A XVIII. század elején, amikor már rendszeresen közlekedtek hajók az Atlanti és a Csendes óceánon, döbbenetes módon még mindig nem tudták bizonyosan megállapítani, hol is vannak. Ez vezetett az angol hadiflotta katasztrófájához, amikor négy hajó zátonyra futott 1707 októberében a Scilly-szigeteknél. Meg voltak ugyanis győződve arról, hogy több száz mérföldre vannak a partoktól. A tévedésnek 1550 halott volt az ára. A navigáció hosszú történetében ez újabb fejezetet nyitott.
De hogy-hogy nem tudták pontosan az angol hadihajók, hol vannak, ráadásul ismert, angol vizeken?
Annak a megállapítása, hogy a földgolyó melyik szélességi fokán vagyunk, viszonylag egyszerű. Csak meg kell mérni, hogy délben a Nap, vagy éjszaka a Sarkcsillag (délen a Dél keresztje) milyen fokban látszik a horizont felett. Erre már a XV. században volt eszköz, a Jákob bot. Később sokkal pontosabb eszközök is rendelkezésére álltak, például a szextáns.
Korábban, az ó- és a középkorban a tengeri utazások a part mentén zajlottak, jórészt nappal, a hajók éjszakára kikötőkbe húzódtak, így nyílt vízi navigációra elvétve volt szükség.
Az ókorban a hajósok amúgy a Nap és a csillagok állására hagyatkoztak. Az alexandriai világítótorony sem azért épült, mint a modern világítótornyok, hogy egy-egy veszélyes hely elkerülésében segítsék a hajókat, hanem azért, hogy pontosan a kikötőbe vezesse a nyílt tengeren hajózókat.
A középkorban, a XIII. századtól már Európában is megjelent az iránytű, amit a kínaiak korábban is ismerték.
Ekkor léteztek olyan térképek, amelyek egy-egy fontosabb kikötőkből jelezték az uralkodó szélirányt és innen kiindulva az iránytűre hagyatkozva el lehetett indulni. Ez elsősorban a Földközi tengeren jelentett segítséget.
A vikingek nem iránytűt használtak, hanem egy sokáig rejtélyes eszközt, a “napkövet”. Ezeknek a kristályoknak a mibenlétére már az 1960-as években folytattak kutatásokat, de hogy ezek a nagyobb kristály darabok hogyan is segítették az északi hajósokat, csak néhány éve magyar szakemberek, Horváth Gábor és Száz Dénes, az ELTE kutatói számítógépes szimulációval derítették ki. A lényeg az, hogy a használt kristályok úgy polarizálták a fényt, hogy még felhős időben is meg lehetett állapítani, hol van a Nap. Ennek segítségével meg tudták határozni az északi irányt, és így valóban át tudtak kelni az Észak-Atlanti óceánon.
A XV. századtól az északi és a déli szélességet már meg tudták mérni a kezdetleges műszerekkel. Ez nagyon sokat segített, hiszen mind Kolumbusz, mind az Afrika partjai mentén egyre délebbre merészkedő portugál hajók legalább azt tudták, mennyire vannak délre a kiindulási helyüktől, illetve az Egyenlítőhöz képest hol vannak
De sem Kolumbusz, sem a portugál felfedezők, de még a Földet megkerülő Magellán sem tudta megállapítani, hogy kelet-nyugati viszonylatban hol is van. A durva becslésekhez a hajó sebességét vették alapul, meg az iránytű által mutatott szöget, de ez elég nagy hibahatárral mutatta meg a hajó valódi helyzetét, hiszen például az áramlatokat nem tudták figyelembe venni.
Az 1707-es katasztrófa után azonban az angol admiralitás mindenképp meg akarta találni a hosszúsági fok pontos megállapításának módját, hiszen ilyen hibát még egyszer nem engedhettek meg maguknak. Ezért 1714-ben a brit parlament törvényt fogadott el, amelyben hihetetlen nagy összeget, 20 ezer fontot ajánlottak annak, aki megfelelő, a tengeren is biztonsággal használható szerkezettel vagy módszerrel jelentkezik.
Az összeg nagyságát jól érzékelteti, hogy a Büszkeség és balítélet című regényben Charles Bingley-nek évi 5000 font jövedelme volt, amitől már nagyon gazdag embernek számított.
A nagy ötlet a kronométer, azaz a nagyon pontos óra alkalmazása volt. Az első ilyen szerkezetet Henry Sully építette meg 1716-ban, de egy komoly baja volt: tengeren nem működött.
A tengeren is működő pontos órát John Harrison alkotta meg. De miért kell óra a hosszúság megállapításához? A Föld voltaképp egy hatalmas óra, ami 24 óránként megfordul a tengelye körül. Azaz, ha pontosan tudjuk, hogy a kiindulási helyünkön mennyi az idő, amikor nálunk dél van, amit a Nap alapján nagyon pontosan meg lehet állapítani, akkor az idő eltéréssel pontosan ki lehet számolni a helyzetünket, csak magunkkal kell vinni egy órát, ami akár hónapokon keresztül pontosan mutatja, hogy a kiindulási helyünkön, az angolok esetében Londonban mennyi is az idő.
John Harrison 1730-ban jelentkezett ötletével, az első órája pedig 1735-ben készült el. Harrison módszerét a brit hatóságok kétkedve fogadták, számos próbát követeltek tőle. Nemcsak a megoldás újszerűsége zavarta valószínűleg a brit flotta vezetőit, hanem az is, hogy nem egy tudós állt elő a megoldással, hanem egy egyszerű ács.
Az első kezdetleges szerkezetet még négy követte, és míg az első egy meglehetősen nagy berendezés volt, addig az 1761-ben bemutatott H4-jelű kronométer egy 12 centiméter átmérőjű, hordozható óra volt, ami egy hosszú, indiai próbaúton is pontosan működött.
A 20 ezer fontot azonban még nem utalta ki a parlament, mert az admiralitás egy csillagászati módszert is vizsgált, amelynek fő támogatója Dr. Nevil Maskelyne tiszteletes volt, aki egyben a királyi csillagász posztját is betöltötte, így komoly befolyással rendelkezett.
A parlament előbb csak a díj felét, 10 ezer fontot fizette ki Harrisonnak. Azonban az órák terjedni kezdtek, a kapitányok ugyanis használni kezdték azokat, még Cook kapitány is vitt kronométert felfedezőútjaira, és azok tökéletesen működtek.
Harrisonnak ugyan 1773-ban, amikor már 83 éves volt, nagy nehezen megszavaztak még 8750 fontot, de a teljes összeget nem kapta meg soha, annak ellenére, hogy valóban megoldotta a hosszúsági fokok megállapításának kérdését.
A brit flotta a hajóit 1825-től szerelte fel hivatalból kronométerekkel. Nem véletlen, hogy a földrajzi hosszúságot Londontól, illetve pontosan a greenwichi királyi csillagászati obszervatórium délkörétől mérik, ugyanis a hajók óráikat az ottani pontos időhöz igazították.
A navigációban bizony a XX. század közepéig, a modern rádió-, és a század végén megjelent fejlettebb GPS alapú navigációig a hajósok ugyanazokkal a módszerekkel állapították meg a helyzetüket, mint Cook kapitány hajóin.
