Del astrolabio al GPS: historia de la geolocalización (I)

Hoy en día, cuando nos perdemos o simplemente no tenemos del todo claro dónde estamos, basta con sacar del bolsillo nuestro smartphone y consultar Google Maps, que con una flecha azul nos situará sobre el mapa. Pero la mayoría podemos recordar aún una época en la que no era tan sencillo, y echando la vista atrás, parece una maravilla que las personas fueran capaces de moverse de A a B sin la ayuda de GPS.

Bien es cierto que la mayoría de la gente no se movía mucho más allá de su pueblo, y las ciudades eran mucho más pequeñas que ahora; la necesidad de situarse sólo era un problema importante para los pueblos marineros. El desarrollo de los métodos más antiguos para localizarse sobre la superficie terrestre se debe a pueblos que se alejaban de la costa y perdían las referencias visuales, necesitando maneras más avanzadas para saber dónde estaban. Primero, en la antigüedad se desarrollaron varios métodos para calcular la latitud. Después, ya en el siglo XVIII, se resolvió por fin el acuciante problema de la longitud. Todos estos métodos quedaron obsoletos recientemente con la implementación de satélites del Sistema de Posicionamiento Globar (GPS).

En este artículo, que se publicará en dos instalaciones, vamos a ver cómo se obtiene la posición para cada uno de estos sistemas que hemos utilizado a lo largo de la historia de la humanidad, es decir, cómo el ser humano ha sido capaz de ingeniárselas para responder a la pregunta ¿dónde narices estoy?

Antes de nada, vamos a parar un segundo a refrescar qué eran la latitud y la longitud

La latitud es una media de la posición norte-sur, entonces las líneas de latitud son paralelas al ecuador, por lo que se llaman paralelos (el ecuador es el paralelo más largo, y los polos son puntos). La longitud, en cambio, es una medida de la posición este-oeste. Una de las características más fundamentales de la tierra es que rota, con lo que tiene polos norte y sur, pero no este y oeste; la manera de medir norte-sur será por tanto cualitativamente muy distinta de la manera de medir este-oeste. Retened esta idea, porque es importante. Entonces, las líneas de longitud, los meridianos, son todas circunferencias (no del todo circulares) de igual tamaño que pasan por ambos polos.

Latitud

Desde la antigüedad hemos sabido determinar nuestra posición norte-sur sobre la tierra, y esta habilidad dependía de nuestro conocimiento de las trayectorias de los astros. La invención del astrolabio tuvo lugar en la antigua Grecia en el 150 a.C. y se atribuye a Hiparco. Este instrumento se utilizaba fundamentalmente para calcular y predecir las posiciones de objetos celestes, siendo secundario su uso para calcular la latitud.

No fue hasta el final del siglo XIII, cuando empezaron a realizarse largas travesías por mar, que se adaptó este instrumento para poderse utilizar en alta mar. El astrolabio marinero es un instrumento bastante distinto del terrestre, simplificado para que la medición de la latitud sea sencillo y pensado para uso en barco. Hay multitud de instrumentos de funcionamiento muy similar (cuadrante de Davis, sextante, vara de Jacob, y un largo etc.); me limito por tanto a hablar del astrolabio marinero como un representante de toda una clase de instrumentos cuya función única era medir la altitud meridiana de un objeto celeste.

Y, ¿qué es la altitud meridiana, preguntaréis? Altitud puede tener muchos significados, pero la altitud que mide un astrolabio es un ángulo. En particular, la altitud es el ángulo que forma la línea entre el observador y el cuerpo celeste, y la horizontal, que en alta mar coincide con el horizonte. Se dice que el sol, o el astro que sea, está en el meridiano cuando está justo en el sur (hemisferio norte) o en el norte (hemisferio sur). En el ecuador el sol está en el cénit (en la vertical) a mediodía; el sol pasa por el sur (o por el norte, si estamos en el hemisferio sur) justo a mediodía, que es el punto más alto de su trayectoria.

 Para medir la latitud usando el sol, hay que esperar a que sea mediodía, las 12 hora solar. Evidentemente, los relojes se inventaron mucho más tarde (luego hablaremos de esto) y había que valerse de otros métodos para saber que era mediodía. Uno es usar una brújula, probablemente el instrumento de navegación más antiguo, inventado en China 200 años a.C., pero que no llegó a los países mediterráneos hasta el siglo XII. El otro, aún menos exacto, era ir tomando medidas de la altitud y de las sombras de los objetos, hasta que la altitud empieza a disminuir y las sombras aumentan, sabiendo entonces cuál ha sido la medida del paso meridiano. En cualquier caso, se requería mucha paciencia. Y una vez tomada la altitud meridiana, como se ilustra en la imagen del astrolabio marinero (para el sol no se miraba directamente, sino que se giraba la alidada, el brazo móvil, hasta que proyectara sombra sobre sí misma), podía procederse al cálculo de la latitud. Vemos que el astrolabio está marcado por el borde, para medir el ángulo del astro con el horizonte, esta medida es la altitud. La latitud es por tanto (para el sol y suponiendo la tierra esférica) 90º-altitud. A continuación unas imágenes de la tierra para ayudar a la visualización (yo me he tenido que hacer un dibujo para verlo completamente claro, merece la pena parar a reflexionar un momento). Las líneas de la derecha son rayos de luz solar incidentes, que siempre podemos suponer que llegan paralelas por estar lejos el sol.

Vemos que la latitud es el ángulo que forma el sol con la vertical, mientras que la altitud es el ángulo que forma el sol con la horizontal, entonces, altitud + latitud = ángulo recto, es decir, el ángulo que forma el horizonte con la vertical.

lago.antartico-esquema

Si seguís algo confusos, os reconoceré que esto es una simplificación, ya que no estamos teniendo en cuenta la inclinación de la tierra (esto es válido para los equinocios, y seguimos suponiendo una tierra esférica). En realidad, los marineros llevaban unos libros de tablas que indicaban la declinación del sol según fechas (en verano el sol está más alto y en invierno más bajo), que debían utilizar también en su cálculo para la latitud. También estaban tabuladas las principales estrellas para mediciones nocturnas.

Como anotación final sobre la latitud, os dejo una última imagen, esta vez teniendo en cuenta la inclinación del eje terrestre, de la tierra en el solsticio de invierno (21 de diciembre), para describir las líneas de latitud con nombre propio. Las líneas que vienen de la izquierda son rayos solares, como antes paralelos porque el sol está lejos. En la zona sombreada es de noche. Los trópicos son dos líneas de latitud que delimitan, entre ellas, las zonas en las que el sol estará en el cénit en algún momento del año. Los círculos polares delimitan zonas, al norte del ártico y al sur del antártico, respectivamente, en las que el sol no llegará a ponerse, y después no llegará a salir, durante algún periodo del año.

Os sorprenderá el grado de precisión que llegaban a alcanzar las mediciones históricas comprobadas con conocimientos actuales; los marineros de antaño eran unos verdaderos astrónomos, con una comprensión del movimiento de la tierra verdaderamente admirable.

En la próxima instalación continuaremos, desgranando el problema de la longitud y describiendo el posicionamiento de los GPS. Hasta entonces, os dejo admirando a las grandes mentes que supieron usar el cielo para localizarse, aunque sólo en parte, sobre la tierra.