Navegação astronómica

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).

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.

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.

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.