Imagen: Marine watch H4 (1759) de John Harrison (1693-1776), una especie de reloj de bolsillo muy grande. (© National Maritime Museum, Greenwich).
John Harrison era carpintero, autodidacta en relojería. Para resolver el problema de la longitud, Harrison se propuso diseñar un reloj portátil que mantuviera la hora con un desfase de menos de tres segundos por día. A mediados de la década de 1720, diseñó una serie de relojes de caja larga que alcanzaban una precisión de un segundo por mes.
El reloj H4 de John Harrison era relativamente pequeño en comparación con los relojes marinos anteriores. Medía unos 13 centímetros de diámetro y tenía unos 7 centímetros de espesor.
La necesidad de determinar la posición de un barco en el mar se remonta a la Era de los Descubrimientos (siglos XV y XVI), cuando los marineros necesitaban saber con precisión dónde se encontraban en relación con su destino.
En ese momento, determinar la latitud (posición norte-sur) era relativamente simple.
Midiendo la altura angular de las estrellas (durante la noche) o del sol (durante el día) en relación con el horizonte, los navegantes podían conocer su latitud mediante un sextante y tablas astronómicas.
Durante el día, compararon el ángulo de posición del sol al mediodía con la altura máxima teórica del sol dada por las tablas astronómicas.
Por la noche, medían la altura de las estrellas o cuerpos celestes. Comparando las declinaciones de las estrellas y las horas de su máxima elevación con tablas astronómicas, estimaron su latitud.
Por otro lado, la longitud (posición este-oeste) era mucho más difícil de determinar, porque requería conocer con precisión la hora local del barco y compararla con una hora de referencia conocida, generalmente la del puerto de salida.
Para medir la hora local a bordo del barco, los marineros hacían observaciones astronómicas. Midieron las alturas angulares de las estrellas y las compararon con tablas astronómicas. Obtuvieron así la hora local.
Antes de partir, los marineros habían sincronizado su reloj marino con un reloj de referencia en tierra. Pero la hora de los relojes marinos era propensa a errores e imprecisiones porque no había relojes marinos que pudieran mantener una precisión constante durante largos períodos de tiempo. Además, los relojes marinos tenían desviaciones de medición considerables debido al movimiento y las sacudidas en el mar. Las condiciones del mar, como las olas, las variaciones de temperatura y los cambios de presión, afectaban la precisión de estos relojes. Los movimientos de la nave perturbaron en gran medida el funcionamiento regular de los mecanismos internos, provocando fluctuaciones en la medida del tiempo. Los relojes mecánicos tradicionales podían perder varias decenas de minutos o incluso más de una hora al día.
Aquí es donde el reloj H4 de John Harrison jugó un papel revolucionario. Estaba equipado con un girostato que reducía las sacudidas, manteniendo así una precisión constante a pesar de las condiciones del mar. El girostato del reloj H4 permitía mantener una oscilación regular y constante.
El desarrollo del reloj H4 con su escape de detent que permite una liberación regular de la energía del resorte y su girostato hizo posible superar estas dificultades y obtener un reloj marino mucho más preciso y estable. Ha minimizado la desincronización del tiempo de referencia a unos pocos segundos por día.
Antes de iniciar su travesía, los marineros sincronizaron el reloj H4 con un reloj de referencia en tierra. Luego, en cada observación astronómica, anotaban cuidadosamente la hora que indicaba el reloj. Esto permitió conocer la diferencia horaria entre el reloj H4 de referencia y la hora local observada.
Estos relojes marinos jugaron un papel crucial en la solución del problema de la longitud en el mar y allanaron el camino para una navegación oceánica menos caótica, más segura y más precisa.
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