Perché trovare la longitudine fu molto più difficile che trovare la latitudine?
Per secoli i navigatori furono capaci di attraversare mari e oceani osservando il Sole e le stelle. Potevano stabilire con discreta precisione quanto si trovassero a nord o a sud. Ma rimaneva un problema molto più difficile: quanto siamo andati verso est o verso ovest? In altre parole, conoscevano la latitudine, ma determinare la longitudine in mare aperto era enormemente più complicato. Ancora all’inizio del Settecento, marinai esperti potevano determinare la propria posizione nord-sud, mentre non disponevano di un sistema sufficientemente preciso e pratico per stabilire la posizione est-ovest durante una lunga navigazione. La soluzione sarebbe arrivata da un oggetto apparentemente lontano dalla geografia. Un orologio.
Guardare il cielo per conoscere la latitudine
La latitudine ha un grande vantaggio: lascia delle tracce nel cielo. Nell’emisfero settentrionale, per esempio, l’altezza della Stella Polare sull’orizzonte fornisce una buona indicazione della latitudine. Con strumenti astronomici sempre più precisi, i navigatori potevano quindi determinare abbastanza bene quanto si fossero spostati verso nord o verso sud. Ma se una nave si spostava verso est oppure verso ovest lungo lo stesso parallelo, il problema diventava diverso. Il cielo non offriva una risposta altrettanto semplice. Era necessario trovare un altro riferimento. E quel riferimento era il tempo.
Che cosa c’entra un orologio con la posizione di una nave?
La Terra compie una rotazione completa, pari a trecentosessanta gradi, in circa ventiquattro ore. Questo significa che a ogni ora corrispondono circa quindici gradi di longitudine. Ed ecco il principio fondamentale. Immaginiamo che un navigatore possa conoscere contemporaneamente: l’ora locale nel punto in cui si trova e l’ora esatta in un luogo di riferimento. Confrontando le due può calcolare quanto si è spostato verso est oppure verso ovest. Una differenza di un’ora corrisponde a circa quindici gradi di longitudine. Due ore, circa trenta gradi. Il problema teorico era quindi relativamente semplice. Quello pratico era molto più difficile. Bisognava portare l’ora attraverso l’oceano Oggi portiamo al polso orologi estremamente precisi senza nemmeno pensarci. Su una nave del Settecento era tutta un’altra storia. Un orologio destinato alla navigazione doveva continuare a funzionare con grande precisione nonostante il movimento della nave, le vibrazioni e le variazioni delle condizioni ambientali durante traversate che potevano durare settimane o mesi. Un piccolo errore quotidiano, accumulandosi durante il viaggio, poteva trasformarsi in un errore significativo nella posizione calcolata. Il problema era talmente importante per la navigazione e il commercio che nel 1714 il Parlamento britannico approvò il Longitude Act, mettendo a disposizione importanti ricompense per chi fosse riuscito a trovare un metodo sufficientemente preciso per determinare la longitudine in mare. Entrò così nella storia un personaggio straordinario.
John Harrison, il falegname che volle misurare il tempo.
John Harrison non proveniva dalle grandi università. Era un falegname di formazione e orologiaio autodidatta. Negli anni Venti del Settecento aveva già costruito orologi di notevole precisione. Harrison comprese che, se fosse riuscito a costruire un orologio capace di conservare accuratamente l’ora di riferimento durante una traversata oceanica, avrebbe fornito ai navigatori lo strumento necessario per calcolare la longitudine. Cominciò così un lavoro destinato a occupare gran parte della sua vita. Non costruì un solo orologio. Ne costruì una successione, imparando ogni volta dal precedente. Sono passati alla storia con quattro sigle semplicissime: H uno, H due, H tre e H quattro.
Quattro macchine per risolvere un problema
Il primo, H uno, era una macchina complessa e spettacolare. Nel 1736 fu sperimentato durante un viaggio verso Lisbona. Nel viaggio di ritorno Harrison utilizzò il proprio strumento per correggere la posizione stimata della nave: secondo il Royal Museums Greenwich, l’errore dell’equipaggio era nell’ordine di sessanta miglia. Ma Harrison non si accontentò. Costruì H due. Poi lavorò per circa diciannove anni a H tre. E infine arrivò a una soluzione sorprendentemente diversa. H quattro sembrava quasi un grande orologio da tasca Dopo enormi macchine meccaniche, Harrison cambiò strada. Il suo H quattro aveva l’aspetto di un grande orologio da tasca. Era però uno strumento di precisione straordinariamente sofisticato per l’epoca. Nel 1761 H quattro partì per una prova oceanica verso la Giamaica, affidato al figlio di Harrison, William. Il comportamento dello strumento dimostrò che l’approccio del cronometro marino poteva soddisfare i severi requisiti previsti per la determinazione della longitudine. La vicenda non terminò immediatamente con un premio e una stretta di mano. Seguirono verifiche, controversie, nuove prove e discussioni con il Board of Longitude. Nel frattempo venivano sviluppati anche metodi astronomici concorrenti, in particolare quello delle distanze lunari. La storia reale fu quindi più complessa del semplice racconto di un inventore che risolve da solo il problema. Ma il principio dimostrato dagli strumenti di Harrison era destinato a cambiare la navigazione. L’orologio diventò uno strumento geografico. Il cronometro marino permetteva di conservare a bordo un riferimento temporale preciso. Il navigatore poteva determinare l’ora locale attraverso osservazioni astronomiche e confrontarla con quella conservata dal cronometro. Da quella differenza ricavava la longitudine. In termini semplificati: un’ora = quindici gradi quattro minuti = un grado, Improvvisamente l’orologio non serviva più soltanto a sapere quando fare qualcosa. Serviva a sapere dove ci si trovava. Ogni ora di differenza temporale corrisponde a circa quindici gradi di longitudine. Da Harrison al GPS, eccoci alla parte forse più affascinante della storia. Sono trascorsi secoli, gli strumenti sono completamente cambiati e oggi nessun automobilista determina la propria longitudine confrontando il mezzogiorno locale con un cronometro marino. Eppure tempo e posizione sono ancora profondamente legati. Quando utilizziamo il GPS, il nostro ricevitore determina la posizione utilizzando segnali temporali estremamente precisi trasmessi dai satelliti. Il principio tecnologico è immensamente più sofisticato, ma ritorna una vecchia idea: misurare con precisione il tempo permette di determinare una posizione. Harrison cercava di portare un orologio preciso attraverso l’oceano. Oggi abbiamo portato orologi enormemente più precisi nello spazio. Ed è da lassù che arriva il segnale che permette al navigatore della nostra automobile di dirci: «Siete qui.»
