Instrumentos de navegación

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Juan de Dios Guitián Díaz ('Juande'). Joven oficial de la Mercante tomando la altura del Sol con el sextante

Muchos y variados fueron los sistemas que los hombres que se atrevieron a usar la Mar como medio de transporte o como medio para lograr su subsistencia, han ido usando desde los comienzos de la humanidad.

Desde la primitiva navegación costera, sin perder de vista tierra y navegando solo de día, hasta los más modernos sistemas de navegación, como lo basados en el “Sistema de Posicionamiento Global” (GPS en inglés, “Global Positioning System”), el navegante ha usado diversos instrumentos para intentar saber en qué punto de la Mar se encontraba en cualquier momento

Entre ellos, uno de los primeros con el que nos encontramos es con la “azafea” (en árabe “al-safiha”), ideado por el astrónomo Az-Zarqali (Azarquiel), fue uno de los inventos de origen andalusí, clave para la astronomía y la orientación.

As-safiha de Az-Zarqali (la azafea de Azarquiel)

El “kamal”. Es este un instrumento para determinar la latitud en el entorno de navegación marítima celeste. Una tablilla rectangular de unos 5 x 10 cm tanto de Madera como de metal, por cuyo centro pasa una cuerda, en la que se hacían una serie de nudos, a la latitud de los puertos más frecuentados, La parte inferior de la tablilla se miraba el horizonte, y por la superior la estrella polar, con la cuerda tensa y uno de los nudos tocando el ojo, o entre los dientes.

Usando el kamal sobre la ‘Polaris’

Fue utilizado por primera vez por árabes y chinos en las “edades doradas” de sus civilizaciones, y después hasta los siglos XVIII y XIX. Algunos estudiosos creen que el “kamal” había sido utilizado en la antigua India por parte de sus marineros en sus naves mercantes a lo largo de las rutas entre el Oriente próximo, el Oriente Medio y el sureste del subcontinente indio, y que así fue transmitido hasta nosotros por los navegantes árabes.

Debido a que el “kamal” era útil en la práctica sólo para medir la altura de la estrella polar en latitudes ecuatoriales, eso explica la razón de su casi ausencia total en Europa, donde necesariamente se han utilizado otras herramientas, aunque también derivadas principalmente del mundo árabe-islámico. Sin embargo fue llevado a Portugal por Vasco da Gama, siendo llamado “tábua de la India”, y fue utilizado con éxito por el navegante Pedro Álvares Cabral durante sus viajes por el Atlántico.

Cuadrante solar. Patronato de la Alhambra y Generalife

“Cuadrante solar”: El nombre viene de la palabra “quadrant”, significa un cuarto de círculo, desde donde se lee la altura del sol sobre el horizonte. Los cuadrantes solares son relojes de sol en los que se lee el tiempo según la sombra que es proyectada por el movimiento del sol sobre una superficie determinada, y que tiene una escala numerada para señalar la hora. En definitiva es un reloj de sol portátil.

La historia de los cuadrantes solares data de los Caldeos, 2234 años a.de C. El primer Cuadrante Solar fue fabricado en Roma por Messala, el año 276. Los cuadrantes solares eran fundamentales en la medición del tiempo, sobre todo desde la antigüedad hasta el Siglo. XVII, cuando aparecieron los relojes.

“Calamita”: Química y mineralógicamente es la “magnetita”, una piedra naturalmente imantada, la cual pueden atraer hierro. Piezas de esta piedra, suspendidas para que pudieran girar libremente, fueron las primeras “brújulas magnéticas”, de importancia para las primeras navegaciones. La propiedad de magnetismo fue descubierta en la antigüedad a través de este mineral.

Calamita

Otro es la “brújula”, uno de los instrumentos de orientación más conocidos y empleados de toda la historia. Inventado en China en el siglo IX, nos señala el norte a través de la aguja imantada, al funcionar mediante el magnetismo terrestre.

“Ballestilla”, fue un instrumento de navegación utilizado para medir la altura del sol y otros astros sobre el horizonte, con el fin de aplicar la información así obtenida en la navegación náutica.

Una descripción de la ballestilla que hizo un famoso rabino, filósofo, talmudista, matemático, astrónomo y astrólogo. de la Provenza,​ llamado Levi ben Gershon (más conocido como Gersónides o Ralbag)​, en 1342, y que ​ parece ser la noticia más antigua acerca de este instrumento, y parece ser una derivación del “kamal”, y fue mut usado en el Océano Índico.

La ballestilla

La ballestilla constaba una vara de madera sobre la que se desliza una vara cruzada más pequeña. El marino aplicaba el ojo en un extremo del instrumento, dirigía éste hacia la estrella cuya posición quería medir y deslizaba la vara cruzada hasta que la parte inferior de ésta coincidía con el horizonte y la superior con la estrella. La altura de la estrella (el ángulo que forma con el horizonte), se leía directamente en una graduación grabada en la vara principal.

Los marinos, sobre todo los españoles y los portugueses, usaron la ballestilla para determinar la latitud a la que se encontraban midiendo la altura de la estrella polar sobre el horizonte, ya que la altura de Polaris ( Ursae Minoris u Osa Menor), sobre el horizonte, es una buena medida aproximada de la latitud.

Astrolabio: Antiguo instrumento astronómico que permite determinar la posición y altura de las estrellas sobre el cielo. La palabra “astrolabio” procede etimológicamente del griego, y puede traducirse como “buscador de estrellas”.

Astrolabio andalusí Toledo 1067 (M.A.N.) 04

Se basa este instrumento en la proyección estereográfica de la esfera celeste. Consiste, básicamente, en una circunferencia graduada (“placa madre” o “mater”) sobre cuyo eje gira una aguja con un punto de mira que se apunta a la estrella elegida. El borde de la madre, o limbo, muestra una escala graduada en grados y a menudo también otra en horas y minutos. En la parte superior, consta de una argolla de la que se suspende el instrumento en posición vertical para realizar las mediciones.

El astrolabio era usado por los navegantes, astrónomos y científicos en general para localizar los astros y observar su movimiento, para determinar la hora a partir de la latitud o, viceversa, para averiguar la latitud conociendo la hora. También sirve para medir distancias por triangulación.

Los marineros musulmanes a menudo lo usaban también para calcular el horario de oración y localizar la dirección de La Meca. Durante los siglos XVI al XVIII, fue utilizado como el principal instrumento de navegación marítima, hasta la invención del sextante, en 1750. Fue inventado por los antiguos griegos, pero se perdió en Europa hasta que fue reintroducido en la península ibérica por los árabes en el siglo XI. Dos siglos después se usaban en toda Europa alcanzando su apogeo en el siglo XV, tras lo cual fue paulatinamente reemplazado por la “ballestilla de Davis” y luego por el sextante.

El “Astrolabio náutico” (denominado también “astrolabio marinero”, “astrolabio de anillo”  o astrolabio del mar”), denominado náutico debido a uso por los marinos, es un instrumento de geolocalización, empleado para averiguar la latitud geográfica de un lugar. durante la travesía mediante la altura de meridiano del Sol o de una estrella de declinación conocida. El astrolabio marinero no es un astrolabio en sentido estricto, siendo más un inclinómetro con alidada capaz de medir ángulos verticales, siendo mucho más sencillo de comprender para los navegantes sin conocimientos de astronomía ni de matemáticas

Astrolabio marinero

Debido a su uso en ambientes muy agresivos y de gran dinamicidad, como lo es a bordo de un barco, donde el viento y el movimiento de la cubierta es habitual, suelen tener una construcción simple y robusta.

El “Cuadrante de Davis” (“ballestilla de Davis”), Es un instrumento inventado en el siglo XVI que sustituyó al “astrolabio”, al “cuadrante” y a la “vara de Jacob”. Se utilizaba para medir la altura en grados de una estrella o del Sol sobre el horizonte, para poder determinar la latitud de un barco (en este último caso antes y después de su paso por el meridiano).

Cuadrante de Davis

A partir de aquí, y para no ser demasiado farragoso, dejaremos a un lado otros instrumentos usados por aquellos marinos, como pudieron ser las “brújulas genovesas” (“agulhas genoiscas”), “la ampolleta” (“reloj de arena”), las “tablas astronómicas”, la “aguja de marear” o “guía del marear”, o el “nocturlabio” hasta llegar al:

Sextante: Es un instrumento que permite medir la separación angular entre dos objetos, tales como dos puntos de una costa o un astro, generalmente el Sol, y el horizonte. Conociendo la elevación del Sol y la hora del día se puede determinar la latitud a la que se encuentra el observador. Esta determinación se efectúa con bastante precisión mediante cálculos matemáticos sencillos a partir de las lecturas obtenidas con el sextante.

Sextante

Este instrumento, que reemplazó al astrolabio por tener mayor precisión, ha sido durante varios siglos de gran importancia en la navegación marítima y también en la navegación aérea, hasta que, en los últimos decenios del siglo XX, se han impuesto sistemas más modernos como la determinación de la posición mediante satélites. El nombre sextante proviene de la escala del instrumento, que abarca un ángulo de 60 grados, o sea, un sexto de un círculo completo.

Para determinar el ángulo entre dos puntos, por ejemplo entre el horizonte y un astro, primero es necesario asegurarse la utilización de diferentes filtros si el astro que se va a observar es el Sol (muy importante por las graves secuelas oculares que puede generar). Además, es preciso proveerse de un cronómetro muy preciso y bien ajustado al segundo, para poder determinar la hora exacta de la observación, y de ese modo anotarla para los siguientes cálculos que se van a realizar.

Para llevar a cabo estas mediciones, el sextante dispone de:

  • Un espejo móvil, con una aguja (“alidada”) que señala en la escala (limbo) el ángulo medido.
  • Un espejo fijo, que en su parte media permite ver a través de él.
  • Una mira telescópica.
  • Filtros de protección ocular.
Partes de un sextante

Para medir la altura de un astro se coloca el sextante perpendicularmente y se orienta el instrumento hacia la línea del horizonte. Acto seguido se busca el astro a través de la mira telescópica, desplazando el espejo móvil hasta encontrarlo. Una vez localizado, se hace coincidir con el reflejo del horizonte que se visualiza directamente en la mitad del espejo fijo. De ese modo se verá una imagen partida, en un lado el horizonte y en el otro el astro.

A continuación se hace oscilar levemente el sextante (con un giro de la muñeca) para hacer tangente la imagen del horizonte con la del sol y de ese modo determinar el ajuste preciso de ambos.

Lo que marque el limbo será el ángulo que determina la “Altura Instrumental” o “Altura Observada” de un astro a la hora exacta medida al segundo. Tras las correcciones pertinentes se determina la “Altura Verdadera” de dicho astro, dato que servirá para el proceso de averiguar la situación observada astronómicamente.

Hoy en día hay una serie de instrumentos electrónicos, que, con tan “solo mirarlos”, te dicen en qué lugar del mundo te encuentras, pero, y ahí aparece el famoso pero, si fallan, si se quedan sin energía, si se rompen o estropean, solo queda el infalible sextante, instrumento único e imprescindible en navegaciones oceánicas o de altura…

Hay que saber manejarlo… ¡Por si las moscas!

Nos dejamos el compás, las paralelas, el octante, la corredera, el taxímetro, la sonda, y otros varios instrumentos más, que el comentarlos haría este escrito mucho más largo y pesado.

Así que amigos, ¡hasta la vista!

Fernando Suárez Cué

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