Bugün öğrendim ki: Denizde boylamı belirlemenin güvenilir bir yolunun, 1773 yılında John Harrison'ın H4 saatiyle keşfedilmesine kadar bulunmadığını belirtmek gerekir. Bu saat denizde çalışarak denizcilerin tam zamanı bilmelerini ve doğru hesaplamalar yapmalarını sağlamıştır. Bundan önce gemiler çoğunlukla enleme ve tahmine güvenmek zorundaydı.
Dünya üzerindeki doğu-batı konumunu bulma çabalarının kaydı
Boylam tarihi, astronomlar, kartograflar ve denizcilerin yüzyıllar süren çabalarını, Dünya üzerindeki herhangi bir noktanın boylamını (doğu-batı konumu) belirleme yöntemini keşfetme çabalarını anlatır. Boylam ölçümü hem kartografi hem de navigasyon için önemlidir. Özellikle güvenli okyanus navigasyonu için hem enlem hem de boylam bilgisi gereklidir, ancak enlem yerel astronomik gözlemlerle iyi bir doğrulukla belirlenebilir.
Boylamı belirlemek için doğru ve pratik bir yöntemin bulunması, en büyük bilim insanları ve mühendislerden bazılarının yüzyıllarca süren çalışma ve buluşlarını gerektirdi. Belirli bir konumdan geçen meridyene göre boylamın belirlenmesi, gözlemlerin her iki konumda da aynı olan bir zaman ölçeğine bağlanmasını gerektirir, bu nedenle boylam problemi, uzak yerlerdeki saatleri koordine etmenin bir yolunu bulmaya indirgenir. Erken yaklaşımlar, tutulmalar gibi büyük bir doğrulukla tahmin edilebilen astronomik olayları ve gemiyle uzun mesafelere taşınırken yeterli doğrulukla zaman tutabilen kronometreler olarak bilinen saatler inşa etmeyi kullandı.
John Harrison'ın deniz koşullarında boylamı belirlemek için pratik olacak kadar doğru zaman tutabilen bir kronometre icadı, 1773'te denizde boylamın belirlenmesini ilk kez mümkün kıldığı tanınmıştır. Daha sonraki yöntemler önce telgrafı, ardından saatleri senkronize etmek için radyoyu kullandı. Günümüzde boylam problemi, uydu navigasyonu aracılığıyla santimetre doğruluğuna kadar çözülmüştür.
Teleskoptan Önce Boylam
[düzenle]
MÖ 3. yüzyılda Eratosthenes, dünya haritası için ilk kez enlem ve boylam sistemini önermiştir. Baş meridyeni (boylam çizgisi) İskenderiye ve Rodos'tan geçerken, paralelleri (enlem çizgileri) düzenli aralıklarla ayrılmamış, ancak genellikle düz çizgiler olma pahasına bilinen yerlerden geçmiştir.[1] MÖ 2. yüzyıla gelindiğinde Hipparchus, Dünya üzerindeki yerleri benzersiz bir şekilde belirtmek için daireyi 360°'ye bölmeye dayanan sistematik bir koordinat sistemi kullanıyordu.[2]: 31 Bu nedenle boylamlar, günümüzde yapıldığı gibi, ana meridyenin doğusu veya batısı olarak derece cinsinden ifade edilebilirdi (ana meridyen farklı olsa da). Ayrıca, iki farklı yerdeki bir ay tutulmasının yerel zamanını karşılaştırarak aralarındaki boylam farkını elde etme yöntemi önermiştir.[2]: 11 Bu yöntem, mevcut saatlerin sınırlamaları göz önüne alındığında pek doğru değildi ve nadiren uygulandı – belki de yalnızca bir kez, MÖ 330'daki Arbela tutulması kullanılarak.[3] Ancak yöntem sağlamdır ve bu, boylamın doğru zaman bilgisiyle belirlenebileceğinin ilk kabulüdür.
MS 2. yüzyılda Ptolemaios, haritalama sistemini gezginler tarafından bildirilen tahmin edilen mesafelere ve yönlere dayandırdı. O zamana kadar tüm haritalar, enlem ve boylamın dik açılarla kesişen düz çizgiler olduğu dikdörtgen bir ızgara kullanıyordu.[4]: 543 [5]: 90 Geniş alanlar için bu, kabul edilemez bir bozulmaya yol açar ve Ptolemaios, yaşanabilir dünya haritası için bozulmayı azaltan kavisli paraleller kullanan izdüşümler (modern terimi kullanmak gerekirse) kullandı. 13. yüzyıldan daha eski haritalar veya eserin el yazmaları mevcut değildir, ancak Coğrafya adlı eserinde yüzlerce yer için haritaları yeniden oluşturmaya yetecek ayrıntılı talimatlar ve enlem/boylam koordinatları vermiştir. Ptolemaios'un sistemi sağlam temellere dayanmakla birlikte, kullanılan gerçek veriler değişken kalitededir ve birçok yanlışlık ve bozulmaya yol açmaktadır.[6][4]: 551–553 [7] Dik mesafeleri ve yönleri tahmin etmedeki zorlukların yanı sıra, bunların en önemlisi boylam farklarının sistematik olarak fazla tahmin edilmesidir. Böylece Ptolemaios'un tablolarından Cebelitarık ile Sayda arasındaki boylam farkı 59° 40' 0' olarak verilmiştir ki bu da modern değer olan 40° 23'0'a kıyasla yaklaşık %48 fazladır. Russo (2013), bu sapmaları analiz etmiş ve hatanın çoğunun Ptolemaios'un Dünya'nın büyüklüğünü, Eratosthenes'in daha doğru tahminine kıyasla düşük tahmin etmesinden kaynaklandığı sonucuna varmıştır – derece başına 700 yerine 500 stadia eşdeğeri. Klasik zamanlarda astronomik boylam ölçümlerindeki zorluklar göz önüne alındığında, Ptolemaios'un değerlerinin çoğunun veya tamamının mesafe ölçümlerinden elde edildiği ve 500 değeri kullanılarak boylama dönüştürüldüğü düşünülmektedir.[8]
Antik Hindu astronomları, Dünya'nın küresel olduğunu varsayarak ay tutulmalarından boylam belirleme yönteminin farkındaydı. Yöntem, MS 4. yüzyılın sonları veya 5. yüzyılın başlarına tarihlenen bir Sanskritçe Hint astronomisi incelemesi olan Sûrya Siddhânta'da anlatılmaktadır.[9] Boylamlar, modern Ujjain olan Avantī'den geçen bir ana meridyene atıfta bulunuyordu. Bu meridyene göre konumlar uzunluk veya zaman farkları cinsinden ifade ediliyordu, ancak o dönemde Hindistan'da derece kullanılmıyordu. Bu yöntemin uygulamaya konulup konulmadığı belli değildir.
İslam alimleri, Ptolemaios'un eserlerinin Arapçaya ilk çevirisinin yapıldığı MS 9. yüzyıldan itibaren eserlerini biliyorlardı. Hataları bilinmekle birlikte kendisine büyük saygı duyuluyordu.[10] Geliştirdikleri konulardan biri, Ptolemaios'un coğrafi tablolarına enlem ve boylamları olan daha fazla yer eklemek ve bazı durumlarda doğruluğu artırmaktı.[11] Çoğu boylamı belirlemek için kullanılan yöntemler verilmemiştir, ancak birkaç kayıtta ayrıntılar verilmektedir. 901'de el-Battânî tarafından iki yer arasında eş zamanlı iki ay tutulması gözlemi kaydedilmiş, Antakya ile Rakka karşılaştırılmış ve iki şehir arasındaki boylam farkı 1°'den az bir hatayla belirlenmiştir. Bu, mevcut yöntemlerle ulaşılabilecek en iyi şey olarak kabul edilir – çıplak gözle tutulmanın gözlemlenmesi ve uygun bir "saat yıldızı"nın yüksekliğini ölçmek için astrolab kullanılarak yerel zamanın belirlenmesi.[12][13] El-Birûnî, 11. yüzyılın başlarında tutulma verilerini de kullandı, ancak erken bir üçgenleme biçimini içeren alternatif bir yöntem geliştirdi. Hem boylam hem de enlem farkı olan iki konum için, enlemler ve aralarındaki mesafe biliniyorsa, Dünya'nın büyüklüğü ile birlikte boylam farkı hesaplanabilir. Bu yöntemle el-Birûnî, Bağdat ve Gazni arasındaki boylam farkını, iki farklı güzergâhtan gezginlerin bildirdiği mesafe tahminlerini kullanarak (ve yolların kıvrıklığı için biraz keyfi bir ayarlama ile) tahmin etti. İki şehir arasındaki boylam farkı sonucu modern değerden yaklaşık 1° farklıdır.[14] Mercier (1992), bunun Ptolemaios'a göre önemli bir gelişme olduğunu ve Avrupa'da benzer bir doğruluk artışının 17. yüzyıla kadar gerçekleşmeyeceğini belirtmektedir.[14]: 188
İslam dünyasında Ptolemaios'un (ve daha genel olarak Yunan bilim ve felsefesinin) bilgisi artarken, Avrupa'da azalıyordu. John Kirtland Wright'ın (1925) özeti kasvetlidir: "1100'den önceki Hristiyan döneminin matematiksel coğrafyasını geçebiliriz; hiçbir keşif yapılmamış ve eski keşiflerin sonuçlarını uygulama girişimi de olmamıştır. ... Ptolemaios unutulmuştu ve Arapların bu alandaki çalışmaları henüz bilinmiyordu".[15]: 65 Her şey kaybolmamış veya unutulmamıştı; Bede, De natura rerum adlı eserinde Dünya'nın küreselliğini onaylar. Ancak argümanları Plinius'tan alınan Aristoteles'inkilerdir. Bede orijinal bir şey eklemez.[16][17]
Geç orta çağ döneminde daha dikkate değer şeyler vardır. Wright (1923), Malvernli Walcher'in İtalya'daki bir ay tutulmasının (19 Ekim 1094) şafaktan kısa bir süre önce gerçekleştiğine dair bir tanıklığına atıfta bulunur. İngiltere'ye döndüğünde, gözlemlerinin saatini belirlemek için diğer rahiplerle notları karşılaştırdı, bu saat gece yarısından önceydi. Karşılaştırma, boylam farklarını ölçmeye izin vermeyecek kadar gelişigüzeldi, ancak anlatım ilkenin hala anlaşıldığını göstermektedir.[18]: 81 12. yüzyılda, Toledo'daki el-Zarkali'nin çalışmalarına dayalı olarak bir dizi Avrupa şehri için astronomik tablolar hazırlandı. Bunlar her şehrin meridyenine uyarlanmak zorundaydı ve 12 Eylül 1178'deki ay tutulmasının Toledo, Marsilya ve Hereford arasındaki boylam farklarını belirlemek için kullanıldığı kaydedilmiştir.[18]: 85 Hereford tabloları ayrıca boylam ve enlemleriyle birlikte 70'ten fazla yerin bir listesini de ekledi. Bunlar, Ptolemaios'un benzer çizelgeleri üzerinde büyük bir gelişmedir. Örneğin, Seuta ve Sur'un boylamları Kanarya Adaları meridyeninin doğusunda sırasıyla 8° ve 57° olarak verilmiştir, bu da 49°'lik bir farktır, modern değer olan 40.5°'ye kıyasla %20'den az bir fazla tahmindir.[18]: 87–88 Genel olarak, geç orta çağ dönemi, seyahatlerin artması (haclar ve Haçlı Seferleri dahil) ve İspanya ile Kuzey Afrika'dan İslami kaynakların mevcudiyeti ile canlanan coğrafyaya artan bir ilgi ve gözlem yapma isteği gösterdi.[19][20] Orta çağın sonunda, 14. yüzyılın sonunda ve 15. yüzyılın başında Floransa'da yapılan çevirilerle Ptolemaios'un eserleri doğrudan erişilebilir hale geldi.[21]
15. ve 16. yüzyıllar, Portekiz ve İspanyol keşif ve fetih seferlerinin zamanıydı. Özellikle Avrupalıların Yeni Dünya'ya gelişi, aslında nerede oldukları sorusunu gündeme getirdi. Kristof Kolomb, ay tutulmalarını gözlemleyerek boylamını keşfetmek için iki girişimde bulundu. İlk deneme, ikinci yolculuğu sırasında Hispaniola'nın doğu ucunda bulunan Saona Adası'ndaydı. Şunları yazdı: "1494'te Española adasının doğu ucunda bulunan Saona adasında iken, 14 Eylül'de bir ay tutulması oldu ve orası [Saona] ile Portekiz'deki S. Vincente Burnu arasında beş buçuk saatten fazla bir fark olduğunu fark ettik."[22] Gözlemlerini Avrupa'dakilerle karşılaştıramadı ve referans için astronomik tabloları kullandığı varsayılmaktadır. İkinci deneme, dördüncü yolculuğu sırasında 29 Şubat 1504'te Jamaika'nın kuzey kıyısındaydı. Sonuçları son derece hatalıydı, sırasıyla 13 ve 38° B boylam hataları vardı.[23] Randles (1985), 1514 ile 1627 yılları arasında Portekizliler ve İspanyollar tarafından Amerika'da ve Asya'da 2° ile 25° arasında değişen hatalarla yapılan boylam ölçümlerini belgelemektedir.[24]
Teleskoplar ve Saatler
[düzenle]
1608'de Hollanda hükümetine bir kırılma teleskobu için patent başvurusu yapıldı. Fikir, diğerlerinin yanı sıra, ertesi yıl ilk teleskobunu yapan ve Jüpiter'in uyduları, Venüs'ün evreleri ve Samanyolu'nun tek tek yıldızlara ayrılması gibi bir dizi astronomik keşfe başlayan Galileo tarafından benimsendi. Sonraki yarım yüzyıl boyunca, optiklerdeki iyileştirmeler ve pozisyonları ayarlamak için kalibre edilmiş montajların, optik ızgaraların ve mikrometrelerin kullanılması, teleskobu bir gözlem cihazından doğru bir ölçüm aracına dönüştürdü.[26][27][28][29] Ayrıca boylamı belirlemek için gözlemlenebilecek olayların kapsamını da büyük ölçüde artırdı.
Boylam belirleme için ikinci önemli teknik gelişme, 1657'de Christiaan Huygens tarafından patentlenen sarkaçlı saatti.[30] Bu, önceki mekanik saatlere göre yaklaşık 30 kat daha fazla doğruluk sağladı – en iyi sarkaçlı saatler günde yaklaşık 10 saniye doğruydu.[31] Başından itibaren Huygens, saatlerini denizde boylam belirlemek için kullanmayı amaçladı.[32][33] Ancak, sarkaçlı saatler gemi hareketine yeterince iyi dayanamadı ve bir dizi denemeden sonra başka yaklaşımlara ihtiyaç duyulacağı sonucuna varıldı. Sarkaçlı saatlerin geleceği karada olacaktı. Teleskopik aletlerle birlikte, gelecek yıllarda gözlemsel astronomi ve kartografide devrim yaratacaklardı.[34] Huygens ayrıca çalışan bir saatte osilatör olarak spiral yayı kullanan ilk kişiydi ve bu, doğru taşınabilir zaman ölçerlerin yapılmasına olanak sağladı. Ancak bu saatler deniz kronometresi olarak kullanılabilecek kadar doğru hale gelene kadar John Harrison'ın çalışmalarına kadar değildi.[35]
Boylam Belirleme Yöntemleri
[düzenle]
Teleskobun ve doğru saatlerin geliştirilmesi, kullanılabilecek yöntemlerin kapsamını artırdı. Bir istisna (manyetik sapma) dışında hepsi ortak bir prensibe dayanıyordu: bir olaydan veya ölçümden mutlak bir zaman belirlemek ve iki farklı konumdaki karşılık gelen yerel zamanı karşılaştırmak. (Mutlak burada Dünya üzerindeki bir gözlemci için aynı olan bir zamanı ifade eder.) Yerel saatteki her saatlik fark, 15 derecelik bir boylam değişimine karşılık gelir (360 derece 24 saate bölünmüştür).
Yerel öğle, Güneş'in gökyüzündeki en yüksek noktada olduğu zamandır. Bu, doğrudan doğrudan belirlenmesi zordur, çünkü Güneş'in görünür hareketi öğle vakti neredeyse yataydır. Yaygın yaklaşım, Güneş'in aynı yükseklikte olduğu iki zaman arasındaki orta noktayı almaktı. Engelsiz bir ufukla, gün doğumu ve gün batımı arasındaki orta nokta kullanılabilir.[36] Geceleri, yerel zaman, yıldızların gök kutbu etrafındaki görünür dönüşünden elde edilebilirdi; bir altıgen ile uygun bir yıldızın yüksekliğini ölçerek veya bir geçiş aleti kullanarak bir yıldızın meridyeni geçişini ölçerek.[37]
Mutlak zaman ölçüsünü belirlemek için ay tutulmaları kullanılmaya devam etti. Diğer önerilen yöntemler şunları içeriyordu:
Ay Mesafeleri
[düzenle]
Ana madde: Ay Mesafesi (navigasyon)
"Lunarlar" veya ay mesafeleri, boylam hesaplaması için ilk önerilerden biriydi ve ilk olarak Regiomontanus tarafından 1474 tarihli Ephemerides Astronomicae eserinde pratik hale getirildi. Bu almanak, Amerigo Vespucci'nin 23 Ağustos 1499 ve 15 Eylül 1499'da Güney Amerika'yı keşfederken yaptığı dönüm noktası niteliğindeki boylam hesaplamalarında kullandığı kaynaklardan biridir.[38][39][40] Yöntem 1514'te Johannes Werner tarafından yayınlandı[41] ve 1524'te Petrus Apianus tarafından ayrıntılı olarak tartışıldı.[42]
Ay mesafesi yöntemi, Ay'ın "sabit" yıldızlara göre hareketine bağlıdır; bu, ortalama 27,3 günde 360°'lik bir turu tamamlar (bir ay döngüsü), saatte 0,5°'den biraz fazla bir hareket sağlar. Bu nedenle, açıdan doğru bir ölçüm gereklidir, çünkü Ay ile seçilen yıldız arasındaki açıdaki 2 dakikalık yay (1/30°) farkı, boylamda 1° 0' farkına karşılık gelir: ekvatorda 60 deniz mili (110 km).[43] Yöntem ayrıca, paralaksı ve Ay'ın yörüngesinin düzensizliğini hesaba katmak için hesaplamalarla karmaşıklaşan, gözlem öncesinde basılmış doğru tablolara da ihtiyaç duyuyordu. 16. yüzyılın başlarında ne ölçüm aletleri ne de astronomik tablolar yeterince doğru değildi. Vespucci'nin yöntemi kullanma konusundaki ilk girişimi onu Cádiz'in 82,5° batısında konumlandırdı,[44] hesaplamasını gerçek konumuna 5° yakın bir yere yerleştirdi.[38] İkincisi, Regiomontanus'un hatalı ephemerislerine bağlanarak önemli ölçüde sapmıştı.[38]
Astronomlar ve denizciler daha iyi yöntemler ve aletler kullandıkça doğruluk arttı. Gözlemevleri daha iyi gözlemler ve tahminler kullanarak ephemerisler yayınladı. Nautical Almanac Birleşik Krallık'ta 1767'de ve American Ephemeris and Nautical Almanac 1852'de yayınlanmaya başladı; her ikisi de ay mesafelerini ve ay doruk noktalarını içeriyordu.
Ay Doruk Noktaları
[düzenle]
Ay doruk noktaları, bir ay mesafesi gibi gerçekleştirilir, ancak hesaplama genellikle daha basittir. Bir doruk noktası için, gözlemci olayın zamanını kaydeder ve kırılma ve diğer hatalar için düzeltme yaparak bir ephemeris tablosundaki referans zamanıyla karşılaştırır. Bu yöntem Nathaniel Pigott tarafından yaklaşık 1786'da geliştirilmiştir.[45] Bir doruk noktası günde yalnızca yaklaşık bir kez meydana geldiği için, doğruluğu artırmak için diğer gözlemlerle birleştirilmiştir.
Jüpiter'in Uyduları
[düzenle]
Galileo 1610'da Jüpiter'in en parlak dört uydusunu, Io, Europa, Ganymede ve Callisto'yu keşfetti. Yörünge periyotlarını belirledikten sonra, 1612'de yörüngelerinin yeterince doğru bilgisiyle bunları evrensel bir saat olarak kullanılabileceğini ve bu sayede boylamın belirlenmesini mümkün kılacağını öne sürdü. Galileo, 1616'da boylam problemini çözmek için İspanya'nın kârlı ödülüne başvurdu. Bu problem üzerinde zaman zaman çalıştı, ancak İspanyol mahkemesini ikna edemedi. Daha sonra Hollanda'nın ödülüne başvurdu, ancak o zamana kadar Roma Engizisyonu tarafından sapkınlıktan yargılanmış ve hayatının geri kalanı için ev hapsine mahkum edilmişti.[46]: 15–16
Galileo'nun yöntemi bir teleskop gerektiriyordu, çünkü uydular çıplak gözle görünmez. Deniz navigasyonunda kullanım için Galileo, teleskopun gemideki gözlemcinin hareketini karşılayacak şekilde monte edildiği bir başlık şeklinde bir cihaz olan celatone'u önerdi.[47] Bu daha sonra, gözlemcinin altındaki geminin yuvarlanmasına göre sabit kalmasını sağlayacak bir platform sağlayacak bir yağ banyosu ile ayrılmış iç içe geçmiş yarım küre kabukları fikriyle değiştirildi. Gözlemlenen uyduların konumlarından zaman belirlemesini sağlamak için, konumlardan zaman hesaplayan ve astrolaba benzerliği nedeniyle jovilabe adı verilen analog bir bilgisayar olan bir jovilabe önerildi.[48] Pratik sorunlar ciddiydi ve yöntem denizde hiç kullanılmadı.
Karada bu yöntem kullanışlı ve doğru olduğunu kanıtladı. 1668'de Giovanni Domenico Cassini, Jüpiter'in uydularının ayrıntılı tablolarını yayınladı.[46]: 21 Erken bir kullanım, Tycho Brahe'nin Hven adasındaki eski gözlemevinin konumunun boylamının ölçülmesiydi. Jean Picard Hven'de ve Cassini Paris'te 1671 ve 1672'de gözlemler yaptı ve Paris'in 10° 32' 30" (yaklaşık 12 yay dakikası (1/5°) modern değerden daha yüksek) karşılık gelen 42 dakika 10 saniye (zaman) doğusunda bir değer elde etti.[49]
Jüpiter'in uyduları, 1744'te yeni bir harita oluşturan Fransa'yı ölçme projesi için Fransız Bilimler Akademisi'ne zaman bilgisi sağladı ve bu harita kıyı şeridinin önceki haritalara göre önemli ölçüde daha doğuda olduğunu gösterdi.[50] (aşağıdaki § Hükümet girişimleri'ne bakın.)
Güneş Tutulmaları, Örtülmeler, Geçişler ve Tutulmalar
[düzenle]
Birkaç yöntem Ay ile bir yıldız veya gezegenin göreceli hareketlerine bağlıdır. Bir yakınlaşma, iki nesne arasındaki en az görünen mesafedir, bir örtülme, yıldız veya gezegenin Ay'ın arkasından geçtiği zaman meydana gelir – esasen bir tür tutulmadır. Bu olaylardan herhangi birinin zamanı, bir ay tutulmasında olduğu gibi mutlak zaman ölçüsü olarak kullanılabilir. Edmond Halley, 1680'de Aldebaran yıldızının (Boğa takımyıldızının en parlak yıldızı olan "Boğa Gözü") gözlemlerini kullanarak Hindistan'daki Balasore'nin boylamını belirlemek için bu yöntemin kullanımını tarif etti, yarım dereceden biraz fazla bir hatayla.[51] Yöntemin daha ayrıntılı bir hesabını 1717'de yayınladı.[52] Bir gezegenin, Jüpiter'in örtülmesi kullanılarak bir boylam belirlemesi James Pound tarafından 1714'te anlatılmıştır.[53] 1769 Venüs geçişi, Dünya çapında 100'den fazla deniz limanının doğru boylamını belirlemek için bir fırsat sağladı.[46]: 73
Kronometrelerin Taşınması
[düzenle]
Boylam hesaplamaları, boylamı bilinen bir başlangıç noktasının yerel saatine ayarlanmış bir saat kullanılarak basitleştirilebilir, bu saat yeni bir konuma taşınır ve astronomik gözlemler için kullanılır. Yeni konumun boylamı, yerel ortalama zaman ile taşınan saatin zamanı arasındaki fark karşılaştırılarak belirlenebilir.
Cep saatleri 1500'lerin başından beri bilinmektedir, Almanya'nın Nürnberg kentinde Peter Henlein tarafından 1505'te yapılan limonluk şeklinde bir saat nedeniyle, denizden oldukça uzaktır. Boylam belirlemek için bir saatle seyahat etmeyi öneren ilk kişi, 1530'da Hollandalı bir hekim, matematikçi, kartograf, filozof ve alet yapımcısı olan Gemma Frisius'tur. Saat, boylamı bilinen bir başlangıç noktasının yerel saatine ayarlanacak ve herhangi bir başka yerin boylamı, yerel saati saat zamanıyla karşılaştırılarak belirlenebilecekti:[54] başlangıç meridyeninin her bir derece doğusu veya batısı için yerel olarak gözlemlenen öğle vakti ile saat öğle vakti arasında dört dakikalık bir fark vardır.[55]: 259 Yöntem matematiksel olarak sağlam olsa da ve mekanik saatlerin doğruluğundaki son iyileştirmelerle bir ölçüde teşvik edilmiş olsa da, Frisius'un zamanında mevcut olandan çok daha doğru zaman tutmayı gerektiriyordu. Kronometre terimi ancak bir sonraki yüzyılda kullanılmaya başlandı;[56] bu, deniz yoluyla boylam belirlemek için standart yöntem haline gelmeden önce iki yüzyıldan fazla zaman geçecekti, John Harrison, kronometre icatları yoluyla denizdeki boylam problemini çözdüğü için 1773'te bir ödül aldı.[57]
Manyetik Sapma
[düzenle]
Bu yöntem, bir pusula iğnesinin genel olarak tam olarak kuzeyi göstermemesi gözlemine dayanmaktadır. Gerçek kuzey ile pusula iğnesinin yönü (manyetik kuzey) arasındaki açı manyetik sapma veya varyasyon olarak adlandırılır ve değeri yerden yere değişir. Birkaç yazar, manyetik sapmanın büyüklüğünün boylamı belirlemek için kullanılabileceğini öne sürdü. Mercator, manyetik kuzey kutbunun, manyetik sapmanın o zamanlar sıfıra yakın olduğu Azorlar'ın boylamında bir ada olduğunu öne sürdü. Bu fikirler, Michiel Coignet tarafından Nautical Instruction adlı eserinde desteklenmiştir.[55]
Halley, Paramour pembe gemisiyle yaptığı yolculuklarda manyetik varyasyon üzerine kapsamlı çalışmalar yaptı. 1701'de izogonik çizgileri – eşit manyetik sapma çizgilerini – gösteren ilk haritayı yayınladı.[58] Haritanın amaçlarından biri boylam belirlemeye yardımcı olmaktı, ancak manyetik sapmanın zaman içindeki değişimleri navigasyon için bir temel sağlayamayacak kadar büyük ve güvensiz olduğu kanıtlandığı için yöntem nihayetinde başarısız oldu.
Kara ve Deniz
[düzenle]
Karada ve denizde yapılan ölçümler birbirini tamamlıyordu. Edmond Halley'nin 1717'de belirttiği gibi, "Ancak, bağlanacağı limanın boylamı hala bilinmezken bir geminin boylamının ne olduğunu tam olarak öğrenmek gereksiz olacağından, yerlerin prenslerinin kendi bölgelerindeki limanlarda ve ana burunlarda, kara ve denizin sınırlarını kesin olarak belirlemek için böyle gözlemler yaptırmaları arzu edilir."[52] Ancak karada ve denizde boylam belirlemeleri paralel gelişmedi.
Karada, teleskopların ve sarkaçlı saatlerin geliştirilmesinden 18. yüzyılın ortalarına kadar, makul bir doğrulukla boylamı belirlenen yerlerin sayısında istikrarlı bir artış görüldü, genellikle bir dereceden daha az hatayla ve neredeyse her zaman 2–3° içinde. 1720'lere gelindiğinde hatalar tutarlı bir şekilde 1°'nin altındaydı.[59]
Aynı dönemde denizde durum çok farklıydı. İki sorun çözümsüz kaldı. İlki, anında sonuçlara duyulan ihtiyaçtı. Karada, örneğin Massachusetts, Cambridge'deki bir astronom, Cambridge ve Londra'da görülecek bir sonraki ay tutulmasını bekleyebilirdi; tutulmadan önceki birkaç gün içinde sarkaçlı saati yerel saate ayarlayabilirdi; tutulma olaylarını zamanlayabilirdi; detayları Atlantik üzerinden gönderebilir ve benzer gözlemler yapmış bir Londra meslektaşıyla sonuçları karşılaştırmak için haftalarca veya aylarca bekleyebilirdi; Cambridge'in boylamını hesaplayabilirdi; ardından sonuçları yayınlanması için gönderebilirdi, bu da tutulmadan bir veya iki yıl sonra olabilirdi.[60] Ayrıca Cambridge veya Londra'nın bulut nedeniyle görünürlüğü olmaması durumunda bir sonraki tutulmayı beklemek gerekirdi. Denizci, sonuçlara hızlı bir şekilde ihtiyaç duyuyordu. İkinci sorun deniz ortamıydı. Okyanus dalgalanmasında doğru gözlemler yapmak karadakinden çok daha zordur ve sarkaçlı saatler bu koşullarda iyi çalışmaz. Bu nedenle denizde boylam sadece ölü seyrüseferden (DR) – bilinen bir başlangıç konumundan hız ve rota tahminleri kullanılarak – tahmin edilebiliyordu, oysa karada boylam belirleme giderek daha doğru hale geliyordu.
Boylam belirsizliğini telafi etmek için denizciler bazen doğru enlem bilgilerine güvendiler. Gidecekleri enleme kadar seyreder, sonra oraya sabit bir enlem çizgisi boyunca seyrederlerdi, bu batıya doğru gidiliyorsa batıya doğru sürüklenme (aksi takdirde doğuya doğru) olarak bilinirdi.[61] Ancak, enlem çizgisi genellikle en doğrudan veya en uygun rotadan daha yavaştı, yolculuğu günler veya haftalar uzatıyor ve yetersiz erzak, iskorbüt ve açlık riskini artırıyordu.[62]
Ünlü bir boylam hatası felaketi Nisan 1741'de yaşandı. HMS Centurion'a komuta eden George Anson, Horn Burnu'nu doğudan batıya doğru geçiyordu. Burnu geçtiğine inanarak kuzeye döndü ama kısa süre sonra kendini doğrudan karaya doğru yönelmiş buldu. Özellikle güçlü bir doğu akıntısı onu ölü seyrüsefer konumunun oldukça doğusuna atmıştı ve birkaç gün boyunca batıya doğru seyrine devam etmek zorunda kaldı. Boynuzun yanından geçtikten sonra mürettebatının birçoğu iskorbüt hastalığından muzdarip olduğu için erzak almak üzere Juan Fernández Adaları'na doğru kuzeye yöneldi. Juan Fernández enlemine ulaştığında, adaların doğuda mı yoksa batıda mı olduğunu bilmiyordu ve sonunda adalara ulaşmadan önce on gün boyunca önce doğuya sonra batıya doğru seyrederek zaman geçirdi. Bu süre zarfında gemi personelinin yarısından fazlası iskorbüt nedeniyle öldü.[35][63]
Hükümet Girişimleri
[düzenle]
Navigasyon sorunlarına yanıt olarak, bir dizi Avrupalı denizci güç, denizde boylam belirlemek için bir yöntem için ödüller teklif etti. İspanya Kralı II. Philip, 1567'de bir çözüm için ödül teklif eden ilk kişiydi; oğlu III. Philip 1598'de ödülü 6000 altın düka ve yılda 2.000 altın duka kalıcı emekli maaşı ile artırdı.[46]: 15 Hollanda, 17. yüzyılın başlarında 30.000 florin teklif etti. Bu ödüllerden hiçbiri bir çözüm üretmedi,[64]: 9 ancak Galileo her ikisine de başvurdu.[46]: 16
17. yüzyılın ikinci yarısında Paris ve Londra'da resmi gözlemevlerinin kuruluşu görüldü. Paris Gözlemevi, Fransız Bilimler Akademisi himayesinde 1667'de kuruldu. Paris'in güneyindeki Gözlemevi binası 1672'de tamamlandı.[65] İlk astronomlar arasında Jean Picard, Christiaan Huygens ve Dominique Cassini vardı.[66]: 165–177 Belirli bir proje için tasarlanmamıştı, ancak kısa süre sonra Akademinin 1744'te Fransa'nın ilk haritasına yol açan (savaşlar ve duyarsız bakanlıklar nedeniyle birçok gecikme sonrası) Fransa'nın ölçümüne dahil oldu. Ölçüm, üçgenleme ve astronomik gözlemlerin bir kombinasyonunu kullandı ve boylamı belirlemek için Jüpiter'in uyduları kullanıldı. 1684'e gelindiğinde, önceki Fransa haritalarının Atlantik kıyısını olması gerekenden çok daha batıda gösteren büyük bir boylam hatası olduğunu göstermek için yeterli veri elde edilmişti. Aslında Fransa'nın daha önce düşünüldüğünden önemli ölçüde daha küçük olduğu bulundu.[67][68] (XIV. Louis, Fransa'dan savaşlarında kazandığından daha fazla toprak aldıklarına dair yorumda bulundu.)
Londra'nın doğusundaki Greenwich Kraliyet Gözlemevi, Paris Gözlemevi'nden birkaç yıl sonra, 1675'te kuruldu ve açıkça boylam sorununu ele almak için kuruldu.[69] İlk Kraliyet Astronomu John Flamsteed'e, "seyir sanatını mükemmelleştirmek için yerlerin o kadar çok aranan boylamını bulmak üzere göklerin hareketlerinin ve sabit yıldızların yerlerinin tablolarını düzeltmek için en büyük özen ve gayretle meşgul olması" talimatı verildi.[70]: 268 [29] İlk çalışma yıldızları ve konumlarını kataloglamaktı ve Flamsteed, gelecekteki çalışmaların temelini oluşturan 3.310 yıldızdan oluşan bir katalog oluşturdu.[70]: 277
Flamsteed'in kataloğu önemli olmasına rağmen, tek başına bir çözüm sunmadı. 1714'te İngiliz Parlamentosu, "Denizde Boylam Keşfedecek Kişi veya Kişiler İçin Kamusal Bir Ödül Sağlama Yasası"nı (13 Ann. c. 14) geçirdi ve ödülü yönetmek üzere bir kurul oluşturdu. Ödeme, yöntemin doğruluğuna bağlıydı: boylamda bir dereceye kadar (ekvatorda 60 deniz mili (110 km)) doğruluk için 10.000 £'dan (2023'te 1.826.000 £'a eşdeğer)[71] yarım dereceye kadar doğruluk için 20.000 £'a (2023'te 3.652.000 £'a eşdeğer)[71] kadar. [64]: 9
Bu ödül, zamanla uygulanabilir iki çözüm üretti. İlki, dikkatli gözlem, doğru tablolar ve oldukça uzun hesaplamalar gerektiren ay mesafeleriydi. Tobias Mayer, kendi ay gözlemlerine dayanan tablolar hazırlamış ve bunları 1755'te Kurula sunmuştur. Bu gözlemlerin gerekli doğruluğu sağladığı bulundu, ancak gerekli uzun hesaplamalar (dört saate kadar) rutin kullanım için bir engeldi. Mayer'in dul eşi zamanla Kurul'dan bir ödül aldı.[72] Yeni atanan Kraliyet Astronomu ve Boylam Kurulu üyesi olan Nevil Maskelyne, Mayer'in tablolarıyla başladı ve denizde ay mesafesi yöntemini denerken kendi deniz denemelerinden sonra, denizde boylam bulma amacıyla resmi bir deniz almanakında önceden hesaplanmış ay mesafesi tahminlerinin yıllık olarak yayınlanmasını önerdi. Ay mesafesi yöntemine çok hevesli olan Maskelyne ve bilgisayarcılar ekibi, 1766 yılı boyunca yeni Nautical Almanac ve Astronomical Ephemeris için tablolar hazırlamak için hararetle çalıştı. İlk olarak 1767 yılı için verilerle yayınlanan kitap, Güneş, Ay ve gezegenlerin konumlarının günlük tablolarını ve ay gözlemleri için uygun dokuz yıldızdan ay mesafelerinin tablolarını (ilk birkaç yıl için on yıldız) içeriyordu.[73][74][75] Bu yayın daha sonra dünya çapındaki denizciler için standart almanak haline geldi. Kraliyet Gözlemevi'ne dayandığı için, bir yüzyıl sonra Greenwich Meridyeni'nin uluslararası bir standart olarak benimsenmesine yol açmasına yardımcı oldu.
İkinci yöntem ise kronometre kullanımıydı. Isaac Newton da dahil olmak üzere birçoğu, gerekli doğrulukta bir saatin asla geliştirilemeyeceği konusunda kötümserdi. Dünya, dört dakikada bir boylam derecesi kadar döner,[76] bu nedenle kabul edilebilir maksimum zaman tutma hatası günde birkaç saniyedir. O zamanlar, hareketli bir geminin koşulları altında böyle bir doğruluğa yaklaşabilen saatler yoktu. Yorkshire'lı bir marangoz ve saat yapımcısı olan John Harrison, bunu yapmanın mümkün olduğunu kanıtlamak için otuz yıldan fazla zaman harcadı.[64]: 14–27
Harrison beş kronometre yaptı, ikisi denizde test edildi. İlk denemesi olan H-1, Amirallik tarafından Lizbon'a gidiş-dönüş bir yolculukla ön test için gönderildi. Gidiş yolculuğunda önemli ölçüde zaman kaybetti ancak dönüş ayağında mükemmel performans gösterdi, bu resmi denemenin bir parçası değildi. Harrison'daki mükemmeliyetçi, onu Batı Hint Adaları'na yapılan resmi deneme yolculuğuna göndermesini engelledi (ve zaten hizmet kullanımı için çok büyük ve pratik olmadığı düşünülüyordu). Bunun yerine H-2'nin inşasına başladı, hemen ardından H-3 geldi. H-3'ün inşası sırasında Harrison, H-1'in Lizbon gidiş yolculuğundaki zaman kaybının, gemi Manş Denizi'nde seyir yaparken mekanizmanın zaman kaybetmesinden kaynaklandığını fark etti. Bu farkındalıktan ilham alan Harrison, tamamen farklı bir mekanizmaya sahip H-4'ü üretti. 1762'deki H-4 deniz denemesi, Boylam Ödülü için tüm gereksinimleri karşıladı. Ancak kurul ödülü vermeyi reddetti ve Harrison ödülü için savaşmak zorunda kaldı, nihayet 1773'te Parlamento müdahalesinden sonra ödeme aldı.[64]: 26
Fransızlar da boylam problemiyle çok ilgileniyorlardı ve Fransız Akademisi, özellikle 1748'den sonra teklifleri inceledi ve para ödülleri sundu.[77]: 160 Başlangıçta değerlendiricilere, kronometre fikrine karşı çıkan astronom Pierre Bouguer hakimdi, ancak 1758'deki ölümünden sonra hem astronomik hem de mekanik yaklaşımlar dikkate alındı. İki saat yapımcısı öne çıktı: Ferdinand Berthoud ve Pierre Le Roy. 1767 ile 1772 yılları arasında dört deniz denemesi yapıldı, ay mesafelerinin yanı sıra çeşitli zaman tutucular da değerlendirildi. Denemeler ilerledikçe her iki yaklaşımın sonuçları sürekli iyileşti ve her iki yöntemin de navigasyonda kullanıma uygun olduğu kabul edildi.[77]: 163–174
Ay Mesafeleri ve Kronometreler
[düzenle]
Her ne kadar hem kronometreler hem de ay mesafeleri boylam belirlemek için uygulanabilir yöntemler olarak gösterilmiş olsa da, herhangi birinin yaygın olarak kullanılması biraz zaman aldı. İlk yıllarda kronometreler çok pahalıydı ve Maskelyne'nin bunları basitleştirme çalışmalarına rağmen ay mesafeleri için gereken hesaplamalar hala karmaşık ve zaman alıcıydı. Her iki yöntem de başlangıçta esas olarak uzman bilimsel ve harita çıkarma yolculuklarında kullanıldı. Gemi kayıt defterleri ve denizcilik kılavuzları kanıtlarına göre, ay mesafeleri 1780'lerde sıradan denizciler tarafından kullanılmaya başlandı ve 1790'dan sonra yaygınlaştı.[78]
1714'te Humphry Ditton ve William Whiston hem astronomik yöntemleri hem de kronometre kullanımını eleştirdi. Şunları yazdılar:[79]
Saatler ısı ve soğuktan, nem ve kuraklıktan çok etkilenir; ve küçük yayları, dişlileri ve pivotları burada gerektirdiği kesinlik derecesine karşı o kadar yetersizdir ki, tüm akıllı insanların bu konuda onlardan umutlarını kestiklerine inanıyoruz. Uzun sarkaçlarla yönetilen saatler çok daha doğru çalışır: ancak yerçekiminin farklı enlemlerdeki farkı, sarkaç çubuğunun ısı ile uzaması ve soğukla kısalması; havanın farklı nemi ve geminin sallanması ile birleştiğinde, tüm bunlar o kadar umut verici olmayan durumlardır ki, akıllı insanların bu Yöntemden de başarı umutlarının neredeyse tükendiğine inanıyoruz.
Kronometreler denizde bir geminin koşullarıyla başa çıkabilirken, örneğin Kuzey Amerika'nın kuzeybatısında arazi tabanlı keşif ve harita çıkarmada daha zorlu dış koşullara karşı savunmasız olabilirlerdi ve ay mesafeleri, David Thompson gibi haritacılar tarafından kullanılan ana yöntemdi.[80] Ocak ve Mayıs 1793 tarihleri arasında Cumberland House, Saskatchewan'ta 34 gözlem yaptı ve modern değerden yaklaşık 2' (2,2 km) doğuda olan 102° 12' B ortalama değeri elde etti.[81] 34 gözlemin her biri yaklaşık 3 saat hesaplama gerektirirdi. Bu ay mesafesi hesaplamaları, Josef de Mendoza y Ríos tarafından 1805'te Haversine formülünü kullanan tabloların yayınlanmasıyla önemli ölçüde basitleşti.[82]
Kronometre kullanmanın avantajı, yerel zamanı belirlemek için hala astronomik gözlemlerin gerekli olmasına rağmen, gözlemlerin daha basit ve doğruluk açısından daha az zorlayıcı olmasıydı. Yerel zaman belirlendikten ve kronometre zamanına gerekli düzeltmeler yapıldıktan sonra, boylamı elde etmek için hesaplama basitti. Yöntemle ilgili çağdaş bir kılavuz William Wales tarafından 1794'te yayınlandı.[83] Maliyet dezavantajı, kronometreler seri üretilmeye başlandıkça kademeli olarak azaldı. Kullanılan kronometreler Harrison'ınki değildi. Thomas Earnshaw gibi diğer üreticiler, yaylı durdurma mekanizmasını geliştirdiler,[84] kronometre tasarımını ve üretimini basitleştirdi. 1800'den 1850'ye kadar, kronometreler daha uygun fiyatlı ve güvenilir hale geldikçe, ay mesafesi yöntemini giderek daha fazla yerinden ettiler.
Kronometrelerin aralıklarla kontrol edilmesi ve ayarlanması gerekiyordu. Boylamı bilinen yerler arasındaki kısa yolculuklarda bu bir sorun değildi. Daha uzun yolculuklar, özellikle harita çıkarma ve keşif için, astronomik yöntemler önemli olmaya devam etti. Harita çıkarma çalışmalarında kronometrelerin ve lunarların birbirini nasıl tamamladığına bir örnek, Matthew Flinders'ın 1801-3'teki Avustralya çevresindeki yolculuğudur. Güney kıyısını ölçerken Flinders, George Vancouver'ın önceki ölçümünden bilinen bir yer olan King George Sound'dan başladı. Yönü boyunca ilerledi, yoldaki özellikleri belirlemek için kronometreleri kullandı. Port Lincoln adını verdiği koya ulaştığında, bir kıyı gözlemevi kurdu ve otuz ay mesafesi setinden boylamı belirledi. Daha sonra kronometre hatasını belirledi ve aradaki tüm konumların boylamlarını yeniden hesapladı.[85]
Gemiler genellikle birden fazla kronometre taşırdı. İkisi, biri çalışmayı durdurursa yedek sağlamak için çift modüler yedeklilik sağlardı, ancak ikisi farklı bir zaman gösteriyorsa herhangi bir hata düzeltmesine izin vermezdi, çünkü hangisinin yanlış olduğunu bilmek imkansız olacaktı: elde edilen hata tespiti, yalnızca bir kronometreye sahip olmak ve onu periyodik olarak kontrol etmekle elde edilenle aynı olacaktı: her gün öğlen ölü seyrüsefer ile karşılaştırılarak. Üç kronometre, üçünden biri yanlışsa hata düzeltmesine izin veren üçlü modüler yedeklilik sağladı, bu nedenle pilot en yakın okumalara sahip olan ikisinin ortalamasını alırdı (ortalama hassasiyet oyu). Bu, şu özdeyişi doğurdu: "Asla iki kronometreyle denize çıkma; bir tane al ya da üç tane."[86] Bazı gemiler daha fazla kronometre taşıdı – örneğin HMS Beagle 22 kronometre taşıdı.[87]
1850'ye gelindiğinde, dünya çapındaki okyanus aşırı denizcilerin büyük çoğunluğu ay mesafesi yöntemini bırakmıştı. Yine de, uzman denizciler 1905'e kadar lunarları öğrenmeye devam ettiler, ancak çoğu için bu, belirli lisanslar için gereken yalnızca bir ders kitabı egzersiziydi. Littlehales 1909'da şunu belirtti: "Ay-mesafe tabloları, Fransız resmi ephemeris'inde 131 yıl boyunca yerini koruduktan sonra, 1905 yılı için Connaissance des Temps'tan çıkarıldı; ve Maskelyne'nin tablolarının yayınlandığı 1767'den bu yana her yıl sunulduktan sonra İngiliz Nautical Almanac'tan çıkarıldı."[88]
Arazi Ölçümü ve Telgraf
[düzenle]
Karada ölçüm çalışmaları üçgenleme ve astronomik yöntemlerin bir karışımını kullanmaya devam etti, buna kronometreler hazır olduğunda kullanımı da eklendi. Karada arazi ölçümünde kronometrelerin erken bir kullanımı, Simeon Borden tarafından 1846'da Massachusetts ölçümünde bildirildi. Nathaniel Bowditch'in Boston'daki Eyalet Evi'nin boylam değeriyle kontrol ettikten sonra, iki konum arasında 13 gezide 38 kronometre taşıyarak Pittsfield'daki Birinci Kongregasyonel Kilisesi'nin boylamını belirledi.[89] Kronometreler çok daha uzun mesafelere de taşındı. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri Sahil Araştırması, 1849 ve 1855'te, ABD Araştırması'nı Greenwich meridyenine demirlemek için Massachusetts, Cambridge'deki Gözlemevi'nin boylamının daha doğru bir şekilde belirlenmesi amacıyla Liverpool ve Boston arasında toplam 200'den fazla kronometrenin gönderildiği seferler düzenledi.[90]: 5
İlk çalışan telgraflar 1839'da Britain'de Wheatstone ve Cooke tarafından ve 1844'te ABD'de Morse tarafından kuruldu. Telgrafı boylam belirlemesi için bir zaman sinyali iletmek amacıyla kullanma fikri, François Arago tarafından 1837'de Morse'a önerildi,[91] ve bu fikrin ilk testi ABD Donanması'ndan Kaptan Wilkes tarafından 1844'te Washington ile Baltimore arasındaki Morse hattı üzerinden yapıldı. İki kronometre senkronize edildi ve zamanın doğru bir şekilde iletilip iletilmediğini kontrol etmek için iki telgraf ofisine götürüldü.[92]
Yöntem kısa süre sonra boylam belirlemesi için pratik kullanıma girdi, özellikle ABD Sahil Araştırması tarafından ve telgraf ağı Kuzey Amerika'ya yayıldıkça daha uzun ve daha uzun mesafelerde. Birçok teknik zorluk ele alındı. Başlangıçta operatörler manuel olarak sinyaller gönderiyor ve hattaki tıklamaları dinliyor ve bunları saat tıklarıyla karşılaştırarak saniye kesirlerini tahmin ediyorlardı. 1849'da devrelere son veren saatler ve kalem kaydediciler tanıtıldı, bu da hem doğrulukta hem de verimlilikte büyük iyileşmelere yol açtı.[94]: 318–330 [95]: 98–107 1850'de Edward David Ashe yönetiminde Quebec'te bir gözlemevi kurulmasıyla, doğu Kanada için bir telgrafik boylam belirlemeleri ağı yürütüldü ve Harvard ve Chicago'nunkiyle bağlantı kuruldu.[96][97]
"Telgrafik boylam ağı"nda büyük bir genişleme, 1866'da İrlanda'nın güneybatısı ile Nova Scotia arasında transatlantik telgraf kablosunun başarıyla tamamlanmasından kaynaklandı.[90] Fransa'nın Brest kentinden Massachusetts, Duxbury'ye bir kablo 1870'te tamamlandı ve farklı bir rota ile sonuçları kontrol etme fırsatı sağladı. Bu arada, tekrarlayıcıların ortadan kaldırılmasını içeren kara tabanlı ağ parçaları iyileşmişti. Greenwich ile Cambridge Massachusetts arasındaki farkın karşılaştırılması, ölçüm farklılıklarını zamanın 0,01 saniyesi ile, olasılık hatası ±0,04 saniye ile gösterdi, bu da 45 feet'e eşdeğerdi.[95]: 175 Ağı 1897'de özetleyen Charles Schott, telgrafi ile konumu belirlenen Amerika Birleşik Devletleri'ndeki büyük yerlerin bir tablosunu, tarihlerini ve eşleşmelerini ve olasılık hatasını sundu.[93][98] Ağ, Alaska ve batı Kanada ile telgrafik bağlantı ile Amerikan Kuzeybatı'sına genişletildi. Dawson City, Yukon, Fort Egbert, Alaska ve Seattle ve Vancouver arasındaki telgrafik bağlantılar, 1906–1908'de ABD ile Kanada arasındaki sınırın kuzey ve güney ölçümü için bir başlangıç noktası sağlamak üzere Yukon Nehri'ni geçen 141. meridyenin konumunun çift belirlemesini sağlamak için kullanıldı.[99][100] William Bowie, Amerika Birleşik Devletleri Sahil ve Jeodezik Araştırması tarafından kullanılan telgrafik yöntemin ayrıntılı bir açıklamasını vermiştir.[101]
ABD Donanması, 1874-90 yılları arasında dört seferde ağı Karayipler ve Orta ve Güney Amerika'ya genişletti. Bir dizi gözlem Key West, Florida'yı Karayipler ve Panama Şehri ile bağladı.[103] İkincisi Brezilya ve Arjantin'deki konumları kapsadı ve ayrıca Lizbon üzerinden Greenwich'e bağlandı.[104] Üçüncüsü Galveston, Teksas'tan Meksika ve Orta Amerika'yı (Panama dahil) ve Peru ve Şili'ye kadar uzandı, Cordoba üzerinden Arjantin'e bağlandı.[102] Dördüncüsü Meksika, Orta Amerika ve Karayipler'deki konumları ekledi ve zinciri Curaçao ve Venezuela'ya uzattı.[105]
Greenwich'in doğusunda, Sir George Airy, İngiliz Kraliyet Astronomu tarafından yönetilen 1874 Venüs geçişi gözlemlerinin bir parçası olarak Mısır'daki Süveyş dahil olmak üzere yerlerin telgrafik belirlemeleri yapıldı.[107][108] Birkaç geçiş seferi, gözlemler için Mauritius'u kullandı, Lord Lindsay ve David Gill tarafından organize edilen özel bir İngiliz seferi de dahil olmak üzere. Mauritius'un telgraf bağlantısı yoktu, bu nedenle kronometreler telgrafik belirlemelerle paralel olarak kullanıldı. Gill, Süveyş ve Aden üzerinden 50 kronometreyi Greenwich'ten Mauritius'a taşıdı, burada telgraf konumlarıyla bağlantılar kuruldu. Gill ve diğer ekiplerden işbirlikçiler ayrıca Bombay'a ve Süveyş ve İskenderiye'den Berlin'e bağlantılar kurarak birden fazla yol sağladı.[109]
Hindistan'ın Büyük Trigonometrik Araştırması'nın bir parçası olarak yapılan telgrafik gözlemler, Madras dahil olmak üzere, 1877'de Aden ve Süveyş'e bağlandı.[110][108] 1875'te, Sibirya'nın doğusundaki Vladivostok'un boylamı, Saint Petersburg ile telgrafik bağlantı ile belirlendi. ABD Donanması, 1881-1882'de Japonya, Çin, Filipinler ve Singapur'a kadar uzanan bir belirleme zincirini genişletmek için Suez, Madras ve Vladivostok'u bağlantı noktaları olarak kullandı.[111]
Telgrafik ağ, 1902'de Avustralya ve Yeni Zelanda'nın Kanada'ya All Red Hattı üzerinden bağlanmasıyla küreyi dolaştı. Bu, doğu ve batıdan gelen belirlemelerin çift belirlemesine izin verdi, bu da bir saniye yay (zamanın 1/15 saniyesi) içinde anlaştı.[112]
Telgrafik boylam ağı, zaten çoğunlukla üçgenleme ve astronomik gözlemler kullanılarak ölçülmüş olan Batı Avrupa'da daha az önemliydi. Ancak "Amerikan Yöntemi" Avrupa'da kullanıldı, örneğin Greenwich ve Paris gözlemevleri arasındaki boylam farkını daha önce mümkün olandan daha yüksek doğrulukla belirlemek için bir dizi ölçümde.[113]
Kablosuz Yöntemler
[düzenle]
Marconi, 1897'de telsiz telgrafi için patentini aldı.[114] Boylam belirlemek için kablosuz zaman sinyallerini kullanma potansiyeli kısa süre sonra anlaşıldı.[115]
Telsiz telgrafi, boylamın telgrafik ağını genişletmek ve iyileştirmek için kullanıldı, potansiyel olarak daha büyük doğruluk sağladı ve kablolu telgraf ağına bağlı olmayan yerlere ulaştı. Erken bir belirleme, 1906'da Almanya'da yaklaşık 100 mil (160 km) mesafe olan Potsdam ile Brocken arasındakiydi.[116] 1911'de Fransızlar, 920 mil (1.480 km) mesafe olan Paris ile Tunus, Bizerte arasındaki boylam farkını belirledi ve 1913-14'te Paris ile Washington arasında bir transatlantik belirleme yapıldı.[117]
Denizdeki gemilerin kullanımı için ilk kablosuz zaman sinyalleri 1907'de Halifax, Nova Scotia'dan başladı.[118] Paris'teki Eyfel Kulesi'nden zaman sinyalleri 1910'dan itibaren iletilmeye başlandı.[119] Bu sinyaller, denizcilerin kronometrelerini sık sık kontrol etmelerine ve ayarlamalarına olanak tanıdı.[120][121] 1912'deki uluslararası bir konferans, istasyonlar arasında parazit olmamasını sağlamak için dünyanın çeşitli kablosuz istasyonları için sinyal gönderme zamanlarını ayırdı.[119] Kablosuz zaman sinyalleri, saha içi karada gözlemciler, özellikle haritacılar ve kaşifler tarafından da kullanıldı.[122]
Radyo navigasyon sistemleri II. Dünya Savaşı'ndan sonra yaygın kullanıma girdi. Decca Navigator Sistemi, ABD Sahil Güvenlik LORAN-C, uluslararası Omega sistemi ve Sovyet Alpha ve CHAYKA dahil olmak üzere çeşitli sistemler geliştirildi. Sistemlerin tümü, sabit navigasyon işaretlerinden gelen yayınlara bağlıydı. Gemi güvertesindeki bir alıcı, geminin konumunu bu yayınlardan hesapladı.[123] Bu sistemler, kötü görüş nedeniyle astronomik gözlemler yapılamadığında doğru navigasyona olanak tanıyan ilk sistemlerdi ve 1990'ların başında uydu tabanlı navigasyon sistemlerinin tanıtılmasına kadar ticari gemiler için yerleşik yöntem haline geldi.
1908'de Nikola Tesla şunu tahmin etmişti:
En yoğun sis veya gecenin karanlığında, pusula veya başka yönelim aletleri veya zaman ölçer olmadan, bir gemiyi en kısa veya ortodromik rota boyunca yönlendirmek, enlemi ve boylamı, saati, herhangi bir noktadan mesafeyi ve gerçek hızı ve hareket yönünü anında okumak mümkün olacaktır.[124]
Tahmini, radyo navigasyon sistemleriyle kısmen ve GPS uydu işaretlerine dayalı bilgisayarlı jeokonumlandırma sistemleriyle tamamen gerçekleşti.
Ayrıca bakınız
[düzenle]
Bureau des Longitudes
Jeodezi Tarihi
Enlem Tarihi
Ana Meridyenlerin Tarihi
Referanslar
[düzenle]