Planetari secundaria.pmd - Museu Marítim de Barcelona

PLANETARIO MARINERO
Educación Secundaria
Àrea d’Educació i Activitats
LA ESFERA TERRESTRE:
PUNTOS CARDINALES, LÍNEAS IMAGINARIAS Y COORDENADAS TERRESTRES
Puntos cardinales y eje de rotación de la Tierra
Dado que fue necesario unificar criterios a la
hora de decidir las direcciones sobre la superficie
del planeta, la dirección fundamental aprobada por
consenso es la dirección Norte-Sur que
corresponde al eje de rotación de la Tierra. El eje
de rotación de la Tierra no se halla perpendicular al
plano de la órbita de translación alrededor del Sol
sino inclinado unos 23º y «apuntando» hacia la
estrella Polar, esta es la dirección Norte, y la
contraria, la dirección Sur. Sobre la superficie de
la Tierra, el extremo Norte se llama Polo Norte, y
el extremo Sur se llama Polo Sur. Por otro lado,
mirando hacia el Norte, el Este queda a mano
derecha y el Oeste a mano izquierda.
Norte, Sur, Este y Oeste son los puntos
cardinales terrestres. A partir de aquí se pueden
hacer otras combinaciones tipo dirección nordeste, noroeste, sudeste, sudoeste, norte
noreste, etc.
Líneas imaginarias de la Tierra.
La idea de trazar líneas imaginarias sobre la superficie de la Tierra surge de la
necesidad de orientarse ya desde la antigüedad (300 AC.) Ptolomeo trazó las líneas
imaginarias en los 27 mapas del Primer Atlas Mundial en el año 150 AC. Además, incluyó un
índice ordenado alfabéticamente con la longitud y la latitud del lugar a partir de los relatos de
los viajeros.
Si aproximamos la forma de la Tierra a una esfera y la cortamos por la mitad,
obtenemos dos partes iguales: el Hemisferio Norte y el Hemisferio Sur. La circunferencia
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imaginaria que separa ambos hemisferios se llama Ecuador. Las circunferencias que trazan
en dirección Norte y dirección Sur paralelas al ecuador son los paralelos. Los paralelos
van cambiando de diámetro, disminuyendo a medida que se acercan a los polos. Por lo
tanto, el círculo máximo es el Ecuador.
Si tomamos la esfera de la Tierra y nos situamos en los polos, nos podemos imaginar
toda una serie de círculos máximos, del mismo diámetro, que pasan por los polos: son los
meridianos. La ubicación del Primer Meridiano, o meridiano de Greenwich es una
decisión absolutamente política que ha ido cambiando a lo largo de la historia. Ptolomeo
decidió hacer pasar el 0º del Primer Meridiano por las Islas Afortunadas (actuales Canarias
y Madeira), después otros cartógrafos lo fijaron en las Azores, en las islas de Cabo Verde,
también en Roma, Copenhague, Jerusalén… hasta que acabó siendo fijado, por acuerdo
internacional en 1884, en el observatorio astronómico de Greenwich, en Inglaterra.
La red geográfica de paralelos y meridianos abraza toda la superficie terrestre. Las
intersecciones entre unos y otros son puntos. Por lo tanto, ya solo falta introducir un criterio
de medida que permita clasificar numéricamente estos puntos. Cuando lo hayamos
conseguido, tendremos una posición, una posición universal entendida desde cualquier
punto de la tierra.
Finalmente, nos habremos orientado.
Coordenadas terrestres: longitud y latitud
Conocer la latitud y la longitud de un punto de la Tierra significaba saber la posición del
lugar, tanto en tierra firme como en alta mar. Este fue el problema clave para los marinos
aventureros que realizaban grandes viajes fuera de las aguas del Mediterráneo, en la
inmensidad de los océanos que separan los grandes continentes. Tanto si eran cuestiones
puramente comerciales como si se trataba de conflictos militares, resultaba crucial conocer,
de la forma más exacta posible, las coordenadas de latitud y longitud para poder ir y volver
al mismo punto de partida sin pérdida de vidas humanas, de mercancías ni de tiempo.
LA LATITUD
La latitud terrestre de un punto sobre la superficie de la Tierra es la distancia angular
entre el plano del Ecuador y este punto, medida al largo del meridiano que pasa por el punto.
Se simboliza con la letra griega I y se mide en grados (º), minutos (‘) y segundos (”).
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Pero, ¿cómo se mide este ángulo? De muchas maneras: los grandes observadores
del cielo, astrónomos, matemáticos, filósofos, en definitiva, los sabios, ya desde tiempos
antiquísimos vieron en el firmamento la respuesta a esta pregunta. El eje de rotación de la
Tierra que señala la dirección Norte, se encuentra «apuntando» a la estrella Polar, fácil de
localizar en la constelación de la Osa Menor. Por lo tanto, esta estrella se ve inmóvil desde
cualquier punto del hemisferio Norte. Aplicando geometría: el ángulo que forman dos rectas
es el mismo que el que forman sus perpendiculares, y por lo tanto se llega a la conclusión
de que la latitud también se puede medir como el ángulo comprendido entre la estrella Polar
y el horizonte del lugar en el que nos encontramos. A medida que nos acercamos al ecuador,
la latitud disminuye hasta llegar a cero justo en el ecuador. Por el contrario, a medida que
nos acercamos al Polo Norte, la latitud va aumentando su valor hasta 90º por un punto
situado justo en el Polo Norte.
Esta medida de la latitud solo es válida en el Hemisferio Norte, es decir, en los puntos
de la Tierra desde donde es visible la estrella Polar. Para el Hemisferio Sur, se utiliza como
referencia una constelación llamada Cruz del Sur, ya que no existe una estrella concreta
hacia la cual la dirección Sur del eje de rotación de la Tierra esté apuntando.
Los navegantes que se pasaban días, incluso meses en el mar, necesitaban medir la
latitud tanto en el cielo de noche, como en el cielo de día. El procedimiento es parecido al
de la estrella Polar, pero en este caso con la estrella Sol y un poco más complicado debido
a que el Sol no mantiene una posición fija diariamente.
La Tierra gira sobre sí misma realizando una vuelta completa en 24 horas, es decir, en
un día. Un habitante del Hemisferio Norte, en la ciudad de Barcelona, por ejemplo, en realidad
lo que «ve» es el Sol saliendo por el Este i ocultándose por el Oeste, justamente porque la
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Tierra gira de Oeste a Este. En un momento del día, el sol alcanzará la posición más alta
sobre el horizonte y después irá descendiendo hasta desaparecer por el Oeste. Este instante
de posición más alta, simbolizado con la letra grieta a, se conoce como mediodía solar
verdadero y no ha de coincidir necesariamente con las 12 del mediodía que marca el reloj.
El reloj marca la hora oficial de cada país que se adelante o se atrasa dependiendo de los
intereses económicos y del ahorro energético.
¿Pero cómo se puede saber con exactitud la hora del mediodía solar verdadera para
medir la altura del Sol justo en ese instante? El procedimiento «casero» de dedicar varias
horas a marcar sombras proyectadas por un estilete no es muy práctica en nuestro caso.
Por lo tanto, en el taller, esta será un dato que no se calculará, sencillamente la daremos
explicando de donde surge. Por otro lado, la inclinación de los rayos de sol respecto al
ecuador es el ángulo llamado declinación, que se simboliza con la letra grieta d y se mide
en grados (º), minutos (‘) y segundos (”).
La declinación cambia cada día del año debido al movimiento de translación de la
Tierra alrededor del Sol. Para un habitante del Hemisferio Norte las horas de luz y las horas
de noche cambian a lo largo del año. En verano hay más horas de día que de noche. La
noche más corta es la del 20 de junio y a partir de aquí se va alargando hasta, más o
menos, navidad, cuando se produce la noche más larga, y así año tras año en ciclos eternos.
Conclusión: en verano la órbita del Sol por encima del horizonte es «más alta» y «más
ancha» porque hay más horas de luz, el Sol tarda más en ocultarse. En cambio, en invierno,
la órbita del Sol por encima del horizonte es más «estrecha» y más «baja», porque hay
menos horas de luz y el Sol se oculta más rápido.
Para que se acabe de entender: un habitante del ecuador disfruta de 12 horas de luz
y de 12 de noche todo el año, cada día. En cambio, un habitante del Polo Norte «disfrutará»
de 6 meses de luz y de 6 meses de noche.
¿Pero cómo se puede conocer la declinación con exactitud? Se puede recurrir a las
tablas de declinación solar o gráficamente al analema donde se puede recoger directamente
la declinación del Sol para cada día del año en cada punto concreto de la superficie terrestre.
Por qué nos interesan el mediodía solar verdadero y la declinación? Porque obtenemos un conjunto de ángulos que están relacionados entre sí de forma sencilla:
( l - d) + a = 90º
Finalmente, aislando la latitud:
l = 90º + d - a
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LA LONGITUD
La longitud terrestre de un punto sobre la
superficie de la Tierra es la distancia angular entre el
Meridiano de Greenwich y dicho punto, medida a lo largo
del ecuador que pasa por el punto. Se simboliza con la
letra L y se mide en grados (º), minutos (‘) y segundos
(”).
Para conocer la longitud hace falta saber la hora
que marca el reloj. ¿Por qué? La Tierra da una vuelta
sobre sí misma en 24 horas, ya lo hemos dicho antes. Si
fijamos un meridiano, justo pasadas 24 horas volveremos
a estar sobre este mismo meridiano. Esto quiere decir
que el ángulo de giro de la Tierra está directamente
relacionado con las horas: por ejemplo, cuando en
Greenwich sean las 12 del mediodía, en Moscú, que se
encuentra hacia el este será más tarde, y en Nueva York
que se encuentra hacia el Oeste, será mucho más
temprano. Por lo tanto, conociendo la hora de Greenwich,
si nuestro reloj señala un tiempo superior, sabremos que
nos encontramos en el oeste; y si señala un tiempo
inferior, sabremos que nos encontramos en el Este. Ya solo falta relacionar el ángulo de giro
de la tierra con las horas locales de forma cuantificada, es decir, pasadas x horas nos
habremos desplazado y grados en dirección Este u Oeste.
Como la Tierra gira 360º en 24 horas a una velocidad constante, en una hora habrá
girado 15º (360º : 24 H = 15º).
Por lo tanto,
- Si la hora local de Moscú supera, aproximadamente, en dos horas y media la de
Greenwich, quiere decir que se encuentra a 2,5 x 15º = 37,5º Este, aproximadamente.
- Si la hora local de Nueva York es, aproximadamente, cinco horas inferior a la de
Greenwich, quiere decir que se encuentra a 5 x 15º = 75º Oeste, aproximadamente.
Sin embargo, conviene precisar mucho estos valores porque, teniendo en cuenta que
1º de longitud equivale a 111 Km. sobre la superficie de la Tierra y a cuatro minutos de
diferencia en nuestro reloj, si queremos tomar medidas con un error máximo de un kilómetro
tendremos que tomar medidas de tiempo con una precisión de… ¡dos segundos!
Para determinar con exactitud la longitud, pues, hacía falta un reloj estable y preciso.
Antes de su invención incluso los mejores marineros se perdían en alta mar porque los
instrumentos y métodos de los que disponían no alcanzaban, ni mucho menos, la precisión
necesaria.
De todas maneras, quedaba la esperanza de leer la longitud en el cielo en las posiciones
relativas de los astros, tal y como se había hecho con la latitud. Pero el agravante de tener
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que conocer la hora con tanta precisión fue un enorme problema para los navegantes hasta
el siglo XVIII. No obstante, científicos y astrónomos como Johannes Werner (1514), Galileo
(1610), Giovanni Domenico Cassini (1688), Ole Roemer (1676) o Flamsteed (1675)
inventaron sistemas para medir la longitud a través de observaciones astronómicas de la
Luna, las lunas de Júpiter, algunas estrellas, la velocidad de la luz… De este modo la
astronomía fue avanzando en estudiosos, construcciones de grandes observatorios
astronómicos y, como consecuencia, en catálogos precisos de estrellas y descubrimientos
de nuevos satélites naturales pero sin ningún éxito en cuanto a la precisión para medir la
longitud.
Tan grande era la desesperación por la medida de la longitud, puesto que muchos
barcos se estrellaban y se perdían miles de vidas y
grandes cargamentos, que la cuestión llegó al palacio
de Westminster. Desde el Parlamento de Inglaterra se
convocó el «Decreto de la Longitud de 1714», con un
selecto jurado (científicos, oficiales navales y funcionarios
del gobierno) conocido como El Consejo de la Longitud.
El Decreto de la Longitud era un concurso con dotación
económica (veinte mil libras esterlinas o millones de
dólares actuales) para el inventor de un sistema capaz
de medir la longitud con un error máximo de medio grado
y dos premios menores para métodos menos precisos:
dos tercios de grado y un grado.
Es innombrable el número de ingenios e inventos
que llegaron al Consejo de la Longitud. No fue hasta el
año 1773 que un relojero inglés llamado John Harrison
obtuvo el premio después de una lucha de cuarenta años para lograr el reconocimiento de
su reloj mecánico. En la época hubo infinidad de conflictos políticos, rivales corruptos, crisis
económicas y el reloj de Harrison tuvo que superar muchas pruebas y viajes antes de que
se le concediera el premio.
Hoy en día cualquier persona dispone de un reloj estable, preciso y protegido ante los
cambios meteorológicos. A través de la ecuación del tiempo se puede hacer un cálculo
sencillo para determinar la longitud:
hora solar Greenwich – hora solar local = x horas y minutos z segundos
(Nota: hemos tomado como refererencia la hora solar de Greewnwich, el primer meridiano, pero se
podrían tomar otras como la hora de salida del puerto, la hora de paso por un faro, etc.)
- Si la diferencia es positiva será dirección Este .
- Si la diferencia es negativa será dirección Oeste.
Finalmente, (x horas, y minutos, z segundos) · 15º = x’grados y’minutos z’segundos
Este u Oeste
Se ha establecido por convenio dar, en primer lugar, el valor de la latitud y después el
de la longitud para expresar la posición de un punto sobre la superficie de la Tierra.
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