Cómo funcionan los astrolabios

Una vez que aprenda a usarlo, ese astrolabio de bronce tiene mucha información para impartir.

Si nació antes de, digamos, 1960 y siguió algún tipo de educación técnica, sin duda hizo uso de una de las computadoras más ubicuas de la historia:la regla de cálculo. Yo (nacido en 1964) nunca usé la herramienta, pero recuerdo la de mi padre con gran claridad. Estaba en el cajón superior de su escritorio, al lado de transportadores, compases, triángulos de dibujo y la calculadora LED de Texas Instruments que eventualmente lo volvería obsoleto. Jugué con él a menudo, fascinado por cómo algo podía ser tan simple y tan complejo al mismo tiempo.

En 1360, un niño podría haber tenido una experiencia similar con otro tipo de computadora analógica. Él o ella habrían recibido capacitación sobre cómo usarlo y, muy probablemente, cómo hacer uno desde cero, con madera o bronce. El dispositivo era conocido como astrolabio , que tomó su nombre, en última instancia, del griego astrolabos , o "toma de estrellas". Se utilizó principalmente para realizar mediciones astronómicas, por lo general de las altitudes de los cuerpos celestes, pero astutos filósofos, astrólogos y marineros idearon cientos de usos para el instrumento. El astrolabio fue, sin duda, la regla de cálculo de la Edad Media.

Hoy en día, aunque las computadoras y otras tecnologías los han reemplazado en aplicaciones astronómicas y marítimas prácticas, los astrolabios continúan fascinando a los tecnófilos, los historiadores de la ciencia y los observadores del cielo aficionados. Muchos educadores usan la herramienta en sus aulas para enseñar sobre la esfera celeste y cómo trazar y predecir una variedad de fenómenos astronómicos, incluidos amaneceres y atardeceres, salidas y puestas de la luna, tránsitos estelares, movimientos retrógrados y mucho más. Incluso las personas que no pueden distinguir un cometa de un cupido aprecian los astrolabios por su exquisita artesanía y belleza, y no es raro que los coleccionistas de arte y los anticuarios paguen miles de dólares por un excelente espécimen que data del siglo XVIII o antes.

Entonces, ¿qué es exactamente esto que obligó a Geoffrey Chaucer a escribir sobre su estructura y función en un tratado del siglo XIV y luego, casi 620 años después, inspiró a Autodesk Fellow y al ingeniero de software Tom Wujec a hacer una demostración de una réplica funcional para TEDGlobal? En las próximas páginas, exploraremos tanto el arte como la ciencia, así como el auge y la caída, del astrolabio. Consideraremos todos sus fragmentos y luego, debido a que un astrolabio está destinado a decodificar el cielo, trabajaremos con un par de ejercicios de astronomía de la vida real. Pero no te preocupes. Tendrás muchos antecedentes antes de salir y estirar el cuello para ver las estrellas.

Contenido

1. La Eclíptica Cósmica:Historia del Astrolabio
2. De Alidades y Almucantars:Anatomía de un Astrolabio
3. Uso de un astrolabio:¿Estás listo?
4. Decir la hora:con su asombroso astrolabio
5. Cómo obtener su propio astrolabio

La Eclíptica Cósmica:Historia del Astrolabio

Mucho antes de los relojes y calendarios, los humanos recurrían a los cielos para medir el tiempo y orientarse en el planeta. Los pueblos antiguos observaron ciclos relacionados con los movimientos de la Tierra, el sol y la luna y utilizaron estos ciclos para determinar la duración de los días, meses y años. También observaron las estrellas con gran interés, disponiéndolas en imágenes (constelaciones) como una forma de poner orden en el loco caos del cielo nocturno.

Otra convención de organización fue la "esfera celestial", un globo imaginario que se cree que rodea la Tierra. Como un globo tradicional, la esfera celeste poseía polos norte y sur, un ecuador y coordenadas similares a la latitud y longitud. Para un observador en la superficie de la Tierra, las estrellas existen como puntos fijos de luz en el interior de la esfera. El sol, la luna y los planetas no estaban fijados a la esfera, sino que se movían en un camino circular conocido como eclíptica. .

Ahora imagine que desea tomar la esfera celeste tridimensional y proyectarla sobre una superficie plana bidimensional. Este fue el problema fundamental al que se enfrentaron estudiosos como Hiparco, que nació en Nicea en 180 a.C. Hipparchus mantuvo registros meticulosos de 850 estrellas, una actividad que condujo al descubrimiento de la precesión (bamboleo de la Tierra sobre su eje) y a una forma única de describir la posición de una estrella. El astrónomo griego pudo construir un mapa imaginando una línea perpendicular que conectaba cada estrella con un punto en un plano correspondiente al plano del ecuador de la Tierra. El mapa, que conservaba las relaciones angulares entre las estrellas, pudo haber sido el primer ejemplo de proyección estereográfica .

Claudio Ptolomeo se basó en gran medida en Hiparco mientras preparaba su obra magna, el "Almagesto" y otros libros. En "Planisphaerium", publicado en el año 150 d.C., Ptolomeo proporciona una descripción completa, casi con seguridad basada en ideas de Hiparco, de las técnicas matemáticas necesarias para proyectar puntos en la esfera celeste. El libro parecía ser un manual para construir un instrumento de trabajo, pero no existe evidencia que sugiera que realmente construyó un astrolabio. Sin embargo, diseñó y construyó la esfera armilar , un antecesor complejo del astrolabio

El primer relato autorizado de lo que se convertiría en el astrolabio moderno y mucho más fácil de usar provino de Teón de Alejandría en el año 390 d. C. De acuerdo, Teón no construyó realmente un astrolabio, pero los historiadores creen que proporcionó un modelo completo.

Cuando los astrónomos islámicos tomaron el tratado de Theon sobre astrolabios, vieron su valor de inmediato. Comenzaron a fabricar y utilizar los instrumentos y a redactar sus propios manuales. Las primeras guías de astrolabio escritas en árabe aparecieron en el siglo VIII. En el siglo XI, los dispositivos comenzaron a aparecer en la España musulmana. A partir de ahí, fue un salto, un salto y un salto a la Europa cristiana, donde los astrolabios ayudaron a los astrónomos, e incluso a poetas talentosos como Chaucer, a traer orden y estabilidad al cielo nocturno. Fueron una herramienta indispensable a lo largo de la Edad Media, hasta que fueron suplantados por tecnologías más nuevas y especializadas, como telescopios, sextantes y relojes de péndulo.

¿Planisférico o marítimo, señora?

Regrese al mundo antiguo y encontrará dos tipos básicos de astrolabios. El primer tipo, conocido como astrolabio planisférico , ayudó a los astrónomos a calcular las posiciones de los objetos celestes. Todos los primeros astrolabios eran del tipo planisférico hasta que los marineros vieron lo útiles que podían ser los instrumentos.

Alrededor del siglo XV, astrolabios marítimos comenzó a aparecer. Eran como versiones pirateadas de sus primos planisféricos, utilizados principalmente para determinar la altitud del sol o una estrella, que luego podrían usarse para determinar la latitud. Venían con dos partes básicas:un círculo graduado y una alidada, un dispositivo de observación o puntero que se usa para medir ángulos. Los astrolabios planisféricos eran un poco más complicados. También eran más idiosincrásicos porque su funcionamiento dependía de la latitud del usuario.

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De Alidades y Almucantars:Anatomía de un Astrolabio

Diagrama de astrolabio

Si tuviera un astrolabio antiguo frente a usted, ya sea que se originó en el Islam del siglo XI o en la Europa del siglo XVI, vendría con las mismas partes básicas. Aquí están, trabajando desde la parte inferior del instrumento hasta la parte superior:

El maestro (Latín para "madre") sirvió como base de un astrolabio. Esta placa circular, generalmente hecha de latón, se estiraba alrededor de 6 pulgadas (15 centímetros) de diámetro y un cuarto de pulgada de espesor. Su centro estaba ahuecado para que una o más placas pudieran sentarse encima, anidadas en la depresión. El borde de la madre, conocido como extremidad , tenía dos escalas:una interna para medir las horas del día y una externa para medir los grados de 0 a 360. Un trono con un anillo se encontraba sobre la marca del mediodía, definiendo la parte superior del astrolabio y proporcionando un punto de unión. Cuando quería usar el instrumento, un astrónomo ataba una cuerda a través del anillo y dejaba que el dispositivo colgara hacia abajo.

Luego vino una serie de platos , con cada placa correspondiente a una latitud específica. Esto fue necesario porque un observador ubicado en el ecuador vio una sección diferente del cielo nocturno en comparación con un observador, digamos, en la latitud media. Para que el astrolabio funcionara correctamente, necesitaba una placa específica para una latitud determinada.

Cada placa venía grabada con dos tipos de círculos. Los primeros fueron círculos de altura constante conocidos como almucantars , siendo el horizonte el más importante de almucantar. Los segundos eran azimuts , que se encontraban los almucantars en ángulo recto. El acimut más importante era el meridiano.

El rete (suena como "tratado") descansaba sobre los platos. Las retes modernas a menudo están hechas de plástico transparente para que pueda ver a través de ellas las placas de abajo. Para obtener el mismo efecto en el mundo antiguo, los fabricantes de astrolabios cortaban grandes porciones de metal, dejando atrás un anillo con forma de esqueleto. La red estaba marcada con varias estrellas y varias constelaciones importantes. Mientras giraba alrededor de un pasador central (el polo norte celeste), la red mostraba el movimiento diario de la esfera celeste. El perímetro de la rete contenía una escala exterior dividida en horas y una escala interior marcada con los días del año.

En algunos astrolabios, una manecilla parecida a un reloj llamada regla , marcado con declinaciones de -30 grados a +70 grados, yacía encima de todo. Un alfiler pasó por el centro del instrumento, manteniendo unidas todas las piezas, pero permitiendo que la regla y la rete giraran sobre la placa.

La espalda del instrumento contenía una variedad de escalas y tablas útiles. Todos los astrolabios incluían escalas para medir ángulos y determinar la longitud del sol para cualquier fecha. Muchos también tenían escalas para resolver problemas simples de trigonometría. Una alidada también unido a la parte posterior, lo que permite al usuario medir la altitud de un objeto celeste.

Uso de un astrolabio:¿Estás listo?

En el siglo X, el astrónomo persa (y adorador del astrolabio) Abd al-Rahman al-Sufi escribió un libro en el que afirmaba 1000 usos para un astrolabio. Es posible que el persa haya exagerado un poco, pero en manos de un practicante experto, el instrumento podría brindar respuestas a muchos problemas. Con un astrolabio, los astrónomos podían calcular la posición de los objetos celestes, la hora del día (o de la noche), la época del año, la altitud de cualquier objeto, la latitud y mucho más.

Uno de los cálculos más fáciles de realizar con un astrolabio es la altitud de un objeto sobre el horizonte. El objeto podría ser cualquier cosa:un árbol, el pico de una montaña, una estrella. Para encontrar su altitud, sigue estos pasos:

1. Primero, ate un trozo corto de cuerda, cordel o cordel a través del anillo en la parte superior del astrolabio.
2. Sostenga la cuerda de modo que el instrumento cuelgue verticalmente.
3. Gire el astrolabio para que su borde apunte hacia su objetivo.
4. Gire la alidada (la manecilla similar a un reloj en la parte posterior del astrolabio) hasta que el objeto se alinee con ambos extremos, o aspas, del dial. (Nota de precaución:no mire el sol mirándolo directamente. En su lugar, debe ajustar la alidada hasta que la sombra de la veleta superior caiga sobre la veleta inferior).
5. Lee la altitud del objeto utilizando la escala de elevación más externa marcada en el borde posterior del astrolabio. Esto debería indicarte la elevación del objeto, en grados.

Genial, ¿eh? Ahora supongamos que quiere usar el astrolabio para determinar cuándo se pondrá el sol en un día en particular. Esto es lo que haces:

1. Encuentra la posición del sol en la fecha objetivo. Para hacer esto, use la alidada en la parte posterior del astrolabio, girando el dial hasta que señale la fecha en la escala del calendario.
2. Lea el valor correspondiente de la escala zodiacal.
3. En la parte delantera del instrumento, gire la red hasta que el valor zodiacal específico obtenido en el paso 2 toque el horizonte occidental (derecha).
4. Gire la regla (la esfera del reloj en el frente) hasta que toque el valor zodiacal específico.
5. Lee la hora solar local en la escala de tiempo de la extremidad.

Más cosas prácticas divertidas a continuación.

Decir la hora:con su asombroso astrolabio

Con unos pocos giros y vueltas de su astrolabio, puede decir la hora. Relajarse. No es tan difícil como crees una vez que le coges el truco.

¿Perdiste tu teléfono inteligente? No se preocupe, simplemente saque su astrolabio para encontrar la hora del día o de la noche. Durante el día, basarías tus cálculos en la altitud del sol. Por la noche, usarías la altitud de una estrella visible. Como ejemplo, repasemos los pasos para determinar la hora de la noche:

1. Primero, debe convertir la fecha del calendario actual en una fecha del zodiaco, como hicimos en el ejercicio anterior. Gire la alidada hasta que señale la fecha en la escala del calendario, luego lea el valor correspondiente en la escala del zodiaco.
2. Ahora necesita encontrar una estrella de referencia adecuada. Recuerde, las personas en el mundo antiguo habrían estado íntimamente familiarizadas con el cielo nocturno y habrían conocido las principales constelaciones. Como la octava estrella más brillante del cielo y la más brillante de la constelación Canis Minor, Procyon habría sido un faro familiar y habría aparecido en la mayoría de los astrolabios. Como resultado, usaremos a Procyon como nuestra estrella de referencia.
3. Encuentre la altitud de Procyon siguiendo los mismos pasos dados en el primer ejercicio.
4. Ahora voltea el astrolabio y encuentra la estrella objetivo en la red.
5. Gire la red hasta que la estrella objetivo toque la línea de altitud que coincida con el valor que calculó en el paso 3.
6. Para encontrar la hora, gira la regla hasta que toque el valor zodiacal específico. Luego lea la hora desde el borde exterior.

El sitio web del Museo de Historia de la Ciencia de Oxford proporciona una excelente demostración interactiva de este último ejercicio, utilizando una réplica de un antiguo astrolabio. A medida que lo guía a través del proceso, también muestra las marcas en las diversas escalas del instrumento.

Obtención de su propio astrolabio

Si eres un aficionado a la astronomía, probablemente ya hayas invertido en un buen telescopio. Ahora es posible que desee agregar un astrolabio a su colección. Lo más simple es comprar un astrolabio que esté listo para usar nada más sacarlo de la caja. Puede encontrar algunos astrolabios antiguos en eBay, aunque cualquier instrumento anterior al siglo XX le costará mucho dinero. Una mejor opción es comprar una réplica, que le brindará una auténtica experiencia de astrolabio antiguo sin el alto precio. Muchos sitios web ofrecen una variedad de astrolabios planisféricos y marítimos.

Los materiales modernos ofrecen algunas ventajas sobre el latón y el peltre. Una buena combinación de escuelas antiguas y nuevas proviene de Janus, una empresa con sede en Delaware detrás de varios recursos de astrolabio populares. Si realmente quieres darle un puntapié a la vieja escuela, querrás construir tu propio astrolabio desde cero. Para obtener la experiencia completa, comience leyendo "Un tratado sobre el astrolabio", el primer manual en inglés sobre el instrumento. James E. Morrison, el propietario y creador de Janus y The Personal Astrolabe, tradujo el trabajo de Chaucer del inglés medio a un lenguaje más amable que todos podemos entender (hay un PDF de la traducción disponible aquí).

Para construir un astrolabio que puede usar mientras lee el tratado del siglo XIV, su mejor opción es comenzar con plantillas preexistentes. En "La historia y práctica de la astronomía antigua" (Oxford University Press, 1998), el autor James Evans proporciona un conjunto de patrones completos para hacer un astrolabio. Simplemente fotocopie los patrones en papel (o en una transparencia de acetato en el caso de la rete), péguelos en cartulina, corte las partes, perfore un agujero en el centro y ate todo con un perno y una tuerca. Específicamente proporciona patrones para dos placas de altitud, Seattle y Los Ángeles, pero también puede encontrar otros en el cuerpo del libro.

Otro gran recurso es una actividad práctica de astrolabio desarrollada por el Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái. El sitio web incluye un programa que calcula un conjunto completo de plantillas de astrolabio para cualquier ubicación. Una vez que especifica su ubicación, el programa genera archivos que puede guardar en su computadora o imprimir. El sitio también ofrece instrucciones de ensamblaje completas y una guía sobre cómo usar la cosa una vez que está construida.

No importa qué ruta tome, astrolabio comprado en la tienda o bricolaje, tendrá su propia versión de la primera computadora analógica del mundo. Y con él, tendrá una mayor comprensión del cielo nocturno y una conexión más profunda con el mundo de la astronomía antigua.

Preguntas frecuentes sobre los astrolabios

¿Para qué se usan los astrolabios?

Los astrolabios son dispositivos astronómicos simples pero potentes que se utilizan con fines de observación, cálculos analógicos y cómputo del tiempo. También se utilizaron para medir altitudes de cuerpos celestes, lo que permitió a los astrónomos identificar la posición del sol y la ubicación de otros cuerpos celestes.

¿Se siguen utilizando los astrolabios en la actualidad?

Aunque los astrolabios son dispositivos muy antiguos y han sido reemplazados por la tecnología informática moderna, todavía se utilizan hoy en día como parte del aprendizaje de la astronomía antigua. Siglos atrás, los astrolabios fueron un invento de alta tecnología que llevó a los astrónomos a navegar y calcular distancias sobre el horizonte.

¿Cuál es la diferencia entre un sextante y un astrolabio?

Se usó un sextante incluso antes de que existieran los astrolabios. El propósito principal de un sextante era calcular el ángulo entre el horizonte y los cuerpos celestes como las estrellas, el sol, la luna, etc. Los astrolabios, por otro lado, se usaban para calcular las distancias entre los cuerpos celestes.

¿Quién inventó el astrolabio y cuándo?

Se cree que los astrolabios existieron desde el año 220 a. o incluso antes. Su invención se atribuye al matemático Apolonio de Perge, que vivió en el período helenístico.

¿Por qué los astrolabios son importantes para los musulmanes?

Los astrolabios tienen un significado espiritual para los musulmanes de todo el mundo. Los usan para encontrar la dirección de La Meca, también llamada Qibla. Esto ayuda a los musulmanes a realizar oraciones en la verdadera dirección de la ciudad santa de La Meca.

Nota del autor:cómo funcionan los astrolabios

Mientras terminaba esta historia, se me ocurrió que podrías hacer un astrolabio digital para ejecutarlo en tu teléfono inteligente o tableta. Hice una búsqueda rápida en mi teléfono y, ¿lo creerías? ¡Hay una aplicación para eso! Echa un vistazo a Astrolabe Clock de TwoNineEight Software. Es gratis, aunque tal vez un poco menos satisfactorio de usar que un astrolabio en su forma analógica pura.