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Océanos de Ciencia

Los mares y océanos han motivado desde siempre a los científicos. La necesidad de orientarse en un entorno cambiante nos ha hecho mirar al cielo y conocer los astros y sus movimientos, hemos creado instrumentos de navegación en los que se dan la mano arte, ciencia y tecnología, y han tenido lugar grandes expediciones científicas que han cambiado la visión del mundo y de nosotros mismos. De todo ello nos habla Manuel Díez Minguito.

Navegación astronómica

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Así que el divino Odiseo [Ulises] desplegó gozoso las velas al viento y sentado gobernaba el timón con habilidad. No caía el sueño sobre sus párpados contemplando las Pléyades y el Bootes [El Boyero], que se pone tarde, y la Osa, que llaman carro por sobrenombre, que gira allí y acecha a Orión y es la única privada de los baños del Océano. Pues le había ordenado Calipso, divina entre las diosas, que navegase teniéndola a mano izquierda. Navegó durante diecisiete días atravesando el mar, y al decimoctavo aparecieron los sombríos montes del país de los feacios, por donde éste le quedaba más cerca y parecía un escudo sobre el brumoso ponto. “La Odisea “. Homero. Cátedra. Edición de José Luis Calvo.

- Pues he de decir que este hombre singular llevaba en su saco de viaje unos instrumentos que hasta entonces yo nunca había visto y que él definía como sus máquinas maravillosas. Las máquinas, decía, son producto del arte, que imita a la naturaleza, capaces de reproducir, no ya las meras formas de esta última, sino su modo mismo de actuar. Así me explicó los prodigios del reloj, del astrolabio y del imán. Sin embargo, al comienzo temí que se tratase de brujerías, y fingí dormir en ciertas noches serenas mientras él (valiéndose de un extraño triángulo) se dedicaba a observar las estrellas. Los franciscanos que yo había conocido en Italia y en mi tierra eran hombres simples, a menudo iletrados, y la sabiduría de Guillermo me sorprendió. Pero él me explicó sonriendo que los franciscanos de sus islas eran de otro cuño: «Roger Bacon, a quien venero como maestro, nos ha enseñado que algún día el plan divino pasará por la ciencia de las máquinas, que es magia natural y santa. Y un día por la fuerza de la naturaleza se podrán fabricar instrumentos de navegación mediante los cuales los barcos navegarán unico homine regente, _y mucho más aprisa que los impulsados por velas o remos […]»
“El nombre de la Rosa”. Umberto Eco. Editorial Lumen (1982).

En tierra firme es, en general, relativamente fácil orientarse, excepto quizás en inhóspitos desiertos; podemos ver la torre de una iglesia, una montaña cercana… son lugares que nos sirven de referencia. En el mar, en cambio, una vez que perdemos de vista la costa no hay puntos de referencia fijos sino una masa de agua siempre cambiante. Por ello, viajeros que cruzaban mares y también desiertos miraron al cielo en busca de referencias, encontrándolas en la Luna, los planetas, el Sol y el resto de estrellas.

Para determinar la posición en la Tierra, por ejemplo, la de un barco, es necesario conocer las coordenadas geográficas, que son dos números, o más concretamente dos ángulos: la latitud y la longitud. Básicamente, la latitud nos da la posición en la dirección Norte – Sur, definida por el ángulo que forma la posición del barco respecto del plano ecuatorial. En tal caso, todas las latitudes varían desde los 0º en el Ecuador hasta los +90º (N) del polo Norte o hasta los -90º (S) del polo Sur.

La longitud nos da la posición en la dirección Este – Oeste. Como en esta dirección no hay una propiedad de la Tierra análoga a la rotación N–S y el Ecuador, fue necesario fijar un origen arbitrario a partir del cual contar grados. Es decir, hace falta un meridiano de referencia. Los meridianos son las líneas imaginarias que van por la superficie terrestre, parten de los polos y cruzan perpendicularmente el Ecuador, dividiendo el globo terráqueo en gajos, como los de una naranja. Durante años y dependiendo de la época y del país se fijaron meridianos de referencia que cruzaban la isla canaria de El Hierro, Cádiz, París, San Petersburgo… Actualmente, se considera el meridiano que pasa por Greenwich, en Londres, como el origen universal de tiempos y longitudes. Una vez establecido el meridiano de origen (0º), la longitud varía hasta los 180º al E o al O.

¿Cómo se determinaba antiguamente la posición con la ayuda de las estrellas?
Si observamos el cielo nocturno con detenimiento, las estrellas parecen moverse a causa de la rotación terrestre. Ahora bien, en el hemisferio Norte, una estrella aparece (casi) inmóvil en el centro de las trayectorias circulares del resto de estrellas: es la Estrella Polar o Estrella del Norte. Ésta, se encuentra casi fija en el firmamento porque el eje de rotación de la Tierra apunta en la actualidad (casi) hacia ella. En el hemisferio Sur, el equivalente a la Estrella del Norte es la estrella Sigma-Octantis.

Centrémonos en el hemisferio Norte. Si nos colocamos en el mismo polo N, tendremos siempre la Estrella Polar justo encima de nuestras cabezas, en el polo Norte celeste. Si empezamos a andar poco a poco por cualquier meridiano hacia el S, hacia latitudes menores, veremos que la estrella polar pierde altura en el firmamento, hasta llegar al Ecuador, donde finalmente se nos oculta por debajo del horizonte. Por tanto, en noches despejadas, la altura de la Estrella Polar sobre el horizonte, medida antiguamente con un astrolabio o un cuadrante, nos proporciona la latitud del lugar en la que se encuentra el observador.

Así obtenían ya la latitud los antiguos, pero ¿qué ocurre de día, cuando no se ve la Estrella Polar? ¿y si hay nubes? ¿o si hay una densa niebla?

Pues… si hay nubes o niebla tenemos realmente un problema, porque la única posibilidad de orientarse en esas condiciones es conociendo la posición de salida y estimando la dirección y la velocidad a la que navega el barco para determinar la nueva posición… Un negocio muy arriesgado con los rudimentarios medios disponibles; por ello, antiguamente, sólo se hacían travesías largas en los meses de verano, cuando era más probable encontrar cielos despejados.

Si el Sol brilla sobre nuestras cabezas, el astro rey también nos ayuda a determinar la latitud. El movimiento aparente del Sol está determinado por el movimiento de rotación de la Tierra sobre sí misma y de la traslación alrededor del Sol que hace que los rayos de Sol incidan al N ó al S del Ecuador con un cierto ángulo, llamado declinación. La latitud entonces puede determinarse conociendo la declinación y la altura del Sol sobre el horizonte cuando ésta es máxima, es decir, a mediodía.

Este procedimiento no sólo es válido para el Sol, sino también para otros astros y estrellas. De hecho, era necesario disponer de un auténtico ejército de astrónomos y matemáticos dispuestos a confeccionar numerosas tablas con las posiciones de los astros y sus correcciones. De hecho, la necesidad de orientación contribuyó al extraordinario auge que la astronomía tuvo durante milenios. Pero a pesar de semejantes esfuerzos, determinar la declinación no era nada sencillo ya que ésta depende de la posición E–O, es decir, de su longitud. Esto significa que para determinar de este modo la latitud hay que conocer previamente la longitud.

Desafortunadamente, determinar la longitud resultó ser un hueso duro de roer. Tan duro, que los reinos ofrecían sumas muy generosas a los científicos e inventores que resolvieran el problema. Por ejemplo, Felipe III instauró un premio en 1598 para quien descubriese un método para determinar la posición de un buque en altamar. Incluso llegó a presentarse el insigne Galileo.

El método que finalmente se impuso fue propuesto en 1524 por Hernando de Colón, hijo del famoso navegante. Su idea se basó en calcular diferencias horarias: el barco debía partir con un reloj abordo que marcaba las horas del meridiano de referencia. Ya en altamar, se deduciría la hora local mediante observaciones astronómicas, por ejemplo, a mediodía, cuando la altura del Sol en el horizonte es máxima. Como la Tierra invierte 24h en hacer un giro completo, esto es, 360º, la diferencia horaria entre la medida en el barco y la del reloj de referencia se relaciona directamente con la longitud. A pesar de la aparente sencillez, la solución definitiva hubo de esperar hasta mediados del s.XVIII cuando el inglés John Harrison diseñó un cronómetro lo suficientemente preciso para ser usado en largas travesías. Hasta entonces, la navegación no fue en muchos aspectos sino mera especulación.

Escúchenlo ustedes en este nuevo programa de Océanos de Ciencia.

REFERENCIAS:

“El arte de navegar”. Pedro José Jauregui Sanz. Sigma: revista matemática. ISSN 1131-7787, Nº. 30, 2007.

“La navegación en la época de los Descubrimientos”. Juan José Achútegui Rodríguez. Monte Buciero, ISSN 1138-9680, Nº. 6 (S), 2001.

“Del Arte de marear a la navegación astronómica: Técnicas e instrumentos de navegación en la España de la Edad Moderna”. F.J. González González – Cuadernos de Historia Moderna, Anejos. 2006.

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Johannes Kepler. Armonía celeste.

Tycho Brahe. El científico con la nariz de plata.

Nicolás Copérnico. El genio que expulsó a la Tierra del centro del Universo.

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