Historia de la longitud para niños
La historia de la longitud es el relato de cómo, a lo largo de muchos siglos, navegantes y científicos buscaron una forma precisa de saber su posición este-oeste en el mar.
Medir la longitud es muy importante para hacer mapas (cartografía) y para navegar. Antiguamente, era vital para que los barcos pudieran viajar de forma segura por el océano. Para ello, necesitaban conocer dos coordenadas: su latitud (posición norte-sur) y su longitud (posición este-oeste). Encontrar un método para determinar la longitud fue un desafío que duró siglos y en el que participaron algunas de las mentes más brillantes de la historia.
Contenido
- Primeros pasos en la medición de la longitud
- El gran desafío de la longitud en el mar
- La relación entre el tiempo y la longitud
- Ideas para medir el tiempo en el mar
- ¿Distancias lunares o cronómetros?
- Soluciones modernas para la longitud
- Mejoras para la longitud en tierra
- Contribuciones de científicos importantes
- Galería de imágenes
- Véase también
- Enlaces externos
Primeros pasos en la medición de la longitud
En el siglo III a.C., un sabio llamado Eratóstenes propuso por primera vez un sistema con latitudes y longitudes para dibujar un mapa del mundo. Más tarde, en el siglo II a.C., Hiparco de Nicea fue el primero en usar este sistema para ubicar lugares de forma única en la Tierra. Él también sugirió que la longitud podía calcularse comparando la hora local de un lugar con una hora de referencia. Esta fue la primera vez que se reconoció que la longitud estaba relacionada con el tiempo exacto. En el siglo XI, Al-Biruni ya pensaba que la Tierra giraba sobre su eje, lo que se parece a nuestra idea actual de cómo el tiempo y la longitud están conectados.
El gran desafío de la longitud en el mar
Determinar la longitud en tierra era bastante sencillo. Se podía trabajar en un lugar estable y repetir las mediciones con calma. Sin embargo, en el mar, la situación era muy diferente.
Conocer la latitud era más fácil. Se podía calcular midiendo la altura del Sol al mediodía. Pero para la longitud, los primeros navegantes dependían de la navegación por estima. Este método era muy impreciso en viajes largos, especialmente cuando no se veía tierra, lo que era muy peligroso.
Para evitar perderse, los navegantes solían ir primero a la latitud de su destino. Una vez allí, giraban y seguían esa línea de latitud hasta llegar. Esto se llamaba navegación a rumbo occidental o a rumbo oriental. Aunque era más seguro, significaba que los barcos no podían tomar la ruta más directa. Los viajes se alargaban días o semanas, lo que aumentaba el riesgo de que se acabaran las provisiones. Esto podía llevar a problemas de salud para la tripulación, como el escorbuto, o incluso la falta de alimentos.
Los errores en la navegación causaron muchos naufragios. Después de desastres marítimos importantes, como el de las Sorlingas en 1707, donde se perdieron cuatro barcos de guerra británicos, el Gobierno Británico creó la Junta de Longitud en 1714.
La Junta ofreció grandes premios a quien encontrara un método práctico para determinar la longitud de un barco en el mar. Estos premios, que hoy valdrían millones de dólares, motivaron a muchas personas a buscar una solución.
Otros países también querían resolver el problema. El rey Luis XIV de Francia fundó la Academia de Ciencias de Francia en 1666, que también se dedicó a mejorar la navegación. Felipe II de España ofreció un premio en 1567, y su hijo Felipe III de España lo aumentó en 1598. Holanda también ofreció un premio en 1636. Navegantes y científicos de toda Europa trabajaron juntos en este desafío, lo que lo convierte en uno de los mayores esfuerzos científicos de la historia.
La relación entre el tiempo y la longitud
La Tierra gira 360 grados cada día, o 15 grados por hora. Esto significa que hay una relación directa entre el tiempo y la longitud. Si un navegante sabe la hora exacta en su puerto de origen y también la hora exacta en su barco, la diferencia entre ambas horas le dirá su posición relativa con respecto al puerto. Conocer la hora local en el barco es relativamente fácil. El verdadero desafío era saber la hora exacta del puerto de origen a gran distancia.
Ideas para medir el tiempo en el mar
La primera vez que se publicó un método para determinar el tiempo observando la posición de la Luna fue en 1514, por Johannes Werner. Este método fue estudiado a fondo por Petrus Apianus en 1524.
Parece que Johannes Werner se inspiró en una carta de Américo Vespucio de 1502. Vespucio mencionaba que calculaba su longitud usando los eclipses y las conjunciones de la Luna con los planetas. La Luna se mueve unos 13 grados al día, o poco más de 0.5 grados por hora, lo que la convierte en un "reloj" celeste.
La propuesta de Galileo: Las lunas de Júpiter
En 1612, después de estudiar las cuatro lunas más brillantes de Júpiter (Io, Europa, Ganímedes y Calisto), Galileo Galilei propuso usarlas como un reloj universal. Si se conocían sus órbitas con mucha precisión, su posición permitiría determinar la longitud. Galileo trabajó en este problema durante el resto de su vida.
Para que este método funcionara en el mar, se necesitaba observar las lunas desde la cubierta de un barco en movimiento. Galileo inventó el celatone, un casco con un telescopio para compensar el movimiento del barco. También se usaba un Jovilabe, una especie de calculadora para deducir la hora de las posiciones de las lunas. Sin embargo, los problemas prácticos eran enormes, y el método no se usó en el mar, aunque sí fue útil para determinar la longitud en tierra firme.
Las ideas de Halley: Ocultaciones lunares y desviación magnética
Alrededor de 1683, Edmund Halley sugirió usar un telescopio para observar el momento en que la Luna ocultaba o se acercaba a una estrella. Esto serviría para determinar el tiempo en el mar.
Halley también pensó que la observación cuidadosa de la declinación magnética (la diferencia entre el norte magnético y el norte geográfico) podría ayudar a determinar la longitud. Los marineros sabían desde hacía siglos que la brújula no siempre apuntaba al norte verdadero. Halley esperaba que si este patrón de desviación era constante, podría usarse para la longitud. Sin embargo, este método no funcionó bien, ya que las variaciones magnéticas locales eran poco fiables.
La propuesta de Mayer: El método de las distancias lunares
El método de usar la posición de la Luna para determinar el tiempo fue propuesto por Johannes Werner en 1514. En 1674, un francés llamado Sieur de St. Pierre lo presentó al rey Carlos II de Inglaterra. El rey, entusiasmado, consultó a John Flamsteed, quien apoyó la idea pero señaló que faltaba información precisa sobre las estrellas y el movimiento de la Luna. El rey Carlos aceptó la sugerencia de Flamsteed de crear un observatorio, y Flamsteed fue nombrado el primer Astrónomo Real. Así nació el Observatorio de Greenwich, donde se inició un programa para medir las posiciones de las estrellas con gran precisión y desarrollar el método de las distancias lunares. La teoría de la gravedad de Isaac Newton también ayudó a predecir el movimiento de la Luna.
El astrónomo alemán Tobias Mayer trabajó en el método de las distancias lunares para determinar longitudes en tierra. Sus tablas de predicción de la posición de la Luna fueron las más precisas hasta ese momento. Estas tablas fueron enviadas a la Junta de Longitud. Con ellas, y después de sus propios experimentos en el mar, Nevil Maskelyne propuso publicar anualmente un almanaque náutico con las predicciones de la distancia lunar.
Maskelyne y su equipo trabajaron mucho para preparar las tablas del nuevo Almanaque Náutico y de Efemérides Astronómicas. Publicado por primera vez en 1767, incluía tablas diarias de las posiciones del Sol, la Luna y los planetas, así como las distancias de la Luna a varias estrellas. Esta publicación se convirtió en el almanaque estándar para navegantes de todo el mundo. Como sus datos se basaban en el Observatorio Real de Greenwich, esto llevó años después a que el Tiempo Medio de Greenwich se adoptara como estándar internacional.
La propuesta de Harrison: El cronómetro marino
Otra solución propuesta fue usar un reloj mecánico que pudiera mantener la hora correcta de un lugar de referencia a bordo de un barco. La idea de usar un reloj se le atribuye a Gemma Frisius.
Ya se habían hecho intentos en tierra con relojes de péndulo. Christiaan Huygens había desarrollado relojes de péndulo que permitían determinar la longitud con precisión en tierra. Sin embargo, científicos influyentes como Isaac Newton eran pesimistas sobre la posibilidad de crear un reloj con la precisión necesaria para el mar. Los movimientos del barco (cabeceo, guiñada, golpes de viento y olas) impedían que los relojes existentes mantuvieran la hora correcta.
A pesar de este pesimismo, un pequeño grupo de inventores creyó que la respuesta estaba en el cronómetro. Este gran problema tecnológico fue resuelto en 1760 por John Harrison, un carpintero de Yorkshire que se convirtió en un experto en relojes de precisión. Su invento fue el cronómetro marino, más tarde conocido como H-4.
Durante más de 30 años, Harrison construyó cinco cronómetros. Su H-4 superó las pruebas en el mar y cumplió todos los requisitos para el Premio de la Longitud. Aunque el Parlamento Británico finalmente lo recompensó en 1773, el uso de sus cronómetros tardó en generalizarse. Los cronómetros posteriores, como los de Thomas Earnshaw, fueron adecuados para el uso náutico general a finales del siglo XVIII, pero seguían siendo muy caros. Por eso, el método de las distancias lunares se siguió usando durante varias décadas.
¿Distancias lunares o cronómetros?
Al principio, el método de las distancias lunares era difícil de usar por la complejidad de los cálculos. Podía llevar hasta cuatro horas. Sin embargo, la publicación del Almanaque Náutico en 1767, con tablas precalculadas, hizo que el proceso fuera mucho más práctico, reduciendo el tiempo de cálculo a menos de 30 minutos. Las distancias lunares se usaron ampliamente en el mar desde 1767 hasta 1850.
Entre 1800 y 1850, los cronómetros marinos se hicieron más baratos y fiables. Los navegantes podían comprar dos o más cronómetros para compararlos entre sí. Esto hizo que los cronómetros reemplazaran al método lunar.
Para 1850, la mayoría de los navegantes de alta mar ya no usaban el método de las distancias lunares. Sin embargo, algunos expertos lo siguieron usando hasta 1905, a menudo como un requisito para obtener ciertas licencias. También se usó en la exploración de territorios y en la cartografía, donde los cronómetros podían fallar en condiciones difíciles. El Almanaque Náutico Británico publicó tablas de distancias lunares hasta 1906. El desarrollo de las señales horarias por radio a mediados del siglo XX, junto con los cronómetros marinos, puso fin al uso de las tablas de distancias lunares.
Soluciones modernas para la longitud
La primera señal horaria por radio se emitió en 1904 por la Marina de los EE. UU.. Otra emisión regular comenzó en Halifax, Nueva Escocia en 1907, y las señales horarias más usadas fueron las de la Torre Eiffel a partir de 1910. A medida que los barcos adoptaron la radio, comenzaron a recibir señales horarias para ajustar sus cronómetros. Esto redujo mucho la importancia de las distancias lunares.
Hoy en día, los marinos tienen varias opciones para saber su posición exacta, como el radar y el Sistema de Posicionamiento Global, conocido como GPS. También existen sistemas como LORAN, que usan señales de radio. A menudo se combinan varios métodos para mejorar la precisión. Sin embargo, incluso con la tecnología moderna, el cronómetro marino y el sextante suelen llevarse en los barcos como sistemas de seguridad adicionales.
Mejoras para la longitud en tierra
Para determinar la longitud en tierra firme, se prefería intercambiar cronómetros entre observatorios. Esto permitía calcular con precisión las diferencias de tiempo locales, observando el paso de las estrellas por el meridiano de cada lugar.
Otro método era la observación simultánea de la ocultación de estrellas en diferentes observatorios. Como este evento ocurre en un momento conocido, proporcionaba una forma exacta de determinar la longitud.
Desde mediados del siglo XIX, el telégrafo permitió sincronizar las observaciones de estrellas con gran precisión. Esto mejoró mucho la exactitud de las mediciones de longitud. El Real Observatorio de Greenwich y el Servicio Geodésico Nacional de los Estados Unidos coordinaron campañas internacionales de medición de la longitud en América del Norte en las décadas de 1850 y 1860. Esto llevó a mapas más precisos y a una navegación más segura. La sincronización mediante señales de radio continuó durante el siglo XX. En la década de 1970, se desarrollaron los satélites para medir las coordenadas geográficas con más precisión, lo que llevó al uso generalizado de los sistemas GPS.
Contribuciones de científicos importantes
En la búsqueda de una solución al problema de la longitud, muchos científicos hicieron grandes aportaciones al conocimiento de la astronomía y la física:
- Galileo: Sus estudios detallados de las lunas de Júpiter demostraron que no todos los objetos celestes giran alrededor de la Tierra.
- Robert Hooke: Determinó la relación entre fuerzas y movimientos en los muelles, sentando las bases de la teoría de la elasticidad.
- Jacob Bernoulli y Leonhard Euler: Inventaron el cálculo de variaciones, lo que ayudó a mejorar la precisión de los relojes de péndulo.
- John Flamsteed y otros: Formalizaron las observaciones astronómicas con la creación de observatorios, impulsando la astronomía como ciencia.
- José de Mendoza y Ríos: Oficial de la marina española que, al crear unas tablas especiales, logró reducir el tiempo de cálculo de la longitud por distancias lunares de horas a solo unos minutos.
- John Harrison: Inventó el péndulo de parrilla bimetálico y estudió el comportamiento de los materiales con la temperatura. También inventó los rodamientos cilíndricos, mejorando los diseños de ingeniería mecánica.
Galería de imágenes
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Eclipse de luna de Jamaica de 1504 utilizado para el cálculo de la longitud.
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El cálculo del radio de la Tierra de Eratóstenes, primer paso para expresar la longitud en el sistema por él propuesto.
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Cronómetro marino de Jeremy Thacker.
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La longitud relativa a una posición (Greenwich) se puede calcular con la posición del sol y el tiempo de referencia (UTC/GMT).
Véase también
En inglés: History of longitude Facts for Kids
- Longitud (cartografía)
- Cronómetro marino
- John Harrison
- Junta de Longitud
- José de Mendoza y Ríos
- Distancias lunares
- Haversine
Enlaces externos
de:Längenproblem History of longitude fr:Mesure de longitude
