Navegação astronómica

A posição do navio lida no céu

Data
c. 1460
Época
Renascimento
Etapa
IV Ciência e indústria
Dificuldade

Prancha

Legenda
  1. 1Sol
  2. 2Horizonte do mar
  3. 3Espelho grande (índice)
  4. 4Espelho pequeno, meio espelhado
  5. 5Óculo de pontaria
  6. 6Limbo graduado
  7. 7Cronómetro marítimo

Anatomia

0102030405060708090100110120α2α
Luz do Sol, refletida pelo espelho grande e depois pelo pequenoVisada direta do horizonte, pela metade clara do espelho pequenoα, a rotação da alidade desde 0; 2α, o ângulo lido no limboO sextante é visto perpendicular à armação, por isso cada ângulo deste plano está desenhado em verdadeira grandeza. A luz do Sol bate no espelho grande, que roda com a alidade em torno do eixo, atravessa os dois vidros corados postos para lhe cortar o brilho e chega ao espelho pequeno. Este é espelhado na metade junto à armação e transparente na outra: a metade espelhada manda a imagem do Sol para o óculo, enquanto o horizonte se vê diretamente pela metade clara, e os dois aparecem lado a lado na ocular (medalhão). Os espelhos ficam paralelos quando o limbo marca 0°. Se a alidade rodar α, o raio que sai do espelho pequeno roda 2α; por isso cada meio grau de arco é gravado como um grau, e um arco de um sexto de círculo, com 152 mm de raio, mede até 120°. O navegador baixa o bordo inferior do Sol até ao horizonte e lê o limbo. A figura refaz o exemplo da prancha: meio-dia local de 11 de abril, declinação +8,0°, olho a 2 m acima do mar. O limbo marca 52,2°; somando o semidiâmetro do Sol (16′) e tirando a depressão do horizonte (2,5′) e a refração (0,8′), o centro do Sol fica a 52,4°, e 90 − 52,4 + 8,0 = 45,6° N. Nunca se aponta ao Sol sem os vidros corados postos.

A navegação astronómica situa um navio a partir da altura do Sol, da Lua e das estrelas acima do horizonte. A latitude tira-se da estrela Polar, que os pilotos portugueses mediam com o quadrante por volta de 1460, ou do Sol do meio-dia; a longitude exige a hora de um meridiano de referência, que os cronómetros e as tábuas lunares forneceram a partir da década de 1760.

O que é

Longe da vista de terra, a agulha de marear e a velocidade estimada mantêm o rumo, mas os erros acumulam-se. O céu dá uma confirmação, porque a altura de uma estrela ou do Sol acima do horizonte depende do lugar onde se está.

A latitude, a distância a norte ou a sul do equador, veio primeiro: os pilotos do oceano Índico tiravam-na da Polar com os dedos ou com o kamal, e os europeus levaram quadrantes e astrolábios para o mar no século XV. A longitude depende da hora e continuou a ser um problema difícil até ao século XVIII. A estampa mostra um sextante e um cronómetro marítimo desse período mais tardio.

Como funciona

A estrela Polar está muito perto do ponto do céu por cima do eixo da Terra. No polo norte fica quase no zénite; no equador, quase no horizonte. Entre os dois, a sua altura equivale mais ou menos à latitude. No tempo de Colombo estava a 3,5° do polo e os pilotos corrigiam a leitura; hoje a diferença é inferior a um grau.

A sul do equador usa-se o Sol ao meio-dia verdadeiro, quando está mais alto. O seu ângulo em relação ao equador celeste, a declinação, varia ao longo do ano entre cerca de 23,4° N e 23,4° S e pode calcular-se com antecedência. Com o Sol do meio-dia a sul, a latitude é 90° menos a altura do Sol, mais a declinação, contando o sul como negativo. Com o Sol a norte, como sempre a sul dos trópicos, a latitude é a declinação menos (90° menos a altura).

Um astrolábio náutico de bronze, roda vazada de quatro raios, com a argola de suspensão e uma medeclina com duas pínulas furadas O astrolábio náutico era fundido pesado e vazado para que o vento não o fizesse balançar.

No primeiro quadrante, um fio de prumo pende diante de uma escala enquanto se aponta a estrela ao longo de um bordo. O astrolábio náutico pende de uma argola; para o Sol, o piloto roda a medeclina até que um raio passe pelo furo de cima e caia no de baixo. Ambos oscilam num convés que balança, e eram comuns erros de vários graus.

O octante e o sextante medem a partir do horizonte do mar. A luz do Sol bate no espelho grande do braço móvel, reflete-se no espelho pequeno e entra no óculo. Metade do espelho pequeno é transparente, por isso vê-se o horizonte através dela, ao lado do Sol refletido. Com os vidros corados postos, o navegador desloca o braço até o bordo inferior do Sol tocar o horizonte e lê o limbo. Tábuas corrigem depois a altura do olho, a refração e o semidiâmetro do Sol, cerca de 16′. A dupla reflexão duplica o ângulo, e um arco de um sexto de círculo mede até 120°.

Para a longitude, a Terra roda 15° por hora. Se o Sol passa no meridiano do lugar quando um relógio acertado por Greenwich marca as 15h00, o navio está a cerca de 45° a oeste de Greenwich, antes da correção da equação do tempo: conforme a estação, o Sol adianta-se ou atrasa-se até 16 minutos. O difícil era um relógio que se mantivesse certo no mar. O outro método, a distância lunar, compara o ângulo medido entre a Lua e uma estrela brilhante com tábuas impressas para obter a hora de referência.

Entre duas observações, a estima feita com a agulha, a barquinha e o relógio é marcada na carta; cada ponto astronómico corrige-a.

Como fazer

Um quadrante de cartão dá a latitude com um erro de um ou dois graus, ou seja, 100 a 200 km.

Um quarto de círculo de cartão com uma palhinha colada ao longo de um bordo e um fio com uma porca pendurado do canto Aponta-se pela palhinha e lê-se onde o fio cruza a escala.

Fazer o quadrante. Recortar em cartão rígido um quarto de círculo com cerca de 15 cm de raio. Com um transferidor, graduar o arco de 0 num bordo direito até 90 no outro. Colar uma palhinha ao longo do bordo marcado 90. Pendurar no canto um fio com uma porca. O fio indica então o ângulo da palhinha acima da horizontal.

Medir a Polar. Numa noite limpa no hemisfério norte, prolongar cerca de cinco vezes a linha que une as duas estrelas da ponta da caçarola da Ursa Maior para encontrar a Polar. Apontá-la pela palhinha, deixar o fio parar e ler. A média de cinco leituras dá uma latitude aproximada.

Ou medir o Sol do meio-dia pela sombra. Nunca apontar ao Sol. Espetar um pau direito em chão plano e verificar com o fio de prumo que está vertical. Por volta do meio-dia, marcar a ponta da sombra de cinco em cinco minutos: a sombra mais curta indica o meio-dia verdadeiro, que raramente calha às 12h00 do relógio. A altura do Sol é o ângulo cuja tangente é a altura do pau dividida por essa sombra; também se pode desenhar o triângulo à escala e medir o ângulo com o transferidor.

Corrigir conforme a data. Procurar a declinação do Sol do dia numas efemérides, positiva a norte. A norte dos trópicos, latitude = 90° − altura + declinação. A 11 de abril a declinação é de cerca de +8°. Se um pau de 100 cm projeta uma sombra mínima de 77 cm, a altura é de cerca de 52,4° e a latitude 90 − 52,4 + 8 = 45,6° N, perto dos 45,8° de Lyon. Depois, comparar com um mapa.

Segurança. Nunca olhar para o Sol, nem à vista desarmada nem através de uma palhinha, um tubo, uns binóculos ou uma mira, nem por um instante; os óculos de sol não protegem e a lesão é permanente. À noite, sair acompanhado, levar uma lanterna e manter distância de arribas, cais e da beira da água.

História e evolução

Os navegadores do Pacífico viajavam sem instrumentos, guiando-se pelos pontos onde as estrelas nascem e se põem e avaliando a latitude pela altura do Cruzeiro do Sul. Em 1976, Mau Piailug guiou assim a canoa Hōkūleʻa do Havai ao Taiti.

Uma pequena tábua de madeira atravessada no centro por um cordel com nós O kamal: cada nó correspondia à altura da Polar num porto conhecido.

Com o kamal dos pilotos do oceano Índico, um nó preso entre os dentes fixava a distância de uma tabuinha cujos bordos iam do horizonte à estrela. Ahmad ibn Majid, de Omã, registou este saber em 1490.

Diogo Gomes conta que tomou a Polar com um quadrante numa viagem à Guiné por volta de 1460, embora as suas datas sejam incertas. Passado o equador, na década de 1470, os portugueses recorreram ao Sol do meio-dia, ao astrolábio e às tábuas de declinação de Abraão Zacuto, impressas em Leiria em 1496. Seguiram-se a balestilha e, por volta de 1594, o quadrante de Davis. John Hadley apresentou o seu octante à Royal Society em 1731. O relógio H4 de John Harrison foi experimentado no mar em 1761; o Nautical Almanac de Nevil Maskelyne, publicado em 1766 para o ano de 1767, trazia tábuas lunares. Os sinais horários regulares por rádio começaram em 1904, e o GPS ficou plenamente operacional em 1995.


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