alt=Sextante marino|miniaturadeimagen|350x350px|Sextante marino de tambor de Frieberger La navegación astronómica, es la técnica de navegación que utiliza la posición de los astros sobre el horizonte para establecer la posición física de la embarcación sobre el globo terrestre. La navegación astronómica se realiza sin utilizar navegación por satélite ni otros medios de posicionamiento electrónicos o digitales modernos y normalmente se complementa con otras técnicas de navegación, como la navegación por estima y la navegación costera, cuando se dispone de referencias físicas de puntos conocidos de la costa.
Historia Los polinesios fueron capaces de poblar islas que, a los europeos, los costó muchísimo encontrar. Se han descubierto mapas del cielo hechos con cañas y nudos, empleados por los polinesios para representar las estrellas.
Durante siglos, los europeos y los árabes habían navegado alrededor de sus costas utilizando como referencia los puntos visibles de las costas y su conocimiento de las profundidades (sondas) en diferentes lugares. Cuando, en los siglosXIV y XV, los catalanes y portugueses empiezan sus viajes de exploración y descubrimiento, sus instrumentos de navegación eran: Corredera y ampolleta, para determinar la velocidad del barco en la navegación de estima. Sonda, para determinar la profundidad y naturaleza del fondo. Brújula muy rústica para determinar el norte (magnético). Vara de Jacob, astrolabio y cuadrante, para medir la altura de un astro sobre el horizonte. Conocían las limitaciones y los errores de la navegación por estima. Cristóbal Colón descubrió que la declinación magnética no era constante, sino que variaba con el lugar y con el tiempo. Sabían que la estrella polar no estaba situada exactamente sobre el polo celeste y sabían cómo corregir el error que introducía en la medición de la latitud mediante la observación de las estrellas cercanas (las "guardas").
Observaciones sin cronómetro miniaturadeimagen|333x333px|Lámina de un astrolabio andalusí del s.XI (MAN, Madrid). El astrolabio es invención de los antiguos griegos, pero se olvidó en Europa y fueron los árabes quienes lo van reintroducir en la península Ibérica hacia el sigloXI. Desde aquí, se extendió al resto de Europa y, a finales de la edad mediana y durante el renacimiento estaba muy extendido. Para tomar una observación, requería tres personas y daba una precisión bastante baja, de la orden de dos a cuatro grados de arco. Se utilizaba para determinar la latitud mediante la observación de la estrella polar o la observación del paso meridiano del sol.
La ballestilla es de invención medieval, y podía ser usada por una sola persona, pero era muy poco práctica porque necesitaba visualizar y alinear simultáneamente un extremo de la cruz con el horizonte, y el otro extremo con el astro. Esto es muy difícil de hacer.
Otro instrumento árabe medieval es el kamal, que está basado en el mismo principio que la ballestilla. En el kamal, la creueta se ve reducida a una mesita con un cordel con nudos. El observador sujetaba un nudo determinado entre los dientes, lo cual fijaba la distancia de la mesita a sus ojos y, por lo tanto, el ángulo formado por el ojo y los bordes de la mesita. Los nudos se hacían de forma que correspondieran con la latitud de varios puertos o lugares, y la observación permitía saber la latitud del observador.
El 1590, Davis inventó el cuadrante que lleva su nombre. Este permitía a una sola persona tomar la altura del sol con algo más de precisión que un astrolabio. El observador, de espaldas al sol, alinea la sombra del sol sobre el visor con el horizonte, cosa que se hace con una sola línea recta de visión y evita el problema principal de la ballestilla, donde el observador necesita visualizar dos líneas simultáneamente. El cuadrante de Davis sufrió varios cambios y mejoras a lo largo de su existencia, de forma que los últimos modelos eran bastante diferentes del original.
Así que, hasta mediados de sigloXVIII, la latitud se determinaba mediante la observación de la altura de la estrella polar o de la observación meridiana del sol utilizando el astrolabio, y más tarde, el cuadrante de Davis. Los marinos tenían tablas quadrienales que daban la declinación del sol para cada día del año y, con esta información y la observación de la altura del sol en su paso meridiano, es muy sencillo determinar la latitud. Debido a la simplicidad de este método, que no requiere cronómetro, se ha utilizado tradicionalmente hasta nuestros días, todo y la existencia de métodos mucho más versátiles.
En aquella época, a finales del sigloXV, no había manera práctica de determinar la longitud geográfica, así que el procedimiento seguido era lo de navegar en un punto de la misma latitud que el destino, para después ir navegando manteniendo la latitud hasta encontrar el destino. Podríamos pensar que esto era muy ineficiente, pero es el mejor que podían hacer y no es tan ineficiente como puede parecer a primera vista. De hecho, para las naves que iban al Caribe, esto era muy práctico por la configuración de las corrientes y de los vientos alisios del océano Atlántico. Desde la península iban hacia el sur, en las islas Canarias, y desde aquí cruzaban el Atlántico. En el viaje de regreso, subían junto a Florida y después cruzaban el Atlántico hacia España. Teniendo en cuenta las corrientes y los vientos, esto es lo más eficiente. Desafortunadamente para los pilotos —y por suerte para los buscadores de tesoros de hoy—, la flota española retornaba del mar Caribe en el momento de más actividad de huracanes, y muchos barcos se fueron a pique cerca de las costas de Florida.
Alrededor del 1750, se inventó el sextante, que permitía una observación mucho más precisa de la altura de los astros. Con algunas mejoras y perfeccionamientos menores, ha restado fundamentalmente igual hasta nuestros días. De todas maneras, los pilotos tardaron algún tiempo en rechazar los cuadrantes de Davis y en utilizar los sextantes, que eran más complicados y caros.
El sextante permitía más precisión en la observación de la altura de los astros, lo cual redundaba en una determinación de la latitud más precisa, pero los marinos seguían sin tener un medio para determinar su longitud geográfica mediante observaciones astronómicas.
La invención del telescopio y los adelantos en la astronomía permitieron que, a finales del sigloXVIII, se pudiera predecir la posición de los astros con suficiente exactitud y, a finales del sigloXVIII, el Real Observatorio Británico de Greenwich empezó a publicar el almanaque náutico, que ha continuado siendo una de las herramientas básicas de la navegación astronómica hasta nuestros días.
Desarrollo del cronómetro miniaturadeimagen|300x300px|Cronómetro marino montado sobre sortijas cardànics. Durante el , se había hecho todo el estudio teórico necesario que permitiría la determinación de la longitud geográfica, condicionado al hecho de que el observador supiera con cierta precisión la hora en el meridiano de referencia en el momento de la observación o, lo que es el mismo, la diferencia horaria entre el punto de la observación y el meridiano de referencia (comúnmente Greenwich). Hasta este momento, el tiempo a bordo se medía mediante ampolletas de arena, que los grumetes giraban cada media hora. Este sistema era, evidentemente, poco preciso y totalmente inadecuado para la navegación astronómica, que requiere mucha más precisión. El problema de la determinación de la longitud geográfica se limitaba, por lo tanto, al problema de poder saber con precisión la hora en el meridiano de referencia.
Se desarrollaron sistemas de navegación que permitían determinar la hora mediante observaciones astronómicas, pero eran muy complejos e inexactos. Entre estos, había el método de las distancias lunares, basado en la observación del movimiento relativamente rápido de la Luna y el método de la observación de los satélites de Júpiter. Hoy, a sabiendas de la hora, el almanaque nos da el ángulo horario de la Luna. El método de las distancias lunares se basaba en el proceso inverso: observando la posición de la Luna respecto a las estrellas, y aplicando las correspondientes correcciones por paralaje, semi-diámetro, etc., el observador deducía la hora. El método de la observación de las ocultaciones de los satélites de Júpiter requería el uso de un telescopio, y hacía imposible el uso de este método a bordo.
A pesar de que estos métodos eran una mejora sobre los métodos existentes hasta este momento, eran muy molestos de calcular y muy sujetos a inexactitudes y errores, por lo cual no ganaron mucha difusión. Claramente, se sentía la necesidad de una máquina que permitiera saber a bordo del barco la hora del meridiano de referencia.
España y otros países habían ofrecido recompensas a quien inventara y construyera un cronómetro, pero ni siquiera esto produjo la deseada invención. A mediados de sigloXVIII, Inglaterra ofreció una grande recompensa a quien "descubriera la longitud geográfica en el mar con una precisión de 60 millas después de un viaje de seis semanas por mar". Esta precisión puede interesar muy poco hoy en día pero, en efecto, supone saber la hora con una precisión de cuatro minutos de tiempos después del paso de seis semanas. En aquella época, era el máximo que se podía pedir.
Al contrario de otras invenciones de la Edad Moderna que hicieron uso de tecnología existente dando nuevos usos, la invención del cronómetro fue un producto de la necesidad y la tecnología necesaria tuvo que ser inventada y desarrollada para ese propósito.
Desde que Galileo descubrió el ritmo constante del péndulo de gravedad, los inventores habían tratado de inventar un reloj basado en este principio, pero los resultados eran imperfectos en tierra firme y estos cronómetros no podían funcionar en un barco en movimiento. Todo el sigloXVIII fue dedicado a la invención del cronómetro, pero los pilotos tuvieron que esperar a la segunda mitad del XIX y orientarse sin reloj, con las distancias lunares.
Como respuesta de la oferta inglesa, John Harrison acopló el péndulo con un movimiento de escape de su invención y produjo los primeros cronómetros "transportables" durante el sigloXVIII. El primero pesaba 30 kilos y necesitaba unos enormes apoyos con cardán para mantener el mismo ángulo respecto a la horizontal, cosa imposible en caso de temporal, sólo el "Harrison IV" era efectivo en el mar. Años de trabajo y mejoras produjeron, finalmente, cronómetros prácticos y que podían ser producidos en masa.
Sólo, a partir de mitad del sigloXIX, se empezaron a fabricar cronómetros útiles y eran muy caros; es por ese motivo que, durante la primera mitad del siglo, muchos barcos todavía navegaban por las distancias lunares.
Una vez que el cronómetro estuvo disponible a principios del sigloXIX, el piloto tenía a su disposición para la navegación astronómica las mismas herramientas que utiliza hoy en día, dos siglos después: sextante, cronómetro y almanaque náutico. Desde entonces, los adelantos en la navegación astronómica han raído, no en los instrumentos mecánicos, sino en la teoría de métodos y cálculos usados en la reducción de las observaciones.
Observaciones con cronómetro