John Harrison y el problema de la longitud

Cualquier marino que se precie puede calcular la latitud mediante la duración del día, la altitud del Sol o las estrellas del horizonte. En tiempos de conquista y descubrimiento marítimo, la determinación precisa y sencilla de la longitud era un serio problema que las coronas francesa y española intentaban solucionar otorgando premios a inventores. Pero fueron los ingleses los que se llevaron el gato al agua con el descubrimiento de diversos métodos, a cada cual más preciso 

Cristóbal Colón siguió un camino recto al atravesar el Atlántico cuando "navegó por el paralelo" en su travesía de 1492, y no cabe duda de que con este método habría llegado a las Indias si no se hubiesen interpuesto las Américas.

Por cada 15 grados que uno se desplaza hacia el Este, se adelanta una hora con respecto a la original. De la misma forma, cuando nos desplazamos hacia el Oeste, perdemos una hora con respecto a la hora del lugar de partida.

Consecuentemente si se sabe la hora local en dos puntos de la tierra, podemos usar la diferencia entre ellas para calcular la distancia en longitud entre esos dos puntos. Esta idea era sumamente importante para los navegantes del siglo XVII. Ellos podían conocer la hora local observando el sol, pero para navegar debían conocer la hora de algún punto de referencia, por ejemplo Greenwich, para calcular la longitud del punto donde se encontraban. Aunque en el siglo XVII ya existían relojes de péndulo precisos, los movimientos de un barco y los cambios en humedad y temperatura impedían que estos relojes mantuvieran su precisión en el mar.

En aquellos tiempos de conquista y descubrimiento marítimo, la determinación precisa y sencilla de la longitud era un serio problema. Obligados a navegar únicamente con la guía que les proporcionaba la latitud, balleneros, buques de guerra y barcos piratas se apiñaban en rutas muy transitadas donde unos hacían presa de los otros. Tanto la Corona española como la francesa habían ofrecido premios para aquellos que consiguiesen resolver esta cuestión. En aquella época, la determinación de la longitud era tan importante como serían muchos años más tarde la bomba atómica o el genoma humano, y los países más importantes pretendían ser los primeros en resolver este asunto. Pero fue Inglaterra, isla y potencia marítima de creciente importancia, la que se llevó el gato al agua.

Con el fin de resolver el problema de determinar la longitud en el mar, el rey Carlos II de Inglaterra fundó el Real Observatorio en 1675. Si se pudiera conseguir establecer un catálogo preciso de las posiciones de las estrellas, y si se pudiese determinar con precisión la posición relativa de la luna con respecto a las estrellas, se podría utilizar la posición de la Luna como un reloj natural para calcular el tiempo en Greenwich. Los navegantes podían determinar la posición relativa de la Luna con respecto a las estrellas y usar tablas de la posición de la Luna compiladas en el Observatorio Real para calcular el tiempo en Greenwich. Esta forma de calcular la Longitud se conocía como el Método de la Distancia Lunar. Era un método engorroso y que se veía en dificultades por ejemplo cuando el cielo estaba cubierto. Además las tablas donde estaban compilados estos datos eran de manejo complicado.


En las postrimerías del siglo XVII mientras los eruditos discutían los medios para hallar una solución al problema de la longitud, aparecieron innumerables charlatanes y oportunistas que publicaron opúsculos de divulgación de sus disparatados proyectos para calcular la longitud en el mar. Sin duda, la más pintoresca de las teorías era la del perro herido que vio la luz en 1687. Se basaba en el "polvo de la simpatía". Este polvo podía curar desde lejos. Se trataba de subir a bordo un perro herido cuando el barco zarpase, dejando en tierra a un individuo de confianza que sumergiese diariamente la venda del animal en la solución de la simpatía, siempre a mediodía. Por supuesto, el perro reaccionaría con un gañido, y con ello proporcionaría al capitán una indicación horaria. El chillido del perro significaría: "El Sol está sobre el meridiano de Londres". Entonces el capitán podría comparar esa hora con la hora local y calcular la longitud. Otra magnífica idea, menos cruenta que la anterior, consistía en establecer una red de buques de señales sonoras (cañonazos) anclados en puntos estratégicos en todos los mares. Podría calcularse la distancia desde estos cañoneros estacionados cotejando la hora conocida de la señal esperada con la hora en que se oyese dicha señal a bordo del buque. Y así se propusieron soluciones de lo más enrevesadas.



En 1714, el Gobierno Inglés ofreció, mediante un Decreto del Parlamento, 20.000 libras a quien pudiera determinar la longitud con un error de medio grado (que equivale a 2 minutos de tiempo). Hay que tener en cuentaque 4 segundos equivalen a 1 milla náutica: llegar a buen puerto o irse a las rocas. El método propuesto tenía que probarse en un barco en navegación.
El decreto establecía que "sobre el Océano, desde Gran Bretaña hasta cualquier puerto en las Indias Occidentales señalado por el Comité... sin perder la longitud por encima de los límites establecidos". El método tenía que ser "probado y ser útil en el Mar".


El problema fue eventualmente resuelto por un carpintero de Lincolnshire con muy poca educación.  Para resolver el problema de la longitud Harrison tendría que diseñar un reloj portátil que tuviese la misma precisión que los mejores relojes de pie de su época.

Entre 1730 y 1735 Harrison construyó el H1 que en esencia era igual que los relojes de precisión que el ya construía pero en versión portátil. La cuerda le permitía funcionar durante un día. Todas las partes móviles estaban contrabalanceadas y controladas por muelles de forma que, a diferencia de los relojes de péndulo, el H1 era independiente de la dirección de la gravedad. El mecanismo encadenado de equilibrio permitía que cada cambio en el movimiento, que afectase a uno de los contrapesos, fuera compensado por otro contrapeso. En 1735 Harrison llevó su reloj a Londres donde fue examinado por científicos y por la alta sociedad de la época. En 1736 Harrison viajó con su reloj a bordo del barco Centurión hasta Lisboa, para probarlo y volvió en el Oxford. El H1 funcionó perfectamente y sirvió para que el Oxford corrigiese un error en los cálculos de la longitud que se habían hecho empleando los métodos astronómicos clásicos. Sin embargo, Harrison pidió ayuda económica para mejorar su reloj. Así hizo otros dos relojes más, el H2 y el H3. En este último, trabajó durante 19 años para concluir que necesitaba un enfoque radicalmente distinto. Y llegó el H4



El H4 fue completamente distinto a los anteriores H1, H2, y H3. Medía solo 13 cm. de diámetro y pesaba 1,45 Kg. Era como un reloj de bolsillo grande. El 18 de Noviembre de 1761 el hijo de Harrison, William, partió hacia las Indias Occidentales en el barco Deptford con el reloj H4. Llegaron a Jamaica el 19 de Junio de 1762; al comprobar la hora que marcaba el reloj (empleando medidas astronómicas) comprobaron que solo había atrasado 5.1 segundos. Era un logro impresionante pero aún pasó tiempo hasta que el Comité de la Longitud decidió darle el premio a Harrison.


El 28 de Marzo de 1764 William realizó una nueva comprobación y viajó hasta Barbados a bordo del Tartar. William predijo la llegada a Madeira con extraordinaria precisión: el error del reloj después de un viaje en barco de 47 días fue de 39.2 segundos: tres veces mejor que lo necesario para ganar las 20.000 libras del premio. Sin embargo, el Comité, entre los que había muchos astrónomos partidarios del método de la distancia lunar, pidió que Harrison construyese más relojes y que desvelara sus secretos. Se le pagarían 10.000 libras. El resto sería pagado cuando entregase más relojes que permitiesen calcular la longitud con un error no superior a las 30 millas.


En Agosto de 1765 se le pagó la mitad del premio pero se quedó sin sus cuatro relojes (H1, H2, H3 y H4). Para conseguir la otra mitad tenía que construir al menos otros dos relojes. Además, el H4 original tenía que estar depositado en el Observatorio, con lo cual tenía que construir su copia siguiendo sus planos y su memoria. Nevil Maskelyne, que había sido nombrado Astrónomo real, seguía abrigando serias dudas sobre los relojes y estaba convencido de que el único método seguro para calcular la longitud en el mar era el de la distancia lunar.


El Comité había nombrado a Larcum Kendall como relojero conservador de los relojes de Harrison en el Observatorio. Además le habían encargado una copia del H4. En 1769 terminó el K1. John Harrison, que tenía 70 años, y su hijo William terminaron la primera copia: el H5. Pidieron al Comité que considerase el K1 y el H5 como los dos relojes necesarios para cobrar la segunda mitad del premio, la respuesta fue que las dos copias del H4 tenían que ser hechas por Harrison.

El H5

Harrison decidió dirigirse directamente al rey Jorge III, al que le entusiasmaba la Ciencia, y que al conocer los detalles de cómo había sido tratado Harrison decidió que había que otorgarle el premio. El mismo rey comprobó la precisión de los relojes de Harrison. Pero el Comité siguió terqueando. Harrison apeló al Parlamento quien finalmente admitió que tenía derecho a la otra mitad del premio.


Durante ese tiempo el Capitán Cook había realizado uno de sus viajes empleando el K1. Volvió en Julio de 1775, después de un viaje de tres años, que transcurrió desde los Trópicos hasta el Antártico. La variación diaria del K1 nunca superó los 8 segundos que equivalen a una distancia de 2 millas náuticas en el ecuador.


Harrison murió a los 83 años, un año después del retorno de Cook. La tozudez y el ingenio de este carpintero, que acabó siendo relojero, contribuyó, mucho más que los cañones, a que Inglaterra obtuviese el Imperio que hasta hace bien poco se extendía por toda la tierra. 

El H1

EL H2

El H3