ASTROMOMÍA Y NAVEGACIÓN
El trabajo de un
navegante consiste, fundamentalmente, en llevar una embarcación
de un lugar a otro con seguridad para las personas y las mercancías
que transporta. Esta tarea se ha realizado desde muy antiguo trazando
la trayectoria a seguir sobre una carta de navegación (mapa) que
represente la zona donde se navega, determinando cada cierto tiempo
la posición de la embarcación y representándola en dicha carta,
de manera que se puedan hacer las correcciones oportunas para
seguir la trayectoria previamente decidida. De esto se deduce
que hay dos aspectos fundamentales a tener en cuenta: las técnicas
para la elaboración de las cartas marinas (la cartografía) y los
métodos para determinar la posición del barco en el mar. En este
trabajo se pretende explicar los rudimentos del uso de la Astronomía
para determinar la posición en el mar.
Comenzaremos
por un caso sencillo: supongamos que navegamos cerca de la costa
y que disponemos de una carta (mapa) que representa la zona donde
nos encontramos, incluidos los puntos significativos de la costa
(montañas, ciudades, ríos, etc.). En este caso disponemos de varios
métodos para determinar nuestra posición. Por ejemplo, podemos
tomar los ángulos de elevación sobre el horizonte de dos montañas
cuyas elevaciones sobre el nivel del mar figuren en el mapa y,
usando la trigonometría elemental, calculamos la distancia horizontal
a la que nos encontramos de cada uno de los objetos observados.
Basta con trazar dos circunferencias sobre el mapa, centradas
en los puntos observados, y con radios iguales a las distancias
calculadas. El punto donde nos encontramos es uno de los puntos
de corte de dichas circunferencias.
En el siguiente
dibujo se representa esta situación. En la parte superior vemos
la costa como si estuviésemos en un barco, desde el que podemos
medir los ángulos de elevación sobre el horizonte de las montañas
A y B; resultando ser éstos de 32° y 40° respectivamente. Para
realizar esto podemos usar, por ejemplo, un sextante. La parte
inferior representa el mapa de la zona que tenemos a nuestra disposición,
en el que se observa que la montaña A se eleva 550 metros y la
B 965 metros sobre el nivel del mar
importante
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¿Pero qué ocurrirá
si nos alejamos de la costa? Dejaremos de ver la tierra y perderemos
todas las referencias visibles con respecto a las cuales determinar
nuestra posición. ¿Todas? ¡No! Nos quedan las referencias que
nos han acompañado siempre, desde el origen de los tiempos y que
la humanidad no ha dejado de observar: LOS ASTROS.
Un ejemplo interesante
del uso de la astronomía en la navegación es el método utilizado
para la determinación de la LATITUD por medio de la altura de
la estrella Polar. Como sabemos la Tierra gira alrededor de un
eje de rotación que está orientado, aproximadamente, hacia la
estrella Polar, la cual está tan lejos de nosotros que podemos
considerar que todas las visuales trazadas desde cualquier punto
de la Tierra hasta ella son paralelas, lo que nos permite deducir,
como se ve en la siguiente figura, que el ángulo de latitud coincide
con el ángulo de elevación (altura) de la Polar sobre el horizonte:
También se
usó la Astronomía para intentar resolver el famoso "Problema
de la Longitud" durante los siglos XVII y XVIII. Fruto de
estos intentos son el método de los eclipses de los satélites
de Júpiter, el método de las distancias lunares etc.; lo cual
propició el desarrollo de los conocimientos astronómicos, de las
técnicas de observación y la mejora de la precisión de los instrumentos;
hechos que condujeron a la aparición, a principios del siglo XIX,
del primer método astronómico de cierta precisión para determinar
la posición del observador en cualquier punto de la Tierra: el
método del CÍRCULO DE POSICIÓN.
Para explicar este
método debemos recordar el primer ejemplo estudiado. Vimos que
el lugar geométrico de los puntos desde los que se ve la cima
de una montaña bajo un determinado ángulo es una circunferencia
centrada en el punto que representa la cima en el mapa. Si observamos
dos montañas, tendremos dos circunferencias, de manera que su
intersección determina nuestra posición sobre la carta. De la
misma manera, si nos encontramos en el mar, lejos e la costa,
podemos observar el ángulo de elevación sobre el horizonte (la
altura) de dos astros, de manera que el lugar geométrico de los
puntos del plano desde los que se ve cada uno de ellos bajo un
determinado ángulo es una circunferencia centrada en...... Parece
que esto se complica.
Para intentar aclarar
a cuestión recurriremos a un personaje que vivió en Alejandría
(Egipto) durante el siglo III a.J: Eratóstenes, el cual advirtió
que en la ciudad de Siena, el día 21 de junio, los rayos solares
entraban verticalmente en un pozo sin producir sombra alguna en
sus paredes, lo cual quiere decir que la recta que une el centro
de la Tierra con el Sol, corta a la superficie terrestre en el
pozo (diremos que el pozo es la POSICIÓN GEOGRÁFICA DEL SOL en
ese momento); mientras que en Alejandría, situada en el mismo
meridiano, los rayos solares, ese mismo día y a esa misma hora,
formaban cierto ángulo con la vertical; de manera que teniendo
en cuenta esta diferencia de ángulo y la distancia entre Siena
y Alejandría, obtuvo la longitud de la circunferencia terrestre.
Ahora bien, ¿habrá
más puntos sobre la Tierra desde los que se observa el Sol, en
el mismo instante, formando un ángulo con la vertical igual al
observado por Eratóstenes en Alejandría? De la observación de
la figura anterior se deduce que estos puntos son los que están
situados en una circunferencia cuyo centro se encuentra en Siena,
es decir en la POSICIÓN GEOGRÁFICA del Sol en ese instante , o
lo que es lo mismo, en el punto donde la recta que une el Sol
con el centro del la Tierra corta a la superficie de ésta última;
y cuyo radio es la distancia entre Siena y Alejandría. Esta circunferencia
la llamaremos CIRCULO DE ALTURA con respecto al Sol.
En la siguiente
figura vemos que si el Sol se observa a una altura de 80° sobre
el horizonte, entonces el ángulo que forma con la vertical (distancia
cenital) es de 10°, igual al que forman la posición geográfica
con el centro de la Tierra y el observador. Si tenemos en cuenta
que un minuto de arco sobre un círculo máximo equivale a una milla
náutica, podemos deducir que la distancia entre el observador
y la posición geográfica; es decir, el radio del círculo de posición,
es de 10 x 60 = 600 millas:
Finalmente, si disponemos de las posiciones geográficas de cierto
número de estrellas, recogidas en los llamados "almanaques
náuticos"; cuya elaboración ha sido el trabajo de los observatorios
astronómicos desde hace siglos, podemos determinar nuestros CÍRCULOS
DE ALTURA con respecto a dos de ellas, de manera que su intersección
determine nuestra posición sobre la carta, de forma similar a
como lo hacíamos al principio, con respecto a dos objetos situados
en la costa.
Han colaborado:
Iván Hernández Suárez, Noel Martín
Marrero, Carla Martínez Benito y Elena Santos Hernández
Coordinados por: Carlos Mederos
Martín
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