nuevos métodos y nuevos instrumentos: la navegación...

Nuevos métodos y nuevos Nuevos métodos y nuevos instrumentos: la navegación instrumentos: la navegación

astronómica en la edad modernaastronómica en la edad moderna

Cádiz y las expediciones científicas del siglo XVIII

astronómica en la edad modernaastronómica en la edad moderna

Teodoro López Teodoro López MoratallaMoratalla

62 Edición de los Cursos de Verano de Cádiz 7 de julio de 2011

Navegación astronómicaNavegación astronómica

�� Es obligatoria:Es obligatoria:�� Convenio para la seguridad de la vida humana Convenio para la seguridad de la vida humana

en la mar (SOLAS)en la mar (SOLAS)�� Convenio internacional sobre normas de Convenio internacional sobre normas de

Navegación astronómica Teodoro López Moratalla

�� Convenio internacional sobre normas de Convenio internacional sobre normas de formación, titulación y guardias para gente de formación, titulación y guardias para gente de mar (STCW)mar (STCW)

�� Es divertidaEs divertida�� Salvaguarda el Salvaguarda el ÜÉÅtÇà|v|áÅÉ wxÄ tÜàx wx ÜÉÅtÇà|v|áÅÉ wxÄ tÜàx wx ÇtäxztÜÇtäxztÜ

Coordenadas geográficasCoordenadas geográficas

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�� Latitud; referencia natural: ecuadorLatitud; referencia natural: ecuador�� Longitud; referencia arbitraria: meridiano de Longitud; referencia arbitraria: meridiano de

GreenwichGreenwich

¿Cómo nos situamos en la mar?¿Cómo nos situamos en la mar?Utilizando como referencia objetos que sí sabemos Utilizando como referencia objetos que sí sabemos dónde estándónde están

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?¿

Al Sur de Isla Plana y al Oeste de la Punta de la Azohia

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Y si estamos en mitad del océano, ¿qué objetos sabemos con seguridad donde están y podemos

utilizar como referencia?

Los cuerpos celestes Los cuerpos celestes

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Los cuerpos celestes Los cuerpos celestes

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Necesito:Necesito:�� Algo para medir la altura del astroAlgo para medir la altura del astro�� Que alguien me diga dónde están los astrosQue alguien me diga dónde están los astros

Pero… “y sin embargo se mueve”Pero… “y sin embargo se mueve”

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Además, necesito saber Además, necesito saber qué hora esqué hora es

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Navegación astronómicaNavegación astronómica

Tal y como veo el cielo aquí y Tal y como veo el cielo aquí y ahoraahora, sólo lo , sólo lo veo yo.veo yo.�� Hace una hora, lo ha visto igual alguien 15º Hace una hora, lo ha visto igual alguien 15º

más al Emás al E

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más al Emás al E�� Dentro de una hora, lo verá igual alguien 15º Dentro de una hora, lo verá igual alguien 15º

más al Wmás al W

Navegación astronómicaNavegación astronómica

�� Problemas a resolver Problemas a resolver �� ¿Cómo medimos las alturas?¿Cómo medimos las alturas?�� ¿Cómo medimos el tiempo?¿Cómo medimos el tiempo?�� ¿Cómo calculamos la situación?¿Cómo calculamos la situación?

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�� ¿Cómo calculamos la situación?¿Cómo calculamos la situación?

�� No hubo solución hasta la segunda mitad No hubo solución hasta la segunda mitad del siglo XVIIIdel siglo XVIII

Cálculo… ¿sencillo?Cálculo… ¿sencillo?

�� Dibujamos los círculos de altura en una Dibujamos los círculos de altura en una esfera y medimos la latitud y la longitudesfera y medimos la latitud y la longitud�� Dimensiones: 1 milla náutica = 1 mmDimensiones: 1 milla náutica = 1 mm�� 360º = 360 x 60 millas = 21,6 m360º = 360 x 60 millas = 21,6 m

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�� 360º = 360 x 60 millas = 21,6 m360º = 360 x 60 millas = 21,6 m�� Diámetro = 21,6 / p Diámetro = 21,6 / p ≈ 6,9 m≈ 6,9 m

�� Necesario calcular sobre una carta náuticaNecesario calcular sobre una carta náutica

Representación de la TierraRepresentación de la Tierra

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Cartografía españolaCartografía española

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Esfera celesteEsfera celeste

�� Esfera imaginaria de radio arbitrario, con Esfera imaginaria de radio arbitrario, con centro en el observadorcentro en el observador

�� Sobre ella se proyectan las posiciones de Sobre ella se proyectan las posiciones de todos los astrostodos los astros

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todos los astrostodos los astros�� Ecuador y polos celestesEcuador y polos celestes

Esfera celesteEsfera celeste

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Coordenadas horizontalesCoordenadas horizontales

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Altura

Acimut

Coordenadas horariasCoordenadas horarias

�� Rotación de la TierraRotación de la Tierra�� Declinación (Declinación (δδ))

�� Plano de referencia: Plano de referencia: ecuadorecuador

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�� Ángulo horarioÁngulo horario�� Horario del lugarHorario del lugar�� Horario de GreenwichHorario de Greenwich

Uranográficas ecuatorialesUranográficas ecuatoriales

�� “Constantes” para las “Constantes” para las estrellas. Facilitadas en el estrellas. Facilitadas en el Almanaque NáuticoAlmanaque Náutico

�� Declinación (Declinación (δδ))

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�� Declinación (Declinación (δδ))�� Plano de referencia: ecuadorPlano de referencia: ecuador

�� Ángulo Sidéreo (AS) o Ángulo Sidéreo (AS) o Ascensión Recta (AR)Ascensión Recta (AR)�� Primer Punto de Aries o Primer Punto de Aries o

equinoccio vernal (equinoccio vernal (AA))

Coordenadas horizontalesCoordenadas horizontales

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Coordenadas celestesCoordenadas celestes

�� “Absolutas”:“Absolutas”:�� Uranográficas (ecuatoriales)Uranográficas (ecuatoriales)

�� Relativas a la TierraRelativas a la Tierra�� HorariasHorarias

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�� HorariasHorarias

�� Relativas al observadorRelativas al observador�� HorizontalesHorizontales

Movimiento diurno de los astrosMovimiento diurno de los astros

�� Salen por el E y se ponen por el WSalen por el E y se ponen por el W�� Arco diurno y arco nocturnoArco diurno y arco nocturno�� CircumpolaresCircumpolares�� AnticircumpolaresAnticircumpolares

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�� AnticircumpolaresAnticircumpolares

�� Alcanzan su máxima altura al pasar por el Alcanzan su máxima altura al pasar por el meridiano del lugar (culminación)meridiano del lugar (culminación)�� Altura meridiana Altura meridiana → latitud→ latitud

Determinación de la latitudDeterminación de la latitud

�� PolarPolar�� Altura = latitudAltura = latitud

�� Alturas meridianasAlturas meridianas�� a = a = δδ + 90 + 90 -- φφ

Z Z

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φ

a

90º−φ

δa

Z

Z’ Z’

Z

H’

H

El problema de la longitudEl problema de la longitud

�� Problema de estado Problema de estado �� Causa de numerosos naufragiosCausa de numerosos naufragios

�� Intentos disparatadosIntentos disparatados�� Variaciones magnéticasVariaciones magnéticas

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�� Variaciones magnéticasVariaciones magnéticas�� Cañonazos de barcos fondeados en alta marCañonazos de barcos fondeados en alta mar�� Perro herido o polvo de la simpatíaPerro herido o polvo de la simpatía

El problema de la longitudEl problema de la longitud

�� Incentivos seriosIncentivos serios�� Premio de la Corona española (1598)Premio de la Corona española (1598)�� Creación de observatorio de GreenwichCreación de observatorio de Greenwich�� Premio del Board of LongitudesPremio del Board of Longitudes

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�� Premio del Board of LongitudesPremio del Board of Longitudes

�� Dos soluciones propuestas en el siglo XVI y Dos soluciones propuestas en el siglo XVI y resueltas en el siglo XVIII):resueltas en el siglo XVIII):�� Método de las distancias lunaresMétodo de las distancias lunares

��El cronómetro celeste. Utilizado hasta finales s. XIXEl cronómetro celeste. Utilizado hasta finales s. XIX

�� Método de los cronómetrosMétodo de los cronómetros

La soluciónLa solución

�� Es fácil determinar la hora local por Es fácil determinar la hora local por observaciones astronómicas observaciones astronómicas (¿reloj de Sol?)(¿reloj de Sol?)

�� Los dos métodos buscan conocer la hora en Los dos métodos buscan conocer la hora en el meridiano origen de longitudesel meridiano origen de longitudesel meridiano origen de longitudesel meridiano origen de longitudes

�� La longitud es directamente la diferencia La longitud es directamente la diferencia entre estas horas entre estas horas (una hora menos en (una hora menos en Canarias)Canarias)

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Método de las distancias lunaresMétodo de las distancias lunares

�� Propuesto por primera vez en el siglo XVIPropuesto por primera vez en el siglo XVI�� La Luna se usa como cronómetro universalLa Luna se usa como cronómetro universal

�� La hora en el meridiano de referencia se calcula La hora en el meridiano de referencia se calcula midiendo la distancia angular entre la Luna y las midiendo la distancia angular entre la Luna y las estrellasestrellasestrellasestrellas

�� Método laborioso, utilizado hasta finales del siglo XIXMétodo laborioso, utilizado hasta finales del siglo XIX

�� Fue necesario:Fue necesario:�� Efemérides precisas de la Luna (Efemérides precisas de la Luna (TobiasTobias Mayer)Mayer)�� Instrumentos de medida precisos (reflexión)Instrumentos de medida precisos (reflexión)

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Las distancias lunaresLas distancias lunares

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Método de los cronómetrosMétodo de los cronómetros

�� Propuesto también por primera vez en el siglo XVIPropuesto también por primera vez en el siglo XVI�� La hora en el meridiano la marca un reloj: La hora en el meridiano la marca un reloj: el el

cronómetro marinocronómetro marino

�� Fue necesario construir un reloj preciso, capaz de Fue necesario construir un reloj preciso, capaz de �� Fue necesario construir un reloj preciso, capaz de Fue necesario construir un reloj preciso, capaz de soportar un viaje por marsoportar un viaje por mar�� John HarrisonJohn Harrison

�� Método caro, que permitió la utilización de las Método caro, que permitió la utilización de las distancias lunaresdistancias lunares

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Los cronómetros de HarrisonLos cronómetros de Harrison

�� H1. Probado en 1736 en viaje a LisboaH1. Probado en 1736 en viaje a Lisboa�� H2: terminado en 1739H2: terminado en 1739�� H3: terminado en 1757H3: terminado en 1757�� H4: terminado en 1767 y probado en viaje a JamaicaH4: terminado en 1767 y probado en viaje a Jamaica

H5: regalado a Jorge III en 1772H5: regalado a Jorge III en 1772�� H5: regalado a Jorge III en 1772H5: regalado a Jorge III en 1772

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InstrumentosInstrumentos

Astrolabio

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AstrolabioCuadrante

InstrumentosInstrumentos

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BallestillaCuadrante de Davis

Instrumentos de reflexiónInstrumentos de reflexión

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Octante Quintante Sextante

El sextanteEl sextante

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El sextanteEl sextante

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0º

El sextanteEl sextante

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El sextanteEl sextante

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El sextanteEl sextante

Por fin he entendido como se usa el sextante: mueves esto, enfocas aquí y entonces puedes ver el GPS claramente. Simplemente

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GPS claramente. Simplemente fantástico…

Problema resueltoProblema resuelto

�� Latitud: meridiana o PolarLatitud: meridiana o Polar�� SextanteSextante�� Coordenadas de los astros (Almanaque Náutico)Coordenadas de los astros (Almanaque Náutico)

�� Longitud: diferencia horaria con puerto de Longitud: diferencia horaria con puerto de

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�� Longitud: diferencia horaria con puerto de Longitud: diferencia horaria con puerto de referenciareferencia�� Hora local: observación de los astros al pasar por el Hora local: observación de los astros al pasar por el

meridianomeridiano�� Hora del puerto de referencia: distancias lunares o Hora del puerto de referencia: distancias lunares o

cronómetrocronómetro

El Almanaque españolEl Almanaque español

"... que las Efemérides o tablas astronómicas, que "... que las Efemérides o tablas astronómicas, que deben acompañar al estado de la Real Armada, se deben acompañar al estado de la Real Armada, se impriman en ese Departamento, cometiendo este impriman en ese Departamento, cometiendo este encargo a los Oficiales destinados en el encargo a los Oficiales destinados en el Observatorio de Cádiz; a fin de que arreglándolas a Observatorio de Cádiz; a fin de que arreglándolas a su Meridiano salgan en lo sucesivo con esta su Meridiano salgan en lo sucesivo con esta

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su Meridiano salgan en lo sucesivo con esta su Meridiano salgan en lo sucesivo con esta perfección, exponiendo V.E. las enmiendas que perfección, exponiendo V.E. las enmiendas que juzgue convenientes al modo con que hasta ahora juzgue convenientes al modo con que hasta ahora se han impreso; ..."se han impreso; ..."

Real Orden del 3 de diciembre de 1790 del Ministro de Real Orden del 3 de diciembre de 1790 del Ministro de Marina, Antonio Valdés, al Teniente General de la Armada, Marina, Antonio Valdés, al Teniente General de la Armada, José de Mazarredo.José de Mazarredo.

Uso del cronómetro. Uso del cronómetro. Time sightTime sight

Triángulo de posiciónTriángulo de posiciónDatosDatos�� Declinación:Declinación:

�� AlmanaqueAlmanaque

�� Altura:Altura:

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�� Altura:Altura:�� ObservaciónObservación

�� Latitud:Latitud:�� Observación +Observación +

estimaestima

Recta de alturaRecta de altura

�� “Casualidad” “Casualidad” �� Capitán Thomas H. SummerCapitán Thomas H. Summer�� 17 de diciembre de 183717 de diciembre de 1837

Considerada como “el comienzo de una Considerada como “el comienzo de una

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�� Considerada como “el comienzo de una Considerada como “el comienzo de una nueva era de la navegación”nueva era de la navegación”

Recta de alturaRecta de altura

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Recta de alturaRecta de altura

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Situación con dos rectas de alturaSituación con dos rectas de altura

Se

∆a

Z

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SeSv ∆a

Z

¿Situación con tres rectas de altura?¿Situación con tres rectas de altura?

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SeSv

Bisectrices de alturaBisectrices de altura

ε

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So

Navegación astronómicaNavegación astronómica

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Navegación astronómicaNavegación astronómica

�� Método primario durante más de 250 años, Método primario durante más de 250 años, a pesar de otros métodos:a pesar de otros métodos:�� RadiofarosRadiofaros�� Loran CLoran C

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�� Loran CLoran C�� DeccaDecca�� OmegaOmega�� Satélites TransitSatélites Transit

�� Hasta que… se generalizó el uso del GPSHasta que… se generalizó el uso del GPS

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