Slingeruurwerk op zee

Werkelijk een maatschappelijke behoefte was er niet aan de klokken van Christiaan Huygens. De mensen leefden op het ritme van de lokale torenklok, dus iedereen had dezelfde tijd. Of dat ook de juiste tijd was, deed er niet zoveel toe.

Toch zag Huygens toepassingsmogelijkheden voor zijn vinding. Meteen al bij de publikatie ervan, sprak hij de hoop uit dat zijn uurwerken bruikbaar zouden blijken op zee. Want wat was er aan de hand? Net zoals de andere zeevarende mogendheden in Europa, had ook de Staten-Generaal een grote som geld uitgeloofd voor een betrouwbare methode waarmee men de geografische lengte op zee kon meten. Hierdoor aangelokt werden de talloze voorstellen ingediend die uiteen liepen van ingenieus (maar praktisch onuitvoerbaar) tot volstrekt waanzinnig.

Ook Huygens deed een gooi. Zijn oplossing was eenvoudig. Als een schip een betrouwbaar uurwerk mee zou nemen, zou men voortdurend weten hoe laat het was in de thuishaven. Aan de hand van de stand van de zon of de sterren kon men ook de tijd ter plaatse bepalen, en uit het tijdsverschil volgde het verschil in lengtegraad. (Ieder uur draait de aarde 15ß8 en verschuift de meridiaan waarop het precies 12 uur is, 15ß8 naar het westen.) Het enige wat men nodig had was een goede klok, en die had Huygens juist uitgevonden. Hij hoefde enkel nog het slingeruurwerk zeewaardig te maken.

Ophanging

Een eerste stap die Huygens moest zetten, was het vinden van een ophanging waarin het uurwerk niet alle slingeringen van het schip hoefde te volgen. Hij heeft diverse oplossingen geprobeerd voordat hij koos voor de cardanische ophanging. Onafhankelijk van de helling van het schip zou de klok daarin verticaal blijven hangen. Wel zou de slinger op een bewegend schip onregelmatige zetten krijgen en daardoor zou de amplitude niet langer constant zijn. Huygens vond een oplossing door de slinger aan een koordje tussen twee gekromde metalen boogjes op te hangen. Hij had eerder uitgevonden dat de slingertijd zo onafhankelijk werd van de amplitude. Zijwaartse bewegingen werden opgevangen door de slinger aan twee draden te hangen in plaats van aan een enkele draad.

Vervolgens moesten de zee-uurwerken in de praktijk beproefd worden. Dat gebeurde eerst op zolder, waar Huygens flink aan de ophanging schudde, en vervolgens aan boord van een schip. Soms voer hij zelf mee, maar de langere tochten liet hij graag aan een ander over. Michiel de Ruyter, bijvoorbeeld, nam op een tocht naar Guinea in 1664 en 1665 een zee-uurwerk mee. De admiraal had echter andere zaken aan zijn hoofd en verzuimde de klok te gebruiken. Huygens' collega aan de Académie des Sciences, Jean Richer, beproefde de klokken tijdens een expeditie naar Guyana. Bij de eerste de beste storm kwamen de klokken stil te staan, om vervolgens tegen het dek kapot te vallen. Volgens Huygens lag het niet aan de uurwerken. Richer zou wel ziek geworden zijn en daarom de klokken hebben verwaarloosd.

In zekere zin was het gebruik van een slingeruurwerk op een schip vragen om problemen, dat zag ook Huygens wel in. Maar gelukkig leek de uitvinding van de onrust (zie De klokken van Huygens) uitkomst te bieden. Dit regelmechanisme was nauwelijks gevoelig voor bewegingen, terwijl het de gang van een uurwerk bijna net zo nauwkeurig regelde als een slinger. Het idee was uitstekend, maar zoals Huygens later zou ontdekken is de balans-veer erg gevoelig voor temperatuurwisselingen. En op een schip dat door de tropen moet kunnen reizen is dat natuurlijk een bezwaar.

Kaap de Goede Hoop

Terug naar de slinger dus weer? Huygens besloot een tussenvorm te proberen: een onrust waarbij de zwaartekracht de rol had van de spiraalveer. Tijdens één van de VOC-tochten naar Kaap de Goede Hoop werd het nieuwe ontwerp beproefd. De klokken liepen zonder haperen maar Huygens moest tot zijn spijt uit het logboek constateren, dat hun loop niet regelmatig was geweest. De geleerde zocht de oorzaak in het feit dat de zwaartekrachtversnelling (die de slingertijd bepaalt) niet overal op aarde gelijk is. Dat probleem kon hij niet oplossen. Hij nam daarom zijn toevlucht tot een correctietabel, maar daarmee had zijn oplossing de charme van de eenvoud verloren. En toen bij een volgende proef de klokken weer niet goed functioneerden, verloor de VOC het vertrouwen. Voor zee-uurwerken was het kennelijk nog te vroeg. Het zou nog bijna zeventig jaar duren voordat de Brit John Harrison een klok bouwde, die aan alle eisen voldeed.