経度の歴史
日食や月食の代わりに、木星の衛星(ガリレオ衛星)の食を利用する方法である。木星の衛星が木星の影にかくれて見えなくなったり、再び現れたりする時間を予測しておいて、それと実際に観測した時間との差から経度を求める。
この方法を最初に提案したのはガリレオ・ガリレイである。ガリレオは1610年に、木星に衛星があることを発見した。そしてその翌年から本格的に観測を行い、経度測定に役立たせようとした。
木星の衛星食が起こる回数は、日食や月食と比べて非常に多く、たとえば衛星イオは年間約1,000回の食が発生する。そのため経度を測定するには都合が良い。ガリレオはこの方法をスペインの懸賞に持ち込んだが、観測に手間がかかるという理由で受賞には至らなかった。この方法の欠点は、望遠鏡を使っても木星の衛星は小さくぼやけた形にしか見えないため、揺れる船上でその姿をとらえるのが非常に難しい点にあった。
しかしこの方法は、地上で経度を測るには有効であり、ガリレオの死後の1650年代ごろから使用されるようになった。ジョヴァンニ・カッシーニは長年の観測を元に1668年に新しい木星の運行表を作成した。そしてカッシーニは木星の衛星を使った経度の求め方を手紙で天文学者に伝え、実践を呼びかけた。ジャン・ピカールとフィリップ・ド・ラ・イールは1679年から三角測量を使ってフランス海岸線の測量を始めたが、この時の経度の確定も木星の衛星を観測することにより行っていた。
17世紀の終わりごろには、この方法を使った経度測定の精度は1度以内にまで向上した。
クロノメーターで経度を求めるためには、出航前にクロノメーターの時間をしっかりと合わせておく必要がある。そのため19世紀には、報時球(タイムボール、en:Time ball)と呼ばれる設備が登場した。
報時球は高い塔の上にあげられる球で、毎日決められた時間にその球が落下する。周りにいる船は球が落ちるのを観測することで時計の時刻を合わせる。報時球はグリニッジ天文台に1833年に初めて設置され、その後1840年代までにモーリシャス島、セントヘレナ、喜望峰、マドラス、ムンバイにも置かれた。グリニッジの報時球は現在でも稼働を続けている。
マスケリンはアーンショウのクロノメーターを気に入り、今までテストしたクロノメーターの中で最も優秀だと評した。
フランスでも、ピエール・ル・ロワやフェルディナント・ベルトゥーによりクロノメーターの開発が進み、1770年代には実用化できるようになった。また1795年には、英国の経度委員会にならってフランス経度局を設立した。
アーノルドやアーンショウの影響で、クロノメーターは安価で購入できるようになった。ケンドールがK-1を作る時は500ポンドの製作費がかかったが、1780年代には65~80ポンドで手に入るようになった。それでも18世紀中は航海における使用機会があまりなかったが、19世紀に入ると普及していった。1815年時点で使われていたクロノメーターはおよそ5,000個に達し、1隻の船が複数個のクロノメーターを持っていることも珍しくなくなっていった。
一方で月距法による経度測定は、『航海暦』による改良はあったものの、当初は測定技術を習得している人が少なかったため、中々普及しなかった。18世紀末に行われた数々の航海により、実践的に月距法を学ぶ機会があったことで、19世紀からは良く利用されるようになったが、クロノメーターが使われるようになると、月距法は手間がかかり計算間違いも生みやすいという理由でしだいに使われなくなっていった。
17世紀から、測量には三角測量が使われるようになった。また、上に述べた木星の衛星などに代表される天体観測も利用することで、陸上で経度を求める技術は向上し、1650年代には経度を正確に求められるようになった。
しかし、海上で経度を求める方法は、いずれの提案にも欠点があり、決定的な方法は見つかっていなかった。そのため航海中の経度は相変わらず、船が進む速度を元にして測る推測法に頼っていた。1667年にパリ天文台が、1675年にはグリニッジ天文台が建設されたが、これらの天文台がつくられた目的の一つに、正確な経度を求めるということが挙げられていた。
1707年、シリー諸島で英国の軍艦4隻が座礁し、2,000名近くの死亡者を出すという事故が起こった。英国では、この事故が起きたのは航海中の経度が正しく測定できなかったからだとする見方が広まり、経度を求める動きがいっそう活発化した。
数学者であるウィリアム・ウィストンとハンフリー・ディトンの2人は、1713年、新たな経度測定方法を考え出した。それは、海上に適当な間隔で船を配置させておいて、一定時間おきにその船から大砲を発射させるというものであった。航海中の船は、その大砲の音と光を頼りに経度を求める。
2人のアイディアは1713年から1714年にかけて何度か発表されたが、実現には多額の費用がかかるという点や、その他数々の欠点により批判を浴びた。
H-1は翌1736年に試験のための航海に出された。ただし経度法に定められた西インド諸島ではなく、それよりも短いリスボンまでの航海となった。
航海においてH-1は正確に時を刻むことができたため、1737年に経度委員会が招集され、会合が行われた。これが記録上では経度委員会の初めての会合である。
委員の評価も上々であったが、この時ハリソンは、自分の時計にはまだ改良の余地があるから、西インド諸島への正式な試験航海は待って欲しいと願い出た。そしてハリソンは、委員会から受け取った製作資金を元に、新たなクロノメーターH-2(1741年)、H-3(1757年)を発表していった。さらに1759年にはH-4が完成し、1761年から1762年にかけて、ジャマイカまでの試験航海が行われた。
81日間の航海でH-4の誤差は5.1秒であり、経度法の定める規定を達成できていた。しかし委員会はこれに納得せず、もう1度試験航海を行う必要があると結論した。