Segunda parte

En esta segunda parte conoceremos mas instrumentos astronómicos de la antigüedad como Astrolabio, Ballestilla, Octante, Sextante, Círculo Meridiano, Teodolito y la Esfera de Kepler brindandole información de como se usan, algunos autores, para que sirven, entre otras cosas.

Astrolabio 

Era un antiguo instrumento astronómico que permite determinar la posición y altura de las estrellas sobre el cielo. La palabra astrolabio procede etimológicamente del griego ἀστρολάβιον, que puede traducirse como «buscador de estrellas». Fue el instrumento de navegación mas usado durante varios siglos.

El funcionamiento del astrolabio está basado en la esfera celeste: una esfera de tipo ideal que resulta concéntrica con el globo terráqueo y donde, en apariencia, se movilizan los astros. El instrumento permite trazar una proyección estereográfica, que consiste en representar de manera gráfica la superficie de la esfera en un plano.

                                       

Como se fábrica actualmente el astrolabio 

Hubo, de todas formas, diversos tipos de astrolabios. Los astrolabios planisféricos, por ejemplo, podían representar los astros en una sola latitud. En cambio, los astrolabios universales tenían la capacidad de realizar la representación en la totalidad de las latitudes existentes.

El astrolabio era usado por los navegantes, astrónomos y científicos en general para localizar los astros y observar su movimiento, para determinar la hora a partir de la latitud o, viceversa, para averiguar la latitud conociendo la hora. También sirve para medir distancias por triangulación.

 Ballestilla 

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 de la Provenza1​ 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 este 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).

Octante 

Es un instrumento de reflexión inventado por el inglés John Hadley en 1731 para observar la altura de los astros sobre el horizonte del mar donde es un aparato astronómico empleado por los navegantes del siglo XVIII para conocer la ubicación de sus embarcaciones. Permitía medir ángulos visuales entre dos objetos tales como dos puntos de una costa o un astro y el horizonte, arrojando mediciones angulares precisas que se empleaban para determinar la posición del observador en el mar.

Su etimología procede, también, del vocablo latino octans, es decir, la octava parte. El nombre octante proviene de la escala del instrumento, que abarca un ángulo de 45 grados, o sea, la octava parte de un círculo completo. Su inventor nombró este instrumento como octante en reconocimiento a la constelación austral "Octans" descrita por Nicolas Louis de Lacaille en 1754. 

El arco del octante consta de cuarenta y cinco grados o una octava parte del círculo, de donde proviene su denominación. Se llama también cuadrante de reflexión y por la propiedad de ésta puede medir ángulos de noventa grados por cuya razón cada uno de los del arco está dividido en dos mitades que representan y valen dos enteros en la medida de cualquier ángulo.

La primera idea de aplicar el principio de la reflexión a la medida de los ángulos se debe al doctor Robert Hooke en 1684. Sin embargo, su procedimiento fue modificado después por Newton, de modo que Hadley no hizo más que llevar estas ideas a la práctica

El octante fue presentado por John Hadley en la Royal Society de Londres en 1731. Su empleo resultó de suma importancia para la determinación de la longitud geográfica en el mar.

Sextante 

El sextante es un instrumento que permite medir la separación angular entre dos objetos, tales como dos puntos de una costa o un astro, generalmente el Sol, y el horizonte. 

Conociendo la elevación del Sol y la hora del día se puede determinar la latitud a la que se encuentra el observador. Esta determinación se efectúa con bastante precisión mediante cálculos matemáticos sencillos a partir de las lecturas obtenidas con el sextante. 

El nombre sextante proviene de la escala del instrumento, que abarca un ángulo de 60 grados, o sea, un sexto de un círculo completo. Este instrumento, que reemplazó al astrolabio por tener mayor precisión, ha sido durante varios siglos de gran importancia en la navegación marítima y también en la navegación aérea, hasta que, en los últimos decenios del siglo XX, se han impuesto sistemas más modernos como la determinación de la posición mediante satélites.

Para medir la altura de un astro se coloca el sextante perpendicularmente y se orienta el instrumento hacia la línea del horizonte. Acto seguido se busca el astro a través de la mira telescópica, desplazando el espejo móvil hasta encontrarlo. Una vez localizado, se hace coincidir con el reflejo del horizonte que se visualiza directamente en la mitad del espejo fijo. De ese modo se verá una imagen partida, en un lado el horizonte y en el otro el astro.

Se hace oscilar levemente el sextante (con un giro de la muñeca) para hacer tangente la imagen del horizonte con la del sol y de ese modo determinar el ajuste preciso de ambos. Lo que marque el limbo será el ángulo que determina la «Altura Instrumental» u Observada de un astro a la hora exacta medida al segundo. Tras las correcciones pertinentes se determina la «Altura Verdadera» de dicho astro, dato que servirá para el proceso de averiguar la situación observada astronómicamente.El sextante no requiere un objetivo completamente estable, ya que mide un ángulo relativo. 

Por ejemplo, cuando un sextante se utiliza en un barco en movimiento, la imagen del horizonte y los objetos celestes se mueven en el campo de visión. Sin embargo, la posición relativa de las dos imágenes se mantendrá estable, y siempre que el usuario pueda determinar que el objeto celeste toca el horizonte, la exactitud de la medición será buena en comparación con la magnitud del movimiento.

El sextante no requiere electricidad, a diferencia de muchas formas de navegación modernas o de cualquier otro instrumento humano (como los satélites GPS). Por estas razones, se considera de carácter eminentemente práctico mantener un sextante entre las herramientas de navegación en los buques.

Círculo meridiano

El círculo meridiano, también llamado anteojo meridiano, es un instrumento de tránsito consistente en un gran telescopio refractor, que puede girar libremente en torno de un eje horizontal colocado en la dirección Este-Oeste, de manera tal que el anteojo se mueva describiendo el meridiano local. Pudiendo así observar las posiciones y los movimientos de determinado cuerpo astronómico. 

Desde su invención, han ido apareciendo variaciones del modelo original, como el círculo vertical, el círculo de tránsito horizontal, el tubo cenital fotográfico, o el círculo de tránsito. Un círculo de tránsito es la combinación de un instrumento de tránsito y un círculo de meridiano, con el objetivo de medir el instante del tránsito y la distancia al cenit conjuntamente durante el paso por el meridiano.

Este permite determinar con precisión el momento del paso de los astros por el meridiano del lugar y deducir su ascensión recta, conociendo la diferencia de tiempos entre el paso del meridiano principal y el paso del astro por el meridiano del lugar, también determina la declinación de los astros.

El primer círculo meridiano
del mundode Ole Rømer
 en el Observatorium
Tusculanum.

El astrónomo Danés Ole Rømer (1644-1710) fue quien imaginó y construyó el anteojo meridiano. Se le ocurrió como consecuencia de observar las dificultades para hacer mover en el plano del meridiano la lente de un cuarto de círculo mural, es decir, una lente equilibrada sobre un eje muy corto y obligada a aplicarse continuamente sobre un limbo imperfectamente hecho.

Permite determinar con precisión el momento del paso de los astros por el meridiano del lugar, y deducir su ascensión recta, conociendo la diferencia de tiempos entre el paso del meridiano principal y el paso del astro por el meridiano del lugar. También sirve para determinar la declinación de los astros.

El equipamiento siempre incluye un reloj sidéreo. Para que las observaciones sean exactas, el instrumento debe satisfacer tres condiciones:

 El eje de rotación debe ser horizontal.

El eje óptico debe ser perpendicular al eje de rotación

El plano vertical descripto por el eje óptico debe coincidir con el meridiano.

Teodolito 

El teodolito es un instrumento de medición mecánico-óptico que se utiliza para obtener ángulos verticales y horizontales, en la mayoría de los casos, ámbito en el cual tiene una precisión elevada. Con otras herramientas auxiliares puede medir distancias y desniveles.

Es portátil y manual; está hecho con fines topográficos e ingenieriles, sobre todo para las triangulaciones. Con ayuda de una mira y mediante la taquimetría, puede medir distancias.

Básicamente, el teodolito actual es un telescopio montado

sobre un trípode y con dos círculos graduados, uno vertical y otro horizontal, con los que se miden los ángulos con ayuda de lentes.

El teodolito también es una herramienta muy sencilla de transportar. Por eso es una herramienta que tiene muchas garantías y ventajas en su utilización. Es su precisión en el campo lo que lo hace importante y necesario para la construcción.

Un teodolito es un instrumento óptico de precisión para la medición de ángulos entre los puntos visibles designados en las horizontales y verticales planos.

El uso tradicional ha sido para la agrimensura, pero también se usan ampliamente para la construcción de edificios e infraestructura, y algunas aplicaciones especializadas como la meteorología y el lanzamiento de cohetes.

Esfera de Kepler 

Kepler propuso que la relación entre las distancias de los seis planetas conocidos en su tiempo podía entenderse en términos de los cinco sólidos platónicos, encerrados dentro de una esfera que representaba la órbita de Saturno.

Mysterium Cosmographicum (del latín: El Misterio Cosmográfico) es un libro de astronomía escrito por el astrónomo alemán Johannes Kepler, publicado en Tübingen en el 1596 y la segunda edición en el 1621. 

El título completo del libro es: Precursor de los ensayos cosmológicos, los cuales contienen el secreto del universo; acerca de la proporción maravillosa de las esferas celestes, y acerca de las verdaderas y particulares causas del número, magnitud, y movimientos periódicos de los cielos; establecidos por medio de los cinco sólidos geométricos regulares.

El libro explica la teoría cosmológica de Kepler, basado en el sistema copérnico, en el cual los cinco sólidos platónicos dictan la estructura del universo y reflejan el plan de Dios por medio de la geometría. De acuerdo a la narración de Kepler en este libro, el conocimiento de la relación entre la distancia de los planetas fue descubierto accidentalmente

mientras él demostraba el cálculo de la razón entre un círculo y otro círculo que es creado rotando un círculo inscrito. Fue así que él notó que había descubierto que esta era la misma relación entre las órbitas de Saturno y Júpiter. Él escribió, “Por un mero accidente, casualmente me acerqué más al estado actual del asunto. Pensé que fue por intervención divina que había obtenido fortuitamente lo que nunca pude obtener por medio de cualquier esfuerzo.” Pero después de completar cálculos adicionales, comprendió que no podía utilizar polígonos de dos dimensiones para representar a todos los planetas, pero que en vez él tenía que usar los cinco sólidos platónicos.

En este video comparto algunos de los instrumentos astronomicos que se usaban para la navegación

 Esta presentación contiene un resume de la función de los instrumentos astronómicos de la segunda parete