Perdida en longitud

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

Latitud y longitud. El hombre inventó las posiciones para orientarse sobre la superficie terrestre. Pero ambas son muy diferentes. La latitud de un lugar se puede medir fácilmente, sólo hay que mirar a los astros. El hombre pronto aprendió cómo se hace. Determinación de longitud, sin embargo, XVIII. Hasta el siglo XX fue un problema sin solución. La clave era medir el tiempo, no mirar al cielo.
G. Roa

La imposibilidad de determinar la longitud era un problema muy famoso durante el nacimiento del británico John Harrison en 1693. En Europa, la gente de la calle también sabía eso. Para ellos era un problema a resolver por los científicos, como lo hacemos hoy con la cura del cáncer. Los historiadores no saben cuándo Harrison conoció el problema, pero nadie pone en duda que fue él quien trajo la solución.

Sobre todo en los pueblos costeros, la indeterminación de la longitud causó graves problemas. Durante la época en la que nació John Harrison, mucha gente murió porque no podían conocer la longitud del barco en el mar. Las pérdidas en longitud dependían de tormentas y corrientes de agua. Muchos murieron hundidos, ahogados; o bien sufriendo un accidente contra las rocas costeras o, si estuvieran largos en el mar, sufriendo un escorbuto. Si pudiéramos medir la longitud, los barcos tomarían la dirección más correcta y los marineros tendrían más posibilidades de afrontar estas dificultades.

Una historia tan grave ocurrió el 22 de octubre de 1707. Un ejército inglés de cinco barcos perdió el camino y sufrió un accidente en la costa de Bretaña. Cuatro de los cinco barcos se hundieron. Al final se ahogaron casi dos mil personas porque navegaban más al este de lo que pensaban.

Este accidente tuvo gran repercusión. Entre otras cosas, el gobierno redactó en 1714 un escrito llamado Acta de la Longitud. En aquel escrito prometía una gran recompensa para el "descubrimiento" de la longitud: Le otorgaría un premio de 10.000 libras a quien medía la longitud con una precisión de un grado, de 15.000 libras si la precisión era de dos tercios de un grado y de 20.000 libras si era de medio grado.

Ideas

La latitud de un barco se puede calcular mirando a los astros. En el hemisferio norte, por ejemplo, se puede utilizar la estrella polar como referencia. Un recipiente cercano al Polo tiene la estrella sobre arriba (a 90 grados sobre el horizonte) y otro cerca del ecuador, sobre el mismo horizonte (a 0 grados). La latitud también se puede calcular mirando al Sol mediante un sistema similar. (Foto: G. Roa).

¿Cómo se podía medir la longitud? Incluso los que no conocían el premio, lanzaron muchas ideas para determinar la longitud de los barcos. Algunos complejos y otros sorprendentes. Por ejemplo, para embarcaciones que no tenían que ir muy lejos de la costa, probaron sistemas muy simples. Durante la navegación del buque se podía lanzar un palo al agua para medir la velocidad del buque. La medida del tiempo que tardaba el recipiente en alejarse del palo permitía conocer la velocidad. Y sabiendo la velocidad y con la brújula, la longitud se podía calcular fácilmente.

No había métodos más simples. Pero daba muchos problemas: el bastón no estaba parado en un punto, el barco no siempre seguía la misma dirección y, además, el método estaba basado en muchos factores indefinidos. Por lo tanto, este sistema costaba menos que el instinto del marinero.

Sin embargo, no era tan difícil fijar balizas en el mar. Aquellos que permanecen parados en un lugar determinado. También se propuso un sistema basado en este tipo de "mojones". Era un sistema valiente: colocar boyas fijas y amarrar un cañón pequeño a las boyas. Los cañones dispararon a determinadas horas para referirse a los barcos que navegaban alrededor. Una idea curiosa. Pero antes de probar aquel sistema se dieron cuenta de que tenía grandes dificultades.

Por un lado, tendrían que llenar el mar de boya para estar cerca de cualquier lugar y poder oír disparos incluso en días de tormenta, en la práctica era casi imposible. Además, en cada boya necesitarían una persona que disparara y que fuera mucho más torpe y peligrosa que el trabajo en un faro lejano. La idea, por tanto, se suspendió desde el momento en que comenzaron a estudiarla.

Clave temporal

La posición del observatorio de Greewch fue la referencia para determinar el meridiano "cero".
Museo Nacional del Mar, Londres

En la práctica, el único sistema fiable era medir el tiempo. Dos lugares. Si se puede comparar la hora en la que estaba el barco con la hora de Londres o París, se podía calcular fácilmente la longitud. Pero para ello tendrían que llevar a bordo un reloj fiable que permitiera conocer en cualquier momento la hora del lugar de referencia.

Pero no había un reloj adecuado para navegar. XVIII. A principios del siglo XX, los relojes más precisos del mundo funcionaban mediante péndulos. Y balanceando en el mar, los péndulos no eran nada fiables.

Sin embargo, en la naturaleza había relojes concretos. Se pueden utilizar los astros como relojes. Era una idea muy buena. Además, si los astros servían para determinar la latitud, ¿por qué no servían para ayudar a medir la longitud? La observación astronómica siempre fue un buen recurso. Se podían utilizar eclipses, por ejemplo, para determinar las horas.

En teoría era una buena idea. En definitiva, estaba bien calculado cuándo se producirían los eclipses y cuándo se verían de las principales ciudades europeas. Por lo tanto, si observamos un eclipse desde el mar, conociendo la latitud, se podía calcular fácilmente la longitud del barco. Sin embargo, el principal problema era evidente, los eclipses de sol o de luna son escasos. Son muy ocasionales. No era buena idea para calcular la longitud en cualquier momento.

Sin embargo, los eclipses de luna de Júpiter podían ser utilizados con más frecuencia. El propio Galileo propuso esta idea cuando descubrió Europa, Ganímedes, Io y Calisto. Era aproximadamente el año 1610. Analizando las órbitas de aquellos satélites y lo de siempre: sabiendo a qué hora se verían los eclipses entre ellos desde Londres, se podía calcular la longitud del barco durante muchas noches. Estos eclipses eran mucho más abundantes que los de la Luna y el Sol. Es más, aunque no había eclipses, se podían utilizar las posiciones de los cuatro satélites.

Pero, como las ideas anteriores, la observación de los satélites de Júpiter tenía grandes problemas. Para llevar a cabo este sistema, cada barco debería disponer de un buen telescopio. Y observadores hábiles, y desde un barco en balanza la observación astronómica no es tan fácil como desde tierra.

El británico John Harrison dio la solución al problema de la longitud. Para ello, realizó relojes precisos que podían llevar a navegar. En la imagen pequeña se ve el último reloj que realizó Harrison.
Museo Nacional del Mar, Londres

Además, el sistema de Júpiter no era visible todas las noches. Puede haber medio año al otro lado del Sol, visto desde la Tierra. De vez en cuando la propia Luna dificulta la observación de Júpiter. Y mucho más importante que eso, si estuviéramos nublados no podían observar ni Júpiter ni nada más en el cielo. En tierra, sin embargo, tuvo mucho éxito el método propuesto por Galileo. Se aplicó en la industria mapera y alcanzó gran popularidad a partir de 1640, aproximadamente en la época de la muerte de Galileo.

Observatorios

Para 1650 era evidente que debían medir el tiempo en el mar para poder determinar la longitud. Estaba claro que en el momento de la medición debían conocer la hora de un lugar de una longitud conocida. Y, desgraciadamente, la mayoría pensaba que esos relojes debían ser astros. Desgraciadamente, el problema de la longitud no se solucionaría así.

Sin embargo, este problema estimuló la observación astronómica. Para convertir los movimientos de los astros en relojes era necesario conocerlos muy bien. Faltaba aquella información. Antes unos astrónomos, como el danés Tycho Brahe, observaron planetas y estrellas y recopilaron miles de datos. A simple vista. Pero XVII. En el siglo XX se podían utilizar buenos telescopios para seguir observando.

El astrónomo italiano Giovanni Domenico Cassini realizó numerosas observaciones. Por la fama que le dio este trabajo, fue invitado a París, donde se trasladó a vivir (en muchos casos se conoce como Jean Dominique Cassin). Luis XIV no era en absoluto científico, pero a petición de Cassini autorizó la creación de la Real Academia Francesa de la Ciencia y la instalación de un observatorio en París en 1666.

Dos relojes representativos realizados por Harrison. El de la izquierda es el H-1, el primero que hizo para llevarlo a bordo, y el de la derecha el H-4, que le valió el premio por todo su mérito.
Museo Nacional del Mar, Greenwich

En Inglaterra se cayó algo parecido. El rey Carlos II estaba preocupado por el problema de la longitud. Creyendo que la solución iba a ser aportada por el movimiento de la Luna, pidieron consejo al astrónomo John Flamsteed. Flamsteed solicitó la construcción de un observatorio. Finalmente, en 1675 se construyó el nuevo edificio en el parque de Greenwich, en Londres. Como es sabido, este observatorio se convirtió posteriormente en un referente mundial, tanto para la hora como para la posición del meridiano "cerogar".

Relojes de Harrison

La solución la trajo el trabajo de John Harrison. Antes de afrontar el problema de la longitud, Harrison tenía fama en el campo de la relojería. Su primer reloj de péndulo fue a los veinte años, en 1713, y siete años después le pidieron que hiciera un reloj para una torre. Fue instalado en el parque de Brocklesby en 1722 y desde entonces trabaja en él.

Pero un reloj para el mar debería ser sin péndulo, sin péndulo y preciso. De hecho, tuvo que realizar muchos inventos para que el reloj fuera preciso en condiciones de mar: mecanismo anti-fricción para evitar la adición de aceite, dos tipos de metales para que las piezas compensaran el efecto de la temperatura, etc.

No es de extrañar, por tanto, un trabajo lento. El primer reloj de marea, H-1, se realizó durante cinco años. Fue presentado en la Royal Society en 1737 y alcanzó gran popularidad. El reloj también fue probado en un crucero a Lisboa, ideal para el cálculo de la longitud. Pero Harrison quería mejorar. Tardó cuatro años en completar el H-2 y dedicó 19 años al H-3.

Sin embargo, Harrison quiso hacer un reloj mejor y un año más tarde hizo un reloj H-4 que parecía un reloj de bolsillo. Este reloj fue llevado en una navegación hasta Jamaica, que perdió sólo cinco segundos en 81 días.

Sin embargo, no le dieron todo el premio a Harrison. Para muchos, esto no resolvía el problema de la longitud, ya que no estaba basado en datos astronómicos. Los miembros del jurado del premio le pidieron a Harrison que hiciera dos relojes más. Finalmente, en 1770 formó el H-5 con el que obtuvo el premio, dos años después.

El mundo dividido en dos mitades

Tras regresar de América, se jugaba la propiedad de las tierras recién descubiertas. Castilla y Portugal, las mayores fuerzas militares de la Europa de la época, empezaron a discutir para conseguir esas tierras.

El 7 de junio de 1494 las autoridades locales firmaron el Tratado de Tordesillas. Según ese pacto, el mundo se 'dividió en dos'. Todos los territorios hallados al oeste de una frontera pertenecían a Castilla y al este a Portugal. Pero este límite debía tener una determinada longitud y no disponían de técnicas fiables para su determinación. El debate se intensificó.

En el Tratado de Tordesillas se determinó que esta frontera se situaría al oeste a 370 leguas de las islas de Cabo Verde (370 leguas son aproximadamente 2.055 kilómetros). Por supuesto, esto supuso una serie de problemas. Por un lado, en el texto no se especificó qué isla de Cabo Verde sería la referencia; el archipiélago tiene una anchura de 300 kilómetros de oeste a este, por lo que desde una isla o desde otra hay una gran diferencia. Por otro lado, el Tratado no establecía que 370 leguas debían medirse en la latitud o ecuador de Cabo Verde. Por último, como se ha comentado anteriormente, en la práctica no tenían tecnología para medir esa distancia, es decir, si se descubriera un nuevo territorio, no podían saber en qué zona se encontraba.

XVIII. Hasta el siglo XX no se encontraron soluciones. Pero para entonces ya era tarde. La solución la necesitaban doscientos años antes. Hubo peleas y intrigas entre las que se encontraban reyes, autoridades y Papa. Y, de alguna manera, dividieron el mundo en dos. Como resultado de esta distribución, en Brasil se habla actualmente de portugués, pero en todos los demás países de América del Sur se habla en castellano.


Roemer y velocidad de la luz

Júpiter se puede considerar un reloj del cielo. No tiene números dibujados ni agujas, pero con un telescopio se ven fácilmente cuatro satélites. Y viendo sus posiciones se puede aprender a leer la hora. En la práctica era muy difícil medir la longitud a través de este reloj en el mar, pero para la tierra no era tan mala opción. Para estos satélites se definieron las longitudes de varias ciudades europeas.

Entre los que trabajaron en este trabajo se encontraba la danesa Ole Roemer. Roemer se dio cuenta de que la observación no fue la misma si se hallaba cerca de la Tierra de Júpiter o si estaba lejos. Las órbitas de los satélites estaban calculadas, pero el cálculo no siempre era preciso. A veces el error era grande y a veces pequeño. Al final Roemer entendió que el problema era claro. Necesitaba tiempo para llegar a la Tierra desde Júpiter, más lejos y menos cerca. Las órbitas de los satélites, por tanto, no eran exactas, ya que veían las posiciones antes de lo calculado cuando el planeta se acercaba y, por el contrario, las veían más tarde de lo calculado cuando se alejaba el planeta.


Coge tu meridiano

¿Por qué hay longitud 'cero' en Londres? ¿Por qué el meridiano de Greenwich es referencia? Las respuestas hay que buscarlas en libros de historia, pero, en definitiva, es algo decidido por el hombre. Convenio. Sólo algo acordado. Pero la referencia podría estar en cualquier otra ciudad. Y es que cada uno puede usar el suyo si lo desea (por supuesto, esto entrañaría grandes dificultades, ya que todo está preparado para ser la referencia de Greenwich).

Sin embargo, el primer meridiano no siempre ha estado en Londres. Ha estado presente en otras ciudades, según las necesidades históricas de cada época. Ptolomeo, por ejemplo, puso el meridiano en Madeira y Canarias. Otros, en Azores y en las islas de Cabo Verde. Y el meridiano ha estado lejos del océano, como Roma, Copenhague, Jerusalén, San Petersburgo, Pisa, París o Filadelfia. ¿Por qué no lo ponemos en el portal de la casa?