En esta primera parte conoceremos 8 instrumentos astronomicos de la antigüedad que son Gnomon, Brujula Solar Vikinga, Anillo Solar Astronómico, Nocturlabio, Torquetum, Reloj de Sol, Clepsidra y Cuadrante donde mencionamos para que sirven, algunos autores, como se usan, entre otras cosas.
Gnomon
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En origen, la palabra gnomon (en griego γνώμων:‘guía’ o ‘maestro’) |
Es un palo o estilete clavado en una posición fija, que puede ser el suelo o una pared. Puede estar clavado ortogonal a la superficie o formando un cierto ángulo.
Se trata del instrumento astronómico más sencillo y antiguo. hacía referencia a un objeto alargado cuya sombra se proyectaba sobre una escala graduada para medir el paso del tiempo.
Sirve para estudiar el movimiento aparente del Sol a través de la evolución de la sombra que proyecta. Podemos observar cómo se mueve la sombra del gnomon a lo largo del día y cómo varía su longitud a lo largo de las estaciones.
Las hipérbolas dibujadas en el suelo marcan la trayectoria de esa sombra a lo largo de cada día en distintas épocas del año. La curva más próxima al gnomon corresponde al recorrido de la sombra durante el solsticio de verano, cuando el Sol alcanza mayor altura sobre el horizonte; por eso la sombra es la más corta de todas. En cambio, la más larga corresponde al solsticio de invierno, cuando el Sol está más bajo.
Si se remplazan gnómones en localidades lo bastante separadas y se coordinan las medidas del modo adecuado, este dispositivo tan sencillo puede usarse para medir el tamaño de la Tierra como lo hizo Eratóstenes en el siglo III antes de nuestra era. En definitiva, el gnomon constituye un ejemplo de instrumento sencillo capaz de brindar un rendimiento científico y didáctico considerable si se aplica con astucia.
Brujula solar vikinga
La brújula Vikinga o Vegvísir es el símbolo mágico y de protección usado por los antiguos Vikingos para su orientación en tiempos de oscuridad y navegaciones ancestrales.
El significado de la vieja brújula vikinga no era mas que un símbolo de poder usado por los Vikingos para atemorizar a sus rivales con magia y el ancestral miedo a lo místico, el nombre que le fue asignado a este símbolo es (Vegvisir).
La brújula de los vikingos, también conocida como la brújula de orientación nórdica, Se cree que la brújula vikinga estaba compuesta por dos elementos, por un lado una tabla de sombra, que sería un disco de madera como el disco de Uunartoq con un palito central o gnomon tipo reloj de sol y por el otro un cristal que podría haber sido espato de islandia, denominado piedra solar o sólarsteinn.
Esta piedra era el espato de Islandia, una piedra transparente. Este cristal tiene doble refracción y se genera gracias a una propiedad inusual llamada “birrefringencia” la que permite detectar fácilmente los rayos de sol.
Aunque esté nublado o el sol acabe de
esconderse, esta variedad de calcita pulida polariza los rayos ultravioleta de
modo que es más sencillo detectar su origen, donde está el Sol se ve una mancha
azulada en el cristal muy clara.
Una vez localizado el sol gracias a la piedra trasparente, los vikingos marcaban su posición en el disco de madera. Como si el sol estuviera visible, marcaban la sombra que reflejaba desde el palo central y gracias a esto podían identificar los puntos cardinales.
Los Húngaros que proyectaron e impulsaron esta hipótesis, realizaron experimentos con estas piedras solares siendo capaces de localizar el norte con un margen de error de apenas 4 grados de variación.
Este método seguía funcionando casi una hora después de la puesta de sol. Una prueba de que la brújula solar vikinga podía funcionar en condiciones climáticas de nubosidad.
Como es natural cuando había sol, solo bastaba con utilizar el disco de madera, el que se colocaba flotando sobre un recipiente para mantenerse horizontal. La sombra del palo indicaba claramente el Este-Oeste, (Un reloj de sol conocido como la brújula de sol vikinga).
Algunos estudiosos apuntan alternativas al espato de Islandia, un material que no se encuentra en Noruega, Dinamarca ni Suecia. Esto da fe que los antiguos vikingos estuvieron navegando durante siglos sin ayuda de su famosa brújula nórdica hasta descubrir Islandia.
Entre los cristales alternativos que se usaban están los siguientes: la iolita, la andalucita, la turmalina y la estaurolita. Todos ellos son minerales que cambian de color cuando absorben más luz.
Este video contiene un fragmento de una película donde utilizan la brujula vikinga y la priedra que utilizaban para su orientación.
Anillo solar astronómicos
Los anillos astronómicos (en latín : annuli astronomici ), también conocidos como anillos de Gemma , son uno de los primeros instrumentos astronómicos . El instrumento consta de tres anillos, que representan el ecuador celeste , la declinación y el meridiano.
Se puede utilizar como un reloj solar para indicar la hora, si se conoce la latitud y la estación aproximadas , o para indicar la latitud, si se conoce u observa la hora (al mediodía solar). Puede considerarse una esfera armilar portátil simplificada o una forma más compleja de astrolabio .
El dial está suspendido de un cordón o cadena; el punto de suspensión en el anillo meridiano vertical se puede cambiar para que coincida con la latitud local. La hora se lee en el anillo ecuatorial; En el siguiente ejemplo, la barra central se retuerce hasta que un rayo de sol pasa a través de un pequeño orificio y cae sobre el anillo ecuatorial horizontal.
Los tres anillos están orientados con
respecto al meridiano local , el ecuador del planeta y un objeto celeste. El
instrumento en sí se puede utilizar como plomada para alinearlo con la
vertical. A continuación, se gira el instrumento hasta que un solo haz de luz
atraviesa dos puntos del instrumento. Esto fija la orientación del instrumento
en los tres ejes .
El ángulo entre la vertical y el haz de luz da la elevación solar . La elevación solar es función de la latitud, la hora del día y la estación. Cualquiera de estas variables se puede determinar utilizando anillos astronómicos, si se conocen las otras dos.
La altitud del sol no cambia mucho en un solo día en los polos (donde el sol sale y se pone una vez al año), por lo que las mediciones aproximadas de la altitud solar no varían con la hora del día en las latitudes altas.
Nocturlabio
Fabricación : Los nocturlabios han sido construidos normalmente de madera o latón. Un nocturlabio tiene un disco externo marcado con los meses del año y un disco interno marcado con las horas (y quizás medias horas), así como lugares para una o más estrellas de referencia.
También tiene un puntero de rotación en el mismo eje, como los discos. El eje o punto de giro, debe permitir que una estrella se pueda ver a través de él, se utiliza normalmente un remache hueco.
Las estrellas de referencia más utilizados son las estrellas de la Osa Mayor o Kochab del Osa Menor. La estrella Schedar de Casiopea también puede ser utilizada, ya que está al lado opuesto del cielo de la Osa Mayor.
Uso: El disco interno se gira de manera que la marca de la estrella de referencia elegida apunte a la fecha actual en el disco externo. Se mira la estrella polar a través del centro del dispositivo, y el puntero del brazo se gira hasta apuntar a la estrella de referencia elegida. La intersección del brazo puntero con las marcas de hora en el disco interno indica la hora. El instrumento debe ser mantenido en posición vertical y debe tener un mango o una sugerencia similar tal como el de la dirección de abajo.
Torquetum
El torquetum es un instrumento medieval de medición astronómica diseñado para tomar y convertir las mediciones realizadas en tres conjuntos de coordenadas: horizontal, ecuatorial y eclíptica. En cierto sentido, el torquetum sería un ordenador analógico.
El torquetum estaba compuesto de discos y placas. También permitía calcular la posición de los cuerpos celestes y ajustar la hora y la fecha.
El relato más antiguo del torquetum aparece en los escritos de Bernando de Berdun y Franco de Polonia. La obra de Franco de Polonia se publicó en 1284; sin embargo, la obra de Bernardo de Verdún no contiene fecha. Por lo tanto, es imposible saber qué obra se escribió primero. La obra de Franco fue más conocida y se le atribuye la distribución del conocimiento sobre el torquetum .
Se cree que el primer torquetum fue construido por Jabir ibn Aflah (más conocido como Geber). Sin embargo, existe evidencia contradictoria que sugiere que Jabir simplemente inspiró la invención del torquetum. Una de las razones es que existe poca evidencia que sugiera que fue creado por Jabir. Sin embargo, es igualmente probable que sea invención de Bernardo de Verdún, Franco de Polonia o Jabir ibn Aflah.
El instrumento se creó por primera vez en algún momento del siglo XII o XIII. Sin embargo, los únicos ejemplos sobrevivientes del torquetum datan del siglo XVI. A mediados del siglo XVI, el torquetum sufrió numerosos cambios estructurales en el diseño original. El cambio más importante fue el del fabricante de instrumentos, Erasmus Habermel. Su alteración permitió a los astrónomos realizar observaciones en las tres escalas.
La base del instrumento
representa el horizonte y está construida sobre una bisagra y una parte
conocida como el lápiz sostiene el instrumento hasta la latitud complementaria
del espectador. Esto representa el ecuador celeste y el ángulo varía según la
ubicación de la vista en la Tierra. Las diversas placas y círculos que componen
la parte superior del instrumento representan la esfera celeste. Estas partes
están construidas sobre la base y encima de la basílica, que gira sobre un
alfiler para representar el eje de la Tierra. El calendario zodiacal está inscrito
en la tabula orbis signorum, esto es parte de los aspectos mecánicos del
instrumento que eliminan los tediosos cálculos requeridos en instrumentos
anteriores.
La versatilidad del "torquetum" se manifiesta en sus tres posibles configuraciones para la medición. El primer método utilizado coloca los instrumentos sobre una mesa sin ángulos dentro del conjunto de instrumentos. Esta configuración da las coordenadas de los cuerpos celestes en relación con el horizonte. La basílica está configurada de manera que la marca de 0 grados esté orientada hacia el norte. El usuario ahora puede medir la altitud del cuerpo celeste objetivo, así como usar la base como una brújula para ver los posibles caminos que recorren.
La segunda configuración utiliza el lápiz óptico para elevar el conjunto base a una co-latitud de 90 grados. La posición de los cuerpos celestes ahora se puede medir en horas, minutos y segundos usando el reloj inscrito en el almuri. Esto ayuda a dar las coordenadas adecuadas de ascensión y declive de los cuerpos celestes mientras viajan por el espacio. El punto cero para las coordenadas de ascensión y declive de los cuerpos celestes a medida que viajan por el espacio. El punto cero para la ascensión se establece en el equinoccio de primavera, mientras que la medida final (declive) es el ecuador, esto pondría el Polo Norte en el punto de 90 grados.
La tercera y más común configuración del "torquetum" utiliza todos sus activos para realizar mediciones. La parte superior ahora se coloca en un ángulo igual a la oblicuidad de la eclíptica, lo que permite que el instrumento dé las coordenadas de la eclíptica. Esto mide los cuerpos celestes ahora en escalas de latitud y longitud celestes que permiten una mayor precisión y exactitud en la toma de medidas.
Estas tres configuraciones diferentes permitieron una mayor comodidad en la toma de lecturas y hicieron que la medición, una vez tediosa y complicada, fuera más ágil y simple
Reloj de sol
Todos los científicos e historiadores
están de acuerdo en afirmar que el reloj de sol es el primer instrumento
científico de la historia. Con él se pudo dividir el día en horas, calcular
distancias entre puntos, los solsticios y equinoccios, las estaciones del año.
Y, hasta un cálculo muy aproximado de diámetro de la Tierra.
El funcionamiento de un reloj de sol es muy sencillo: la sombra de un objeto vertical llamada gnomon (una estaca, por ejemplo) se proyecta sobre un plano.
Observando la variación de longitud
de la sombra proyectada en este plano, se puede determinar la mitad del día,
que corresponde a la sombra diurna más corta.
Por otra parte, si se mide, a lo
largo del año, la longitud de la sombra cuando el Sol está en el meridiano, se
obtiene la fecha de los solsticios: el solsticio de verano con la sombra más
corta, el solsticio de invierno con la más larga.
Cómo puedes imaginar, esto fue de gran ayuda para la medición en las sociedades agrícolas que necesitan conocer las fechas de la cosecha, la siembra, la labranza, etcétera.
Con respecto al gnomón, el reloj de sol representa un gran progreso, ya que desde ese momento el plano es dividido en “horas iguales”. La sombra que proyecta una manecilla sobre este plano convertido en esfera gira a medida que el Sol sigue su trayectoria aparente en el cielo.
Clepsidra
Clepsidra o reloj de agua mide el tiempo sobre la base de lo que tarda una cantidad de agua en pasar de un recipiente a otro, de iguales dimensiones, que está debajo.
Reloj medidor del tiempo más antiguo e impresionante creado por los Babilonios en 1400 a.C. y perfeccionado por los chinos y egipcios tiempo después, llamado comúnmente Clepsidra palabra que se deriva de Klepto (ladrón) y siderial (tiempo de salida) quedando un significado conjunto de "días robados". Posee un valor simbólico, porque es el instrumento que más visiblemente representa, con la caída del agua o de la arena, el fluir constante del tiempo.
El reloj de agua fue el dispositivo de cronometraje más preciso y de uso común durante miles de años, hasta que fue sustituido por el reloj de péndulo más precisos en la Europa del siglo XVII.
Por extensión, se ha llamado también clepsidra al reloj de arena, con el que se mide el tiempo por medio de dos ampolletas o recipientes de forma cónica, de vidrio o cristal, unidos por el vértice, de modo que la fina arena contenida en el de arriba vaya pasando lenta, pero continuamente al de abajo. Lo que tarda en pasar es la unidad de medida del tiempo.
Características: Eran vasijas de cerámica y estaban llenas de agua hasta un determinado nivel, tenían un agujero en la base por donde salía el agua a una determinada velocidad, y esto marcaba un tiempo.
Por dentro de la vasija habían varias marcas, cada una de ellas era una hora diferente, a medida que se iba vaciando el agua, iba marcando la hora. Estos relojes fueron usados en Atenas también, en los tribunales, marcaban el tiempo del que disponían para hablar. Solían ser usados por políticos y abogados. En Egipto se usaban especialmente durante la noche, cuando los relojes de sombra no servían.
En 1434, después de dos años de investigación, Sejong y su técnico Chang Yong-shil inventaron un clespidra automáticamente llamativo ya que el agua sostenida en unos vasos superiores goteaba sincrónicamente bajando los niveles, agitando una pelota férrica y produciendo que esta cayera a través de una apertura para activar un dispositivo que golpeba un tambor de metal cada hora y un gong cada minuto. Con los miles de clepsidras que hubo, ya fuese de agua, con metales u otros materiales, no ha llegado ninguna clepsidra a nuestros tiempos.
En este video comparto dos mecanismos que se utilizaban para medir el tiempo (reloj solar y clepsidra) y dos artefactos el primero Platón que se conoce como la primera alarma del mundo y la segunda Aristóteles
Cuadrante
Es un antiguo instrumento utilizado para medir ángulos en astronomía y navegación. Entre sus aplicaciones se encuentran la de medir la altura de los astros, que es el ángulo formado por el horizonte y la mirada que dirigimos al astro en cuestión y para hallar la latitud.
Se le llama así porque consiste en una placa metálica con forma de un cuarto de círculo. El arco está graduado, y en uno de sus lados hay dos mirillas (para dirigirlo hacia el astro deseado). Del vértice cuelga una plomada que indica la dirección vertical. La lectura se obtiene a partir de la posición de la cuerda de la plomada sobre el arco graduado.
El cuadrante se utilizó en astronomía y navegación para fines de ubicación. Los astrónomos lo usaban para medir la altura de los astros con respecto al horizonte. Los marinos lo usaban sobre todo para determinar la latitud la que se encontraban midiendo la altura sobre el horizonte de la estrella polar o del sol de mediodía y para calcular la hora midiendo la altura del sol. Como cualquier instrumento graduado, el cuadrante es más preciso cuanto mayor es su tamaño. Para navegar, bastaban cuadrantes pequeños, que eran fáciles de sostener para un marino.
En el siglo XVI el astrónomo danés Tycho Brahe, que se dedicó a mejorar las observaciones y mediciones astronómicas de la época financiado por el rey de Dinamarca, fabricó cuadrantes de hasta dos metros de radio. Se necesitaban varias personas para moverlos, pero con ellos Tycho realizó las observaciones astronómicas más precisas que se habían hecho hasta entonces. De hecho, sus mediciones ayudaron a Johannes Kepler a descubrir que las órbitas de los planetas son elípticas.
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