GNOMÓN
Es uno de los instrumentos astronómicos más antiguos, conocido varios siglos a.C. por los chinos y egipcios, estos últimos alinearon las pirámides en dirección norte-sur, este-oeste, con este instrumento.
Su representación arquitectónica es entre otros, los
obeliscos de la Plaza de la Concordia (Paris), Plaza de San Pedro (Roma),
….
El gnomón consta de una varilla, llamada estilo en la
dirección de la vertical del lugar u sobre la superficie horizontal de su base
se proyecta la sombra del estilo. Es el antecesor de todos los instrumentos
astronómicos basados en la proyección de la sombra.
Este grafico nos ayuda a conocer la idea principal de su uso que no es otra que observar la altura del sol al medio día durante el paso de los días, observando el cambio de la longitud de la sombra.
La sombra es menor cuando la altura del Sol es mayor, a
principios de verano (solsticio de verano).
La sombra es mayor cuando la altura del sol es menor, a
principios de invierno (solsticio de invierno).
De este simple instrumento se
puede obtener mucha información: solo vamos a enumerar el cálculo de la altura
del sol y la determinación de la línea norte – sur.
También podemos calcular la latitud sabiendo que en los equinoccios de otoño y primavera, la latitud del lugar, es exactamente el ángulo complementario de la altura del Sol, es decir, la colatitud.
Colatitud = 90 - Latitud
Altura del Sol: Sabiendo
la longitud del estilo y con solo medir la longitud de la sombra se puede
calcular el ángulo gamma que nos da la altura del Sol sobre el horizonte.
Ꝕ = arc tang (h/l)
Determinación de la línea
Norte-Sur: El Sol en su camino culmina a mediodía, cuando cruza el
meridiano local (mediodía verdadero), entonces la sombra del estilo es la más
corta del día, estando situada en la dirección Norte-Sur.
Con los datos que nos aportó el
gnomon aparecieron otros instrumentos, según algunos historiadores fue la
brújula solar.
BRÚJULA SOLAR
Era un gnomon construido en un disco de madera con las líneas norte – sur, este - oeste marcadas en su borde, similar a una rosa de los vientos.
También tenía unas líneas
formadas uniendo los extremos de la sombra producida por el estilo en un mismo
día tomadas a diferentes horas y siempre en el mismo lugar (en la misma
latitud, línea roja de la figura), así estas
líneas son el trayecto de la
sombra a distintas horas, el mismo día y tomadas en el mismo lugar. Cuantas más
líneas tuviera más fiable eran los resultados de las mediciones. Cada línea solo
servía para una latitud y época del año concretas, ya que la altura del sol
varía según la latitud y las estaciones.
Se procuraba tener varias las
líneas de las sombras sobre todo las correspondientes a los equinoccios y
solsticios.
La dificultad que presentaba para
conocer la correcta orientación era que en días nublados y por la noche no era
factible su uso al no arrojar sombra el estilo.
En los dominios de los vikingos con periodos de día o de noche
perpetuos y estando casi siempre nublado, resolvieron este problema usando el
“espato de Islandia” por sus propiedades birrefringentes, dando paso a lo que
se denomina “brújula vikinga”, descrita en este ameno video.
“Aunque según la hipótesis del
arqueólogo danés Thorkild Ramskou los vikingos usaban la polarización de la luz
dispersada por las nubes ayudándose de cristales de cordierita no de espato de
Islandia. Se baso en que el espato de Islandia es un mineral que solo se
encuentra en Islandia. Este mineral no se encuentra en Noruega, Suecia o
Dinamarca. Sin embargo, la actividad vikinga empezó unos ochenta años antes del
descubrimiento de Islandia, lo que implica que no puede ser el cristal con el
que los vikingos se habrían orientado en alta mar, si es que realmente se orientaron
de este modo. En todo caso, es más plausible que los vikingos se orientaron con
cordierita, un mineral que sí se encuentra en Noruega y Suecia” Wikipedia”
La cordeirita fue descubierta en
y toma su nombre de su descubridor el francés, Louis Cordier. Las primeras
piedras se hallaron en Cabo de Gata, España, aunque no admitió como un
yacimiento. Como propiedad le permite cambiar de color bajo distintos ángulos
incidentes de luz y la historia hace referencia de ella como una especie de
brújula que permite saber la ubicación del sol en días muy nublados.
Asi ya fuese con una piedra o con
otra los vikingos miraban al cielo los días nublados para determinar el punto
donde el brillo aumentaba a través del cristal, determinando así la visual al
sol, colocando una antorcha en esta dirección que simulaba al sol para arrojar
la sombra del estilo determinando la hora y si mantenían el rumbo.
EL CUADRANTE NÁUTICO
También llamado cuadrante de
alturas fue uno de los primeros instrumentos utilizado para medir ángulos, y
determinar así, mediante la posición de los astros la ubicación del usuario.
Se compone de un cuarto de
círculo graduado de 0 a 900 y el radio adjunto a la graduación de 900
provisto de dos pínulas para dirigir la visual al astro y una plomada sujetada
en el centro del cuadrante que indica la vertical.
Este aparato resultaba muy
difícil de utilizar en el mar que con las oscilaciones producidas por las olas hacían
verdaderamente difícil mantener la verticalidad del hilo de la plomada.
Su finalidad era medir ángulos verticales para determinar la latitud del buque a mediodía tomando la altura del Sol o a cualquier hora por la noche tomando la altura de la Estrella Polar.
Las dos aplicaciones
fundamentales son: para medir la altura de un astro y para medir la latitud.
Para medir la altura de un astro: una vez alineado el astro con las pínulas, el hilo de la plomada señala sobre el circulo graduado un ángulo, que es la altura del astro sobre el horizonte (tal y como se ve en la figura el ángulo formado en el cuadrante es igual que el ángulo de la visual sobre el horizonte).
Para medir la latitud: si desde
un mismo punto O, medimos la altura de la estrella Polar a lo largo de un año,
vemos que la altura siempre es la misma.
En la figura tenemos los polos
PN-PS, el punto de observación es O que tiene una latitud Ꝕ, nuestro horizonte
es la línea n-s y si desde O miramos al norte celeste (estrella Polar), la
línea visual hacia la estrella es paralela al eje de la Tierra PN-PS.
El ángulo "h" es la altura,
es decir, el ángulo que tenemos desde nuestro horizonte con la visual a la
Polar. Al ser la visual perpendicular al ecuador y la línea n-s perpendicular
al radio de la esfera en el punto O, los ángulos h y Ꝕ son iguales.
Así la altura de la Polar sobre
el horizonte es igual a la latitud del lugar de observación. Por lo tanto, si
con el cuadrante medimos la altura de la Polar, conoceremos la latitud de
nuestra localidad. Todo ello debido a la “inmovilidad” de la Estrella Polar,
gran punto de referencia.
En la seguridad que muchos de
vosotros podéis ampliar y enriquecer con vuestros conocimientos el tema, esperamos
vuestros artículos sobre instrumentos de navegación no importando si son
modernos o antiguos. Os doy las gracias por adelantado.
Carlos J Delgado
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