Perduda en longitud

2005/02/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

Latitud i longitud. L'home va inventar les posicions per a orientar-se sobre la superfície terrestre. Però ambdues són molt diferents. La latitud d'un lloc es pot mesurar fàcilment, només cal mirar als astres. L'home aviat va aprendre com es fa. Determinació de longitud, no obstant això, XVIII. Fins al segle XX va ser un problema sense solució. La clau era mesurar el temps, no mirar al cel.
G. Rosegui

La impossibilitat de determinar la longitud era un problema molt famós durant el naixement del britànic John Harrison en 1693. A Europa, la gent del carrer també sabia això. Per a ells era un problema a resoldre pels científics, com el fem avui amb la cura del càncer. Els historiadors no saben quan Harrison va conèixer el problema, però ningú posa en dubte que va ser ell qui va portar la solució.

Sobretot als pobles costaners, la indeterminació de la longitud va causar greus problemes. Durant l'època en la qual va néixer John Harrison, molta gent va morir perquè no podien conèixer la longitud del vaixell en la mar. Les pèrdues en longitud depenien de tempestes i corrents d'aigua. Molts van morir enfonsats, ofegats; o bé sofrint un accident contra les roques costaneres o, si estiguessin llargs en la mar, sofrint un escorbut. Si poguéssim mesurar la longitud, els vaixells prendrien la direcció més correcta i els mariners tindrien més possibilitats d'afrontar aquestes dificultats.

Una història tan greu va ocórrer el 22 d'octubre de 1707. Un exèrcit anglès de cinc vaixells va perdre el camí i va sofrir un accident en la costa de Bretanya. Quatre dels cinc vaixells es van enfonsar. Al final es van ofegar gairebé dos mil persones perquè navegaven més a l'est del que pensaven.

Aquest accident va tenir gran repercussió. Entre altres coses, el govern va redactar en 1714 un escrit anomenat Acta de la Longitud. En aquell escrit prometia una gran recompensa per al "descobriment" de la longitud: Li atorgaria un premi de 10.000 lliures a qui mesurava la longitud amb una precisió d'un grau, de 15.000 lliures si la precisió era de dos terços d'un grau i de 20.000 lliures si era de mig grau.

Idees

La latitud d'un vaixell es pot calcular mirant als astres. En l'hemisferi nord, per exemple, es pot utilitzar l'estrella polar com a referència. Un recipient pròxim al Pol té l'estrella sobre dalt (a 90 graus sobre l'horitzó) i un altre prop de l'equador, sobre el mateix horitzó (a 0 graus). La latitud també es pot calcular mirant al Sol mitjançant un sistema similar. (Foto: G. Rosegui).

Com es podia mesurar la longitud? Fins i tot els que no coneixien el premi, van llançar moltes idees per a determinar la longitud dels vaixells. Alguns complexos i uns altres sorprenents. Per exemple, per a embarcacions que no havien d'anar molt lluny de la costa, van provar sistemes molt simples. Durant la navegació del vaixell es podia llançar un pal a l'aigua per a mesurar la velocitat del vaixell. La mesura del temps que trigava el recipient a allunyar-se del pal permetia conèixer la velocitat. I sabent la velocitat i amb la brúixola, la longitud es podia calcular fàcilment.

No hi havia mètodes més simples. Però donava molts problemes: el bastó no estava parat en un punt, el vaixell no sempre seguia la mateixa direcció i, a més, el mètode estava basat en molts factors indefinits. Per tant, aquest sistema costava menys que l'instint del mariner.

No obstant això, no era tan difícil fixar balises en la mar. Aquells que romanen aturats en un lloc determinat. També es va proposar un sistema basat en aquesta mena de fites "". Era un sistema valent: col·locar boies fixes i amarrar un canó petit a les boies. Els canons van disparar a determinades hores per a referir-se als vaixells que navegaven al voltant. Una idea curiosa. Però abans de provar aquell sistema es van adonar que tenia grans dificultats.

D'una banda, haurien d'omplir la mar de boia per a estar prop de qualsevol lloc i poder sentir trets fins i tot en dies de tempesta, en la pràctica era gairebé impossible. A més, en cada boia necessitarien una persona que disparés i que fora molt més maldestra i perillosa que el treball en un far llunyà. La idea, per tant, es va suspendre des del moment en què van començar a estudiar-la.

Clau temporal

La posició de l'observatori de Greewch va ser la referència per a determinar el meridià "zero".
Museu Nacional de la Mar, Londres

En la pràctica, l'únic sistema fiable era mesurar el temps. Dos llocs. Si es pot comparar l'hora en la qual estava el vaixell amb l'hora de Londres o París, es podia calcular fàcilment la longitud. Però per a això haurien de portar a bord un rellotge fiable que permetés conèixer en qualsevol moment l'hora del lloc de referència.

Però no hi havia un rellotge adequat per a navegar. XVIII. A principis del segle XX, els rellotges més precisos del món funcionaven mitjançant pèndols. I balancejant en la mar, els pèndols no eren gens fiables.

No obstant això, en la naturalesa hi havia rellotges concrets. Es poden utilitzar els astres com a rellotges. Era una idea molt bona. A més, si els astres servien per a determinar la latitud, per què no servien per a ajudar a mesurar la longitud? L'observació astronòmica sempre va ser un bon recurs. Es podien utilitzar eclipsis, per exemple, per a determinar les hores.

En teoria era una bona idea. En definitiva, estava ben calculat quan es produirien els eclipsis i quan es veurien de les principals ciutats europees. Per tant, si observem un eclipsi des de la mar, coneixent la latitud, es podia calcular fàcilment la longitud del vaixell. No obstant això, el principal problema era evident, els eclipsis de sol o de lluna són escassos. Són molt ocasionals. No era bona idea per a calcular la longitud en qualsevol moment.

No obstant això, els eclipsis de lluna de Júpiter podien ser utilitzats amb més freqüència. El mateix Galileu va proposar aquesta idea quan va descobrir Europa, Ganímedes, Io i Calisto. Era aproximadament l'any 1610. Analitzant les òrbites d'aquells satèl·lits i això de sempre: sabent a quina hora es veurien els eclipsis entre ells des de Londres, es podia calcular la longitud del vaixell durant moltes nits. Aquests eclipsis eren molt més abundants que els de la Lluna i el Sol. És més, encara que no hi havia eclipsis, es podien utilitzar les posicions dels quatre satèl·lits.

Però, com les idees anteriors, l'observació dels satèl·lits de Júpiter tenia grans problemes. Per a dur a terme aquest sistema, cada vaixell hauria de disposar d'un bon telescopi. I observadors hàbils, i des d'un vaixell en balança l'observació astronòmica no és tan fàcil com des de terra.

El britànic John Harrison va donar la solució al problema de la longitud. Per a això, va realitzar rellotges precisos que podien portar a navegar. En la imatge petita es veu l'últim rellotge que va realitzar Harrison.
Museu Nacional de la Mar, Londres

A més, el sistema de Júpiter no era visible totes les nits. Pot haver-hi mig any a l'altre costat del Sol, vist des de la Terra. De tant en tant la pròpia Lluna dificulta l'observació de Júpiter. I molt més important que això, si estiguéssim ennuvolats no podien observar ni Júpiter ni res més en el cel. En terra, no obstant això, va tenir molt d'èxit el mètode proposat per Galileu. Es va aplicar en la indústria mapera i va aconseguir gran popularitat a partir de 1640, aproximadament en l'època de la mort de Galileu.

Observatoris

Per a 1650 era evident que havien de mesurar el temps en la mar per a poder determinar la longitud. Era clar que en el moment del mesurament havien de conèixer l'hora d'un lloc d'una longitud coneguda. I, desgraciadament, la majoria pensava que aquests rellotges havien de ser astres. Desgraciadament, el problema de la longitud no se solucionaria així.

No obstant això, aquest problema va estimular l'observació astronòmica. Per a convertir els moviments dels astres en rellotges era necessari conèixer-los molt bé. Faltava aquella informació. Abans uns astrònoms, com el danès Tycho Brahe, van observar planetes i estrelles i van recopilar milers de dades. A simple vista. Però XVII. En el segle XX es podien utilitzar bons telescopis per a continuar observant.

L'astrònom italià Giovanni Domenico Cassini va realitzar nombroses observacions. Per la fama que li va donar aquest treball, va ser convidat a París, on es va traslladar a viure (en molts casos es coneix com a Jean Dominique Cassin). Lluís XIV no era en absolut científic, però a petició de Cassini va autoritzar la creació de la Reial Acadèmia Francesa de la Ciència i la instal·lació d'un observatori a París en 1666.

Dos rellotges representatius realitzats per Harrison. El de l'esquerra és l'H-1, el primer que va fer per a portar-ho a bord, i el de la dreta l'H-4, que li va valer el premi per tot el seu mèrit.
Museu Nacional de la Mar, Greenwich

A Anglaterra va caure una cosa semblant. El rei Carles II estava preocupat pel problema de la longitud. Creient que la solució anava a ser aportada pel moviment de la Lluna, van demanar consell a l'astrònom John Flamsteed. Flamsteed va sol·licitar la construcció d'un observatori. Finalment, en 1675 es va construir el nou edifici al parc de Greenwich, a Londres. Com és sabut, aquest observatori es va convertir posteriorment en un referent mundial, tant per a l'hora com per a la posició del meridià "cerogar".

Rellotges d'Harrison

La solució la va portar el treball de John Harrison. Abans d'afrontar el problema de la longitud, Harrison tenia fama en el camp de la rellotgeria. El seu primer rellotge de pèndol va ser als vint anys, en 1713, i set anys després li van demanar que fes un rellotge per a una torre. Va ser instal·lat al parc de Brocklesby en 1722 i des de llavors treballa en ell.

Però un rellotge per a la mar hauria de ser sense pèndol, sense pèndol i precís. De fet, va haver de realitzar molts invents perquè el rellotge calgués en condicions de mar: mecanisme anti-fricció per a evitar l'addició d'oli, dos tipus de metalls perquè les peces compensessin l'efecte de la temperatura, etc.

No és d'estranyar, per tant, un treball lent. El primer rellotge de marea, H-1, es va realitzar durant cinc anys. Va ser presentat en la Royal Society en 1737 i va aconseguir gran popularitat. El rellotge també va ser provat en un creuer a Lisboa, ideal per al càlcul de la longitud. Però Harrison volia millorar. Va trigar quatre anys a completar l'H-2 i va dedicar 19 anys a l'H-3.

No obstant això, Harrison va voler fer un rellotge millor i un any més tard va fer un rellotge H-4 que semblava un rellotge de butxaca. Aquest rellotge va ser portat en una navegació fins a Jamaica, que va perdre només cinc segons en 81 dies.

No obstant això, no li van donar tot el premi a Harrison. Per a molts, això no resolia el problema de la longitud, ja que no estava basat en dades astronòmiques. Els membres del jurat del premi li van demanar a Harrison que fes dos rellotges més. Finalment, en 1770 va formar l'H-5 amb el qual va obtenir el premi, dos anys després.

El món dividit en dues meitats

Després de tornar d'Amèrica, es jugava la propietat de les terres recentment descobertes. Castella i Portugal, les majors forces militars de l'Europa de l'època, van començar a discutir per a aconseguir aquestes terres.

El 7 de juny de 1494 les autoritats locals van signar el Tractat de Tordesillas. Segons aquest pacte, el món es 'va dividir en dos'. Tots els territoris trobats a l'oest d'una frontera pertanyien a Castella i a l'est a Portugal. Però aquest límit havia de tenir una determinada longitud i no disposaven de tècniques fiables per a la seva determinació. El debat es va intensificar.

En el Tractat de Tordesillas es va determinar que aquesta frontera se situaria a l'oest a 370 llegües de les illes de Cap Verd (370 llegües són aproximadament 2.055 quilòmetres). Per descomptat, això va suposar una sèrie de problemes. D'una banda, en el text no es va especificar quina illa de Cap Verd seria la referència; l'arxipèlag té una amplària de 300 quilòmetres d'oest a est, per la qual cosa des d'una illa o des d'una altra hi ha una gran diferència. D'altra banda, el Tractat no establia que 370 llegües havien de mesurar-se en la latitud o equador de Cap Verd. Finalment, com s'ha comentat anteriorment, en la pràctica no tenien tecnologia per a mesurar aquesta distància, és a dir, si es descobrís un nou territori, no podien saber en quina zona es trobava.

XVIII. Fins al segle XX no es van trobar solucions. Però per a llavors ja era tard. La solució la necessitaven dos-cents anys abans. Va haver-hi baralles i intrigues entre les quals es trobaven reis, autoritats i Papa. I, d'alguna manera, van dividir el món en dos. Com a resultat d'aquesta distribució, al Brasil es parla actualment de portuguès, però en tots els altres països d'Amèrica del Sud es parla en castellà.


Roemer i velocitat de la llum

Júpiter es pot considerar un rellotge del cel. No té números dibuixats ni agulles, però amb un telescopi es veuen fàcilment quatre satèl·lits. I veient les seves posicions es pot aprendre a llegir l'hora. En la pràctica era molt difícil mesurar la longitud a través d'aquest rellotge en la mar, però per a la terra no era tan mala opció. Per a aquests satèl·lits es van definir les longituds de diverses ciutats europees.

Entre els quals van treballar en aquest treball es trobava la danesa Ole Roemer. Roemer es va adonar que l'observació no va ser la mateixa si es trobava prop de la Terra de Júpiter o si estava lluny. Les òrbites dels satèl·lits estaven calculades, però el càlcul no sempre calia. A vegades l'error era gran i a vegades petit. Al final Roemer va entendre que el problema era clar. Necessitava temps per a arribar a la Terra des de Júpiter, més lluny i menys a prop. Les òrbites dels satèl·lits, per tant, no eren exactes, ja que veien les posicions abans del calculat quan el planeta s'acostava i, per contra, les veien més tard del calculat quan s'allunyava el planeta.


Agafa el teu meridià

Per què hi ha longitud 'zero' a Londres? Per què el meridià de Greenwich és referència? Les respostes cal buscar-les en llibres d'història, però, en definitiva, és una cosa decidida per l'home. Conveni. Només una cosa acordada. Però la referència podria estar en qualsevol altra ciutat. I és que cadascun pot usar el seu si ho desitja (per descomptat, això comportaria grans dificultats, ja que tot està preparat per a ser la referència de Greenwich).

No obstant això, el primer meridià no sempre ha estat a Londres. Ha estat present en altres ciutats, segons les necessitats històriques de cada època. Ptolemeu, per exemple, va posar el meridià a Madeira i Canàries. Uns altres, a Açores i a les illes de Cap Verd. I el meridià ha estat lluny de l'oceà, com Roma, Copenhaguen, Jerusalem, Sant Petersburg, Pisa, París o Filadèlfia. Per què no ho posem en el portal de la casa?