13 febrero, 2022

INSTRUMENTOS DE NAVEGACIÓN (CAPÍTULO III): GNOMON, BRÚJULA SOLAR y CUADRANTE

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.

= 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.

 

 https://youtu.be/I8zpCjq55LM

 

“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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