thumb | 300px | Eclipse de luna de Jamaica de 1504 utilizado para el cálculo de la longitud. La historia de la longitud es un registro del esfuerzo realizado por parte de navegantes y científicos durante varios siglos para conseguir un medio eficaz para la determinación de la longitud geográfica.
La medición de la longitud es importante tanto para la cartografía como para la navegación. Históricamente, la aplicación práctica más importante fue proporcionar una navegación segura a través del océano, lo que requiere el conocimiento de las dos coordenadas del buque (su latitud y su longitud). Encontrar un método de determinación de la longitud costó siglos y requirió la participación de algunas de las más grandes mentes científicas de distintas épocas.
Historia antigua thumb | 220px | El cálculo del radio de la Tierra de Eratóstenes, primer paso para expresar la longitud en el sistema por él propuesto. Eratóstenes en el siglo III a.C. propuso por primera vez un sistema con latitudes y longitudes para mostrar un mapa del mundo. En el siglo II a. C., Hiparco de Nicea fue el primero en utilizar este sistema para especificar lugares de la Tierra de forma unívoca. También propuso un sistema para determinar la longitud mediante la comparación de la hora local de un lugar con un tiempo absoluto. Este fue el primer reconocimiento de que la longitud puede ser determinada por el conocimiento exacto del tiempo. En el Al-Biruni creía que la Tierra giraba sobre su eje, y esto equivale a nuestra noción moderna de la relación entre el tiempo y la longitud.La longitud y la Académie Royale
El problema de la longitud Determinar la longitud en tierra era relativamente fácil en comparación con la tarea que había que hacer en el mar. Una superficie estable para trabajar, un lugar cómodo para vivir mientras se lleva a cabo la tarea y la capacidad de repetir las medidas a lo largo del periodo de tiempo que se necesita, permiten una gran precisión. Obviamente, todo lo que se pudiera descubrir para la solución del problema en el mar mejoraría la determinación de la longitud en tierra.
La determinación de la latitud era relativamente fácil, ya que se podía deducir a partir de la altura del Sol sobre el horizonte al mediodía con la ayuda de una tabla, indicando la declinación del Sol para ese día. La latitud también puede ser determinada a partir de Polaris, la estrella polar que marca el norte. Sin embargo, dado que Polaris no está exactamente en el polo, sólo se puede estimar la latitud con precisión a menos que se conozca la hora exacta, o que las mediciones se repitan muchas veces a lo largo de un determinado período. Aunque en tierra firme se pueden hacer muchas medidas, esto hace que sea un método poco práctico para determinar la latitud en el mar. Para intentar conocer la longitud, los primeros navegantes tenían que basarse en la navegación por estima, un sistema muy poco preciso en viajes largos y sin tierra a la vista, lo cual era bastante peligroso.
Para evitar problemas por no saber con exactitud la posición, los navegantes se basaron, siempre que era posible, en el aprovechamiento del conocimiento de la latitud. Navegaban hacia la latitud de su destino, y una vez alcanzada, viraban hacia su destino y seguían una línea de latitud constante. Este procedimiento se conocía como navegación a rumbo occidental (hacia el oeste) o a rumbo oriental (hacia el este). Dutton s Navigation and Piloting , 12 ª edición. G. D. Dunlap y H. H. Shufeldt, eds. Naval Institute Press 1972, ISBN 0-87021-163-3 Esto impedía que un barco siguiera la ruta más directa (un círculo máximo) o una ruta con los vientos y las corrientes más favorables, alargando el viaje días o incluso semanas, y aumentando la probabilidad de que las raciones se acabaran, Cuando las reservas de alimentos a bordo empezaban a escasear, se imponía el racionamiento de la comida a los tripulantes para alargar su duración. lo que podría llevar a la mala salud o incluso la muerte para los miembros de la tripulación debido al escorbuto o el hambre, con el riesgo resultante para la nave.
Los errores en la navegación en numerosas ocasiones se traducían en naufragios. Motivados por una serie de catástrofes marítimas atribuibles a errores graves en el cálculo de la posición en el mar (desastres de gran repercusión pública, sobre todo como el desastre naval de las Sorlingas de 1707, en el que el almirante Sir Cloudesley Shovell perdió cuatro navíos de guerra), el Gobierno Británico estableció la Junta de Longitud en 1714:
Los premios debían ser concedidos por el descubrimiento y demostración de un método práctico para determinar la longitud de un barco en el mar. Se ofrecieron en cantidades crecientes de acuerdo con la exigencia de soluciones de precisión cada vez mayor. Estos premios, por un valor equivalente a millones de dólares en moneda de hoy, motivaron a muchos a buscar una solución.
Gran Bretaña no estaba sola en el deseo de resolver el problema. El rey de Francia Luis XIV fundó la Academia de Ciencias de Francia en 1666. Se le encomendó, entre una amplia gama de otras actividades científicas, el avance de la ciencia de la navegación y la mejora de mapas y cartas de navegación. Desde 1715, la Academia ofreció uno de los dos Prix Rouillés específicamente para la navegación.Taylor, E.G.R., The Haven-finding Art: A History of Navigation from Odysseus to Captain Cook, Hollis & Carter, London 1971, ISBN 0-370-01347-6 Felipe II de España ofreció un premio por el descubrimiento de una solución al problema de la longitud en 1567; en 1598 su hijo Felipe III aumentó el premio. Holanda se sumó al esfuerzo con un premio ofrecido en 1636. Navegantes y científicos de la mayoría de países europeos estaban al corriente del problema y participaron en la búsqueda de una solución. Debido al esfuerzo internacional en la solución del problema y la escala de la empresa, se puede considerar que el cálculo de la longitud representa uno de los mayores esfuerzos científicos de la historia.
Tiempo igual a longitud
Dado que la Tierra gira a una velocidad constante de 360° por día, o 15° por hora, en el tiempo sidéreo existe una relación directa entre el tiempo y la longitud. Si el navegante puede conocer con antelación la hora en el puerto de salida de algún acontecimiento que él mismo también pueda observar unos días después (por ejemplo, un determinado suceso astronómico) y también sabe la hora a la que en su barco se observa dicho acontecimiento, la diferencia entre la hora en tierra y la hora en la nave le dará la posición relativa de la nave con respecto a tierra. Conocer el tiempo local aparente es relativamente fácil. El problema, en última instancia, fue la forma de conocer a gran distancia la hora exacta del puerto de partida.
Métodos propuestos para determinar el tiempo
La primera publicación de un método para determinar el tiempo mediante la observación de la posición de la Luna fue realizada por Johannes Werner en su obra In hoc opere haec continentur Nova translatio primi libri geographiae Cl. Ptolomaei, publicada en Núremberg en 1514. El método fue analizado en detalle por Petrus Apianus en su Liber Cosmographicus (Landshut, 1524).
Parece ser que Johannes Werner se inspiró en una carta de Américo Vespucio escrita en 1502, donde comentaba que: "...Yo sostengo que aprendí [a calcular mi longitud] ... a partir de los eclipses y conjunciones de la Luna con los planetas; y he perdido muchas noches de sueño en la conciliación de mis cálculos con los preceptos de aquellos sabios que elaboraron los manuales y escritos de los movimientos, las conjunciones, aspectos y eclipses de las dos luminarias y de las estrellas errantes, como el sabio rey don Alfonso en sus Tablas, Johannes Regiomontano en su almanaque, y Blanchinus, y el Rabbi Zacuto en su almanaque, que es perpetuo; y cuyas tesis fueron compuestas en diferentes meridianos: el libro del rey Don Alfonso en el meridiano de Toledo, Johannes Regiomontano en el de Ferrara, y los otros dos de ellos en Salamanca. El mejor "reloj" para utilizar como referencia son las estrellas. En los alrededor de 27,3 días solares de una órbita lunar, la Luna se mueve 360 grados alrededor del cielo, volviendo a su antigua posición entre las estrellas. Se trata de 13 grados por día, o poco más de 0,5 grados por hora. Así, mientras que la rotación de la Tierra hace que las estrellas y la luna parecen moverse de este a oeste a través del cielo de la noche, la Luna, a causa de su propia órbita alrededor de la Tierra, se libra de este movimiento aparente, y parece moverse hacia el este (o retrógrada) en alrededor de 0,5 grados por hora. En otras palabras, la Luna "se mueve" al oeste solo 11,5 grados por hora".
Propuesta de Galileo: Lunas de Júpiter El 1612, después de haber determinado los períodos orbitales de las cuatro lunas más brillantes de los satélites (Io, Europa, Ganímedes y Calisto), Galileo propuso que con un conocimiento suficientemente preciso de sus órbitas se podría utilizar su posición como un reloj universal, que haría posible la determinación de la longitud, y trabajó ocasionalmente en este problema durante el resto de su vida.
Para tener éxito, este método requiere la observación de las lunas desde la cubierta de un barco en movimiento. Para ello, Galileo propuso el celatone, un dispositivo en forma de casco con un telescopio acoplado para poder acomodar el movimiento del barco y el del observador a bordo. TST/museo/esim.asp? c = 500174 Celatone Este sistema fue reemplazado más tarde por dos semiesferas separadas por un baño de aceite. Esto proporcionaría una plataforma que permitía al observador permanecer inmóvil mientras el barco se balanceaba por debajo de él, en la forma de una suspensión Cardán. Para establecer la determinación del tiempo a partir de las posiciones observadas de las lunas, se disponía de un Jovilabe (se trataba de una calculadora analógica que permitía deducir la hora a partir de las posiciones astronómicas y que debe su nombre a sus similitudes con un astrolabio Jovilabe). Los problemas prácticos fueron considerables, y el método no se llegó a utilizar en el mar. Sin embargo, sí fue utilizado para la determinación de la longitud en tierra firme.
Propuestas de Halley: Ocultaciones lunares, Desviación magnética Alrededor de 1683, Edmund Halley propuso utilizar un telescopio para observar el momento de la ocultación o acercamiento de una estrella por la luna como un medio para determinar el tiempo en el mar. Halley había acumulado numerosas observaciones de la posición de la luna y de determinadas estrellas a tal fin, y había deducido los medios necesarios para corregir los errores en las predicciones de la posición de la luna.
Tras la muerte de John Flamsteed, en su cargo de nuevo Astrónomo Real Halley había emprendido la tarea de observar las posiciones estelares y la trayectoria de la luna con la intención de complementar los conocimientos existentes y avanzar en su propuesta para determinar la longitud. Halley, Edmund; Propuesta de un método para hallar la longitud en el mar con precisión de un grado, o de veinte leguas., Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 37, 1731/32, p. 185-195 En ese momento, había abandonado el uso de las ocultaciones, prefiriendo las aproximaciones exclusivamente. Halley no dio a conocer los motivos para el abandono de las ocultaciones; sin embargo, hay pocas estrellas brillantes ocultadas por la Luna y la tarea de documentar las posiciones de las estrellas débiles y la formación de los navegantes para reconocerlas habría sido una tarea de enormes proporciones. Usar las aproximaciones de la Luna a estrellas brillantes era un método evidentemente más práctico.
Aunque se había probado el método en el mar, nunca fue utilizado ampliamente ni se consideró como un método viable. Sin embargo, sus observaciones contribuyeron posteriormente al desarrollo del método de las distancias lunares.