dimarts, 28 d’abril de 2009

El problema de la longitud ( I )

El problema de la determinació de la longitud abans de l'existència dels mecanismes de posicionament global (GPS) i dels moderns sistemes de computació oferia un interessant desafiament per als científics de tot el món, que dedicaven grans esforços a investigar un mètode convenient i ràpid per a trobar aquesta coordenada.

Les primeres aproximacions a la solució es remunten a temps de Ptolemeu (150 d.d.C) que per tal d'ubicar sobre un mapa primitiu les ciutats més importants de l'època va definir un sistema de coordenades esfèriques, composat per paral·lels i meridians, fixant l'origen de latitud a l'Equador i el de la longitud de tal manera que passara per les aleshores denominades "Illes Afortunades". Aquest sistema de referència ha anat variant amb el temps, encara que només ha variat l'ubicació de l'origen de la longitud, fins l'emplaçament actual, situat a Greenwich (Regne Unit).La determinació de la latitud no comporta problemes greus per als viatjants, ja que mesurant la duració del dia o l'altura del sol o de certes estreles conegudes sobre l'horitzó es pot calibrar amb bona aproximació. No obstant, per a determinar la longitud és necessari conéixer l'hora local, ja que aquesta varia segons la longitud del punt considerat, de manera que si comparem la diferència entre l'hora d'origen d'un punt de referència amb l'hora local podem convertir aquesta diferència horària en diferència de longitud, sabent que cada hora de desviació representa 15º.

El problema de determinació de la longitud era especialment problemàtic als vaixells, ja que per causa de les variacions de temperatura, les vibracions i canvis d'orientació, humitat i altres factors atmosfèrics resulta particularment difícil mantenir una referència de l'hora del punt de partida, i per tant es dificulta la determinació de la longitud. Aquestes dificultats van alentir el procés d'exploracions a la mar, a pesar de la bona cartografia i dels excel·lents instruments de navegació.Amb l'expansió de la colonització i el desenvolupament naval corresponent, es va aumentar la necessitat de conéixer la posició d'un vaixell a la mar amb precisió, per tal d'evitar naufragis per xocs amb illes i altres problemes derivats de la navegació per terres poc conegudes, provocant un interés massiu de les potències navals, que destinaven grans quantitats de diners a l'investigació d'aquest problema a qualsevol que puguera oferir un mètode factible i útil d'obtindre la longitud a la mar. Després d'un anàlisi detallat d'aquest es van proposar diverses alternatives, un mètode astronòmic i l'altre basat en la rellotgeria.

Pel que fa al mètode astronòmic estava basat en l'observació cuidadosa del cel, amb determinacions de la distància entre les estreles i la lluna i a través de les prediccions d'eclipses en Júpiter, mètode desenvolupat per Galileu. No obstant això, el mètode astronòmic tenia problemes, ja que no sempre es podien observar les estreles requerides, i de vegades les condicions atmosfèriques impedien les determinacions, i la precisió de les determinacions era escassa en la majoria dels casos.
L'alternativa al mètode astronòmic era la rellotgeria. Calia dissenyar mecanismes de rellotgeria capaços de mantenir l'hora del port de partida amb una gran precisió per tal de comparar després aquesta hora amb la local i trobar així la longitud, encara que aquest problema era inassumible per als rellotges de l'època. No va ser fins el segle XVII que es van crear rellotges de pèndol amb una precisió suficient, encara que en els viatges marins aquests pèndols eren perjudicats pel moviment de les ones, i va ser Huygens el primer a patentar el moll espiral per als rellotges, de forma que els rellotges produïts eren més estables front a les vibracions.

2 comentaris:

Unknown ha dit...

Sublime l'article. Quan al principi parlaves de 15º de desviació de diferéncia horaria no entennie molt bé el cálcul, pero supose que el fet que 15 multiplicat per 24 siga 360, no es cap casualitat ... En la meua modesta opinió, es un dels millors articles que s'ha escrit en aquest blog

Axel ha dit...

Evidentment, la relació del temps amb la diferència de longitud no és incidental, i es calcula a partir de la relació que has nomenat, tenint en compte que la terra fa una volta de 360º en 24 hores, resulta un gir de 15º per hora.

En els pròxims dies escriuré la continuació d'aquest article sobre els inicis de la rellotgeria de precisió.