Historia de la longitud

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Eclipse de luna de Jamaica de 1504 utilizado para el cálculo de la longitud.

La historia de la longitud es un registro del esfuerzo, por parte de los navegantes y científicos durante varios siglos, para conseguir un medio para el cálculo de la longitud.

La medición de la longitud es importante tanto para la cartografía como para la navegación. Históricamente, la aplicación práctica más importante fue para proporcionar una navegación segura a través del océano, lo que requiere el conocimiento de ambas latitud y longitud. Encontrar un método de determinación de la longitud costó siglos y la participación de algunas de las más grandes mentes científicas.

Historia antigua[editar]

El cálculo del radio de la Tierra de Eratóstenes paso primero para expresar la longitud en el sistema por él propuesto.

Eratóstenes en el siglo III aC propuso por primera vez un sistema con latitudes y longitudes para mostrar un mapa del mundo. En el siglo segundo antes de Cristo Hiparco de Nicea fue el primero en utilizar este sistema para especificar lugares de la Tierra de forma unívoca. También propuso un sistema para determinar la longitud mediante la comparación de la hora local de un lugar con un tiempo absoluto. Este fue el primer reconocimiento de que la longitud puede ser determinada por el conocimiento exacto de tiempo. En siglo XI Al-Biruni creía que la tierra giraba sobre su eje y esto equivale a nuestra noción moderna de la relación entre el tiempo y la longitud.[1]

El problema de la longitud[editar]

Determinar la longitud en tierra era relativamente fácil en comparación con la tarea que había que hacer en el mar. Una superficie estable para trabajar, un lugar cómodo para vivir mientras se lleva a cabo la tarea y la capacidad de repetir las medidas a lo largo de un periodo de tiempo, permiten una gran precisión. Pero todo lo que se pudiera descubrir por la solución del problema en el mar aunque mejoraría la determinación de la longitud en el suelo.

La determinación de la latitud, era relativamente fácil, ya que se podía encontrar desde la altura del sol al mediodía con la ayuda de una tabla indicando la declinación del Sol para ese día[2] Para la longitud, los primeros navegantes tenían que basarse en la navegación por estima. Ésta era poco precisa en viajes largos y sin tierra a la vista lo cual era bastante peligroso.

Para evitar problemas por no saber con exactitud la posición, los navegantes se basaron, siempre que era posible, en el aprovechamiento del conocimiento de la latitud. Navegaban hacia la latitud de su destino, entonces viraban hacia su destino y seguían una línea de latitud constante. Esto se conocía como corriente por un Westing (si hacia el oeste, hacia el Este de otra manera). Navegación[3] Esto impedía que un barco siguiera la ruta más directa (un círculo máximo) o una ruta con los vientos y corrientes más favorables, alargando el viaje días o incluso semanas. Esto aumentó la probabilidad de que las raciones se acabaran,[4] lo que podría llevar a la mala salud o incluso la muerte para los miembros de la tripulación debido a la escorbuto o el hambre, con el riesgo resultante de la nave.

Los errores en la navegación se traducían en naufragios. Motivados por una serie de catástrofes marítimas atribuibles a errores graves en el cálculo de la posición en el mar, desastres espectaculares sobre todo como el desastre naval de Scilly (1707), que le a pasar al Almirante Sir Cloudesley Shovell y su flota, los británicos gobierno estableció el Board of Longitude el 1714:

"El descubrimiento de la longitud es de estas consecuencias en Gran Bretaña por la seguridad de la Armada y los buques mercantes, así como para la mejora de Comercio que por falta buques de ello muchos se han retrasado en sus viajes, y muchos perdieron ... "[Y habrá un Longitude Prize]" para la persona o personas que edescobreixin un método de cálculo de la Longitud. "

Los premios debían ser concedido por el descubrimiento y demostración de un método práctico para determinar la longitud de un barco en el mar. Los premios se ofrecen en cantidades graduó de soluciones de precisión cada vez mayor. Estos premios, por un valor equivalente de millones de dólares en moneda de hoy, motivado a muchos a buscar una solución.

Gran Bretaña no estaba solo en el deseo de resolver el problema. [Rey de Francia Luis XIV fundó la Académie Royale des Sciences el 1,666. Se le encomendó, entre una gama de otras actividades científicas, el avance de la ciencia de la navegación y la mejora de mapas y cartas de navegación. Desde 1715, la Academia ofrece uno de los dos Premio rouille específicamente para la navegación[5] de España Felipe II, ofreció un premio por descubrimiento de una solución al problema de la longitud e 1567; El 1598 su hijo Felipe III aumentó el premio. Holanda se añadió al esfuerzo con un premio ofrecido el 1636.[1] Navegantes y científicos de la mayoría de países europeos estaban al corriente del problema y han participado en la búsqueda de una solución. Debido al esfuerzo internacional en la solución del problema y la escala de la empresa, que representaba uno de los mayores esfuerzos científicos de la historia.

Tiempo igual a longitud[editar]

Dado que la Tierra gira a una velocidad constante de 360 ​​° por día, o 15° por hora (en el tiempo sidéreo), hay una relación directa entre el tiempo y la longitud. Si el navegante puede saber la hora en el puerto de salida de algún acontecimiento que él mismo también pueda observar (por ejemplo, un suceso astronómico) y sabe también la hora a la que en su barco se observa dicho acontecimiento, la diferencia entre la hora en tierra y la hora en la nave le dará la posición relativa de la nave con respecto a tierra. Conocer el tiempo local aparente es relativamente fácil. El problema, en última instancia, fue la forma de determinar el momento en un punto de referencia a distancia.

Métodos propuestos para determinar el tiempo[editar]

Propuestas basadas en la posición de la Luna[editar]

Propuesta de Galileo - lunas de Júpiter[editar]

El 1612, después de haber determinado los períodos orbitales de cuatro lunas más brillantes de los satélites (Io, Europa, Ganímedes y Calisto), Galileo propuso que, con suficiente conocimiento preciso de sus órbitas se podría utilizar su posición como un reloj universal, que haría posible la determinación de la longitud. Él trabajó en este problema de vez en cuando durante el resto de su vida.

Para tener éxito, este método requiere la observación de las lunas desde la cubierta de un barco en movimiento. Para ello, Galileo propuso el celatone, un dispositivo en forma de casco con un telescopio montado para poder acomodar el movimiento del observador a bordo del barco.[6] Este fue reemplazado más tarde por dos hemisferes separadas por un baño de aceite. Esto proporcionaría una plataforma que permitía al observador permanecer inmóvil mientras el barco se balanceaba por debajo de él, en la forma de una plataforma cardan. Para establecer la determinación del tiempo de las posiciones de las lunas observar, un Jovilabe se le ofreció - <se trataba de un computador analógico que el tiempo calculado a partir de las posiciones y que debe su nombre a sus similitudes con un astrolabio. ref> Jovilabe </ref> Los problemas prácticos fueron graves y el método no se llegó a utilizar en el mar. Sin embargo, fue utilizado para la determinación de la longitud en el suelo.

Propuestas de Halley - ocultaciones lunares, desviación magnética[editar]

Alrededor de 1683, Edmund Halley propuso utilizar un telescopio para observar el momento de la ocultación o appulse de una estrella por la luna como un medio para determinar el tiempo en el mar.[7] habían acumulado observaciones de la posición de la luna y de estrellas determinados a tal fin, y había deducido los medios de corregir los errores en las predicciones de la posición de la luna.

Tras la muerte de John Flamsteed, como nuevo Astrónomo Real, Halley había emprendido la tarea de observar las dos posiciones estelares y la trayectoria de la luna, con la intención de complementar los conocimientos existentes y avanzar en su propuesta para determinar la longitud en el Dim[7] En ese momento, había abandonado el uso de las ocultaciones prefiriendo los appulses exclusivamente. Halley No dio los motivos para el abandono de ocultaciones, sin embargo, hay pocas estrellas brillantes ocultadas por la Luna y la tarea de documentar las posiciones de las estrellas débiles y la formación de los navegantes para reconocerlas habría sido de enormes proporciones . Los appulses con estrellas brillantes era más práctico.

Aunque se había probado el método en el mar, nunca fue utilizado ampliamente o se consideran como un método viable. Sus observaciones han contribuido al método de las distancias lunares.

Halley también esperaba que la observación cuidadosa de la desviación magnética se podría emplear para determinar la longitud. El campo magnético de la Tierra no se entendía bien en el momento. Colón fue el primero en reportarlo pero otros marineros también habían observado que el norte magnético se desviaba del norte geográfico en muchos lugares. Halley y otros esperaban que el patrón de desviación, si era coherente, se podría utilizar para determinar la longitud.

Si la desviación medida coincidía con el registrado en un gráfico, la posición sería conocido. Halley utilizó sus viajes en el rosa Paramour para estudiar la variación magnética y fue capaz de proporcionar mapas que muestran la Halley o isógonas líneas. Este método fue finalmente al fracaso, ya las variaciones localizadas de las tendencias generales magnética que el método poco fiable.

Propuesta de Maskelyne - método de las distancias lunares[editar]

La primera publicación de un método de determinar el tiempo mediante la observación de la posición de "nuestra luna", fue para Johannes Werner en su In hoc opere HAEC continentur Nueva translatio primitivo equilibrio geographiae Cl Ptolomaei , publicado en Nuremberg el 1514. El método fue discutido en detalle por Petrus Apianus en su Liber Cosmographicus (Landshut 1524).

Un francés, Sieur de St.. Pierre , llevó la técnica a la atención de Carlos II de Inglaterra el 1674.[8] Entusiasta de la técnica propuesta, el rey estaba en contacto directo con sus comisionados reales, entre los que había en Robert Hooke, consultado a su vez, por el astrónomo John Flamsteed. Flamsteed apoya la viabilidad del método, pero lamentó la falta de conocimiento detallado de las posiciones estelares y el movimiento de la luna. El rey Carlos respondió aceptando la sugerencia de Flamsteed para la creación de un observatorio y Flamsteed nombrado como el primer astrónomo real. Con la creación del Observatorio Real de Greenwich y un programa para medir las posiciones de las estrellas con alta precisión, el proceso para desarrollar un método de trabajo de las distancias lunares estaba en marcha.[9] Para aún más la capacidad de los astrónomos a predecir el movimiento de la luna, la teoría de Isaac Newton de la gravitación podría aplicarse al movimiento de la luna.

Tobias Mayer, el astrónomo alemán, había estado trabajando en el método de las distancias lunares para determinar con precisión las posiciones en el suelo. Había mantenido correspondencia con Leonard Euler, que aportaron información y las ecuaciones para describir los movimientos de la luna.[10] Con estos estudios, Mayer había producido un conjunto de tablas de predicción de la posición de la Luna más precisa que nunca. Estos fueron enviados a la Junta de Longitud para la evaluación y consideración por el Longitud Premio. Con estas tablas y después de sus propios experimentos en el mar tratando el método de la distancias lunares, Nevil Maskelyne propuso la publicación anual de los lunares predicciones distancia en un funcionario náuticas almanaque para encontrar la longitud en el mar en medio grado.

Siendo muy entusiasta por el método de la distancias lunares, Maskelyne y su equipo de computadores humanos trabajar febrilmente durante todo el año 1766, la preparación de cuadros para el nuevo Almanaque Náutico y Efemérides Astronómicas. Publicado por primera vez con datos del año 1767, que incluía tablas diaria de las posiciones del Sol, la Luna y los planetas y otros datos astronómicos, así como tablas de distancias lunares dando la distancia de la Luna desde el Sol y las estrellas nuevas propicio observaciones lunares (diez estrellas de los primeros años).[11] [12] Esta publicación posterior se convirtió en el almanaque estándar para los navegantes de todo el mundo, y ya que se basó en el Observatorio Real, que llevó a la adopción internacional de Tiempo Medio de Greenwich como un estándar internacional.

Propuesta de Harrison - cronómetro marino[editar]

Otra solución propuesta era usar un reloj mecánico, que se llevarán a bordo de un barco, de mantener la hora correcta a un lugar de referencia. El concepto de usar un reloj puede ser atribuido a Gemma Frisius. Los intentos se han hecho en la tierra mediante relojes de péndulo, con cierto éxito. En particular, Christiaan Huygens había relojes necesarios péndulo que permitió determinar la longitud en tierra. También propuso el uso de un resorte de balance para regular los relojes. Hay cierta controversia sobre si él o Robert Hooke propuso por primera vez esta idea.[13] Sin embargo, muchos, por ejemplo, Isaac Newton, se mostraron pesimistas que un reloj de precisión que se requiere cada vez se podrían desarrollar. En este momento, no hay relojes que podría mantener la hora exacta, mientras que ser sometida a las condiciones de un barco en movimiento. El rollo de ING pitcheo y el angle de guiñada guiñada, junto con los golpes de viento y las olas, golpeaba los relojes existentes de la hora correcta.

A pesar de este pesimismo, un pequeño grupo consideró que la respuesta estaba en cronómetro cronometría - el desarrollo de una pieza de un tiempo mejor que trabajar incluso en viajes largos en el mar. Un reloj fue construido con el tiempo adecuado para John Harrison, un carpintero de Yorkshire, con su cronómetro marino; reloj que más tarde fue conocido como H-4 .

Harrison construyó cinco cronómetros, dos de los cuales fueron probados en el mar. Su primera H-1, no ha sido probado en las condiciones que se requieren por el Consejo de Longitud. En cambio, la Almirantazgo requiere que viajar a Lisboa y volver. Se realiza de manera excelente, pero el perfeccionista en Harrison le impidió enviar en el juicio necesario para las Indias Occidentales. El lugar se embarcó en la construcción de H-2. Este cronómetro nunca fue a la mar, y fue seguido inmediatamente por H-3. Todavía no está satisfecho con su propio trabajo, Harrison produjo H-4, que obtuvo sus pruebas de mar y satisfecho todos los requisitos para el Premio Longitud. Sin embargo, no fue galardonado con el premio y se vio obligado a luchar por su recompensa.

Aunque el Parlamento británico John Harrison recompensado por su cronómetro marino el 1773, sus cronómetros no se convirtiera en norma. Cronómetros, como los de Thomas Earnshaw son adecuados para uso general náuticas para el final del siglo XVII. Sin embargo, sigue siendo muy caro y el método de la distancias lunares, se siguió utilizando durante varios decenios.

Distancias lunares o cronómetros?[editar]

El método de la distancias lunares era inicialmente de tiempo que había que invertir debido a la complejidad de los cálculos para la posición de la Luna. Los primeros ensayos del método podían costar cuatro horas de esfuerzo.[9] Sin embargo, la publicación del Almanaque Náutico de partida el 1767 de las tablas proporcionadas distancias pre-calculado de la Luna a partir de diversos objetos celestes en tres horas intervalos para cada día del año, hizo el proceso práctico mediante la reduciendo el tiempo de los cálculos a menos de 30 minutos y sólo diez minutos con algunos de los métodos de tablas más eficientes.[14] Las distancias lunares se utilizaron ampliamente en el mar desde 1767 hasta 1850.

Entre 1800 y 1850 (iniciada en la práctica en navegación por británicos y franceses, más tarde en América, Rusia y otros países), cronómetros asequible, fiable marinos se dispuso, en sustitución del método de lunares tan pronto como llegó al mercado en grandes cantidades. Se hizo posible la compra de dos o más cronómetros relativamente baratos, que actúa como control de sí, en lugar de adquirir una simple (y caro) sextante de una calidad suficiente para la navegación distancias lunares. [15]

El 1850, la gran mayoría de navegantes de alta mar en todo el mundo había dejado de utilizar el método de las distancias lunares. Sin embargo, expertos navegantes continuaron usándolo hasta una fecha tan tardía como 1905, aunque la mayoría de ellos era ejercicio de libro de texto, ya que fueron un requisito para ciertas licencias. También continuó en uso en la exploración de territorios y en cartografía en los cronómetros no eran fiables en condiciones muy duras. Los británicos del Almanaque Náutico publicado lunar tabla de distancias hastel 1906 y las instrucciones hastel 1924.[16] Estas tablas apareció por última vez el 1912 Almanaque Náutico USNO, aunque un apéndice que explica cómo para generar valores únicos de las distancias lunares se publicó en fecha tan tardía como la década de 1930. almanaque[12] La presencia de pecas tabla de distancias en estas publicaciones hasta principios del siglo XX no implica el uso común hasta ese periodo de tiempo pero fue simplemente una necesidad, a causa de algunos requisitos restantes de licencia (que pronto serán obsoletos). El desarrollo de la tecnología de señales telegráficas sin hilos tiempo en el siglo 20, que se utiliza en combinación con cronómetros marinos, puso punto final a la utilización de tablas distancias lunares.

Soluciones modernas[editar]

El señal horaria se emitió por primera vez por telegrafía sin hilos el 1904, por la Marina de los EEUU de la Navy Yard en Boston. Otra emisión regular comenzó a Halifax, Nueva Escocia el 1907, y las señales de tiempo que se hizo más utilizados fueron la difusión de la Torre Eiffel a partir de 1910[17] Como los barcos, adoptadas telégrafo aparatos de radio para la comunicación, como señales del tiempo, para corregir los cronómetros. Este método reduce drásticamente la importancia de lunares como medio de verificación de cronómetros.

marinos modernos tienen una serie de opciones para determinar la información exacta de posición, incluyendo radar y el Sistema de Posicionamiento Global, conocido comúnmente como GPS, un sistema de navegación por satélite .Con refinamientos técnicos que fija la posición de una precisión de metros, la radio basada en el Sistema LORAN también está ganando popularidad. La combinación de métodos independientes se utiliza como una forma de mejorar la exactitud de las posiciones fijas. Incluso con la disponibilidad de varios métodos modernos de determinación de longitud, un cronómetro marino y el sextante suelen llevar como un sistema de copia de seguridad.

Otras mejoras para la longitud en tierra[editar]

Para determinar la longitud en la tierra, el método preferido fue el intercambio de cronómetros entre observatorios para determinar con precisión las diferencias en tiempo locales, en relación con la observación del tránsito astronómico de tráfico de las estrellas a través de la meridiano.

Un método alternativo fue la observación simultánea de la ocultación de estrellas en diferentes observatorios. Dado que el evento ocurrió en un momento conocido, proporcionó un medio exacto para determinar la longitud. En algunos casos, las expediciones especiales se han montado para observar una ocultación o eclipse especiales para determinar la longitud de un lugar sin un observatorio permanente.

Desde mediados del s Egle XIX, el telégrafo señalización permite la sincronización con más precisión de las observaciones de estrellas. Esta longitud mejoró significativamente la precisión de la medición. El Observatorio Real de Greenwich y el EEUU Geodésico Nacional coordinado a escala europea y las campañas de medición de longitud de América del Norte en la década de 1850 y 1860 , resultando en una precisión mejorada de los mapas y la seguridad de la navegación. Sincronización La radio siguió en el siglo XX. En la década de 1970, el uso de satélites fue desarrollado para medir con más precisión las coordenadas geográficas (GPS).

Contribuciones de científicos notables[editar]

En el proceso de búsqueda de una solución al problema de determinar la longitud, muchos científicos añadido al conocimiento de la astronomía y la física.

  • Galileo - estudios detallados de las lunas de Júpiter, lo que demuestra la afirmación de Ptolomeo de que no todos los objetos celestes la órbita de la Tierra
  • Robert Hooke - la determinación de la relación entre las fuerzas y desplazamientos en los manantiales, sentando las bases para la teoría de la elasticidad.
  • Jacob Bernoulli, con mejoras para Leonhard Euler - invención del cálculo de las variaciones para la solución de Bernoulli al problema de la braquistócrona encontrar la forma de la trayectoria de un péndulo con un periodo que no no varía con el grado de desplazamiento lateral). Este refinamiento creado una mayor precisión en los relojes de péndulo.
  • John Flamsteed y muchos otros - la formalización de la astronomía observacional a través de las instalaciones de observatorio astronómico, seguir avanzando en la moderna astronomía como una ciencia.
  • John Harrison - invención de la parrilla oscilante y el bimetal junto con otros estudios en el comportamiento térmico de los materiales. Esto contribuyó a la ciencia de la evolución de la mecánica sólido. Invención de la jaula del rodamiento de rodillos contribuyendo a mejoras en los diseños de ingeniería mecánica.

Referencias[editar]

  1. a b La longitud y la Académie Royale
  2. La latitud también puede ser determinada a partir de Polaris, la estrella polar que marca el norte. Sin embargo, dado que Polaris no está exactamente en el polo, sólo se puede estimar la latitud a menos que que se conoce la hora exacta o las mediciones se hacen muchas veces en un período. Aunque en tierra firme se pueden hacer muchas medidas, esto hace que sea poco práctico para determinar la latitud en el mar.
  3. Dutton s Navigation and Piloting , 12 ª edición. G. D. Dunlap y H. H. Shufeldt, eds. Naval Institute Press 1972, ISBN 0-87021-163-3
  4. Como las tiendas de alimentos empezaron a escasear, la tripulación se puso en raciones para extender el tiempo con la comida se hacía referencia a como dar la tripulación raciones cortas , corto asignación o pequeños orden .
  5. Taylor, EGR, El arte Haven de investigación:. Una historia de la navegación de Odiseo al Capitán Cook, Hollis y; Carter, Londres 1971, ISBN 0370 01347 6
  6. TST/museo/esim.asp? c = 500174 Celatone
  7. a b Halley, Edmund, Propuesta de un método para hallar la longitud en el mar con precisión de un grado, o de veinte leguas. , Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 37, 1731/32, p. 185-195
  8. Forbes, Eric G., "http://adsabs.harvard.edu/abs [/1977VA ..... 20 ... 39F Los orígenes de la] Observatorio de Greenwich", Vistas en Astronomía, vuelo. 20, Número 1, pp.39-50
  9. a b Sobel, Dava, Longitud: la verdadera historia de un genio solitario que resolvió el problema científico más grande de su tiempo , Walker and Company, Nueva York, 1995 ISBN 0-8027-1312 -2
  10. Landas, David S., Revolución en el tiempo, Belknap Press Harvard University Press, Cambridge, Mass, 1983, ISBN 0-674-76800-0
  11. HM Nautical Almanac Oficina (ed.). http://web.archive.org/web/20070630074456/http://www.nao.rl.ac.uk/nao/history/. Archivado desde el original el 06/30/2007.  Parámetro desconocido |Consultado= ignorado (se sugiere |fechaacceso=) (ayuda); Parámetro desconocido |Título= ignorado (se sugiere |título=) (ayuda); Falta el |título= (ayuda)
  12. a b Observatorio Naval de EEUU (ed.). http://aa.usno.navy.mil/publications/docs/NewAsAHistory.htm.  Parámetro desconocido |Título= ignorado (se sugiere |título=) (ayuda); Falta el |título= (ayuda)Plantilla:Link muerte
  13. Inwood, Stephen (2003). The Man Who Knew Too Much: The strange and Inventive Life of Robert Hooke, 1635 - 1703. Pan Books. ISBN 0330488295. 
  14. El Almanaque Náutico y Efemérides astronómicas, para el año 1767 , Londres: W. Richardson y S. Clark, 1766.
  15. Spon y Chamberlain (ed.).  Parámetro desconocido |Consultado= ignorado (se sugiere |fechaacceso=) (ayuda); Parámetro desconocido |Cita= ignorado (se sugiere |cita=) (ayuda); Parámetro desconocido |Año= ignorado (se sugiere |año=) (ayuda); Parámetro desconocido |Lugar= ignorado (se sugiere |lugar=) (ayuda); Parámetro desconocido |Última= ignorado (ayuda); Parámetro desconocido |Primero= ignorado (se sugiere |nombre=) (ayuda); Parámetro desconocido |Url= ignorado (se sugiere |url=) (ayuda); Parámetro desconocido |Título= ignorado (se sugiere |título=) (ayuda); Parámetro desconocido |Páginas= ignorado (se sugiere |páginas=) (ayuda); Falta el |título= (ayuda)
  16. El Almanaque Náutico abreviado para el uso de gente de mar, 1924
  17. Lombardi, Michael A.,Radio Control Clocks ". , Actos de la Conferencia Nacional de 2003 de los Laboratorios de Normas Internacionales , 17 de agosto de 2003

Enlaces externos[editar]