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Un almanaque náutico es una publicación que contiene información astronómica utilizada en náutica para navegación astronómica. Además de esta información básica puede contener, además, otra información útil para la navegación como puede ser información sobre mareas y puertos.

En España publica un almanaque náutico el Real Instituto y Observatorio de la Armada de San Fernando, Cádiz. El gobierno británico ha publicado su almanaque náutico sin interrupción desde 1767. El almanaque más utilizado y difundido es el publicado conjuntamente por los gobiernos británico y estadounidense. Los mencionados almanaques son publicaciones gubernamentales que contienen solamente las predicciones astronómicas y otras tablas necesarias para la navegación astronómica. Existen otros almanaques publicados comercialmente que contienen, además de esta información astronómica, otro información útil al navegante como predicciones sobre mareas y otra información sobre puertos, faros, ayudas a la navegación etc. Entre estos tienen gran tradición Reed's Nautical Almanac (publicado desde 1932) y Brown's Nautical Almanac (publicado desde 1877).

El almanaque náutico contiene predicciones sobre las posiciones de los astros en el cielo durante un año natural. Esta posición varía contínuamente por lo que un almanaque determinado solamente es válido para un año específico. El navegante adquiere el almanaque para un año concreto antes de que comience dicho año y así dispone de la información necesaria para la navegación durante todo el año.

El almanaque está organizado en forma de tablas que contienen información sobre las dos magnitudes principales que definen la posición de un astro en la bóveda celeste: la declinación y el ángulo horario referido a Greenwich. Puede además contener información sobre paralaje, semidiámetro observable, brillo, etc. cuando esta información es útil para la navegación. Esta información va tabulada a intervalos de tiempo que suelen ser de hora en hora y el navegante puede calcular la información para tiempos intermedios mediante interpolación lineal.

Además de esta información que varía anualmente el almanaque contiene tablas que ayudan en los cálculos como pueden ser tablas de refracción atmosférica, de posiciones de las estrellas, de interpolaciones, etc.

Es probable que la publicación en papel de almanaques náuticos tengo los días contados y esto por dos motivos principales: (1) El GPS y otros medios de navegación electrónicos hacen innecesaria las técnicas de navegación astronómica y (2) los ordenadores y calculadoras digitales permiten calcular localmente y sobre la marcha la posición de los astros.

Un altímetro es un instrumento de medición que indica la diferencia de altitud entre el punto donde se encuentra localizado y un punto de referencia; habitualmente se utiliza para conocer la altura sobre el nivel del mar de un punto.

Es el más común de todos, su funcionamiento está basado en la relación entre presión y altitud, la presión atmosférica desciende con la altitud, aproximadamente, 1 hPa por cada 27 pies de altitud. Toman como base de referencia el nivel del mar, pero su funcionamiento está condicionado a los cambios meteorológicos, por lo que un altímetro de cierta calidad debería permitir compensar las variaciones de presión provocadas por el clima.

Estos altímetros tienen un funcionamiento irregular si el cambio de altitud es muy brusco, ya que tardan en responder y captar la presión atmosférica; tampoco funcionan bien si, por ejemplo, se realiza la ascensión en un coche con las ventanillas cerradas, ya que en el interior del coche con las ventanillas cerradas la presión será muy diferente a la del exterior.

Dónde h indica la altitud en pies, P₀ es la presión estática y P_ref es la presión de referencia (ambas en la misma unidad).

El funcionamiento del altímetro está basado en los cambios de volumen que experimenta una cápsula cerrada, conteniendo gas a cierta presión, que son medidos mediante un mecanismo que traduce esos cambios en medidas de altitud, con respecto a una presión que se ha reglado mediante el sistema de reglaje que se usa para corregir la medida de altitud por los cambios de presión atmosférica (presión de referencia), este dato de reglaje se obtiene de un barómetro instalado en el punto respecto del cual se desea hacer la medición.

Estos aparatos son pequeños radares que miden la distancia entre dos vehículos aéreos y con respecto al suelo, este se usa sobre todo en bombas y misiles. Altímetros de impulsos o de frecuencia son similares a este pero funcionan emitiendo otro tipo de señales. Algunos de ellos se están montando en satélites con fines científicos para el estudio del geoide, de la dinámica marina, de las variaciones del nivel del mar, y para el análisis de la topografía de las masas continentales. Entre otros satélites altimétricos encontramos el SeaSat, el TOPEX/Poseidon y el Jason-1, de la colaboración CNES/NASA, y el ERS-1, el ERS-2 y el EnviSat, de la European Spatial Agency (ESA).

El funcionamiento del altímetro radioeléctrico es diferente al del altímetro barométrico. Miden la distancia mediante la emisión de pulsos electromagnéticos y el registro del tiempo transcurrido desde la emisión del pulso, y la recepción del eco de retorno de la señal. Como las ondas electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz, el cálculo de la distancia es inmediato, teniendo en cuenta que el tiempo medido es doble y por tanto ha de dividirse entre 2.

donde h es la distancia medida en milímetros, t el tiempo en segundos, y c la velocidad de la luz expresada en mm/s.

Se llama ampolleta, en navegación marítima, al antiguo instrumento usado para medir (mejor dicho estimar) el tiempo.

Así se denominaba a lo que conocemos por reloj de arena, habiéndolas desde fracciones de minuto hasta de media hora. A las de minuto se les denominaba también minuteros y a las de medio y cuarto de minuto, segunderos. Se entendía por "para la ampolleta" al hecho de omitir su volteo en la media hora anterior a la meridiana de sol, para efectuarlo en dicho momento ajustando por tanto la hora de abordo con la hora civil local

Se usaba junto con la corredera para medir la velocidad del barco a través del agua en nudos. También se emplean para realizar estimaciones sobre la distancia recorrida por el barco.

Hasta principios del siglo XI no se conocía otro medio mejor que la ampolleta o reloj de arena para medir pequeños intervalos de tiempo. En las embarcaciones, servía para reglamentar la vida a bordo y calcular la velocidad.

Para su construcción se necesita un vidrio inalterable a los cambios de temperatura. Se fabrican en Egipto en el siglo X. El secreto se divulga con rapidez y se conocen ampliamente en el siglo XII.

El astrolabio es un instrumento que permite determinar las posiciones de las estrellas sobre la bóveda celeste. La palabra astrolabio significa etimológicamente "el que busca estrellas" y debe su procedencia al griego ("ἄστρον", estrella y "λάβιον", (del verbo "λαμβάνω": tomar, agarrar)). En realidad no se sabe bien quien fue el inventor original. Algunas obras de Ptolomeo ya describen su construcción (Almagesto), las cuales fueron utilizadas por otros científicos como Hipatia para hacer mejoras en los cálculos. Se conoce que Hipatia trabajó con su padre para hacer correcciones en el Almagesto de Ptolomeo y construyó un astrolabio. Aún así, también sabemos que Hiparco de Nicea ya construía astrolabios antes que Ptolomeo e Hipatia. Para el siglo VIII ya era ampliamente conocido en el mundo islámico y en Europa en el siglo XII. Aún cuando existen vestigios de la cultura Sumeria, desde 5.000 a. C., que demuestra que los astrólogos sumerios lo utilizaban para saber las posiciones de las estrellas.

Durante los siglos XVI a XVIII el astrolabio fue utilizado como el principal instrumento de navegación hasta la invención del sextante.

Los astrolabios eran usados para saber la hora y podían usarse también para determinar la latitud a partir de la posición de las estrellas. Los marineros musulmanes a menudo los usaban también para calcular el horario de oración y encontrar la dirección hacia la Meca.

El astrolabio se basa en la proyección estereográfica de la esfera. En su forma original requería una placa de coordenadas de horizonte distinta para cada latitud, pero en el siglo XI el astrónomo Azarquiel, en al-Ándalus, inventó una placa única que servía para todas las latitudes. La obra maestra de la técnica de fabricación de astrolabios fue la del sirio ibn al-Shatir, una herramienta matemática que podía ser usada para resolver todos los problemas comunes de astronomía esférica de cinco formas diferentes.

La parte delantera del instrumento sirve para saber en qué parte del mundo se está y qué hora es. Una pieza gira encima de la placa madre, que se llama araña o red, y sirve para saber en qué posición del cielo está el Sol. Esta pieza representa al firmamento visible de todo el mundo. Una aguja representa, por un extremo, al Sol, y por el otro, la hora que es.

La parte trasera de la madre sirve para saber la altura de una torre, la distancia a esa torre y el símbolo del zodiaco que está ocupado por el Sol. Encima de esta parte sólo gira una aguja.

2. Tímpano. Placa grabada con las coordenadas de la esfera celeste; incluye el cénit, el horizonte, líneas de altitud, acimut, ecuador y los círculos de Cáncer y Capricornio.

3. La Araña. La araña es un mapa Astral donde el eje central marca la posición de la Estrella polar; la trayectoria del sol se muestra sobre el círculo eclíptico, el cual está dividido en doce signos Zodiacales.

4. La Regla. Situada sobre la araña, se usa para alinear la fecha sobre el círculo eclíptico con la hora correcta sobre el círculo horario.

5. La Alidada. Se usa para enfilar mediante las pínulas con las graduaciones en el dorso del astrolabio o dorso de la Madre.

6. Dorso de la Madre Todas las observaciones y medidas se realizan en el dorso de la Madre; el círculo graduado que le rodea se denomina Limbo.

El Astrolabio, como ya dijimos, es un instrumento para localizar las posiciones de los Astros, y una vez sabido esto, para calcular el tiempo Solar y Astral
La primera función a realizar es la medida de la Altitud de una estrella sobre el horizonte; para ello suspenda el Astrolabio asiéndolo por la argolla y apunte a una estrella de primera magnitud a través de los orificios de las pínulas que se encuentran en la alidada; anótase el ángulo hallado sobre el limbo al punto extremo de la alidada.

La estrella observada, por ejemplo, "ARTURO", se encuentra a 30 grados sobre el horizonte Oriental. Giramos la araña hasta que el punto indicador de "ARTURO" se sitúe sobre la Almucántara marcada a la altitud de 30 grados sobre el horizonte Oriental; en esta posición podremos resolver las siguientes cuestiones:

A. Posición de los Astros Sin modificar la posición de la araña podemos leer el acimut verdadero de "ARTURO", además de la altitud y acimut del resto de los Astros que estén sobre la línea del horizonte.

B. Cálculo del Tiempo En la misma posición podemos leer el tiempo Astral. Hagamos girar la regla hasta que indique el primer punto Aries, situado en el círculo eclíptico; la punta de la misma marcará el tiempo Astral sobre el círculo graduado o Limbo de la Madre.

C. Tiempo Solar Para obtener el tiempo Solar volveremos al dorso del Astrolabio consultando el calendario de doble escala. Sitúe la alidada en la fecha correcta de la escala de meses y anote el signo zodiacal correspondiente; esto le indicará la posición del Sol en ese día en el círculo eclíptico ; vuelva a la cara del Astrolabio y sitúe la regla en el mismo, sin que la araña cambie se posición original. La punta de la regla marcará la hora solar en el Limbo de la Madre del Astrolabio.

D. Hora Solar Midamos la altura del Sol mediante la alidada; anotemos los grados de altitud conociendo la posición del Sol en el eclíptico (véase punto C); haga girar la araña hasta hacer coincidir la altitud medida y la posición del Sol en el eclíptico con la almucántara correcta; el extremo de la regla le dará la hora solar.

E. Salida y ocaso del Astro Rey Manteniendo la posición del Sol en el eclíptico se coloca éste sobre el horizonte Oriental y Occidental (salida y ocaso), se sitúa la regla coincidiendo con es posición y se lee la hora en el Limbo del Astrolabio.

F. La Luna y los Planetas Para encontrar la posición de la Luna y los Planetas necesitaremos de la ayuda de un "ALMANAQUE NAUTICO".
La hora angular Greenwich (G.H.A.) se da en el primer punto de Aries, los planetas, el Sol y la Luna para cada hora del año. Para localizar la Luna cualquier planeta busque el G.H.A. del planeta para el día y la hora, reste el G.H.A. Aries y le dará el ángulo horario Sidéreo (S.H.A.) del planeta.
Sitúe la Araña de forma que el primer punto de Aries quede en línea con uno de los 0 grados del Limbo del Astrolabio, mida en grados en el sentido de las agujas del reloj el S.H.A. del planeta, coloque la regla en este punto y marque la posición en el borde exterior del círculo eclíptico. Una vez situados la Luna el Sol y los planetas sobre el círculo eclíptico podremos encontrar el signo del zodíaco ascendente saliendo por encima del horizonte Oriental del Astrolabio de cada uno de los planetas, y el signo descendente se encuentra bajando en el horizonte Occidental. Podríamos de esta manera, y con el uso del Almanaque, determinar en qué casa se encontrarían los planetas si supiéramos el momento exacto del nacimiento de un niño.

G. Uso del cuadrado de la sombra Este está situado en el dorso de la Madre. Fue utilizado por los agrimensores para resolver problemas de medidas.
Tome el Astrolabio por la argolla, enfile la Alidada al punto del cual queremos conocer la altura. Observe qué trazo del cuadrado es cortado por la Alidada, por ejemplo el 9, deducirá que la misma es de 9/12 partes de la distancia a la que usted se encuentra del objeto que desea medir.

La azafea (denominado también como al-safîha) es un instrumento de observación astronómica además de un computador analógico útil para la resolución de problemas de astronomía esférica y astrología. La azafea permite el cómputo y observación astronómica en cualquier latitud terrestre (instrumento universal). Azarquiel, astrónomo andalusí que vivió en la ciudad de Toledo (España) en el siglo XI, inventó, construyó y escribió sobre la al-Safiha al-Zarqaliya (Azafea zarqueliana) un tratado sobre el astrolabio universal. Este tratado hizo que el rey Alfonso X el Sabio hiciera incluir una traducción al romance en el libro de la azafea incluido en su Libro del Saber de la Astronomía de 1276. La azafea es uno de los inventos desarrollados por la ciencia andalusí que contribuyó no solo a la astronomía sino también a la orientación y navegación de la época.

Mientras que el astrolabio es diseñado para observaciones y cómputos de una latitud específica, la azafea permite hacer estas observaciones en cualquier latitud terrestre —de ahí la denominación de instrumento universal—. El mismo Azarquiel creó dos variedades distintas de este instrumento astronómico, la denominada ma‘müniyya —denominada de esta forma por haberla dedicado al rey al-Mamun de Toledo— y la abba-diyya ofrecida a al-Mutamid ben Abbad de Sevilla. Este instrumento permitía calcular la relación entre horas temporarias y horas iguales (denominadas también equinociales), la altura del sol sobre el horizonte, la posición del sol en las casas astrológicas (declinación solar), la latitud geográfica del lugar de observación —lo que le convertía en un instrumento útil para la orientación y navegación—, la ascensión recta de un astro y la longitud del arco diurno de un día dado.

El instrumento es básicamente una proyección estereográfica sobre los coluros de los solsticios, en contraposición con la proyección estereográfica polar del astrolabio sobre el plano del horizonte. El centro de proyección empleado en esta proyección es el punto vernal. Este tipo de proyección, una variante de la proyección esterográfica, fue muy novedosa en la época. Sobre el pivote central del instrumento gira una alidada con una escala graduada (regula) con dos pínulas para alinear en un punto de mira el sol o cualquier astro y poder de esta forma trasladar el ángulo a las escalas de la azafea, la brachiolus que es un cursor empleado en los astrolabios universales. Entre las escalas empleadas para el cómputo astronómico se encontraban: la umbra recta y versa (cálculo de tangentes).

Existe un manuscrito 962 de la Real Biblioteca de San Lorenzo de El Escorial, que describe la azafea en 100 capítulos repartidos en 82 folios. También se encuentra descrita en el manuscrito 156 de la Biblioteca de la Universidad Complutense de Madrid. El médico y astrónomo Jacob Ben Machir ibn Tibbon (Profatius judeus) la tradujo al idioma hebreo, y Bernardo el Arábigo contribuyó a la revisión de la obra alfonsina de Azarquiel al verterla al latín en 1278. Esta edición latina hizo que circulara por Europa y astrónomos como Regiomontano publicara en el siglo XV una lista de los problemas astronómicos resueltos mediante la azafea. Entre los escritores y comentadores de este instrumento se encuentra Yehudá ben Mosé ben Cohén. El uso de este astrolabio pudo haber influido posteriormente en otros diseñadores de instrumentos astronómicos como el español Juan de Rojas y Sarmiento, que en el siglo XVI elaboró numerosos estudios sobre el uso de las proyecciones ortográficas en los astrolabios. La idea de hacer un astrolabio universal similar fue desarrollada igualmente en el siglo XVI por el astrónomo alemán Gemma Frisius en lo que denominó astrolabio católico. Ya en el siglo XX Roser Puig y Millás Vallicrosa hicieron numerosos estudios y traducciones acerca de los diversos manuscritos y bibliografía existente sobre este instrumento.

La ballestilla es un instrumento de navegación antiguo utilizado para medir la altura del sol y otros astros sobre el horizonte con el fin de utilizar la información así obtenida en la navegación náutica.

Una descripción de la ballestilla que hizo un judío catalán llamado Levi ben Gerson en 1342 parece ser la noticia más antigua acerca de este instrumento.

La ballestilla es una vara de madera sobre la que se desliza una vara cruzada más pequeña. El marino aplicaba el ojo en un extremo del instrumento, dirigía éste hacia la estrella cuya posición quería medir y deslizaba la vara cruzada hasta que la parte inferior de ésta coincidía con el horizonte y la superior con la estrella. La altura de la estrella (ángulo que forma con el horizonte) se leía directamente en una graduación grabada en la vara principal.

Los marinos —sobre todo los españoles y los portugueses— usaban la ballestilla para determinar la latitud a la que se encontraban midiendo la altura de la estrella polar sobre el horizonte (la altura de Polares sobre el horizonte es una buena medida aproximada de la latitud)

La bitácora en sí es un armario o caja de madera, por lo general de forma cilíndrica o prismática, fija a la cubierta de un barco junto a la rueda del timón, y en la que va montada la aguja náutica mediante suspensión cardán, a fin de que siempre se mantenga horizontal a pesar de los balances y cabezadas del buque. En su interior se colocan imanes y al exterior dos esferas de hierro dulce, para anular la acción perturbadora producida por los hierros de abordo y hacer uniforme el campo magnético que rodea a la aguja, con objeto de lograr que en todo momento señale el norte magnético.

Antiguamente, cuando los buques carecían de puente de mando cubierto, solía guardarse en el interior de la bitácora el llamado cuaderno de bitácora, para preservarlo de las inclemencias del tiempo. El nombre bitácora está basado en los cuadernos de viaje que se utilizaban en los barcos para relatar el desarrollo del viaje. Aunque el nombre se ha popularizado en los últimos años a raíz de su utilización en diferentes ámbitos, el cuaderno de trabajo o bitácora ha sido utilizado desde siempre.

La brújula es un instrumento que sirve de orientación, que tiene su fundamento en la propiedad de las agujas magnéticas. Por medio de una aguja imantada señala el Norte magnético, que es ligeramente diferente para cada zona del planeta, y distinto del Norte geográfico. Utiliza como medio de funcionamiento el magnetismo terrestre. La aguja imantada indica la dirección del campo magnético terrestre, apuntando hacia los polos norte y sur. Únicamente es inútil en las zonas polares norte y sur, debido a la convergencia de las líneas de fuerza del campo magnético terrestre.

Probablemente fue inventada en China, aproximadamente en el siglo IX, e inicialmente consistía en una aguja imantada flotando en una vasija llena de agua. Más adelante fue mejorada para reducir su tamaño e incrementar su practicidad, cambiándose la vasija de agua por un eje rotatorio, y añadiéndose una "rosa de los vientos" que sirve de guía para calcular direcciones. Actualmente las brújulas han recibido pequeñas mejoras que, si bien no cambian su sistema de funcionamiento, hacen más sencillas las mediciones a realizar. Entre estas mejoras se encuentran sistemas de iluminación para toma de datos en entornos oscuros, y sistemas ópticos para mediciones en las que las referencias son objetos situados en la lejanía.

En la actualidad la brújula está siendo reemplazada por sistemas de navegación más avanzados y completos, que brindan más información y precisión; sin embargo, aún es muy popular en actividades que requieren alta movilidad o que impiden, debido a su naturaleza, el acceso a energía eléctrica, de la cual dependen los demás sistemas.

Antes de la creación de la brújula, la dirección en mar abierto se determinaba con la posición de los cuerpos celestes. Algunas veces la navegación se apoyaba con el uso de sondas. Las dificultades principales que se presentaban con el uso de estos métodos eran las aguas demasiado profundas para el uso de sondas, y que muchas veces el cielo estaba demasiado nublado, o el clima era muy neblinoso. La brújula se usaba principalmente para paliar estos problemas, por lo que culturas que no los padecían adoptaron poco el uso de dicho instrumento. Tal es el caso de los árabes, que generalmente contaban con cielos despejados al navegar el Golfo Pérsico y el Océano Índico. Por su parte, los marineros del relativamente poco profundo Mar Báltico hicieron uso extensivo de las sondas. El astrolabio, antigua invención griega, también ayudaba en la navegación.

El descubrimiento de un artefacto Olmeca de hematita que funcionaba de forma similar a una brújula ha generado teorías de que "los Olmecas podrían haber descubierto y usado una brújula de magnetita desde antes del año 1000 AC".

Joseph Needham atribuye la invención de la brújula a China en Science and Civilization in China (Ciencia y Civilización en China), pero debido a que existen desacuerdos en la fecha de aparición del artefacto, es apropiado listar literatura antigua que hace referencia a su posible invención, en orden cronológico:

· La más antigua referencia al magnetismo en la literatura china se encuentra en un libro del siglo IV llamado Book of the Devil Valley Master (鬼谷子): "La magnetita hace que el hierro venga, o lo atrae."

· La primera mención de la atracción magnética de una aguja se encuentra en un libro chino escrito entre los años 20 y 100 (Louen-heng): "Una magnetita atrae una aguja." En 1948, Wang Tchen-touo intentó construir una brújula en forma de cuchara que apuntaba hacia el sur, basándose en el texto. Sin embargo, apuntó que "no hay ninguna mención explícita de un magneto en el Louen-heng" y que "se deben asumir algunas hipótesis para poder llegar a alguna conclusión".

· La primera referencia a un dispositivo magnético usado como señalador de direcciones está en un libro de la Dinastía Song con fechas de 1040-44. Allí se encuentra una descripción de un "pez que señala al sur" en un tazón de agua, que se alineaba a sí mismo hacia el sur. En el escrito, el objeto se recomienda como método de orientación en "la oscuridad de la noche". No hay, sin embargo, ninguna mención a su uso en navegación, ni de cómo el pez fue magnetizado.

· La primera referencia indiscutible a una aguja magnetizada en escritos chinos aparece en 1086. El Dream Pool Essays escrito por Shen Kuo, de la dinastía Song, contenía una descripción detallada de cómo los Geomantes magnetizaron una aguja frotando su punta con magnetita, y colgando la aguja magnética con una fibra de seda con un poco de cera pegada en el centro de la aguja. Shen Kuo señaló que una aguja preparada de este modo algunas veces apuntaba hacia el norte y otras hacia el sur.

· El primer escrito que hace alusión al uso de una aguja magnetizada en navegación es el libro Pingzhou Table Talks, de Zhu Yu, con fecha del año 1117: "El navegante conoce la geografía, él observa las estrellas en la noche, observa el sol en el día; cuando está oscuro y nublado, él observa la brújula". Esto, por supuesto, habría recibido una valiosa ayuda del descubrimiento de Shen Kuo del concepto del norte verdadero: la declinación magnética hacia el polo norte magnético.

· El primer uso de una brújula de navegación de 48 posiciones en el mar está mencionado en un libro titulado "The Customs of Cambodia", escrito por Zhou Daguan, diplomático de la dinastía Yuan. Allí se describe su viaje en 1296 desde Wenzhou hasta Angkor Thom, donde un marinero tomó una dirección de la aguja de "ding wei", equivalente a 22.5° SO. Luego de arribar en Baria, el marinero tomó un dato de "Kun Shen needle", o 52.5° SO.

· El mapa de navegación de Zheng He, también conocido como "The Mao Kun Map", contiene una gran cantidad de detalladas tomas de aguja de viajes de Zheng He.

· Un manual de instrucciones titulado Shun Feng Xiang Song (Fair Winds for Escort) en la Biblioteca Bodleiana de Oxford contiene gran detalle acerca del uso de la brújula de navegación.

Existe un gran debate acerca de qué ocurrió con la brújula luego de su aparición en China. Diferentes teorías incluyen:

· Viaje de la brújula desde China hasta el Medio Este a través de la Ruta de la Seda, y luego a Europa.

· Transferencia directa de la brújula de China a Europa, y luego de Europa al Medio Este.

· Creación independiente de la brújula en Europa, y luego paso de ésta al Medio Este.

Las dos últimas teorías se soportan en evidencias de aparición de la brújula en trabajos europeos antes que en arábigos. La primera mención europea de una aguja magnetizada y su uso entre marineros ocurre en De naturis rerum, de Alexander Neckam, probablemente escrito en París en 1190. Otra evidencia para esto incluye la palabra árabe para "brújula" (al-konbas), similar al kompass o compass de las lenguas germánicas, posiblemente derivada de la antigua palabra italiana para "brújula".

En el mundo árabe, la más temprana referencia al dispositivo se encuentra en The Book of the Merchants' Treasure, escrito por Baylak al-Kibjaki en El Cairo en 1282. Dado que el autor describe haber presenciado el uso de una brújula en un viaje en barco 40 años antes, algunos eruditos se inclinan a anteceder la posible fecha de aparición del objeto consecuentemente. También hay una mención musulmana a una brújula con forma de pez de hierro en un libro persa de 1232.

Existen varios argumentos a favor o en contra de la teoría de que la brújula europea fue un invento independiente.

· La brújula de navegación europea apunta al norte, contrario a la brújula china que siempre apunta al sur.

· La brújula europea siempre ha tenido 16 divisiones básicas, no 24 como la china.

· La aparente imposibilidad de los árabes de servir como intermediarios entre este y oeste debido a la aparición más temprana de la brújula en Europa que en el mundo musulmán.

· El hecho de que la brújula europea evolucionó rápidamente de la aguja magnetizada (1190) a la brújula seca (alrededor de 1300) podría indicar que el anterior invento del artefacto de aguja y tazón fue hecho independientemente.

· La prioridad temporal de la brújula de navegación china (1117) comparada con la europea (1190).

· La forma común de las primeras brújulas europeas con una aguja flotando en un tazón de agua.

En el Mediterráneo, la introducción de la brújula de navegación, al principio sólo conocida como un señalador magnetizado flotando en un tazón de agua, generó, junto con las mejoras en los métodos de cálculos "a ojo" y el desarrollo de las cartas portulanas, un incremento en la navegación durante meses de invierno en la segunda mitad del siglo XIII. Mientras que la tradición hasta entonces evitaba realizar viajes marítimos entre octubre y abril, debido en parte a la falta de cielos despejados durante el invierno, la prolongación de las temporadas de navegación resultaron en un gradual pero sostenido incremento del tráfico marino. Alrededor de 1290, la temporada de navegación podía empezar a finales de enero o en febrero, y terminar en diciembre. Esos meses adicionales eran de considerable importancia económica. Por ejemplo, permitió a las flotas venecianas hacer dos viajes anuales al levante, en vez de uno sólo.

Al mismo tiempo, el tráfico entre el norte de Europa y su zona mediterránea se incrementó notoriamente, con apariciones de viajes comerciales directos desde el Mediterráneo hasta el canal inglés en las décadas finales del siglo XIII. Un factor puede ser que la brújula hizo la travesía por el golfo de Vizcaya más fácil y segura.

Algunos críticos como Kreutz opinan que no fue sino hasta 1410 que realmente el uso de la brújula como medio de orientación se popularizó.

La brújula se utilizó por vez primera como herramienta de orientación bajo tierra en la ciudad minera de Massa, Italia, donde agujas magnetizadas flotantes se usaron como guías para determinar la dirección de los túneles a partir del siglo XIII. En la segunda mitad del siglo XV, la brújula pertenecía al equipo básico que utilizaban los mineros de Tirol para sus trabajos, y poco tiempo después fue publicado un tratado que contenía los usos de la brújula en trabajos subterráneos, escrito por el minero alemán Rülein von Calw (1463-1525).

La brújula seca fue inventada en Europa alrededor del año 1300. Este artilugio consta de tres elementos: una aguja magnetizada, una caja con cubierta de vidrio y una carta náutica con la rosa de los vientos dibujada en una de sus caras. La carta se adhería en la aguja, que a su vez se encontraba sobre un eje de forma que podía rotar libremente. Como la brújula se ponía en línea con la quilla del barco y la carta giraba siempre que el barco cambiaba de dirección, el aparato indicaba en todo momento el rumbo que llevaba el barco. A pesar de que el sistema de agujas en cajas ya había sido descrito por el erudito francés Peter Peregrinus en 1269, fue el italiano Flavio Gioja, piloto marino originario de Amalfi, quien perfeccionó la brújula de navegación suspendiendo la aguja sobre la carta náutica, dándole al aparato su apariencia familiar. Ese modelo de brújula, con la aguja atada a una tarjeta rotatoria, también se describe en un comentario de la Divina Comedia de Dante (1380), y en otra fuente se habla de una brújula portátil en una caja (1318), soportando la noción de que la brújula seca era conocida en Europa por esa época.

Las brújulas de navegación actuales utilizan una aguja o disco magnetizados dentro de una cápsula llena con algún líquido, generalmente aceite, queroseno o alcohol; dicho fluido hace que la aguja se detenga rápidamente en vez de oscilar repetidamente alrededor del norte magnético. Fue en 1936 que Tuomas Vohlonen inventó la primera brújula portátil llena de líquido, diseñada para uso individual. Además, algunas brújulas incluyen un transportador incorporado que permiten tomar medidas exactas de rumbos directamente de un mapa. Algunas otras características usuales en brújulas modernas son escalas para tomar medidas de distancias en mapas, marcas luminosas para usar la brújula en condiciones de poca luz y mecanismos ópticos de acercamiento y observación (espejos, prismas, etc.) para tomar medidas de objetos lejanos con gran precisión.

Algunas brújulas especiales usadas en la actualidad incluyen la brújula de Quibla, usada por los musulmanes para obtener la dirección de la Meca al orar sus plegarias, y la brújula de Jerusalén, usada por los judíos para hallar la dirección a Jerusalén para realizar sus oraciones.

Debido a que la inclinación e intensidad del campo magnético terrestre varía a diferentes latitudes, las brújulas generalmente son balanceadas durante su fabricación. Este balanceo previene medidas erróneas de la brújula debido a las mencionadas variaciones de campo magnético. La mayoría de fabricantes balancean sus brújulas para una de 5 zonas terrestres, que van desde la zona 1, que cubre la mayor parte del hemisferio norte, a la zona 5, que cubre Australia y los océanos del sur. Suunto, fabricante de equipos para exploración, introdujo al mercado las primeras brújulas de 2 zonas, que pueden usarse en un hemisferio completo, e incluso usarse en el otro sin tener fallos importantes de precisión.

Hoy en día la tecnología y computación, además del avance satelital, han dejado muy de lado la brújula reemplazándola por el GPS (Global Position System - Sistema de Posicionamiento Global).

Este sistema da las coordenadas exactas la cual se calcula mediante una triangulación que realizan satélites de este sistema. Los equipos de posicionamiento tienen el tamaño de un teléfono móvil, o el de una calculadora científica. Estos proveen al instante, en cualquier rincón del globo, información de coordenadas, mientras que otros modelos adicionan mapas de la zona que incluyen rutas, gasolineras, puestos sanitarios, y hasta el relieve u hostelería.

En estas épocas toda nave, embarcación o aérea, equipo civil o militar puede estar al alcance de estos equipos.

Sin embargo, barcos y aviones siguen llevando brújulas mejoradas que pueden servir como guía ante desperfectos en sistemas más precisos. Las personas dedicadas a actividades como el senderismo o la exploración, también continúan utilizando la brújula, ya que no tiene partes frágiles y las posibilidades de desperfectos son menores. Además, no requieren pilas (lo cual es relevante desde un punto de vista ecológico y práctico) o acceso a una toma de electricidad.

La brújula reloj solar fue inventada por Fraser a finales del siglo XVIII. Consiste en un reloj de sol horizontal montado sobre un plato magnético. La brújula se orienta automáticamente sobre el eje Norte-Sur, proporcionando de manera inmediata la hora solar al observador, sin necesidad de ningún ajuste.

Este instrumento de doble uso está inspirado en instrumentos fabricados en los siglos XVII-XVIII.

En una de sus caras es un calendario lunar que nos permite conocer la fase lunar, así como la edad lunar (días transcurridos desde la última luna llena), cualquier día del año. Está compuesto por una escala graduada fija en la parte exterior dividida en los doce meses y 365 días, en la parte inferior un disco giratorio en el que se escriben las fases de la luna en el periodo de un año completo.
La otra cara es un instrumento que permite determinar las horas de las Pleamares y Bajamares, se compone de un circulo graduado exterior fijo dividido (horas solares), y un disco giratorio en el que su parte exterior se encuentra graduado con las horas lunares (24 horas). Va provisto de un índice que permite realizar la lectura de la edad de la luna sobre una escala que divide 29,5 partes que se encuentra debajo de él. En su centro se ha realizado un grabado simulando un espejo con un orifico que permite observar la luna en sus distintas fases.

Este instrumento permite determinar los ciclos lunares así como la edad lunar en cualquier día del año y en un periodo de 19 años (Epacta).
Epacta.- La edad de la luna del día 1 de enero de cada año se repite con bastante aproximación cada 19 años, pero no con precisión absoluta. A lo largo de los siglos varía substancialmente. Este instrumento está calculado para las fechas de la luna nueva anterior al final de cada año entre un periodo de 19, de ésta manera las fechas que figuran son las correctas para el próximo ciclo 19 años.
Cálculo de la situación de la Luna y edad de la misma.
La epacta circulo numerado central está dividido en 19 partes, tomando como referencia el año 2000 ( que se sitúa sobre el 23) si seguimos el sentido de la flecha al año 2001 le correspondería el 5, si por el contrario quisiéramos realizar la lectura en el año 1998, le correspondería el l2, este fácil cálculo nos permitirá realizar la corrección del desfase de la luna en los diferentes años.

Este instrumento nos permite conocer de forma aproximada a qué hora solar se producirá las pleamares y bajamares.

Se sitúa el índice de forma que indique en la regleta inferior la edad de la luna (que hemos averiguado previamente en el calendario lunar), sabemos que las 12 horas lunares coinciden con las pleamares y las 6 horas lunares coinciden con las bajamares.

En el espejo podremos observar que la fase de la luna se corresponde con la lectura anteriormente hecha.

Para conocer las horas solares locales a las que se producirán las mareas, solo tendremos que observar en el círculo exterior (horas solares) a qué horas corresponden las 12 y las 6 lunares, si a esto le sumamos el establecimiento de puerto obtendremos la hora aproximada a la que se producirá la pleamar y la bajamar en el lugar donde se realiza la lectura.

Una carta náutica es una representación a escala de aguas navegables y regiones terrestres adjuntas. Normalmente indica las profundidades del agua y las alturas del terreno, naturaleza del fondo, detalles de la costa incluyendo puertos, peligros a la navegación, localización de luces y otras ayudas a la navegación. Las cartas de navegación son instrumentos esenciales para la navegación náutica.

Tradicionalmente las cartas de navegación estaban impresas en papel pero recientemente se han desarrollado sistemas informáticos que permiten el almacenamiento y tratamiento de cartas náuticas con ordenadores.

Representar una esfera en una superficie plana tiene como consecuencia que haya cierta deformación de la realidad, ya que la esfera no puede desarrollarse de forma exacta en el plano.

Es la relación entre lo representado y la realidad. Una escala de 1/10.000 quiere decir que cualquier distancia es 10.000 veces mayor que la representación que hay en la carta; si la escala es 1/2 el área representada es la mitad que la real.

Además, las cartas se suelen llamar de “punto menor” a las que representan grandes extensiones, y de “punto mayor” a las que representan porciones menores.

En muchas cartas, generalmente de navegación costera, está presente el “cartucho”; realmente es un portulano, una representación a mayor escala de una parte de la carta (representación de un lugar, puerto, fondeadero, bahía, isla) dentro de un marco.

Un catalejo es un instrumento óptico monocular empleado para ver de cerca objetos lejanos. Comprende un objetivo óptico y otro ocular, generalmente colocados en un tubo corredizo.

Aparecido entre el siglo XVI y el XVII, su invención es atribuida al holandés Hans Lippershey. En sus primeros tiempos, fue utilizado principalmente por marinos y naturalistas; aunque, también sirve para la observación ornitológica y, hasta cierto punto, para la observación astronómica.

Medir una longitud consiste en determinar, por comparación, el número de veces que una unidad patrón es contenida en dicha longitud.

La unidad patrón utilizada en la mayoría de los países del mundo es el metro, definido (después de la Conferencia Internacional de Pesos y Medidas celebrada en París en 1889) como la longitud a 0ºC del prototipo internacional de platino e iridio que se conserva en Sèvres (Francia).

Esta definición se mantuvo hasta la Conferencia General de Pesos y Medidas celebrada en la misma ciudad en 1960, en donde se definió al metro como 1’650.763,73 veces la longitud de onda en el vacío de radiación anaranjada del criptón 86.

En octubre 20 de 1983 el metro fue redefinido en función de la velocidad de la luz (c=299'792.792 m/s) como la longitud del trayecto recorrido por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299’792.458 de segundo.

Una cinta métrica es la reproducción de un número determinado de veces (3,5,30,50,100) de la unidad patrón.

En el proceso de medida, las cintas son sometidas a diferentes tensiones y temperaturas, por lo que dependiendo del material con el que han sido construidas, su tamaño original variará.

Por esta razón, las cintas vienen calibradas de fábrica para que a una temperatura, tensión y condiciones de apoyo dadas, su longitud sea igual a la longitud nominal.

Las cintas métricas empleadas en trabajos topográficos deben ser de acero, resistentes a esfuerzos de tensión y a la corrosión. Comúnmente, las cintas métricas vienen en longitudes de 30, 50 y 100 m, con una sección transversal de 8 mm x 0,45 mm para trabajos fuertes en condiciones severas o de 6 mm x 0,30 mm para trabajos en condiciones normales.

En cuanto a su graduación para la lectura, las cintas métricas se pueden clasificar en:

Cintas continuas, divididas en toda su longitud en metros, decímetros, centímetros y milímetros como se muestra en la figura 2.1.a.

Para medir una distancia AB con cinta continua, se hace coincidir el cero con un extremo “A” y se toma la lectura de la coincidencia de la graduación con el otro extremo “B” (11,224 m), tal y como se muestra en la figura 2.2.a. Luego la distancia entre A y B es:

Cintas por defecto (substracción) divididas al milímetro solamente en el primero y último decímetro, el resto de la longitud está dividido en metros y decímetros, tal y como se muestra en la figura 2.1.b.

Para medir una distancia AB con una cinta por defecto, se hace coincidir el extremo “B”con el decímetro entero superior más próximo a la longitud a medir (11,300 m en la figura 2.2.b ), y se toma la lectura en el extremo “A” con el primer decímetro, el cual está dividido en centímetros y milímetros (0,076 m en la figura 2.2.b), luego, la distancia entre AB es:

Cintas por exceso, al igual que las cintas por defecto, están divididas en toda su longitud en metros y decímetros, y sólo el último decímetro está dividido en centímetros y milímetros.

Este tipo de cintas posee un decímetro adicional graduado en centímetros y milímetros, colocado anterior al cero de la misma y con graduación creciente en sentido contrario a las graduaciones de la cinta tal y como se muestra en la figura 2.1.c.

Para medir una distancia AB con una cinta por exceso, se hace coincidir el extremo “B” con el decímetro entero inferior mas próximo a la longitud a medir (11,200 m en la figura 2.2.c), y se toma la lectura en el extremo “A” con el decímetro adicional, dividido en centímetros y milímetros (0,024 m en la figura 2.2.c), luego, la distancia entre AB es:

Para poder hacer uso correcto y preciso de las cintas de acero en la determinación de las distancias, es necesario que las medidas se realicen bajo ciertas condiciones ideales de calibración, especificadas estas por los diferentes fabricantes.

Generalmente las condiciones ideales para medición con cintas de acero son las siguientes:

Difícilmente estas condiciones se logran en la medición de distancias, por lo que se hace necesario la utilización de diferentes accesorios, bien sea para hacer cumplir alguna de las condiciones o para medir y estimar la variabilidad de la cinta al ser utilizadas en condiciones diferentes a las ideales.

A continuación se describen algunos de los accesorios utilizados en la medición de distancias con cintas métricas.

Plomada metálica. Instrumento con forma de cono, construido generalmente en bronce, con un peso que varía entre 225 y 500 gr, que al dejarse colgar libremente de la cuerda sigue la dirección de la vertical del lugar, por lo que con su auxilio podemos proyectar el punto de terreno sobre la cinta métrica.

Termómetro. Como se mencionó previamente, las cintas métricas vienen calibradas por los fabricantes, para que a una temperatura y tensión dada su longitud sea igual a la longitud nominal. En el proceso de medida de distancias, las cintas son sometidas a condiciones diferentes de tensión y temperatura, por lo que se hace necesario medir la tensión y temperatura a las cuales se hacen las mediciones para poder aplicar las correcciones correspondientes.

El termómetro utilizado en la medición de distancias con cinta viene graduado en grados centígrados, con lecturas que varían entre – 40 a + 50 ºC de grado en grado, colocado, para su protección, en una estructura metálica de aproximadamente 14 cm de largo, la cual se ajusta a la cinta mediante dos sujetadores. Figura 2.4.

Tensiómetro. Es un dispositivo que se coloca en el extremo de la cinta para asegurar que la tensión aplicada a la cinta sea igual a la tensión de calibración, evitando de esta manera la corrección por tensión y por catenaria de la distancia medida.

Jalones. Son tubos de madera o aluminio, con un diámetro de 2.5 cm y una longitud que varía de 2 a 3 m. Los jalones vienen pintados con franjas alternas rojas y blancas de unos 30 cm y en su parte final poseen una punta de acero.

El jalón se usa como instrumento auxiliar en la medida de distancias, localizando puntos y trazando alineaciones.

Fichas. Son varillas de acero de 30 cm de longitud, con un diámetro φ=1/4”, pintados en franjas alternas rojas y blancas. Su parte superior termina en forma de anillo y su parte inferior en forma de punta.

Las fichas se usan en la medición de distancias para marcar las posiciones finales de la cinta y llevar el conteo del número de cintadas enteras que se han efectuado.

Nivel de mano (nivel Locke). Es un pequeño nivel tórico, sujeto a un ocular de unos 12 cm de longitud, a través del cual se pueden observar simultáneamente el reflejo de la imagen de la burbuja del nivel y la señal que se esté colimando.

El nivel de mano se utiliza para horizontalizar la cinta métrica y para medir desniveles.

Nivel Abney. El nivel Abney consta de un nivel tórico de doble curvatura [A] sujeto a un nonio [B], el cual puede girar alrededor del centro de un semi círculo graduado [C] fijo al ocular. Al igual que el nivel Locke, la imagen de la burbuja del nivel tórico se refleja mediante un prisma sobre el campo visual del ocular [D].

Con el nivel Abney se pueden determinar desniveles, horizontalizar la cinta, medir ángulos verticales y pendientes, calcular alturas y lanzar visuales con una pendiente dada.

Instrumento náutico portátil que consiste en un platillo horizontal y graduado ( de 0 a 360 º) , alrededor de cuyo centro gira una alidada provista de dos pínulas, con las cuales se enfilan los objetos exteriores para conocer el rumbo a que demoran, por la combinación de las indicaciones del instrumento con las de la brújula.

En griego klinein significa inclinación. El clinómetro es un instrumento para medir la inclinación de la superficie de un terreno de sus techos o capas con relación a la horizontal. En navegación sirve para medir la inclinación longitudinal de la quilla con relación al plano de nivel del agua y por ello es muy útil para medir la diferencia de calado entre popa y proa. Fue inventado por el Capitán de navío danés Counig perfeccionado más tarde por Brest M. Touboulie.

Instrumento utilizado para medir ángulos de alturas, elevación, pendiente, o inclinación, como una pendiente de esquí por ejemplo. Sirve para medir alturas de arboles, montañas, etc.

El Clinómetro era un aparato de acero, bronce o latón, que se instalaba en las piezas de artillería con la finalidad de establecer en milésimas la inclinación del tiro usando los nonios de medición y el nivel que tenía el aparato. Su finalidad era determinar el ángulo de tiro en artillería.

El clinómetro es un instrumento de tamaño pequeño y liviano, de fuerte construcción y fácil utilización. Éste posee un orificio por el que se lee la inclinación del sue

lo en grados (al lado izquierdo) y el equivalente a por ciento al lado derecho. El clinómetro tiene una pesa calibrada y giratoria en su interior. Aunque el clinómetro tiene varios usos como medir la altura de árboles o edificios, su mayor uso en la agricultura es para medir la inclinación o pendiente del terreno.

Procedimiento para medir nivel o "contorno" en suelos:

Este instrumento era utilizado para medir la desviación magnética, es decir, la diferencia entre el norte y sur geográficos y, el norte y sur magnéticos. Dicha diferencia debía ser tenida en cuenta por los navegantes para no errar su rumbo. El instrumento tiene "suspensión Cardan", la cual permite compensar los movimientos del barco.

El compás de marcaciones es un instrumento náutico utilizado para determinar demoras de objetos observados. (Demora: ángulo formado por el norte y la visual a un objeto determinado. Si el norte es verdadero se llama demora verdadera, si el norte es magnético se llama demora magnética.)

El tipo más sencillo y corriente tiene un compás o brújula horizontal y una pínula, alidada o visor que permite observar el objeto y simultáneamente leer el ángulo formado con el norte magnético.

Existen también tipos más complejos como prismáticos que, mediante un sistema electrónico-óptico permiten visualizar la marcación de forma digital al mismo tiempo que se observa el objeto por el sistema óptico del prismático.

La toma sucesiva de demoras de puntos fijos de referencia para la navegación, junto con técnicas sencillas de geometría, puede servir al navegante para determinar su posición, rumbo, velocidad etc. Asimismo, la toma de sucesivas demoras de otros buques puede ayudar a determinar si existe riesgo de colisión y qué medidas se deben tomar para evitar el peligro.

Una corredera, también llamada corredera de barquilla o barquilla de corredera, es un instrumento tradicionalmente utilizado por los marinos para medir la velocidad de la nave a través del agua.

La corredera tradicional española era una tablilla de madera con forma de arco gótico (por lo que se llamaba "corredera de barquilla" ya que la forma asemejaba una barca) y lastrada con plomo en su borde inferior para que flotase vertical en el agua. La corredera anglosajona tenía dos lados rectos y el lado inferior curvo de modo que asemejaba un sector circular. Por lo demás su uso y funcionamiento eran iguales. Iba sujeta en las tres esquinas por tres cordeles que se juntaban a cierta distancia y que iban unidos al cordel de la corredera que iba enrollado en un carretel que se podía sujetar de forma que girara libremente. El procedimiento era como sigue:

Un hombre manejaba la corredera y otro la ampolleta. El de la corredera la echaba por la popa y dejaba correr la primera parte para que se estabilizara en el agua. El hombre iba dejando correr el cordel de la corredera libremente pasando por su mano y al sentir el primer nudo cantaba "¡marca!" a lo que el de la ampolleta la invertía y el tiempo empezaba a correr mientras el del cordel iba contando los nudos según iban pasando hasta que el de la ampolleta, en el momento que acababa de bajar toda la arena, cantaba "¡marca!" y el del cordel lo agarraba fuertemente y medía la fracción de nudo que había pasado desde el último y cantaba "¡cinco nudos y un cuarto!".

Los dos cordeles inferiores de la corredera iban bien sujetos pero el superior iba encajado en la corredera con una cuña de forma que el súbito tirón la desprendía y la corredera quedaba horizontal en el agua y se hacía más fácil la recuperación a bordo.

La duración de la ampolleta era de medio minuto más o menos por lo que, dado que una hora tiene 120 medios minutos, la distancia entre nudos es de 1852 m (una milla náutica) dividido entre 120, es decir que los nudos estaban espaciados 15,43 m (50 pies). La distancia exacta entre nudos se calculaba para cada ampolleta en particular.

La determinación de la hora exacta en alta mar es imprescindible para calcular la posición geográfica. Porque la observación astral requiere, además de determinar la altura (ángulo sobre el horizonte), fijar el instante preciso en que se efectúa la observación.

Estos relojes son tratados con sumo cuidado, determinando el "estado absoluto" u error de instrumento a diario, mediante comparación con una señal radiotelegráfica que transmiten distintos observatorios a ese efecto. Por seguridad se transportan dos.

Están montados sobre una articulación cardánica para contrarrestar el efecto de los rolidos y cabeceos que sufre la embarcación.

Desde el principio de la historia de la navegación, que es tanto como decir de la historia del hombre, el problema de la obtención de la latitud fue resuelto por procedimientos basados en la altura de la polar y la observación de las meridianas de los astros. Otra cosa era sin embargo el cálculo de la longitud que no se resolvió hasta bien entrado el siglo XVIII. Bastaría recordar la gesta del navegante español Alvaro de Mendaña para hacerse una idea de la importancia que había de tener la resolución del problema del cálculo de las longitudes - o lo que es lo mismo de un aparato para la medida del tiempo - para la historia de la navegación y los descubrimientos. Este navegante español, en efecto, se cree que descubrió las Islas Salomón, y decimos que se cree, pues habiendo fijado con exactitud la latitud de las mismas los errores que cometió al fijar su longitud fueron de tal magnitud que en un segundo viaje para proceder a su colonización no fue capaz de dar con ellas.

En 1714 el Parlamento inglés ofreció una recompensa de 20.000 libras a quien pudiera dar solución al problema de calcular las longitudes en alta mar con un error máximo de medio grado. Después de cuarenta años de trabajo, el mecánico inglés John Harrison (1693-1776) ganó el premio llamado Copley al construir un cronómetro muy perfecto, el cual se instaló en un barco que en 1761 partía rumbo a Jamaica. Cuando regresó a Inglaterra, después de 147 días, el reloj sólo había variado 1 minuto y 54 segundos. El problema de las longitudes quedaba, pues, resuelto. Sin embargo, la fabricación del cronómetro resultaba cara y complicada. La perfección del cronómetro corrió a cargo de dos franceses: Le Roy y Berthond. Entre 1767 y 1772 varios barcos franceses fueron dotados de cronómetros obteniendo resultados satisfactorios, y en 1772, el cronómetro de Harrison hizo posible el segundo viaje de Cook. A pesar de todo ello, el cronómetro no se aplicó a todos los buques; incluso durante la guerra de América muchos almirantes incurrieron en grandes errores al calcular las longitudes.

La figura representa el H1, primer cronometro marino construido por el inglés Harrison y el mecanismo base de su movimiento que sustituía al péndulo de los relojes terrestres. Como se ve en la figura de la derecha constaba de dos piezas con forma de rombo dotada en los extremos de cuyas diagonales largas con sendas bolas B1, B2, B3 y B4. Dichos rombos giratorios alrededor de sendos ejes E y E' se unían entre si por sendos resortes M y M' transmitieçéndose mutuamente el movimiento por medio de los sectores dentados S y S',.

Aunque autodidacta y de origen humilde, no fue, ni mucho menos, un hombre tosco ni mal educado; se dice que fue carpintero antes que relojero, pero esto habría que matizarlo. Carpintero lo fue su padre, él fue un relojero genial: a los 20 años (en 1713) construyó su primer reloj de pared, cuyo mecanismo era enteramente de madera, no porque no pudiera haberlo hecho con materiales más convencionales, sino para sortear el escollo de la lubricación, muy deficiente en la época. Diez o doce años después inventó un péndulo de parrilla alternando varillas de acero y de latón, para compensar las diferencias de temperatura. Su primer prototipo para resolver el problema de la longitud (el H1) fue un armatoste de madera pero se trataba de un reloj, con dos volantes de balancín interconectados para contrarrestar los efectos del oleaje en el mar.

Para las potencias marítimas del siglo XVIII era crucial resolver el llamado “problema de la longitud”, puesto que de ello dependía la seguridad de la navegación, en un momento en el que eran muchas las vidas y muchos los bienes que comprometía, dada la intensidad que el tráfico marítimo había alcanzado.

En el caso inglés el detonante fue el naufragio en 1707 de la flota mandada por el almirante Shovell que a causa de un fatal error en el cálculo de su posición se precipitó contra los escarpados acantilados de las islas Scilly, en una jornada de intensa niebla. Murieron casi dos mil hombres. Poco después, en 1714, el Parlamento Británico instituiría el premio de 20.000 libras –dos millones de euros de los de ahora- para quien resolviese el problema, con el que ni el eminente Newton ni el astrónomo Halley habían podido. Había además un segundo y un tercer premio, de 15.000 y 10.000 libras respectivamente, que nunca se concedieron, aún cuando postuló a ellos nada menos que el maestro relojero Thomas Mudge (1715-1794), inventor del escape de áncora, y al que en justicia debieron concederle el segundo.

Se ignora como Harrison, que vivía a 360 kilómetros de Londres, se enteró de la existencia del premio, que se convertiría en la obsesión y la obra de su vida. Empezó a trabajar en ello en 1730, a los 37 años, y presentó el último prototipo (el H5) cuando tenía 77 (el H4 lo había presentado a los 68). Era un hombre muy inteligente, extraordinariamente hábil y riguroso en el trabajo; él mismo se embarcó en 1736 para testar el H1 en un viaje a Lisboa. Durante la ida el mar estuvo muy picado, y el reloj no anduvo fino; pero la vuelta, con mar calma, fue otra cosa; tanto que al aproximarse a las costas inglesas, después de 4 semanas de viaje, Harrison se atrevió a contradecir al Capitán sobre la posición del barco. Éste, con sus cálculos astronómicos, determinó que se hallaban en Starpoint, mientas que Harrison, apoyándose en su reloj, sostenía que estaban todavía a sesenta millas marinas al Oeste de ese lugar, en aguas peligrosas. En el último momento el Capitán cedió a las observaciones de Harrison y cambió el rumbo, salvándose todos de un naufragio seguro.

A la vuelta de este viaje la Comisión de la Longitud le recompensó con 500 libras, emplazándole para ensayar el H1 en una travesía transoceánica, pero Harrison rechazó la propuesta porque no estaba del todo satisfecho con el prototipo. En 1741 ya tenía listo el H2, pero nunca será contrastado en el mar a causa de la Guerra de Sucesión austriaca (1740-1748), ya que de ninguna manera los británicos iban a arriesgarse a que el “cronómetro” cayese en manos de sus potencias enemigas Francia y España, aparte de que Harrison se dio cuenta de que había errores en el diseño de los volantes, convenciéndose de que el sistema de balancines era insostenible. En cuanto al H3, con importantes innovaciones respecto de los anteriores, entre ellas un sistema de rodamiento bolas, antecedente de los actuales, trabajó en él durante cinco años, con la ayuda de otras 500 libras que le había dado el Comité de la Longitud, a la espera de que terminase la guerra, pero lo abandonó al no lograr un rendimiento satisfactorio, después de realizar varias pruebas y correcciones, asumiendo que ese tipo de reloj era demasiado aparatoso, incluso para llevar en un barco; lo que le conduciría a cambiar radicalmente su concepción hacia lo que iba a ser su diseño definitivo, el H4, en cuya construcción empleó 13 años. Era parecido a un reloj de bolsillo de la época, pero mucho más grande (13 centímetros de diámetro y 1,45 Kg. de peso), el escape era de paletas, el caracol estaba dotado de un muelle auxiliar para evitar la parada del reloj durante la función de remontaje, y la fuerza que recibía el escape era constante gracias a un muelle secundario que era armado cada 7,5 segundos por el muelle real (remontuar de igualdad o de fuerza constante).

El problema de los prototipos de Harrison radicaba en ser obras excepcionales, fruto de la ingeniosidad peculiar de un hombre, poco aptas para la fabricación o manufactura, motivo de la resistencia de la Comisión de la Longitud a darle el premio y de que ninguno tuviera continuidad. Sin embargo la idea de que la mejor solución al problema de la longitud era un reloj fiable (frente a los que sostenían la vía de los cálculos astronómicos, complicados y falibles, en particular el que se basaba en las posiciones de la luna, auspiciado por el astrónomo real Nevil Maskelyne, el villano de esta historia), permaneció hasta nuestros días, en que la navegación por satélite ha tomado el relevo. También se mantiene su sistema de compensación térmica por combinación de dos láminas de metal de distinto coeficiente térmico, que incorporaron el H3 y el H4, y es utilizado en los termostatos y en los intermitentes de los automóviles.

Los cuatro guarda-tiempos que Harrison entregó al Comité de la Longitud pueden admirarse en la Mansión Flamsteed (Flamsteed House) del Real Observatorio de Grenwich (Royal Observatory Greenwich), todos en condiciones de marcha. La recuperación-salvación de los prototipos la debemos a otro obsesivo genial, el Capitán de Corbeta Rupert Thomas Gould que en 1920, mientras investigaba para la redacción de su gran obra "El cronómetro de marina, su historia y desarrollo", los descubrió abandonados en los almacenes del Real Observatorio. Solicitó y obtuvo permiso para restaurarlos y dedicó a ello el resto de su vida.

El H5 se conserva en el Museo de la "Excelentísima Cofradía de Relojeros de Londres"(The Worshipful Company of Clockmakers of London), situado en la “Clock Room” de la célebre Biblioteca Guildhall, muy cerca de la Catedral de San Pablo, donde también puede admirarse un ejemplar del reloj de pulsera "Millennium" del Dr. George Daniels, que lleva el escape co-axial de su invención, y un ultraplano Patek Phillipe, que asimismo incorpora este escape.

El cuadrante es un antiguo instrumento utilizado para medir ángulos en astronomía y navegación. Se llama cuadrante porque consiste en una placa metálica con forma de cuarto de círculo. En uno de los lados hay dos mirillas (para dirigirlo hacia el astro deseado) y el arco está graduado. Del vértice cuelga una plomada que indica la dirección vertical. La lectura se obtiene de la posición de la cuerda de la plomada sobre el arco graduado.

El cuadrante se aplicó a la astronomía y a la navegación. Los astrónomos lo usaban para medir la altura de los astros por encima del horizonte. Los marinos lo usaban sobre todo para determinar la latitud a la que se encontraban (midiendo la altura sobre el horizonte de la estrella polar o del sol del mediodía) y para determinar la hora (midiendo la altura del sol).

Un cuadrante, como cualquier instrumento graduado, es más preciso mientras más grande es. Para la navegación bastaban cuadrantes pequeños que un marino podía sostener fácilmente. En el siglo XVI el astrónomo danés Tycho Brahe, excéntrico millonario que construyó un castillo en una isla para hacer observaciones astronómicas, fabricó cuadrantes de hasta dos metros de radio. Se necesitaban varias personas para moverlos, pero con ellos Tycho obtuvo las observaciones astronómicas más precisas que se habían hecho hasta entonces. Las mediciones de Tycho Brahe le ayudaron a Johannes Kepler a descubrir que las órbitas de los planetas tienen forma elíptica.

En 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, con su espalda al sol, alinea la sombra del sol sobre el visor con el horizonte lo que se hace con una sola línea recta de visión y evita el problema principal de la ballestilla de cruceta donde el observador necesita visualizar dos líneas simultáneamente. El cuadrante de Davis sufrió varios cambios y mejoras a lo largo de su existencia por lo que los últimos modelos eran bastante diferentes del original.

Así que, hasta mediados del siglo XVIII, 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 cuadrienales 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 extremadamente sencillo determinar la latitud. Debido a la sencillez de este método, que no requiere cronómetro, ha permanecido como tradición prácticamente hasta nuestros días a pesar de la existencia de métodos mucho más versátiles.

Forman la familia a la que pertenecen los quintantes, sextantes y octantes, estando basados todos ellos en el mismo sistema: mediante un espejo montado en un brazo giratorio se lleva la imagen reflejada del astro al ojo del observador tras reflejarse en el espejo fijo una de cuyas mitades no está azogada y a través de la cual el observador observa al mismo tiempo directamente el horizonte. Al estar la imagen reflejada del astro en la línea del horizonte, la altura del astro se lee en el limbo graduado a través de una mirilla que el brazo articulado tiene a tal efecto como muestra la figura siguiente:

Los curvímetros son unos aparatos de medición -que pueden ser analógicos (mecánicos) o digitales- cuyo objetivo es medir la distancia o longitud existente entre dos puntos de un mapa o plano de forma precisa, aunque sin tener en cuenta el desnivel.

Lo que nos facilita un curvímetro es poder seguir con precisión los recovecos de una senda o camino sinuoso marcado en un mapa, y al mismo tiempo ir contabilizando la distancia existente, en función de la escala del mapa. Para eso, tenemos que haber previamente configurado correctamente nuestro curvímetro mecánico o digital, indicando la escala de nuestro mapa.

Los curvímetros mecánicos son aquellos en los que un mecanismo interno a base de ruedas dentadas o engranajes internos (similares a los de los relojes) se pone en acción al mover la ruedecita principal, la que va en contacto con el mapa.

Cuentan además con un mango de donde lo agarramos para así hacerlo "recorrer" el camino elegido. La conexión entre los engranajes del curvímetro mueve una aguja que irá más o menos rápido en función de la escala del mapa previamente configurada o elegida (como dijimos anteriormente) moviendo otra ruedecita del curvímetro instalada para tal fin.

Por último, la cantidad de vueltas que la aguja del curvímetro da (si es que da más de una, dependiendo de la distancia y/o la escala del mapa) se indica con un número que se muestra (otra ruedecita o disco interno que va girando paralelamente). Sabiendo la distancia que marca una vuelta, y contando el número de vueltas, sabremos rápidamente la distancia que nos indica la última medición de nuestro curvímetro.

Los curvímetros mecánicos también suelen incorporar un botón o una ruedecita de "puesta a cero" del número de vueltas, que habrá que pulsar o girar antes de volver a hacer una medición.

Por último, si vamos a adquirir o comprar un curvímetro analógico o mecánico, hay que prestar atención a la cantidad de escalas que tiene disponibles, ya que son limitadas (algo que no pasas con los curvímetros electrónicos).

A diferencia de los mecánicos, los curvímetros digitales funcionan con un circuito electrónico, y por lo tanto con un sensor que mide las vueltas dadas por la ruedecita que va en contacto con el mapa (componente igualmente mecánico), y, tras hacer los cálculos en función de la escala del mapa "seteada" o configurada, muestra los resultados de la medición en un panel digital, similar al de los relojes digitales (de cuarzo liquido, etc.).

La configuración del curvímetro se hace también a través de ese panel digital, y ya no con una ruedecita como en el mecánico, sino a través de botones; botones desde los que también se maneja la puesta a cero, almacenaje de memoria y cualquier otra función disponible.

La ausencia de la mayoría de los componentes mecánicos, y su confección en plástico, hace que los curvímetros digitales sean bastante más livianos que los mecánicos, y por lo tanto más portátiles y cómodos de manipular, lo cual evidentemente es una ventaja. Sin embargo, al funcionar electrónicamente, necesitan una fuente de energía (pila) lo que implica una vida útil determinada, y un gasto adicional una vez acabada la pila, por no mencionar el hecho de que en caso de mucho frío pueden llegar a no funcionar. Esto evidentemente no les pasa a los curvímetros mecánicos.

La mayoría de los curvímetros digitales cuenta además con una cierta cantidad de memoria, donde pueden almacenar cierta cantidad de datos medidos, también "modos" que hacen estimaciones del tiempo que se tardará en recorrer la distancia medida, dependiendo de si se la vaya a hacer a pie, en bicicleta o en un vehículo motorizado, etc.

A su vez, algunos curvímetros digitales cuentan con una linterna, útil para usar en condiciones de poca luz o cuando no podamos visualizar bien nuestro mapa. Otros están incorporados o incorporan en el mismo aparato brújulas, reloj y cronómetro (lo más usual), calculadora, termómetro, brújula, regla, etc.; transformándolo todavía en una herramienta más útil para llevar en una salida de campo.