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Historia de la longitud
La historia de la longitud es un registro del esfuerzo realizado por parte de navegantes y científicos durante varios siglos para conseguir un medio eficaz para la determinación de la longitud geográfica.
La medición de la longitud es importante tanto para la cartografía como para la navegación. Históricamente, la aplicación práctica más importante fue proporcionar una navegación segura a través del océano, lo que requiere el conocimiento de las dos coordenadas del buque (su latitud y su longitud). Encontrar un método de determinación de la longitud costó siglos y requirió la participación de algunas de las más grandes mentes científicas de distintas épocas.
Historia antigua
Eratóstenes en el siglo III a. C. propuso por primera vez un sistema con latitudes y longitudes para mostrar un mapa del mundo. En el siglo II a. C., Hiparco de Nicea fue el primero en utilizar este sistema para especificar lugares de la Tierra de forma unívoca. También propuso un sistema para determinar la longitud mediante la comparación de la hora local de un lugar con un tiempo absoluto. Este fue el primer reconocimiento de que la longitud puede ser determinada por el conocimiento exacto del tiempo. En el siglo XI Al-Biruni creía que la tierra giraba sobre su eje y esto equivale a nuestra noción moderna de la relación entre el tiempo y la longitud.[1]
El problema de la longitud
Determinar la longitud en tierra era relativamente fácil en comparación con la tarea que había que hacer en el mar. Una superficie estable para trabajar, un lugar cómodo para vivir mientras se lleva a cabo la tarea y la capacidad de repetir las medidas a lo largo del periodo de tiempo que se necesita, permiten una gran precisión. Obviamente, todo lo que se pudiera descubrir para la solución del problema en el mar mejoraría la determinación de la longitud en tierra.
La determinación de la latitud, era relativamente fácil, ya que se podía deducir a partir de la altura del sol sobre el horizonte al mediodía con la ayuda de una tabla, indicando la declinación del Sol para ese día.[2] Para intentar conocer la longitud, los primeros navegantes tenían que basarse en la navegación por estima, un sistema muy poco preciso en viajes largos y sin tierra a la vista, lo cual era bastante peligroso.
Para evitar problemas por no saber con exactitud la posición, los navegantes se basaron, siempre que era posible, en el aprovechamiento del conocimiento de la latitud. Navegaban hacia la latitud de su destino, y una vez alcanzada, viraban hacia su destino y seguían una línea de latitud constante. Este procedimiento se conocía como navegación a rumbo occidental (hacia el oeste) o a rumbo oriental (hacia el este).[3] Esto impedía que un barco siguiera la ruta más directa (un círculo máximo) o una ruta con los vientos y las corrientes más favorables, alargando el viaje días o incluso semanas, y aumentando la probabilidad de que las raciones se acabaran,[4] lo que podría llevar a la mala salud o incluso la muerte para los miembros de la tripulación debido al escorbuto o el hambre, con el riesgo resultante para la nave.
Tiempo igual a longitud
Dado que la Tierra gira a una velocidad constante de 360° por día, o 15° por hora, en el tiempo sidéreo existe una relación directa entre el tiempo y la longitud. Si el navegante puede conocer con antelación la hora en el puerto de salida de algún acontecimiento que él mismo también pueda observar unos días después (por ejemplo, un determinado suceso astronómico) y también sabe la hora a la que en su barco se observa dicho acontecimiento, la diferencia entre la hora en tierra y la hora en la nave le dará la posición relativa de la nave con respecto a tierra. Conocer el tiempo local aparente es relativamente fácil. El problema, en última instancia, fue la forma de conocer a gran distancia la hora exacta del puerto de partida.
Métodos propuestos para determinar el tiempo
En una carta de Américo Vespucio escrita en 1502, se comentaba que:
"...Yo sostengo que aprendí [a calcular mi longitud] ... a partir de los eclipses y conjunciones de la Luna con los planetas; y he perdido muchas noches de sueño en la conciliación de mis cálculos con los preceptos de aquellos sabios que elaboraron los manuales y escritos de los movimientos, las conjunciones, aspectos y eclipses de las dos luminarias y de las estrellas errantes, como el sabio rey don Alfonso en sus Tablas, Johannes Regiomontano en su almanaque, y Blanchinus, y el Rabbi Zacuto en su almanaque, que es perpetuo; y cuyas tesis fueron compuestas en diferentes meridianos: el libro del rey Don Alfonso en el meridiano de Toledo, Johannes Regiomontano en el de Ferrara, y los otros dos de ellos en Salamanca. El mejor "reloj" para utilizar como referencia son las estrellas. En los alrededor de 27,3 días solares de una órbita lunar, la Luna se mueve 360 grados alrededor del cielo, volviendo a su antigua posición entre las estrellas. Se trata de 13 grados por día, o poco más de 0,5 grados por hora. Así, mientras que la rotación de la Tierra hace que las estrellas y la luna parecen moverse de este a oeste a través del cielo de la noche, la Luna, a causa de su propia órbita alrededor de la Tierra, se libra de este movimiento aparente, y parece moverse hacia el este (o retrógrada) en alrededor de 0,5 grados por hora. En otras palabras, la Luna "se mueve" al oeste solo 11,5 grados por hora".
Johannes Werner se basó en los conocimientos de Américo Vespucio para escribir su tratado In hoc opere haec continentur Nova translatio primi libri geographiae Cl. Ptolomaei, publicada en Núremberg en 1514, donde explicaba un método para determinar el tiempo mediante la observación de la posición de la Luna. El método fue analizado en detalle por Petrus Apianus en su Liber Cosmographicus (Landshut, 1524).
Plan de Observación Astronómica
En 1554 Alonso de Santa Cruz, Cosmógrafo Mayor bajo los reinados de Carlos I de España príncipe Felipe, fue llamado a Valladolid, donde estaba la corte del regente príncipe Felipe para participar en una Junta de cosmógrafos y astrólogos encargados de abordar el cálculo de las longitudes. Fruto de esa junta sería la redacción del Libro de las Longitúdines y manera que hasta ahora se ha tenido de navegar[5], dirigido al ya rey Felipe II, primer estudio sistemático del problema de la longitud.[6] Felipe II prohibió terminantemente que la obra de Santa Cruz fuera publicada y distribuida, para evitar que cayera en manos de las potencias rivales europeas (aunque lógicamente sí se enseñaba en la Casa de Contratación), y solo vio la luz pública en 1921.
Tras la muerte de Santa Cruz le relevó al mando Juan López de Velasco, quien gestó y ejecutó un Plan de Observación basado en el cálculo por eclipses lunares, que debía ser llevado a cabo durante años por varias decenas de cosmógrafos reales, matemáticos y otros funcionarios en todos los dominios de Felipe II, quienes, registraron cuantas circunstancias rodearan el eclipse que contemplaban, como la hora de inicio, la duración, la intensidad —total o parcial— y la sombra sobre un instrumento. De esta manera se pudo calcular una aproximación relativa para una navegación puntual, que servía para situar geográficamente (latitud y longitud) todos los territorios y la ubicación de unos con respecto a otros.
En el Archivo General de Indias se conservan dos juegos de documentos que constituyen la única documentación gráfica sobre la observación de los eclipses de Luna que ha sobrevivido hasta nuestros días. Se trata de los registros correspondientes a una observación de eclipses realizada en Ciudad de México y otra en Puerto Rico.
Gracias a los datos recibidos López de Velasco pudo trazar las “Carreras de las Indias” y los tiempos de navegación de cada derrota: de Sevilla a Sanlúcar de Barrameda, de Sanlúcar de Barrameda a Canarias, de Canarias a La Deseada, desde las Pequeñas Antillas») hasta Cuba, de Cuba a Veracruz, desde las Antillas Menores hasta Cartagena y Nombre de Dios y desde este puerto a La Habana, de San Juan de Ulúa a La Habana, desde La Habana a las Azores y de las Azores a Sanlúcar de Barrameda. También pudo describir las otras carreras: desde España al Río de la Plata y Estrecho de Magallanes, navegaciones del Mar del Sur desde Nueva España, y desde allí hasta el Extremo Oriente.
Propuesta de Galileo: Lunas de Júpiter
El 1612, después de haber determinado los períodos orbitales de las cuatro lunas más brillantes de los satélites (Io, Europa, Ganímedes y Calisto), Galileo propuso que con un conocimiento suficientemente preciso de sus órbitas, se podría utilizar su posición como un reloj universal, que haría posible la determinación de la longitud, y trabajó ocasionalmente en este problema durante el resto de su vida.
Para tener éxito, este método requiere la observación de las lunas desde la cubierta de un barco en movimiento. Para ello, Galileo propuso el celatone, un dispositivo en forma de casco con un telescopio acoplado para poder acomodar el movimiento del barco y el del observador a bordo.[7] Este sistema fue reemplazado más tarde por dos semiesferas separadas por un baño de aceite. Esto proporcionaría una plataforma que permitía al observador permanecer inmóvil mientras el barco se balanceaba por debajo de él, en la forma de una suspensión Cardán. Para establecer la determinación del tiempo a partir de las posiciones observadas de las lunas, se disponía de un Jovilabe (se trataba de una calculadora analógica que permitía deducir la hora a partir de las posiciones astronómicas y que debe su nombre a sus similitudes con un astrolabio[8]). Los problemas prácticos fueron considerables, y el método no se llegó a utilizar en el mar. Sin embargo, sí fue utilizado para la determinación de la longitud en tierra firme.
Propuestas de Halley: Ocultaciones lunares, Desviación magnética
Más de un siglo después de que los españoles hubieran completado con éxito su Plan de Observación Astronómica, Edmund Halley propuso utilizar un telescopio para observar el momento de la ocultación o acercamiento de una estrella por la luna, como un medio para determinar el tiempo en el mar.
Como Astrónomo Real Halley había emprendido la tarea de observar las posiciones estelares y la trayectoria de la luna con la intención de complementar los conocimientos existentes y avanzar en su propuesta para determinar la longitud.[9] También esperaba que la observación cuidadosa de la declinación magnética se podría emplear para determinar la longitud. Sin embargo, el campo magnético de la Tierra no se entendía bien en aquella época. Los marineros habían observado durante siglos que el norte magnético se desviaba del norte geográfico en muchos lugares, fenómeno que Cristóbal Colón fue el primero en reportar. [10]). Este método fue finalmente un fracaso, ya que las variaciones localizadas de las tendencias magnéticas generales que el método proporcionaba eran poco fiables.
Cronómetros
Entre 1800 y 1850 cronómetros marinos asequibles y fiables estuvieron disponibles, reemplazando el método lunar. Era posible comprar dos o más cronómetros relativamente baratos, pudiendo servir como control el uno del otro, en lugar de adquirir un simple y caro sextante de calidad suficiente para la navegación por el método lunar.[11]
En 1850, la gran mayoría de navegantes de alta mar en todo el mundo había dejado de utilizar el método de las distancias lunares. Sin embargo, expertos navegantes continuaron usándolo hasta una fecha tan tardía como 1905, aunque para la mayoría de ellos era un ejercicio, ya que fue un requisito académico para obtener ciertas licencias en la marina. También continuó en uso en la exploración de territorios y en cartografía, donde los cronómetros en condiciones muy duras no siempre podían estar seguros.
El desarrollo de la tecnología de señales horarias telegráficas inalámbricas a mediados del siglo XX, utilizada en combinación con cronómetros marinos, puso el punto final al uso de las tablas de distancias lunares.
Soluciones modernas
La señal horaria se emitió por primera vez por telegrafía en 1904, siendo la Marina de los EE. UU. quien inició este sistema desde la Navy Yard en Boston. Otra emisión regular comenzó en Halifax, Nueva Escocia en 1907, y las señales horarias que llegaron a ser más utilizadas fueron las difundidas desde la Torre Eiffel a partir de 1910.[12] A medida que los barcos adoptaron el telégrafo para las comunicaciones, comenzaron a recibir señales horarias a bordo para ajustar sus cronómetros. Este método redujo drásticamente la importancia de las distancias lunares como medio de verificación de los cronómetros.
Los marinos modernos tienen una serie de opciones para determinar la información exacta de su posición, incluyendo el radar y el Sistema de Posicionamiento Global, conocido comúnmente como GPS, un sistema de navegación por satélite. Con refinamientos técnicos que fijan la posición con una precisión de metros, la señales de radio basadas en el Sistema LORAN también están ganando una considerable popularidad. La combinación de métodos independientes se utiliza como una forma de mejorar la exactitud en la determinación de posiciones fijas. Sin embargo, incluso con la disponibilidad de varios métodos modernos de determinación de posición, el cronómetro marino y el sextante suelen llevarse en los buques como un sistema adicional de seguridad.
Otras mejoras para la longitud en tierra
Para determinar la longitud en tierra firme, el método preferido fue el intercambio de cronómetros entre observatorios para determinar con precisión las diferencias en tiempo locales, en relación con la observación del tránsito astronómico de paso de las estrellas a través del meridiano de cada lugar.
Un método alternativo fue la observación simultánea de la ocultación de estrellas en diferentes observatorios. Dado que el evento sucede en un momento conocido, proporciona un medio exacto para determinar la longitud. En algunos casos, se organizaron expediciones especiales para observar una ocultación o un eclipse concretos con el objeto de determinar la longitud de un lugar que carecía de un observatorio permanente.
Desde mediados del siglo XIX, el telégrafo permitió sincronizar con gran precisión las observaciones de estrellas. Este sistema mejoró significativamente la precisión de las mediciones de longitud. El Real Observatorio de Greenwich y el Servicio Geodésico Nacional de los Estados Unidos coordinaron a escala internacional las campañas de medición de la longitud de América del Norte en las décadas de 1850 y 1860, con el resultado de una mejora en la precisión de los mapas y en la seguridad de la navegación. La sincronización mediante el uso de señales de radio continuó durante el siglo XX. En la década de 1970, la utilización de satélites fue desarrollada para medir con más precisión las coordenadas geográficas, con la posterior generalización del uso de los GPS (sistemas de posicionamiento global).
Véase también
- Longitud (cartografía)
- Cronómetro marino
- Recompensas de longitud
- José de Mendoza y Ríos
- Distancias lunares
Referencias
- ↑ La longitud y la Académie Royale
- ↑ La latitud también puede ser determinada a partir de Polaris, la estrella polar que marca el norte. Sin embargo, dado que Polaris no está exactamente en el polo, sólo se puede estimar la latitud con precisión a menos que se conozca la hora exacta, o que las mediciones se repitan muchas veces a lo largo de un determinado período. Aunque en tierra firme se pueden hacer muchas medidas, esto hace que sea un método poco práctico para determinar la latitud en el mar.
- ↑ Dutton s Navigation and Piloting , 12 ª edición. G. D. Dunlap y H. H. Shufeldt, eds. Naval Institute Press 1972, ISBN 0-87021-163-3
- ↑ Cuando las reservas de alimentos a bordo empezaban a escasear, se imponía el racionamiento de la comida a los tripulantes para alargar su duración.
- ↑ «Libro de las longitudines y manera que hasta agora se ha tenido en el arte de navegar, con sus demostraciones y ejemplos dirigido al muy alto y poderoso señor Don Phelippe II de este nombre Rey de España» Alonso de Santa Cruz, Cosmógrafo Mayor]
- ↑ Cuesta Domingo, págs. 31-32.
- ↑ TST/museo/esim.asp? c = 500174 Celatone
- ↑ Jovilabe
- ↑ Halley, Edmund; Propuesta de un método para hallar la longitud en el mar con precisión de un grado, o de veinte leguas., Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 37, 1731/32, p. 185-195
- ↑ Matos, Jorge Luís (2006), «As viagens de Colombo e a náutica portuguesa de quinhentos», Palos de la Frontera, pp. 27-50.
- ↑ Britten, Frederick James (1894). Former Clock & Watchmakers and Their Work. New York: Spon & Chamberlain. p. 228. Consultado el 8 de agosto de 2007. «En la primera parte de este siglo se estableció la fiabilidad del cronómetro, y desde entonces el método cronométrico fue reemplazando al de las distancias lunares.»
- ↑ Lombardi, Michael A.,Radio Control Clocks ". Archivado desde el original el 7 de febrero de 2012. Consultado el 22 de junio de 2012., Actas de la Conferencia Nacional de 2003 de los Laboratorios de Normas Internacionales, 17 de agosto de 2003.
