miniatura|Eclipsi de lluna de Jamaica de 1504 utilitzat per al càlcul de la longitud La història de la longitud és un registre de l'esforç realitzat per part de navegants i científics durant diversos segles per aconseguir un mitjà eficaç per a la determinació de la longitud geogràfica.
El mesurament de la longitud és important tant per a la cartografia com per a la navegació. Històricament, l'aplicació pràctica més important va ser proporcionar una navegació segura a través de l'oceà, la qual cosa requereix el coneixement de les dues coordenades del vaixell (la seva latitud i la seva longitud). Trobar un mètode de determinació de la longitud va costar segles i requerí la participació d'algunes de les més grans ments científiques.
Història antiga miniatura|El càlcul del radi de la Terra d'Eratòstenes, primer pas per a expressar la longitud en el sistema per ell proposat Eratòstenes al proposà per primera vegada un sistema amb Latituds i longituds per mostrar un mapa del món. Al , Hiparc de Nicea fou el primer a utilitzar aquest sistema per a especificar llocs de la Terra de manera unívoca. També proposà un sistema per determinar la longitud mitjançant la comparació de l'hora local d'un lloc amb un temps absolut. Aquest va ser el primer reconeixement que la longitud pot ser determinada pel coneixement exacte del temps. Al Al-Biruní creia que la Terra girava sobre el seu eix i això equival a la nostra noció moderna de la relació entre el temps i la longitud.La longitud i l'Académie Royale.
Problema de la longitud Determinar la longitud en terra era relativament fàcil en comparació amb la tasca que calia fer en el mar. Una superfície estable per treballar, un lloc còmode per viure mentre es duu a terme la tasca i la capacitat de repetir les mesures al llarg del període que es necessita, permeten una gran precisió. Òbviament, tot el que es pogués descobrir per a la solució del problema en el mar milloraria la determinació de la longitud en terra.
La determinació de la latitud, era relativament fàcil, ja que es podia deduir a partir de l'altura del sol sobre l'horitzó al migdia amb l'ajuda d'una taula, indicant la declinació del Sol per a aquest dia.La latitud també pot ser determinada a partir de... Per intentar conèixer la longitud, els primers navegants havien de basar-se en la navegació per càlcul, un sistema molt poc precís en viatges llargs i sense terra a la vista, la qual cosa era prou perillosa.
Per evitar problemes per no saber amb exactitud la posició, els navegants es van basar, sempre que era possible, en l'aprofitament del coneixement de la latitud. Navegaven cap a la latitud de la seva destinació, i una vegada aconseguida, viraven cap a la seva destinació i seguien una línia de latitud constant. Aquest procediment es coneixia com a navegació a rumb occidental (cap a l'oest) o a rumb oriental (cap a l'est).Dutton's Navigation and Piloting. Això impedia que un vaixell seguís la ruta més directa (un cercle màxim) o una ruta amb els vents i els corrents més favorables, allargant el viatge dies o fins i tot setmanes, i augmentant la probabilitat que les racions s'acabessin, la qual cosa podria portar a la mala salut o fins i tot la mort per als membres de la tripulació a causa de malalties (escorbut, etc.), amb el risc resultant per al vaixell.
Els errors en la navegació en nombroses ocasions es traduïen en naufragis. Motivats per una sèrie de catàstrofes marítimes atribuïbles a errors greus en el càlcul de la posició en el mar (desastres de gran repercussió pública, sobretot com el desastre naval de Scilly (1707), en el qual l'almirall sir Cloudesley Shovell va perdre quatre navilis de guerra), el govern britànic va establir la Junta de Longitud el 1714:
Els premis havien de ser concedits pel descobriment i demostració d'un mètode pràctic per determinar la longitud d'un vaixell en el mar. Es van oferir en quantitats creixents d'acord amb l'exigència de solucions de precisió cada vegada major. Aquests premis, per un valor equivalent a milions de dòlars en moneda d'avui, van motivar a molts a buscar-ne una solució.
Gran Bretanya no estava sola en el desig de resoldre el problema. El rei de França Luis XIV fundà l'Acadèmia de Ciències de França el 1666. Se li va encomanar, entre una àmplia gamma d'altres activitats científiques, l'avanç de la ciència de la navegació i la millora de mapes i cartes. Des de 1715, l'Acadèmia va oferir un dels dos Prix Rouillés específicament per a la navegació.Hollis. Felip II de Castella oferí un premi pel descobriment d'una solució al problema de la longitud el 1567; el 1598 el seu fill Felip III augmentà el premi. Holanda es va sumar a l'esforç amb un premi ofert el 1636. Navegants i científics de la majoria de països europeus estaven al corrent del problema i en participaren en la cerca d'una solució. A causa de l'esforç internacional per la solució del problema i l'escala de l'empresa, es pot considerar que el càlcul de la longitud representa un dels majors esforços científics de la història.
Temps igual a longitud Atès que la Terra gira a una velocitat constant de 360° per dia, o 15° per hora, en el temps sideri hi ha una relació directa entre el temps i la longitud. Si el navegant pot conèixer amb antelació l'hora en el port de sortida d'algun esdeveniment que ell mateix també pugui observar uns dies després (per exemple, un determinat succés astronòmic) i també sap l'hora a la qual en el seu vaixell s'observa aquest esdeveniment, la diferència entre l'hora en terra i l'hora en la nau li donarà la posició relativa de la nau pel que fa a terra. Conèixer el temps local aparent és relativament fàcil. El problema, en última instància, era la forma de conèixer a gran distància l'hora exacta del port de partida.
Mètodes proposats per determinar el temps La primera publicació d'un mètode per determinar el temps mitjançant l'observació de la posició de la Lluna va ser realitzada per Johannes Werner en la seva obra In hoc operi haec continentur. Nova translatio primi libri geographiae Cl. Ptolomaei, publicada a Nuremberg el 1514. El mètode va ser analitzat detalladament per Petrus Apianus en el seu Liber Cosmographicus (Landshut, 1524).
Sembla que Johannes Werner s'inspirà en una carta d'Amerigo Vespucci escrita el 1502, en què comentava: "... Jo sostinc que vaig aprendre [a calcular la meva longitud]... a partir dels eclipsis i conjuncions de la Lluna amb els planetes; i he perdut moltes nits de son en la conciliació dels meus càlculs amb els preceptes d'aquells savis que van elaborar els manuals i escrits dels moviments, conjuncions, aspectes i eclipsis de les dues lluminàries i dels estels errants, com el savi rei Alfons X en les seves Taules, Johannes Regiomontanus en el seu almanac, i Blanchinus, i el rabí Zacut en el seu almanac, que és perpetu; les tesis del qual van ser compostes en diferents meridians: el llibre del rei Alfons X en el meridià de Toledo, Johannes Regiomontanus en el de Ferrara, i els altres dos d'ells a Salamanca. El millor "rellotge" per utilitzar com a referència són els estels. En els al voltant de 27,3 dies solars d'una òrbita lunar, la Lluna es mou 360 graus al voltant del cel, i torna a la seva antiga posició entre els estels. Es tracta de 13 graus per dia, o poc més de 0,5 graus per hora. Així, mentre que la rotació de la Terra fa que els estels i la lluna semblen moure's d'est a oest a través del cel de la nit, la Lluna, a causa de la seva pròpia òrbita al voltant de la Terra, es lliura d'aquest moviment aparent, i sembla moure's cap a l'est (o retrògrada) en al voltant de 0,5 graus per hora. En altres paraules, la Lluna "es mou" a l'oest només 11,5 graus per hora".
Proposta de Galileu: llunes de Júpiter El 1612, després d'haver determinat els períodes orbitals de les quatre llunes més brillants dels satèl·lits (Io, Europa, Ganimedes i Calisto), Galileu proposà que amb un coneixement suficientment precís de les seves òrbites, es podria utilitzar la seva posició com un rellotge universal, que faria possible la determinació de la longitud, i va treballar ocasionalment en aquest problema durant la resta de la seva vida.
Per tenir èxit, aquest mètode requereix l'observació de les llunes des de la coberta d'un vaixell en moviment. Per a això, Galileu va proposar el celatone, un dispositiu en forma de casc amb un telescopi acoblat per poder acomodar el moviment del vaixell i el de l'observador a bord. Aquest sistema fou reemplaçat més tard per dues semiesferes separades per un bany d'oli. Això proporcionaria una plataforma que permetia a l'observador romandre immòbil mentre el vaixell es balancejava per sota d'ell, en la forma d'una suspensió de Cardan. Per establir la determinació del temps a partir de les posicions observades de les llunes, es disposava d'un Jovilabe (es tractava d'una calculadora analògica que permetia deduir l'hora a partir de les posicions astronòmiques i que deu el nom a les seves similituds amb un astrolabi).Jovilabe. Els problemes pràctics van ser-ne considerables, i el mètode no s'arribà a utilitzar en el mar. No obstant això, sí que va ser utilitzat per a la determinació de la longitud en terra ferma.
Propostes de Halley: ocultacions lunars, desviació magnètica Al voltant de 1683, Edmund Halley va proposar utilitzar un telescopi per a observar el moment de l'ocultació d'un estel per la lluna (o per un trànsit) com un mitjà per determinar el temps en el mar.
Després de la mort de John Flamsteed, en el seu càrrec de nou astrònom reial Halley havia emprès la tasca d'observar les posicions estel·lars i la trajectòria de la lluna amb la intenció de complementar els coneixements existents i avançar en la seva proposta per determinar la longitud. En aquest moment, havia abandonat l'ús de les ocultacions, i preferia les aproximacions exclusivament. Halley no donà a conèixer els motius per a l'abandó de les ocultacions; no obstant això, hi ha pocs estels brillants ocults per la lluna i la tasca de documentar les posicions dels estels febles i la formació dels navegants per poder-los reconèixer hauria estat una tasca d'enormes proporcions. Usar les aproximacions de la lluna a estels brillants era un mètode evidentment més pràctic.
Encara que s'havia provat el mètode en el mar, mai va ser utilitzat àmpliament ni es va considerar un mètode viable. Les seves observacions, però, van contribuir posteriorment al desenvolupament del mètode de les distàncies lunars.
Halley també esperava que l'observació acurada de la declinació magnètica es podria emprar per a determinar la longitud. El camp magnètic de la Terra, però, no s'entenia bé en aquella època. Els mariners havien observat durant segles que el nord magnètic es desviava del nord geogràfic en molts llocs (s'ha dit que Cristòfor Colom fou el primer a reportar-ne el fenomen, però això no és exacte). Halley i altres esperaven que el patró de desviació, si era coherent, es podria utilitzar per a determinar la longitud.
Si la desviació mesurada coincidia amb la registrada en un gràfic, es podria deduir la posició. Halley utilitzà els seus viatges en el Pingue Paramour per a estudiar la variació magnètica i fou capaç de proporcionar mapes que mostren les isògones magnètiques o línies de Halley. Aquest mètode va ser finalment un fracàs, ja que les variacions localitzades de les tendències magnètiques generals que el mètode proporcionava eren poc fiables.
Proposta de Mayer: mètode de les distàncies lunars