dus fouten gemaakt zodat men zich geregeld vergiste bij het bepalen van de eigen positie, met de hierboven beschreven gevolgen.

In 1714 leek het wel alsof er nooit een oplossing zou komen voor het probleem van de lengte. Om researchers te stimuleren kwam er een wet door het parlement die 20.000 pond uitloofde als beloning voor iemand die het probleem kon kraken met een oplossing die zowel praktisch als nuttig was op zee. Er werd een raad (de board of longitude) opgericht die zich zou bezighouden met het beoordelen van de voorgestelde oplossingen.

Ze werden bestookt met de meeste krankzinnig ideeën. Het was zo erg dat de zin “finding the longitude” een uitdrukking werd waarmee men aangaf dat iemand als een gek een waanidee nastreefde. Zo waren er voorstellen om de hele wereld te omspannen met een net van lichtschepen of een voorstel om honden aan boord te nemen die opzettelijk bij ’t vertrek verwond zouden worden. Door dagelijks op een afgesproken uur het mes, waarmee de wonde was veroorzaakt, in “waarheidspoeder” te duwen, zouden de honden gaan huilen van pijn zodat men exact wist hoe laat het was in Londen. Beide voorstellen werden -begrijpelijkerwijze- afgewezen.

Alle geleerden uit deze periode hadden het al opgegeven een oplossing te vinden, toen John Harrison opdook. Deze eenvoudige schrijnwerker beet zich jàrenlang vast in het probleem, trotseerde de scepsis waarmee hij geconfronteerd werd en loste het probleem op. Daarmee maakte hij het mogelijk om correct te navigeren eender waar op de aarde. Dankzij John “Longitude” Harrison sloegen geen heelder vloten meer te pletter op de klippen en stierven zeelui niet meer massaal aan scheurbuik. Daarenboven maakte hij het mogelijk voor mensen als kapitein Cook om zowat de hele wereld te gaan verkennen en kolonies aan de lopende band te claimen voor de Britse Kroon, waardoor Engeland een Rijk kon opbouwen dat de hele wereld omspande en het land de status van wereldleider gaf. Een status die het kon behouden tot na WO II.

Dit is het verhaal van John Harrison, de man die door zijn vastberadendheid een onoplosbaar geacht probleem kraakte en daarmee de wereldgeschiedenis voor altijd veranderde.

John Harrison werd geboren in 1693 en bracht zijn jeugd door in Barrow, Lincolnshire. Zijn vader was een schrijnwerker en de jonge John volgde zijn vaders voorbeeld. Hij was 20 toen hij in 1713 zijn eerste staande klok bouwde. Ze had een volledig houten binnenwerk. Hij bleef er bouwen in de daaropvolgende jaren en 3 ervan bestaan ook vandaag nog en zijn te bekijken in drie musea in Engeland. In 1718 trouwde hij met Elizabeth. Toen zij acht jaar later stierf hertrouwde hij na amper 6 maanden met een andere Elizabeth.

In zijn jonge jaren werkte John samen als schrijnwerker met zijn broer James, met wie hij een aantal grote klokken bouwde. Hun meesterwerk was de klok die John ontworpen had voor de toren op het landgoed van de familie Pelham. Het was een revolutionaire klok, want ze hoefde niet geolied te worden. In die tijd hadden alle klokken geregeld smeerolie nodig en dat maakte dat ze geregeld stuk gingen. Liever dan te gaan werken aan een betere smeerolie of een manier van smeren, ontwierp John Harrison een klok die helemaal niét gesmeerd diende te worden. Het is deze manier van radicaal denken die hem zou helpen wanneer hij het probleem van de longitude ging aanpakken.

Tussen 1720 en 1730 bouwden John en zijn broer James een bijzondere reeks staande klokken waarbij ze de toen gekende limieten van de klokkenbouw telkens weer verlegden. Zo ontwierpen ze een slinger die was gemaakt uit verschillende soorten metaal. Daarmee vermeden ze dat de slinger in de zomer ging uitzetten door de hitte en daardoor de klok zou vertragen. Het resultaat was dat de klok van Harrison per maand hoogstens één seconde verloor. Daarmee was ze veel accurater dan de beste klokken die men in Londen toen gebruikte. John Harrison was er van overtuigd dat de oplossing van het longitude probleem lag in het ontwerpen van zo’n preciese klok die ook aan boord van een schip perfect zou blijven functioneren.

John Harrison vroeg en kreeg een toelage van de “board of longitude” voor het ontwerpen van zo’n klok. In 1730 begon hij aan het ontwerp van wat in essentie een draagbare versie zou worden van zijn staande klokken. Het resultaat was een klok die werd aangedreven door veren en dagelijks moest worden opgewonden. De bewegende delen van deze klok zijn zo gemonteerd dat ze mekaar in balans houden en worden door veren gecorrigeerd zodat ze niet worden beïnvloed door gravitatiekrachten en het schommelen op de golven. Eén en ander maakte de klok natuurlijk zo zwaar dat ze door 4 volwassen mannen gedragen moest worden. In 1735 was de klok helemaal klaar en bracht John haar naar Londen waar ze werd voorgesteld aan leden van de koninklijke academie voor wetenschap. De board of longitude ging in op Harrisons verzoek om zijn klok te testen op zee.

In 1736 voer hij samen met zijn klok (H1 werd ze later genoemd) aan boord van “the Centurion” naar Lissabon en keerde hij terug met “the Orford”. De klok deed het zeer goed en bleek de tijd accuraat bij te houden. Zijn eerste practische succes scoorde Harrison aan boord van “the Orford” toen hij de kapitein corrigeerde in zijn koers op de terugreis en zo een ongeluk kon vermijden. De kapitein, die zeer sceptisch had gedaan over de klok van Harrison, diende ontzet zijn ontslag in als kapitein in de marine en trok zich terug als directeur van een marine-hospitaal.
Tot ieders verbazing vroeg Harrison geen tweede test aan op een langer traject, zoals de wet uit 1714 oplegde. Hij vroeg –en kreeg- alleen geld van de board of longitude om een tweede klok te bouwen.

H1

In 1737 begon hij aan de bouw van zijn tweede marineklok (H2) . Ze was groter en nog zwaarder dan de eerste maar werd volgens hetzelfde principe gebouwd. Nog voor de klok af was, in 1740, realiseerde Harrison zich dat er een fout in het ontwerp zat. De balans die hij er in verwerkt had om net als bij H1 de bewegingen van een schip op te vangen, deden het niet zoals hij had gehoopt. Er zat niets anders op voor Harrison dan naar de board of longitude te gaan en er geld te vragen voor het maken van een derde klok.

H2

In 1740 was Harrison al welgeteld 10 jaar voltijds bezig met het zoeken naar een oplossing voor de longitude. Hij kreeg opnieuw geld van de board of longitude en begon aan zijn derde klok (H3). Hij werkte niet minder dan 19 jaar aan H3; slechts in 1759 vond hij dat ze klaar was. Er zaten twee uitvindingen in die hij zelf had ontworpen: een bimetalen strook, die de invloed van temperatuurschommelingen compenseerde en een zogenaamde “caged roller bearing”, een cilinderachtig ding dat de invloed van de schommelingen van een schip op de klok teniet moest doen. Deze twee vondsten zijn tot op de dag van vandaag nog te vinden in verschillende klokken en machines. H3 was echter niet merkbaar beter dan de twee vorige en was ook niet handig genoeg in de omgang, zodat de board of longitude besloot dat de derde klok niet voldeed.
Hoewel H3 dus kennelijk geen oplossing bood, overtuigde ze Harrison wél van het feit dat hij een totaal ander ontwerp moest maken, wilde hij het probleem ooit nog opgelost krijgen.

H3

Zonder dat hij het wist, had hij echter al de eerste stappen gezet naar de ultieme oplossing. In 1753 al, had hij een horlogemaker de opdracht gegeven hem een zakhorloge te bouwen naar de plannen die hij daar zelf had voor getekend. Hij had de zakhorloge nodig voor het testen van H3. Hoewel geen enkele serieuze mens wilde overwegen een zakhorloge te gebruiken voor een correcte navigatie op zee, ontdekte Harrison dat zo’n zakhorloge, mits een aantal aanpassingen, toch de oplossing zou kunnen bieden.

In 1755, hij was toen al 25 jaar bezig met het probleem, stapte hij naar de board of longitude en vroeg extra geld. Hoewel H3 nog niet af was, wilde hij tegelijk een vierde klok bouwen, gebaseerd op het ontwerp van zijn eigen zakhorloge. Eén en ander viel natuurlijk niet makkelijk bij de betrokken partijen. De board of longitude had hem al veel geld toegestopt en nu wilde hij nog meer geld voor nog een klok ! Ook zijn zoon, William, die al jaren hielp met het testen en bouwen van de klokken, was er tegen omdat hij bleef geloven in H3 en die op zijn minst eerst wilde afmaken.

John bleef echter koppig volhouden en kreeg zijn geld. Net nadat H3 klaar was en niet goed was bevonden, was de vierde klok (H4) klaar. Deze keer was het er één met een compleet verschillend ontwerp. H4 leek een grote versie van een eenvoudig zakhorloge; ze is amper 13 centimeter in diameter en weegt net geen 1.5 kilogram. Meteen vroeg Harrison een test aan aan boord van een schip dat, zoals de wet dat voorschreef, naar de Caraïben zou varen.
Op 18 november 1761 vertrok H4 aan boord van “the Deptford” naar de Caraïben, vergezeld door … William Harrison. John zelf was nog altijd als de dood van de zeeziekte die hij op zijn eerste reis had moeten verdragen en was ondertussen ook al 68 jaar. Hij liet met plezier zijn zoon gaan …
William arriveerde op 19 januari 1762 te Jamaica en constateerde dat zijn kleine klok amper 5.1 seconde achterop was geraakt ! Dat was een bijzondere prestatie en eigenlijk meteen het bewijs dat Harrison het probleem van de longitude had opgelost.

H4

Helaas begon toen Harrisons tweede gevecht in de strijd om de oplossing van de longitude: de strijd om de erkenning van zijn oplossing. De board of longitude zat in die tijd immers vol met sterrenkundigen en geen enkele specialist in fysica. De hele board hoopte dan ook dat de oplossing zou liggen in een methode die beroep deed op de sterren. Eén van hun leden, Neville Maskelyne, werkte naarstig aan zo’n oplossing en ze probeerden dan ook om Harrison en zijn zoon zo veel mogelijk te vertragen om Maskelyne alsnog de kans te geven met de eer te gaan lopen.

Harrison kreeg dan ook te horen dat zijn reis naar Jamaica geen overtuigend bewijs was. Volgens de board of longitude kon het gewoon toeval zijn geweest en daarom eisten ze een tweede testreis. Het bleek echter moeilijk om snel een schip te vinden waarmee hij zou kunnen meereizen. Pas op 28 maart 1764 (!) kon William opnieuw vertrekken, deze keer met “the Tartar” op weg naar Barbados. Op de hele reis van 47 dagen liep de klok niet meer dan 39.2 seconden achter . Dat was 3 keer beter dan de vereisten die de wet indertijd had vastgelegd om recht te hebben op de beloning van £ 20.000.

K1

Toch was de board of longitude nog niet tevreden: ze beweerden doodleuk dat de klok door stom toeval zo nauwkeurig was en eisten dat er nog een aantal exemplaren zouden gebouwd en getest worden vooraleer Harrison zijn prijs kon claimen. Hij zou wel al £ 10.000 krijgen als hij de plannen en zijn geheimen van zijn mechaniek zou meedelen aan de Astronomer Royal. Als de klokken gemaakt én getest zouden zijn, zou hij de resterende £ 10.000 krijgen.

Nu was die Astronomer Royal niemand minder dan Harrisons grote rivaal Neville Maskelyne. John weigerde dan ook categoriek om aan hém zijn geheimen te onthullen. De board bleef ook voet bij stuk houden en het was pas na lang aandringen van Johns zoon William, dat er een akkoord kwam. In 1765 toonde John Harrison aan een groepje van 6 geleerden hoe H4 in mekaar zat. Meteen nadien liet de board de vier klokken ophalen, omdat ze met hun geld waren gebouwd. Ze werden in magazijnen opgeslagen en raakten vergeten tot in de jaren ’20 van vorige eeuw. Harrison stelde, met tegenzin, een horlogemaker aan die de copie van H4 zou maken en kreeg op 72-jarige leeftijd de helft van het geld waar hij recht op had na een levenwerk van meer dan 35 jaar.

Om het tweede deel van de beloning te krijgen, besliste de board of longitude dat Harrison zelf nog twee replica’s van H4 moest bouwen en laten testen. Het origineel werd echter in beslag genomen om zogezegd te testen in het koninklijk observatorium onder leiding van … Neville Maskelyne, de Astronomer Royal.
Samen met zijn zoon William begon John aan de eerste copie van H4: H5. Ondertussen maakte de horlogemaker die Harrison had aangeduid, Larcum Kendall, goed vooruitgang in de bouw van zijn copie van H4: K1. In 1770 waren de twee horloges bijna gelijktijdig klaar en de board werd gevraagd om beide horloges als copie te beschouwen van H4. Opnieuw lag de board dwars en eiste dat de Harrisons zélf twee copies zouden maken.

John Harrison

John Harrison, nu al 79 jaar oud, besloot steun te zoeken bij de hoogste macht in zijn land in die tijd: koning George III. Begin 1772 slaagde hij er in om de koning zijn probleem voor te leggen. Die schijnt gezegd te hebben “ … these people have been cruelly wronged” en “By God, Harrison, I will see you righted”
De koning liet H5 testen door zijn eigen sterrenkundigen en kwam tot de conclusie dat het ding het superbe deed. Toch weigerde de board of longitude om de resultaten te erkennen. Met de steun van George III vroegen ze hulp aan het parlement. In juni 1773 besloot het parlement om John Harrison een extra som van £ 8.750 toe te kennen. John had eindelijk het geld gekregen waar hij recht op had. Belangrijker misschien was voor de ondertusssen 80-jarige John dat hij erkend werd als degene die het probleem had opgelost.

Lt. Cdr. Gould met H3 en de balans van H2

Ondertussen was kapitein Cook uitgevaren op zijn tweede ontdekkingsreis en had hij K1, Kendalls copie van H4, mee aan boord. Cook trok langs tropische en arctische gebieden en toch bleef zijn klok precies lopen. Hij omschreef haar dan ook als “ … our faithful guide through all the vicissitudes of climates.”
Op 24 maart 1776, een jaar na de terugkeer van kapitein Cook, stierf de 83 jarige John Harrison in zijn huis te Londen. Hij had de zeevaart voorgoed veranderd en heeft duizenden levens gered door zijn uitvinding. Engeland leerde beter navigeren dan welke andere natie ook en kon zo met voorsprong op de anderen een koloniaal rijk uitbouwen en een wereldmacht worden. Toch raakte Harrison vergeten en duurde het tot 1920 eer zijn naam weer wat bekender werd. Tussen 1920 en 1930 werkte een marine luitenant, Rupert Gould, aan het bekend maken van de verdiensten van Harrison. Bij zijn zoektocht belandde hij in de magazijnen van het koninklijk observatorium. De klokken waren in een deplorabele toestand maar dankzij de tomeloze en onbezoldigde inzet van Gould, raakten ze gerestaureerd. Hoewel het hem zijn huwelijk kostte, bleef Gould werken aan de klokken tot hij ze alle 4 had hersteld in hun oude glorie. Het leverde hem nationale bekendheid op en Gould werd met zijn enorme kennis en spittante manier van praten de bekendste panel-gast in de eerste programma’s van de BBC. Gould stierf in 1948 op 57-jarige leeftijd. Hij had het jaar voordien de gouden medaille gekregen van de British Horological Institute, de hoogste eer die er is in dat veld voor zijn hele werk in het algemeen en voor het redden van de 4 belangrijkste klokken die er ooit zijn gemaakt: H1, H2, H3 en H4.

Jeremy Irons
met H1 in “Longitude”

Bronnen:
Koninklijk Observatorium te Greenwich
www.google.com
“Longitude” (reeks voor Channel 4)