La historia completa del sextante.
Cuando un barco se acerca a una costa rocosa y la vida del barco y su tripulación depende de una respuesta rápida y precisa. El trabajo del navegador es proporcionar la respuesta. Entonces, ¿qué necesitan los navegantes para encontrar su posición en la superficie terrestre observando las estrellas? Necesitan un almanaque preparado por los astrónomos para pronosticar con precisión dónde estarán los cuerpos celestes, el sol, los planetas lunares y las estrellas de navegación seleccionadas, hora a hora, años en el futuro, en relación con el observatorio que preparó el almanaque, Greenwich. , Inglaterra en los tiempos modernos. Necesitan un cronómetro o algún otro medio para decir la hora en el observatorio que era el punto de referencia para los datos en el almanaque. Es el cartógrafo ' s trabajo para proporcionar cartas precisas para que los navegantes puedan establecer su posición en latitud y longitud o en referencia a masas de tierra o los peligros de rocas y bajíos. Los navegantes necesitan un método matemático rápido y fácil para reducir los datos de sus observaciones celestes a una posición en la carta.Finalmente, los navegantes necesitan un instrumento de medición de ángulos, un sextante, para medir el ángulo del cuerpo celeste sobre una línea horizontal de referencia. . ¿Cómo usan los navegantes las estrellas, incluido nuestro sol, la luna y los planetas para encontrar su camino? Bueno, durante al menos dos milenios, los navegantes han sabido cómo determinar su latitud, su posición al norte o al sur del ecuador. En el Polo Norte, que está a 90 grados de latitud, Polaris (la Estrella del Norte) está directamente sobre nuestras cabezas a una altitud de 90 grados. En el ecuador que es de cero grados de latitud, Polaris está en el horizonte con cero grados de altitud. Entre el ecuador y el Polo Norte, el ángulo de Polaris sobre el horizonte es una medida directa de la latitud terrestre. Si saliéramos esta noche y miráramos en el cielo del norte, encontraríamos a Polaris a unos 40 grados 13 minutos de altitud, la latitud de Coimbra. En la antigüedad, el navegante que planeaba navegar fuera de la vista de la tierra simplemente mediría la altitud de Polaris cuando salía del puerto base, en términos actuales midiendo la latitud del puerto base. Para regresar después de un largo viaje, solo necesitaba navegar hacia el norte o el sur, según corresponda, para llevar Polaris a la altitud del puerto base, luego girar a la izquierda o derecha según corresponda y "navegar hacia abajo por la latitud", manteniendo Polaris a una constante ángulo. Los árabes sabían todo sobre esta técnica. En los primeros días, usaban uno o dos dedos de ancho, un pulgar y un dedo meñique en un brazo extendido o una flecha sostenida a la altura de los brazos para ver el horizonte en el extremo inferior y Polaris en el superior.
El Kamal
En años posteriores, usaron un dispositivo simple llamado kamal para hacer la observación. El kamal que se muestra aquí en realidad es una pieza moderna que hice, pero es muy parecida a las que se usaron hace mil años, y probablemente mucho antes. Observe los nudos en el cordón unido al espejo de popa de caoba tallada. Antes de salir del puerto base, el navegante hacía un nudo en la cuerda para que, sosteniéndola entre los dientes, pudiera ver Polaris a lo largo de la parte superior del espejo de popa y el horizonte a lo largo de la parte inferior.
Para regresar al puerto base, navegaría hacia el norte o el sur según fuera necesario para llevar a Polaris a la altitud que había observado cuando salió de casa, y luego navegaría por la latitud. Con el tiempo, los navegantes árabes comenzaron a hacer nudos en la cuerda a intervalos de un issabah. La palabra issabah significa dedo en árabe y denota un grado 36 minutos, que se consideraba el ancho de un dedo. Incluso desarrollaron un diario de diferentes puertos que registraba qué nudo en el kamal correspondía a la altitud de Polaris para cada puerto que visitaban con frecuencia. A lo largo de la antigüedad, los griegos y los árabes avanzaron constantemente la ciencia de la astronomía y el arte de la astrología. Hace unos mil años, en el siglo X, los árabes introdujeron en Europa dos importantes instrumentos astronómicos, el cuadrante y el astrolabio.
Los astrónomos Astrolabio.
Astrolabio de astrónomo árabe hecho por Hajji Ali de Kerbala alrededor de 1790. Tiene aproximadamente 3 pulgadas y media de diámetro. Se usó para encontrar la hora de salida y puesta del sol y la altura del sol y las estrellas seleccionadas. Es importante destacar que se usó para encontrar la dirección de La Meca para las oraciones matutinas y vespertinas de los musulmanes devotos.
En la palabra "astrolabio", astro "significa" estrella y "labe" se traduce aproximadamente como "tomar" o "encontrar". El hermoso, intrincado y costoso astrolabio del astrónomo fue el abuelo del cuadrante y astrolabio del marinero, mucho más simple y fácil de usar. El cuadrante del marinero, un cuarto de círculo hecho de madera o latón, se generalizó para la navegación alrededor de 1450, aunque su uso se remonta al menos al año 1200.
Cuadrante de latón del marinero.
La escala abarca 90 grados y se divide en grados enteros. Una plomada establece una línea vertical de referencia. El cuadrante que se muestra aquí es una réplica del tipo que Colón podría haber usado en sus viajes al Nuevo Mundo. Este está delimitado en las latitudes de Lisboa, Cabo Verde y Serra Leoa, cerca del Ecuador, donde se sabe que visitó Colón.
El cuadrante fue un instrumento popular entre los exploradores portugueses. Colón habría marcado la altitud observada de Polaris en su cuadrante en puertos de escala seleccionados, al igual que el marinero árabe haría un nudo en la cuerda de su kamal. Alternativamente, el navegante podría registrar la altura, o altitud, de Polaris cuantitativamente en grados en Lisboa y en otros puertos a los que podría desear regresar. No pasó mucho tiempo antes de que se publicaran listas de las alturas de muchos puertos para guiar a la gente de mar hacia arriba y hacia abajo por las costas de Europa y África. Durante la década de 1400, los exploradores portugueses viajaban hacia el sur a lo largo de la costa de África en busca de una ruta hacia el oriente. Cuando un marino se acerca al ecuador en dirección sur, Polaris desaparece bajo el horizonte. Entonces, en los mares del sur, los marineros tenían que tener una forma diferente de encontrar su latitud. Bajo las órdenes del príncipe portugués Enrique, El Navegante, en 1480, los astrónomos portugueses habían descubierto cómo determinar la latitud utilizando la posición del sol mientras se movía al norte y al sur del ecuador con las estaciones, lo que ahora llamamos su "declinación". " En términos simples, el navegante podría determinar su altura, su latitud, usando su cuadrante para tomar la altitud del sol a su máxima altitud al mediodía aparente local, y luego hacer una corrección simple para la posición del sol en el norte. o al sur del ecuador según la fecha.
El cuadrante de los marineros fue un gran paso conceptual hacia la navegación celeste. Como el método de nudos en una cuerda del kamal árabe, el cuadrante proporcionó una medida cuantitativa, en grados, de la altitud de Polaris o el sol, y relacionó este número con una posición geográfica, la latitud, en la superficie de la tierra. Pero a pesar de toda su utilidad, el cuadrante tenía dos limitaciones principales: en una cubierta ondulada y ventosa, era difícil mantenerlo exactamente vertical en el plano de un cuerpo celeste. Y era simplemente imposible evitar que el viento hiciera saltar la plomada.
Un hermoso astrolabio de marineros.
Este astrolabio de marineros fue construido en Lisboa por J. de Goes en 1608, ahora en el Museo de Historia de la Ciencia, Florencia, Italia. Los astrolabios de Marineros son ahora muy raros y caros - se sabe que sobreviven menos de cien y la mayoría de estos están en malas condiciones habiendo sido recuperados de naufragios. El astrolabio marino era una versión simplificada del astrolabio mucho más sofisticado del astrónomo de Oriente Medio que vimos hace un momento.
Se eliminaron todas las escalas complejas, dejando solo una escala circular simple marcada en grados. Una alidada giratoria llevaba pínnulas de avistamiento. Sosteniendo el instrumento a la altura de los ojos, el usuario podría ver la estrella a través de las pínulas y leer la altitud de la estrella desde el punto donde la alidada cruza la escala.
Astrolabio en uso.
Para ver el sol, el astrolabio se dejó colgar libremente y la alidada se ajustó de modo que un rayo de luz solar pasara a través del orificio de la paleta superior y cayera precisamente sobre el orificio de la paleta inferior. El astrolabio fue popular durante más de 200 personas. años porque era confiable y fácil de usar en las condiciones frecuentemente adversas a bordo del barco.
La Cruz-Bastón.
Esta es una reproducción moderna en el estilo popular entre los navegantes holandeses en el siglo XVIII. El siguiente paso en la evolución de los instrumentos de navegación celeste fue el bastón en forma de cruz, un dispositivo que se asemeja a una cruz cristiana. Curiosamente, su principio operativo era el mismo que la del kamal. La pieza vertical, el espejo de popa o rama, se desliza a lo largo del asta de modo que la estrella pueda verse sobre el borde superior del espejo de popa mientras el horizonte está alineado con el borde inferior.
El matemático persa Avicena escribió sobre un bastón cruzado en el siglo XI. El concepto probablemente llegó a Europa cuando Levi ben Gerson, trabajando en la escuela de español en catalán en 1342, escribió sobre un instrumento llamado balestilla que describió como un ser hecho de un "palo cuadrado" con un travesaño deslizante.
El Cross-Staff en uso.
Este dibujo, de un libro español sobre navegación publicado en 1552, muestra cómo se utilizó el bastón para determinar la altitud de Polaris. Si alguna vez ha escuchado la frase "disparar a las estrellas", proviene de la práctica de sostener una cruz: el bastón frente al ojo del usuario con una mano, con el espejo de popa agarrado con la otra mano para que la persona parezca un arquero. apuntando al sol. Los primeros bastones cruzados tenían solo dos piezas: el bastón y un espejo de popa, pero con el tiempo se volvieron más elaborados.
Después de 1650, la mayoría de las astas cruzadas "modernas" tienen cuatro travesaños de diferentes longitudes. Cada espejo de popa corresponde a la escala de uno de los cuatro lados de la vara. Estas escalas marcan 90, 60, 30 y 10 grados, respectivamente. En la práctica, el navegante utilizó solo un espejo de popa a la vez. El principal problema con el bastón transversal era que el observador tenía que mirar en dos direcciones a la vez: a lo largo de la parte inferior del espejo de popa hacia el horizonte y a lo largo de la parte superior del espejo de popa hacia el sol o la estrella. ¡Un buen truco en una plataforma rodante!
Cuadrante de Davis.
Hecho por un artesano inglés llamado Walter Henshaw en 1711. Está hecho de palisandro con una escala diagonal sobre boj. Uno de los instrumentos más populares del siglo XVII fue el cuadrante de Davis o pentagrama. El Capitán John Davis concibió este instrumento durante su viaje para buscar el Pasaje del Noroeste. Fue descrito en su Seaman's Secrets publicado en 1595. Se le llamó cuadrante porque podía medir hasta 90 grados, es decir, un cuarto de círculo.
El observador determinó la altitud del sol observando su sombra mientras simultáneamente miraba el horizonte. Relativamente económicos y resistentes, con un historial comprobado, los cuadrantes de Davis siguieron siendo populares durante más de 150 años, incluso después de que se inventaran instrumentos mucho más sofisticados que utilizan ópticas de doble reflexión. Una de las principales ventajas del bastón trasero de Davis sobre el bastón transversal era que el navegante tenía que mirar en una sola dirección para tener la vista: a través de la rendija en la veleta del horizonte hacia el horizonte mientras simultáneamente alineaba la sombra de la sombra. veleta con la hendidura en la veleta del horizonte. El principal problema con los instrumentos de visión trasera era que era difícil, si no imposible, ver la luna, los planetas o las estrellas. Por lo tanto, hacia fines del siglo XVII y en el siglo XVIII, los fabricantes de instrumentos más inventivos estaban cambiando su enfoque hacia sistemas ópticos basados en espejos y prismas que podrían usarse para observar los cuerpos celestes durante la noche. El desarrollo crítico fue realizado de forma independiente y casi simultáneamente por John Hadley en Inglaterra y por Thomas Godfrey, un vidriero de Filadelfia, alrededor de 1731. La idea fundamental es usar dos espejos para hacer un instrumento doblemente reflectante: el precursor del sextante moderno.
Diagrama de sextante.
El instrumento funciona sosteniendo el instrumento verticalmente y apuntándolo hacia el cuerpo celeste. Observe el horizonte a través de una parte no plateada del espejo del horizonte. Ajuste el brazo índice hasta que la imagen del sol o la estrella, que ha sido reflejada primero por el espejo índice y segundo por la parte plateada del espejo del horizonte, parezca descansar sobre el espejo. horizonte. La altitud del cuerpo celeste se puede leer en la escala del arco del marco del instrumento.
Los primeros octantes doblemente reflectantes de Hadley estaban hechos de láminas sólidas de latón. Eran pesados y tenían mucha resistencia al viento. Los instrumentos de madera más ligeros que podrían hacerse más grandes, con escalas más fáciles de dividir con precisión y con menos resistencia al viento los reemplazaron rápidamente.
Octante temprano de Hadley.
Este octante de caoba fue fabricado alrededor de 1760 por el famoso fabricante de Londres, George Adams. El octante de Hadley de 1731 fue un avance importante sobre todos los diseños anteriores y sigue siendo el diseño básico del sextante moderno. Era realmente un dispositivo de "apuntar y disparar". El observador miró a un lugar: la línea recta del horizonte vista a través del vidrio del horizonte junto a la imagen reflejada de la estrella. La vista fue fácil de alinear porque el horizonte y la estrella parecían moverse juntos mientras el barco cabeceaba y rodaba.
Hemos visto cómo los navegantes podían encontrar su latitud durante muchos siglos, pero los barcos, las tripulaciones y la valiosa carga se perdieron en los naufragios porque era imposible determinar la longitud. A lo largo del siglo XVII y hasta bien entrado el siglo XVIII, hubo una prensa en curso para desarrollar técnicas para determinar la longitud. El elemento que faltaba era una forma de medir el tiempo con precisión. Los fabricantes de relojes estaban ocupados inventando ingeniosos dispositivos mecánicos mientras los astrónomos promocionaban un método celeste llamado "distancias lunares". Piense en la luna como la manecilla de un reloj que se mueve a través de una esfera de reloj representada por los otros cuerpos celestes. A principios del siglo XVIII, los astrónomos habían desarrollado un método para predecir la distancia angular entre la luna y el sol, los planetas o las estrellas seleccionadas. Usando esta técnica, el navegante en el mar podría medir el ángulo entre la luna y un cuerpo celeste, calcular el tiempo en el que la luna y el cuerpo celeste estarían precisamente a esa distancia angular y luego comparar el cronómetro del barco con el tiempo en el observatorio nacional. Sabiendo la hora correcta, el navegante ahora podría determinar la longitud. Cuando el sol pasa por el meridiano aquí en Coimbra, la hora solar local son las 1200 del mediodía y en ese instante son las 1233 PM, hora media de Greenwich. Recordar que 15 grados de longitud equivalen a una hora de tiempo nos da la longitud de 8 grados, 15 minutos al oeste de Greenwich. El método de la distancia lunar para decir la hora todavía se usaba a principios del siglo XX cuando fue reemplazado por el tiempo por el radio telégrafo. Un octante mide ángulos de hasta 90 grados y es ideal para observaciones de cuerpos celestes sobre el horizonte. Pero se necesita un rango de ángulo mayor para las observaciones de la distancia lunar. Era muy sencillo agrandar el octante de Hadley, un octavo de círculo, al sextante, un sexto de círculo, que podía medir hasta 120 grados.
Uno de los primeros sextantes de John Bird.
El primer sextante fue producido por John Bird en 1759. Este es un ejemplo muy temprano de su trabajo ahora en el Nederlands Scheepvaart Museum en Amsterdam. El marco es de caoba con escamas de marfil, es tan grande y pesado que necesitaba un soporte que encajara en una toma del cinturón de los observadores.
Un sextante de latón de Dollond.
Aquí hay un sextante de latón fino de principios del siglo XIX por el maestro fabricante de instrumentos de Londres John Dollond. En la primera mitad del siglo XVIII hubo una tendencia a volver a los octantes y sextantes de marco de madera para producir instrumentos más ligeros en comparación con los de metal.
Sextante de ébano.
Un ejemplo muy hermoso de H. Limbach de Hull de un sextante con un marco de ébano. Se usó ébano debido a la resistencia de la madera densa a la humedad. La escala y el nonio se dividieron en marfil, o deberíamos decir ahora hueso. exitoso porque la madera tendía a partirse en el arco largo de un sextante.
Ejemplos de diseños de marcos sextantes.
Una muestra de variaciones en el diseño del marco. El desafío era producir cuadros sextantes que fueran livianos, de baja resistencia al viento y con un mínimo cambio de dimensiones con los cambios de temperatura, algunos de ellos, como puede ver, son bastante estéticamente agradables.
Ramsden pentant.
Para ser correcto, el instrumento debe llamarse pentante, una quinta parte de un círculo, en lugar de sextante. Esta joya tiene un radio de solo 4 1/2 pulgadas. La escala se divide en plata de menos 5 grados a 155 grados con cada grado dividido en tres a 20 minutos de arco.Como puede ver, la escala está biselada a 45 grados.¿Por qué establecer la escala en un ángulo con el marco? ¡solo para demostrar que podía hacerlo!
Probablemente el mejor fabricante de instrumentos del siglo XVIII fue el inglés Jesse Ramsden. Su especialidad era la división precisa de escalas. Aquí hay un pequeño sextante de bronce que Ramsden hizo poco antes de su muerte en 1800. El mayor logro de Ramsden fue inventar un "motor divisor" de alta precisión, el aparato utilizado para dividir la escala en grados y fracciones de grados. Su diseño fue considerado tan ingenioso que el British Board of Longitude otorgó a Ramsden un premio de 615 libras, en términos del siglo XVIII, una pequeña fortuna. Su "motor divisor" ahora reside en la Institución Smithsonian en Washington. El desarrollo de una división de escala más precisa fue un hito en el desarrollo de instrumentos. Ciertamente, permitió observaciones más precisas, pero también permitió instrumentos más pequeños, más ligeros y más fáciles de manejar.
El sextante moderno 1988.
El estándar de excelencia para los sextantes posteriores a la Segunda Guerra Mundial fue establecido por la firma C. Plath en Alemania. Aquí hay un ejemplo de 1988. Entre sus accesorios se encuentra un vidrio de horizonte sin plateado que permite al observador ver el horizonte completo como una línea recta a través de la ronda. vidrio horizonte; una lente astigmatizadora que distorsiona la imagen de una estrella en una línea recta para una alineación precisa con la línea del horizonte; un micrómetro de tambor de liberación rápida que lee una décima parte de un minuto de arco. También hay un sistema de iluminación provisto por batería para el micrómetro de tambor y el accesorio de horizonte artificial de burbujas. Este accesorio y un telescopio monocular completan el equipo, pero, a pesar de todos los refinamientos modernos y elegantes, el sistema óptico es exactamente lo que John Hadley propuso en 1731.
Con el amable permiso de Peter Ifland, Ph. D. en Bioquímica (U. de Texas) Comandante de la Reserva Naval de los Estados Unidos y de la Universidad ASAlves de Coimbra.
Nuestra colección de sextantes de latón macizo fino hechos a mano son probablemente las mejores reproducciones de los sextantes náuticos tradicionales, que se han utilizado en la navegación celeste desde 1757.Nuestros sextantes se basan en un diseño comprado por el capitán Cambell, pero el octante original del que el El sextante moderno vino fue creado por John Hadley alrededor de 1731. Los sextantes son viables, pero no están destinados a ser utilizados para la navegación seria. Son regalos náuticos ideales para los amantes del mar o los coleccionistas de instrumentos de navegación históricos.