Manual del Curso de Patron de Yate de Vela y Motor

Capítulo 02: Los Cuatro Problemas de la Navegación

El Problema de la Posición: Métodos de Posicionamiento en Navegación Astronómica

Resolución de la Posición por el Método de Marcq Saint-Hilaire, Utilizando las Estrellas y Planetas

Introducción

El método de Marcq Saint-Hilaire, también conocido como "método de la altura calculada" o "método del intercept", es uno de los procedimientos más utilizados en la navegación astronómica moderna para determinar la posición del buque mediante la observación de los astros —particularmente, las estrellas y planetas—.

A diferencia del método de la meridiana, que requiere esperar el momento preciso del paso del Sol por el meridiano del observador, este método es apto para obtener líneas de posición especialmente durante los "crepúsculos náuticos" al amanecer y al atardecer, cuando las estrellas y planetas son visibles simultáneamente con un horizonte bien definido.

El principio en el que se basa el método es conceptualmente sencillo: se compara la altura que debería tener un astro visto desde una posición estimada —esa es la "altura calculada" o "hc"— con la altura que efectivamente se midió con el sextante —la "altura observada" u "ho"—. La diferencia entre ambas, llamada "intercept", permite trazar sobre la carta una línea de posición. Repitiendo el procedimiento con dos o más astros se obtienen otras tantas líneas de posición, que combinadas definirán en su intersección la posición de la embarcación.

En esta nota desarrollaremos el método aplicado a la observación de estrellas y planetas, con el procedimiento completo de cálculo y trazado de la posición.

Marcq de Blond de Saint-Hilaire era un oficial de la Marina francesa, con grado final de almirante.

Almirante Marcq de Blond de Saint-Hilaire
Almirante Marcq de Blond de Saint-Hilaire.

En 1875 publicó en la "Revue maritime et coloniale", un trabajo titulado "Calcul du point observé", en el que presentó el método que lleva su nombre. Previamente, en 1873, había publicado un artículo titulado "Détermination d'une droite de hauteur par une seule observation", que puede considerarse un trabajo preparatorio de su obra principal.

Su contribución no consistió tanto en un nuevo proceso matemático de determinación de la posición, sino en un enfoque conceptualmente nuevo, interpretando la "distancia cenital" como un equivalente a la distancia geográfica, de modo que la observación tomada con el sextante a un astro equivale a medir la distancia desde la "posición geográfica" de ese astro.

El método fue conocido en Francia como "méthode du point rapproché" y posteriormente adoptado por la navegación anglosajona como "intercept method", siendo aún hoy la base de prácticamente todos los métodos modernos de reducción de alturas.

Fundamentos Conceptuales

La Altura Calculada y la Altura Observada

l método de Marcq Saint-Hilaire se basa en la comparación de dos valores de altura de un mismo astro, obtenidos por caminos diferentes.

La Altura Observada

La altura observada, que abreviamos "ho" es la altura real del astro medida con el sextante en el momento de la observación, una vez aplicadas todas las correcciones correspondientes a la altura instrumental: error de índice, depresión del horizonte, refracción atmosférica, paralaje y semidiámetro, según sea el astro observado.

Es, en definitiva, la altura que el astro tiene para ese observador, en ese instante y desde el lugar donde este se encuentra.

La Altura Calculada

La "altura calculada", abreviada con las letras "hc", es la altura que ese mismo astro debería tener si el observador estuviera exactamente en la posición estimada.

Esta altura no se mide, sino que se calcula matemáticamente a partir de dos pares datos conocidos: por un lado, la latitud y longitud de la posición estimada del observador y, por otro lado, la declinación y el ángulo horario local del astro para el instante de la observación.


La diferencia entre ambas alturas es la que permite determinar si el observador está más cerca o más lejos del astro respecto de su posición estimada, y es el punto de partida para trazar la línea de posición.

El "Intercept" o Diferencia de Alturas

La comparación entre la altura observada "ho" y la altura calculada "hc" produce una diferencia denominada "intercept", que se expresa en millas náuticas y se designa habitualmente con la letra "p".

El fundamento geométrico es sencillo: dado que la altura de un astro disminuye a medida que el observador se aleja de su punto geográfico "PG", una diferencia de un minuto de arco en la altura equivale a una milla náutica en la distancia a ese punto. Por lo tanto, la diferencia de alturas se convierte directamente en una distancia lineal.

Si la altura observada es mayor que la calculada, significa que el observador está más cerca del astro de lo que indica su posición estimada, y en ese caso, el intercept se traza hacia el astro, en la dirección del azimut. Si, en cambio, la altura observada es menor que la calculada, significa que el observador está más lejos, por lo que el intercept se traza en sentido contrario al azimut.

Tenga en cuenta que el valor del intercept rara vez supera las 30 millas náuticas en una navegación bien llevada.

Valores mayores indican un error significativo en la posición estimada o en la observación, y deben revisarse antes de continuar.

La Línea de Posición

Una vez obtenido el intercept, se procede a trazar la línea de posición sobre la carta náutica o el cánevas de trabajo. Esta línea representa el lugar geométrico de todos los puntos desde los cuales el astro observado tendría exactamente la altura medida en ese instante, y sobre ella se encuentra el observador.

El trazado se realiza de la siguiente manera: desde la posición estimada se traza la dirección del azimut del astro. Sobre esa línea se mide el intercept en millas náuticas, hacia el astro o alejándose de él según corresponda, obteniendo así un punto llamado punto de intercept. Por ese punto se traza una recta perpendicular a la línea de azimut: esa perpendicular es la línea de posición.

Es importante recordar que una sola línea de posición no determina la ubicación del buque, sino que únicamente confirma que el observador se encuentra en algún punto de esa recta. Para obtener una posición, es necesario cruzar al menos dos líneas de posición obtenidas de la observación de dos astros diferentes. En la práctica se observan tres o más astros, lo que produce un triángulo de posición cuyo centro se adopta como posición más probable. La calidad geométrica del resultado depende en gran medida del ángulo de corte entre las líneas, tema que se desarrollará en el apartado de selección de astros.

El Crepúsculo Náutico

El problema que se plantea al momento de tomar las alturas de los astros respecto del horizonte del observador, es que en la oscuridad de la noche, cuando las estrellas son visibles, no se ve el horizonte; por lo tanto, es necesario encontrar un momento en el que tanto las estrellas —por lo menos las que se vayan a elegir para la toma de alturas— y el horizonte estén visibles al mismo tiempo.

Ese momento se da en el crepúsculo durante el amanecer y el atardecer, en una ventana de tiempo que se define como crepúsculo náutico que, técnicamente, ocurre en el período en que el Sol se encuentra entre 6º y 12º por debajo del horizonte del observador, condición que produce, simultáneamente, un horizonte marino aún nítido y definido y suficiente oscuridad para que las estrellas y planetas de primera magnitud sean claramente visibles.

Esta doble condición dura típicamente entre 20 y 40 minutos.

En latitudes medias, como las nuestras, la duración es relativamente estable durante todo el año.

Como hemos dicho, existen dos crepúsculos náuticos utilizables durante un día:

Almanaque Náutico
Crepúsculos anotados en el Almanaque Náutico.

Crepúsculo Náutico Matutino

Ocurre antes del amanecer

Inicia con el horizonte oscuro comenzando a aclarar por el Este, a medida que el Sol asciende.

Conviene entonces comenzar tomando las alturas a los astros elegidos sobre el sector Este, y finalizar con los que se encuentren en el Oeste.

Crepúsculo Náutico Vespertino

Ocurre antes del anochecer.

Inicia con el horizonte aun con algo de luz, oscureciéndose primero por el sector Este, a medida que el Sol desciende en el Oeste.

Conviene entonces comenzar a tomar alturas a los astros elegidos sobre el sector Este, y finalizar con los que se encuentren en el Oeste.

A su vez, dentro del crepúsculo náutico existe un momento óptimo para la toma de alturas con el sextante, que los navegantes llaman instante propicio, que sucede en el tercio medio del período del crepúsculo náutico —aunque depende de las condiciones atmosféricas— cuando el horizonte todavía es visible y las estrellas ya tienen suficiente brillo para ser medidas con precisión.

El crepúsculo es un proceso continuo en el cual el cielo se oscurece o aclara a medida que el Sol desciende bajo el horizonte o asciende sobre él, respectivamente.

Es proceso se lo divide en tres fases según sea la depresión del Sol:

  • Crepúsculo Civil: El Sol está entre 0º y 6º debajo del horizonte del observador —ascendiendo o descendiendo, según sea al amanecer o el atardecer—. La luminosidad del cielo es suficiente para realizar actividades al aire libre sin iluminación artificial.
  • Crepúsculo Náutico: El Sol se encuentra entre 6º y 12º debajo del horizonte del observador. El horizonte es visible, y ya puede identificarse a los astros —estrellas y planetas— de mayor magnitud.
    El instante propicio ocurre en el tercio central del tiempo de duración de este crepúsculo.
  • Crepúsculo Astronómico: El Sol se encuentra entre 12º y 18º debajo del horizonte del observador. En este período la oscuridad ya es casi absoluta dificultándose la identificación del horizonte.

Estas tres fases son contiguas y sucesivas y, en general, los Almanaques Náuticos, tienen tablas indicando el inicio y fin de cada una de ellas.

El navegante calcula de antemano la hora de inicio y fin del crepúsculo mediante las tablas del Almanaque Náutico —cuya imagen se muestra acompañando este texto— o lo hace en función del valor de la declinación solar del día.


Plantearemos un caso de uso con el cual ejemplificar el proceso.

planteo

Siendo las 16:00 hs del 29 de octubre de 2020, queremos verificar la posición mediante el método de Marcq Saint-Hilaire, a partir de la observación de un grupo de estrellas en el próximo crepúsculo.

La última entrada de nuestra bitácora dice lo siguiente:

bitácora BV "Primavera"
fecha y hora : 29-Oct-2020 18:00 hs (UTC-3)
posición Fix φ : 35º 35,1’ S
ω : 056º 17,5' W
Rv : 025º
V : 6,0 nudos

El próximo paso consiste entonces en averiguar a qué hora sucederá el crepúsculo náutico vespertino pues, según el planteo, son las 16:00 hs y lo que sigue es entonces el anochecer.

El proceso para averiguarlo se resuelve en tres simples pasos:

paso 1

Estimar la Hora de Inicio del Crepúsculo Náutico para la Última Posición Registrada.

Para resolver este cálculo se debe convertir la hora que el Almanaque Náutico informa para el meridiano de Greenwich, corrigiéndola para traerla a la longitud de la última posición FIX, que es la anotada en la bitácora.

Esto dará una hora UTC aproximada del crepúsculo.

El cálculo es sencillo, pero largo, pues el Almanaque Náutico provee series horarias para diferentes latitudes —en general, en escalas de 5º o 10º— por lo que habrá que interpolar los horarios para obtener el correspondiente a la latitud local, y luego traer ese valor al meridiano local.

Entonces, sabiendo que la latitud que hemos registrado en bitácora es de 35º 48,1’ S, y que el Almanaque Náutico que estamos utilizando informa horarios para cada 10º de latitud, copiaremos la información correspondiente a los 30ºS y 40ºS.

Datos de crepúsculo náutico vespertino del Almanaque Náutico
fecha : 29-Oct-2020 UTC
latitud 30º : inicio: 18:45 hs fin: 19:15 hs
40º : inicio: 19:04 hs fin: 19:39 hs

Con estos datos debe realizarse la interpolación para la latitud registrada.

Averiguamos primero la fracción "f" de la interpolación.

= (35º 48,1’ S - 30º) / (40º - 30º) =
= (35,802º - 30º) / (40º - 30º) =
= 5,802º / 10º =
= 0,5802

Note que en el segundo paso se convierte la notación de grados y minutos, a grados con decimales, para facilitar el cálculo.

Calculamos ahora el horario de inicio y fin del crepúsculo náutico vespertino para la latitud registrada.

horario crepúsculo vespertino para 35º 48,1’ S
inicioUTC  = 18:45 + f x (19:04 − 18:45) =
= 18:45 + 0,5802 x (19:04 − 18:45) =
= 18:45 + 0,5802 x 00:19 =
= 18:45 + 00:11 =
= 18:56 hs
finUTC  = 19:15 + f x (19:39 − 19:15) =
= 19:15 + 0,5802 x (19:39 − 19:15) =
= 19:15 + 0,5802 x 00:24 =
= 19:15 + 00:14 =
= 19:29 hs

Ya tenemos la estimación de la hora de inicio y de fin del crepúsculo náutico, en huso horario UTC, para la última latitud registrada.

Ahora debemos traer ese horario, que está en UTC para el meridiano de Greenwich, al meridiano local registrado 054º47,5'W, a partir de la relación entre husos horarios y longitudes.

Calculamos primero la diferencia de tiempo:

Δt  = 054º47,5'W / 15º =
= -54,792º / 15º =
= -03:39 hs

Nuevamente, note que en el segundo paso se convierte la longitud a notación decimal, con su signo, para facilitar el cálculo.

Queda entonces estimar la hora de inicio y fin del crepúsculo náutico para el meridiano local, en el huso horario local UTC-3.

horario crepúsculo vespertino para 054º47,5'W en huso horario local (UTC-3)
inicioUTC-3  = inicioUTC + Δt - UTC-3 =
= 18:56 hs + -03:39 hs - -3 =
= 19:35 hs UTC-3
finUTC-3  = finUTC + Δt - UTC-3 =
= 19:29 hs + -03:39 hs - -3 =
= 19:15 hs + 03:39 hs =
= 20:08 hs UTC-3

Resumimos los datos, agregando la estimación del instante propicio, en el tercio medio del tiempo del crepúsculo náutico vespertino.

horario crepúsculo vespertino estimado para 054º47,5'W en huso horario local UTC-3 y UTC
           UTC-3       UTC
          ────────   ────────
inicio cr epúsculo: 19:35 hs   22:35 hs
inicio instante  propicio: 19:45 hs   22:45 hs
fin instante  propicio: 19:58 hs   22:58 hs
fin cre epúsculo: 20:08 hs   23:08 hs

Es decir, que siendo las 18:00 hs, según la entrada de bitácora, restan una hora y treinta y cinco minutos hasta el inicio del crepúsculo vespertino. Tiempo que debe ser aprovechado para elaborar el plan de observación de estrellas.

Selección de Astros a Observar

El siguiente paso, antes de iniciar las observaciones durante el crepúsculo, consiste en seleccionar los astros —estrellas y planetas— cuyas efemérides figuran en el Almanaque Náutico.

La elección de los astros a observar sigue un criterio similar a la elección de puntos notables para establecer una posición en base a marcaciones, pero con la ventaja de en el cielo hay muchas más estrellas disponibles que, en promedio, el número de puntos notables a la vista durante una navegación costera.

Star Finder and Identifier
Ángulo horario en Greenwich del punto de Aries.

Para facilitar la selección de los astros a observar, el navegante dispone del "Star Finder and Identifier", que es una herramienta muy simple y fácil de usar, compuesta por dos placas circulares de cartulina blanca que muestran el firmamento visto desde el hemisferio Norte y Sur, y nueve plantillas transparentes graduadas para mostrar la bóveda celeste que el observador vería desde distintas latitudes: 5º, 15º, 25º, 35º, 45º, 55º, 65º, 75º y 80º.

Básicamente, las estrellas y planetas están representadas sobre las placas circulares con puntos negros de diferente tamaño, dependiendo de la magnitud del astro —de la intensidad de su brillo—. Luego se superpone sobre la placa del hemisferio que corresponda, la plantilla transparente de la latitud más cercana a la del observador, y así este tendrá ante sí un diagrama de su eventual bóveda celeste, mostrándole qué astros — estrellas de primera y segunda magnitud, y planetas— estarán disponibles para ser observados con su elevación y acimut aproximados. Esto posibilita planificar las observaciones con anticipación, seleccionando los astros con mejor geometría de corte, preprogramar el sextante en altura aproximada y tener el cronómetro listo, optimizando el tiempo disponible durante la ventana del crepúsculo náutico que

Los criterios fundamentales para seleccionar los astros son tres:

Elevación del Astro sobre el Horizonte del Observador

Idealmente, conviene seleccionar astros que se encuentren a una elevación sobre el horizonte del observador que permita una medición precisa con el sextante.

Por un lado, alturas inferiores a 10º presentan errores de refracción atmosférica difíciles de corregir con exactitud; y, por otro lado, alturas superiores a 75º dificultan el trazado de la línea de posición por la geometría del triángulo astronómico.

El rango óptimo de trabajo se sitúa entre 15º y 65º.

Acimut del Astro

Idealmente, conviene seleccionar astros que se encuentren a una elevación sobre el horizonte del observador que permita una medición precisa con el sextante.

Los astros seleccionados deben estar distribuidos en direcciones bien separadas entre sí, de modo que las líneas de posición resultantes se corten con ángulos próximos a los 90º para dos astros, o próximos a los 60º para tres.

Esto maximiza la precisión de la posición que se vaya a obtener, y minimiza el efecto de los errores de observación.

Facilidad de Identificación del Astro

Conviene seleccionar astros con los que se haya trabajado previamente, para facilitar su identificación en el cielo.

Si eso no es posible, seleccione astros cuya magnitud sea suficientemente significativa o diferente de los astros que lo rodean, para facilitar su ubicación en el cielo.

La magnitud de un astro es, básicamente, una escala numérica que mide su brillo aparente, es decir, cuán brillante se ve ese astro desde la Tierra.

La particularidad de esta escala es que funciona al revés de lo intuitivo: cuanto menor es el número de magnitud, mayor es el brillo. Así, una estrella de magnitud 1 es más brillante que una de magnitud 2. Inclusive, los astros más brillantes del cielo tienen magnitudes negativas; por ejemplo, el planeta "Venus", que es bien visible en el cielo, tiene una magnitud de entre −3,8 y −4,9.

En el "Star Finder and Identifier", la magnitud de cada astro se indica con un círculo de distinto tamaño alrededor del astro. Círculos grandes indican mayores magnitudes, y círculos pequeños, menores magnitudes.

Respecto a la cantidad de astros a seleccionar, puede decirse que, en condiciones normales de visibilidad durante el crepúsculo náutico, observar tres astros es lo mínimo recomendado. Cuatro o más observaciones aportan redundancia, que será útil cuando las condiciones son difíciles o cuando se requiere mayor confiabilidad.

Justamente, la precisión de la posición que se obtenga dependerá directamente de la cantidad de astros observados pues, de forma similar a lo que ocurre en los métodos de posicionamiento de navegación costera, debiendo procesárselas de la misma forma.

Esto es, con tres astros observados, la intersección de las tres líneas de posición resultantes, raramente se cortan en un punto exacto, formando en general un pequeño triángulo denominado triángulo de posición. Si el triángulo es pequeño, la posición estimada será la del punto central de esa figura. En caso de haberse realizado observaciones a más de tres astros, la posición estimada será la del punto central del polígono formado por todas las rectas.

En cualquiera de los casos, si alguno de los lados del triángulo o polígono es notoriamente mayor que los otros, o si alguna de las líneas de posición queda fuera del polígono, querrá decir que la observación asociada a esa línea contiene un error debiendo ser revisadas, o descartada si la cantidad de observaciones es mayor a tres.


Procederemos entonces a seleccionar cinco astros para el trabajo de observación.

El procedimiento es simple, una vez que se lo ha comprendido.

paso 2

Ángulo horario en Greenwich del punto de Aries en el Almanaque Náutico
Ángulo horario en Greenwich del punto de Aries en el Almanaque Náutico.
Planificar las Observaciones

La planificación de las observaciones consiste, básicamente, en seleccionar la mejor combinación de estrellas y planetas, según los criterios que se acaban de explicar utilizando, por un tema de practicidad técnica —y sin apelar a aplicaciones de software, pues no es el caso— las plantillas del "Star Finder and Identification".

Y para hacerlo, primero hay que tomar la placa que corresponde al cielo del hemisferio Sur y seleccionar la plantilla correspondiente a nuestra latitud, que en este caso será la de 35º S, colocando su cara "Sur" hacia arriba, orientándola luego de acuerdo a como se vería la bóveda celeste representa en ella, a la hora en la que se realizarán las observaciones.

¿Vio que las estrellas, de noche, parecen girar en el cielo?

Bueno, el trabajo de orientar el "Star Finder" tiene que ver con eso... con hacer girar la plantilla de la bóveda celeste de la latitud 35º S sobre la placa del cielo del hemisferio Sur, al horario en el que se van a hacer las observaciones de alturas, para encontrar cada estrella y planeta donde se supone que debería estar.

Esa bóveda celeste tiene un punto de referencia, denominado "punto de Aries", que sirve como punto de origen de las coordenadas para ubicar los astros en el cielo. Ese "punto de Aries", que es virtual —no corresponde a ningún astro—, gira junto con la bóveda celeste con el paso de las horas, por lo tanto, para poder orientar la plantilla del "Start Finder" correctamente, solo necesitamos saber "en qué hora" debemos colocar el "punto de Aries" de la plantilla sobre el cielo que muestra la placa, debajo de ella.

Esto se resuelve calculando el "ángulo horario de Aries en Greenwich", abreviado como "ahGAries", para la hora UTC de inicio del crepúsculo náutico, dato que hemos dejado anotado, a propósito, en el resumen de horarios del paso anterior.

Para facilitar esta resolución, el Almanaque Náutico ofrece ángulos horarios en Greenwich para el "punto de Aries" para cada hora del día, por lo que debemos realizar una interpolación para obtener el "ahGAries" que necesitamos.

cálculo del ahGAries
inicio inst.prop icio: 29/Oct/2020 22:45:00 hs UTC
datos del Almanaque náutico para ahGAries
ahGAries 22:00 hs  UTC:  8º 41,2'
ahGAries 23:00 hs  UTC: 23º 43,6'
Δ ahG Aries: 15º 02,4'
ahGAries 22:45:00  UTC = 35 minutos / 60 minutos x ΔahGAries + ahGAries 22:00 UTC =
    = 45 minutos / 60 minutos x 15º 02,4' + 8º 41,2' =
    = 11º 16,8' + 8º 41,2' =
    = 19º 58,0'

Δ ahGAries es la diferencia de ángulo horario en Greenwich entre las 22:00 hs y 23:00 hs UTC —para el día 29 de octubre de 2020—. Lo que se ha hecho, entonces, es calcular el "ahGAries" para las 22:45 hs UTC.

Hablemos del Punto de Aries.

Básicamente, es un punto de referencia virtual a partir del cual se dan las coordenadas para ubicar a los astros en la esfera celeste.

Amplío esto en más detalle.

Conceptualmente, la esfera celeste es una construcción geométrica que representa una esfera imaginaria de radio infinito, centrada en la Tierra, sobre cuya superficie interior parecen proyectarse el Sol, la Luna, los planetas y las estrellas.

Para localizar cualquier astro sobre esa esfera se necesita un sistema de coordenadas. El sistema ecuatorial —el que utiliza la navegación astronómica— toma como plano de referencia el ecuador celeste, que es la proyección del ecuador terrestre sobre la esfera celeste, y como origen de longitudes un punto específico de ese ecuador llamado "punto de Aries", que se indica con la letra griega gamma minúscula "γ".

Veamos ahora donde está el "punto de Aries".

La Tierra gira alrededor del Sol describiendo una órbita sobre el plano de la eclíptica, que forma un ángulo de aproximadamente 23º27' con el ecuador celeste. Puede ayudarse con el diagrama que acompaña este texto para comprender este punto.

La eclíptica y el ecuador celeste se intersectan en dos puntos. El punto de Aries "γ" es aquel en el que el Sol cruza el ecuador celeste en dirección de Sur a Norte, lo que ocurre alrededor del 21 de marzo —es decir, en el equinoccio de primavera del hemisferio Norte —razón que da origen al nombre de "punto vernal", con el cual también se conoce al punto de aires—.

El punto de Aries es el origen del sistema de coordenadas ecuatoriales por dos razones:

  • Es un punto fijo respecto a las estrellas. A diferencia del Sol, la Luna o los planetas, las estrellas mantienen una posición prácticamente constante sobre la esfera celeste. El punto de Aries comparte esa estabilidad. En consecuencia, la "Ascensión Recta" de cada estrella, medida desde Aries hacia el este a lo largo del ecuador celeste, permanece casi constante de un año a otro —el movimiento de precesión la modifica muy lentamente, en el orden de 50" por año, lo que el Almanaque Náutico corrige anualmente.—
  • Participa del movimiento diario del cielo. Aunque su posición respecto a las estrellas es fija, el punto de Aries gira con la esfera celeste alrededor de la Tierra una vez cada día sidéreo —es decir, cada 23 horas, 56 minutos y 4 segundos—. Este movimiento es el que permite usarlo como reloj para vincular la hora civil con la posición de las estrellas.

Desde el meridiano de Greenwich, el punto de Aries tiene en cada instante un Ángulo Horario medido hacia el oeste a lo largo del ecuador celeste. Ese ángulo se denomina "Ángulo Horario en Greenwich de Aries", abreviado, como vimos anteriormente, como "ahGAries" y el Almanaque Náutico lo publica para cada hora y cada minuto de UTC durante todo el año.

El "ahGAries" aumenta continuamente a razón de 360º cada día sidéreo, es decir, aproximadamente 15º por hora o 1º cada cuatro minutos.

Para un observador que no está en Greenwich sino en otro meridiano, el ángulo horario local del punto de Aries, llamado "Tiempo Sidéreo Local" o, simplemente, "TSL", se obtiene sumando al "ahGAries" el valor de la longitud del observador.

Proyección del Punto de Aries
Proyección del Punto de Aries.

El "TSL", expresado en horas —dividiendo los grados por 15º—, es numéricamente igual a la "Ascensión Recta del Meridiano Local".

La función del punto de Aries en el planeamiento de observaciones se resume en esta secuencia de pasos:

De la hora UTC se obtiene ahGAries, extrayéndolo del Almanaque Náutico.

Luego, del ahGAries se obtiene el TSL, sumando la longitud del observador.

Finalmente, el TSL es la orientación que hay que darle al Star Finder para obtener el acimut y la elevación de cada estrella.

Esto es porque cuando el navegante gira la plantilla del Star Finder hasta alinear su índice con el valor del TSL en la escala de Ascensión Recta del disco base, está sincronizando el instrumento con la posición real del punto de Aries sobre su horizonte en ese instante. A partir de ahí, cada estrella del disco aparece en la posición angular —acimut y elevación— que tendrá en el cielo durante el crepúsculo.


Un último comentario. Se llama punto de Aries porque hace muchos 2.220 años, cuando Hiparco definió el sistema de coordenadas eclípticas, ese punto se encontraba en la constelación de Aries. El movimiento de precesión lo ha desplazado a lo largo de los siglos hasta la constelación de Piscis, pero el nombre y el símbolo se conservan por tradición.

El siguiente paso consiste en averiguar el "tiempo sidéreo Local" —abreviado "TSL"— para orientar el "Star Finder".

Esto se logra sumando la longitud "ω" del observador al "ahGAries 22:35 hs UTC", y luego dividiendo el resultado por 15º, para convertirlo en un dato horario, apelando a la relación entre huso horario y longitud.

TSL— = (ahGAries 22:45 UTC + ω) / 15º =
= (19º 58,0' - 54º 47,5' W) / 15º =
= (19º 58,0' - -54º 47,5') / 15º =
= 74º 45,5' / 15º =
= 04:59:02 hs

Finalmente, el valor del "TSL" igual a 04:59:02 hs es el dato importante a recordar, pues será el que se utilizará para orientar la plantilla del "Star Finder".


Los pasos que siguen son netamente manuales, trabajando con el "Star Finder and Identifier".

Debe tomarse el disco base correspondiente al hemisferio Sur —generalmente identificado con una "S" en su centro— y luego, puesto que nuestra latitud es 35º 48,1’ S, superponer sobre este la plantilla de "latitud 35º S" —la cara que dice la latitud 35º S debe estar hacia arriba— y rotarla hasta hacer coincidir la marca más aproximada a la hora calculada para el "TSL" —en realidad, el valor más aproximado a 04:59:02 hs— con el "000" en la escala de "ascensión recta" del disco base.

Astros a observar
Star Finder: Astros a observar.

Hecho esto, el instrumento mostrará la representación de la bóveda celeste que el observador tendrá ante sí a la hora de inicio del instante propicio del crepúsculo, conteniendo las estrellas y planetas visibles dentro de los círculos concéntricos. El más externo de ellos corresponde al horizonte del observador y está graduado de 000º a 360º, para indicar el acimut de cada astro, y los círculos interiores se utilizan para señalar su elevación angular sobre el horizonte.


Luego, a fin de contar con suficientes observaciones como para asegurar la estima de una posición precisa, seleccionamos dos grupos de tres estrellas en el "Star Finder and Identifier".

Plan de observación de astros
Grupo 1
 estrella  magnitud  acimut  elevación
Achernar  +0,4 137º 27º
Markab  +2,5 024º 43º
Menkent  +2,2 250º 27º
Grupo 2
 estrella  magnitud  acimut  elevación
Diphda  +2,2 077º 47º
Atria  +0,7 207º 48º
Vega  +0,9 225º 18º

Respecto del plan de observaciones de estos grupos de tres estrellas, valen los siguientes comentarios:

Las listas de estrellas a observar están ordenadas de Este a Oeste de tal forma de poder comenzar la toma de alturas sobre el horizonte que se oscurece primero, antes de llegar al "instante propicio".

Note que se han confeccionado dos grupos de tres estrellas cada uno.

Esto se debe a que, por un lado, a que tres estrellas es lo mínimo recomendable para obtener una posición confiable —a partir de un triángulo de posición— y, por otro lado, pues contado con dos grupos permite asegurar que luego, al iniciar las observaciones, pueda decidirse cuál de ellos priorizar en función de las condiciones del cielo —por ejemplo, presencia de nubes en un sector del cielo—.

Si las condiciones lo permiten, se intentará observar todas las estrellas, completando primero un grupo, y luego el siguiente.

Note que en la selección de que estrellas incorporar en cada grupo, se ha buscado que la separación entre ellas sea uniforme.

Para este caso, con tres estrellas, la separación ideal es de 120º, lo cuál asegurará la intersección de las rectas de altura conforme un triángulo para establecer la posición.

De la misma forma en que se lo ha hecho en este ejemplo, los planes de observación se elaboran generalmente con algún tiempo de antelación al momento del inicio del crepúsculo náutico.

Por lo tanto, dado que la embarcación continuará moviéndose entre el momento de este planeamiento y el del inicio de la toma de alturas, debe considerarse que los valores de acimut y elevación anotados en esta planificación son aproximados a los que efectivamente tendrá cada astro en el cielo al momento de iniciar las observaciones.

Agrego algo más respecto de la "magnitud" del astro.

El valor del parámetro de magnitud de un astro, que mide su brillo, utiliza una escala logarítmica invertida: cuanto más brillante es el astro, menor valor, o más negativo, es el número.

O sea, una estrella de magnitud 0,5 es más brillante que una de 1,5, y una de magnitud -2,1 es, a su vez, más brillante que la de magnitud 0,5.

La Toma de Alturas de los Astros

Dado que el lapso de tiempo del crepúsculo náutico no es extenso, y mucho menos el del instante propicio, conviene llegar preparados al momento del inicio de la tarea de toma de alturas a los astros, teniendo listos los instrumentos y elementos para registrar las observaciones.

En cuanto a los instrumentos, el fundamental para la navegación astronómica es, como ya vimos, el sextante, utilizado para medir el ángulo entre el horizonte del observador y un astro.

El sextante trabaja junto con un cronómetro marino o un reloj preciso, que permita registrar la hora exacta —hora, minutos y segundos— en la que cada altura a un astro fue observada.

Tenga listos estos elementos, junto con algún anotador o papel para registrar las lecturas.


En cuanto a buenas prácticas, valen las siguientes recomendaciones:

Antes de iniciar las observaciones verifique el error de índice del sextante, anotándolo como un dato más junto a las alturas que luego vaya a tomar.

A fin de adaptar la vista a la luminosidad del cielo durante el crepúsculo, conviene salir a cubierta al menos 5 minutos antes de iniciar las observaciones.

Asimismo, evite mirar luces blancas antes y durante el proceso de observación. Si necesita iluminar algo, puede utilizar una linterna de luz roja.

Esto es porque los ojos tardan en adaptarse a la poca luminosidad exterior, y mientras eso sucede, estrellas de segunda magnitud como "Diphda" o "Achernar" —de 2,2 y 2,5, respectivamente— pueden pasar desapercibidas si se intenta ubicarlas en el cielo inmediatamente luego de salir a cubierta desde un interior iluminado.

Recuerde que, de acuerdo a lo explicado, es más eficiente iniciar las observaciones por el sector opuesto al poniente —es decir por el Este— con los astros que se encuentren a menor altura sobre el horizonte.

Esto es porque al inicio del crepúsculo vespertino, el sector Este del horizonte ya está suficientemente oscuro y las primeras estrellas comienzan a hacerse visibles, mientras que el horizonte al Oeste todavía está iluminado.

Conviene entonces iniciar las observaciones con las estrellas del lado opuesto al poniente. En el hemisferio Sur será entonces por el segundo cuadrante —entre el Este y el Sur— y en el hemisferio Norte por el primer cuadrante —entre el Norte y el Este—. Y continuar luego tomando alturas a los astros que se hayan planificado, hacia el Oeste.

Idealmente, debe intentarse completar la serie de observaciones en 10 minutos, a razón de unos 2 minutos, o menos, por astro. Demoras mayores introducirán errores debidos al movimiento de la embarcación que no pueden ser compensados —modificarán el tamaño del polígono de posición—.

Anote el error de índice junto al conjunto de observaciones.

Anote la altura y la hora de cada observación inmediatamente luego de haberla tomado. No confíe en su memoria.

Si no puede ubicar un astro en los primeros 30 segundos, déjelo de lado, y continúe con el siguiente. Regrese al astro abandonado si le queda tiempo restante en la ventana del crepúsculo.

Si el horizonte está borroso por niebla baja o marejada, no conviene forzar la observación. Proceda como en el caso anterior, continuando con el siguiente astro en el plan de observaciones.

Cuando toque el turno de observar astros de magnitudes altas, y si las condiciones de visibilidad son buenas, y se tiene practica con el sextante, puede tomar dos lecturas seguidas del mismo astro en un lapso de 20 a 30 segundos.

Si las lecturas coinciden dentro de un rango de 0,5' —medio minuto de arco—, puede anotar la altura observada "ho" como "confiable". Si difieren en más de ese rango, conviene tomar una tercera altura y descartar el valor discordante.


Plantearemos ahora un caso simulado de toma de alturas a las estrellas contempladas en el plan de observaciones.

paso 3

Tomar Alturas a los Astros

Realizaremos la toma de alturas a los astros según el plan de observaciones anotado en el paso anterior.

Diagrama de observaciones.
Diagrama de observaciones.

Para facilitar la tarea de ubicación de los astros, puede dibujarse un esquema a mano alzada sobre un cánevas —o en un papel en blanco— de las posiciones acimutales de cada astro, respecto de la embarcación —orientada a su rumbo verdadero—, procediendo luego de la siguiente forma:

Leer el acimut y la elevación estimada del astro a observar, siguiendo el orden planificado.

Configurar en el sextante la elevación leída. Preconfigurar la altura a observar en el sextante facilitará la ubicación del astro en cuestión.

Orientarse al acimut leído.

Ubicar el astro en la elevación configurada en el sextante.

Efectuar el ajuste micrométrico hasta obtener la altura al astro.

Anotar la altura junto con la hora exacta —hora, minutos y segundos— en la que se la ha tomado.

Si bien parece obvio, reiteramos que se anota la hora correspondiente al instante en el que se confirmó la altura en el ocular del sextante. Si está trabajando junto a alguien que ayuda con las anotaciones, será el momento en el que el operador del sextante indica "Top" o "Ya" al confirmar la altura; si trabaja en solitario, una vez que confirmó la altura en el ocular, lea y anote primero la hora —restando uno o dos segundos, según la demora en cambiar la vista al reloj o al cronómetro— y luego copie la altura registrada en el sextante.


Estos pasos deben repetirse para cada uno de los astros que se ha planificado observar.

A los efectos de llevar adelante la explicación del método de Marcq Saint-Hilaire, nos limitaremos a trabajar con las estrellas del "Grupo 1" del plan de observaciones, a las cuales asumiremos que le hemos tomado las siguientes alturas angulares con el sextante, registrándolas en la bitácora, como sigue:

bitácora BV "Primavera"
fecha y hora:  29-Oct-2020 21:30:40 hs UTC-3
posición EST φe:  35º 48,1’ S
ωe:  054º 47,5' W
Rv:  025º
V:  6,0 nudos
Alturas instrumentales "hi" a los astros
astro   hi hora UTC-3 hora UTC
Achernar: 40º 38,8' 19:46:18 22:46:18
Menkant: 28º 07,7' 19:49:33 22:49:33
Markab: 44º 41,7' 19:58:00 22:58:00
error índice ei:   +0,1'
altura de ojo:   2,0 metros

Con este registro de observaciones, se ha completado el proceso de toma de alturas instrumentales "hi" a los astros, anotando también en la entrada de bitácora otros datos de contexto importantes para el posterior procesamiento de estas observaciones, tales como la elevación del ojo con respecto al nivel de agua y el error de índice del sextante.

Se las llama alturas instrumentales, pues son las que surgen directamente de la lectura del limbo del sextante, sin incluir aún ninguna corrección.

Note, además, que la posición ahora se declara como estimada, pues el barco ha continuado avanzando.

Si, eventualmente, se hubiese completado la toma de alturas del "Grupo 2" del plan de observaciones, se debe repetir el mismo proceso para las estrellas incluidas en ese grupo.

Lo que sigue, entonces, es justamente el proceso de corrección de esas alturas y de su procesamiento para, finalmente, obtener una posición estimada.

paso 4

Correcciones a las Alturas Tomadas a los Astros

La primera de las correcciones a realizar está destinada a compensar el eventual error instrumental del sextante, sumando algebráicamente el error de índice "ei" —que quedó anotado como último dato en la entrada de bitácora— a las alturas instrumentales "hi", obteniendo como resultado alturas observadas "ho".

Calcularemos la corrección de forma detallada para la estrella "Achernar" —la primera de nuestro grupo— y luego consolidaremos las correcciones para las demás estrellas.

Cálculo de la corrección de la altura instrumental "hi" con el error de índice "ei"
hoAchernar = hiAchernar + ei =
= 40º 38,8' + +0,1' =
= 40º 38,9'

Ese cálculo es simple. Copiamos ahora los resultados para el conjunto de las tres estrellas.

Alturas observadas "ho" a los astros
hoAchernar : 40º 38,9'
hoMenkent : 28º 07,7'
hoMarkab : 44º 41,8'

La siguiente, y última corrección está destinada a resolver la diferencia angular entre el horizonte del observador y el horizonte geocéntrico con el que opera el Almanaque Náutico, además del factor de depresión del horizonte por la refracción atmosférica.

Se resuelve utilizando la "Tabla de Correcciones a la Elevación de Ojo", que se encuentra en la sección de Anexos de este manual, en el siguiente link:

A la tabla se ingresa considerando la columna correspondiente a la altura de ojo "eo" de 2,0 metros anotada en la bitácora, obteniendo la corrección por elevación de ojo y depresión del horizonte "dip" para cada astro —interpolando entre valores próximos cuando sea necesario—. Esa corrección debe ser sumada a la altura observada "ho" para, finalmente, obtener la altura verdadera "hv", de acuerdo con la siguiente función.

Al igual que para la corrección anterior, realizaremos el cálculo detallado de la altura verdadera "hv" para "Achernar", resumiendo luego los resultados para las demás estrellas.

Datos de entrada a la tabla.
elevación de ojo : 2,0 metros
hoAchernar : 40º 38,9'
Datos extraídos de la tabla.
ho  corrección
40º  12,5'
45º  12,6'
factores de interpolación
5º   0,1'
Cálculo de la corrección por elevación de ojo y depresión de horizonte "dip".
dip  = (40º 38,9' - 40º) x 0,1' / 5º =
dip  = 0º 38,9' x 0,1' / 5º =
= 12,5'
Corrección de la elevación de ojo y depresión del horizonte.
hv  = ho + dip =
= 40º 38,9' + 12,5' =
= 40º 51,4'

Este mismo proceso de cálculo se repite para las estrellas restantes, resultando como sigue.

Alturas verdaderas "hv" a los astros
astro   hv hora UTC
Achernar:
40º 51,4' 22:46:18
Menkent: 28º 20,2' 22:49:33
Markab: 44º 54,3' 22:58:00

La Altura Calculada

Luego de completar el proceso de observaciones y correcciones obtenemos, como ha quedado registrado en el paso anterior, la altura verdadera "hv" de cada estrella. Y el complemento a 90º de ese ángulo es entonces la distancia cenital al astro, que a su vez es el radio de una circunferencia enorme trazada sobre la superficie terrestre, llamada círculo de igual altura sobre la cual el observador se encuentra en alguno de sus puntos.

El problema es que ese círculo tiene miles de millas de radio y no podemos graficarlo directamente sobre una carta náutica, y mucho menos sobre un cánevas.

La solución la aportó Marcq Saint-Hilaire con su método de intercepción.

En lugar de trazar el círculo completo, se adopta un punto asumido "pa" —que es una posición conocida, cercana a nuestra posición estimada— y calculamos cuál sería la altura del astro si el observador estuviera exactamente en ese punto. Esa altura calculada "hc" se compara luego con la altura verdadera "hv" obtenida por observación, y la diferencia entre ambas —llamada intercepción— permite trazar sobre el cánevas la recta de altura.


Procedemos entonces a obtener la altura calculada "hc" de cada astro.

paso 5

No. 229 - Sight Reduction Tables for Marine Navigation
Publicación No. 229 - Sight Reduction Tables for Marine Navigation.
Obtener las Alturas Calculadas "hc" de Cada Astro

Este es un procedimiento relativamente simple desde su lógica, aunque algo extenso debido a que requiere trabajar con el Almanaque Náutico y con otra publicación denominada "No. 229 - Sight Reduction Tables for Marine Navigation" —compuesta por varios tomos, correspondientes a distintos bloques de latitudes—, repitiendo el proceso para cada astro observado.

La secuencia es la siguiente:

Obtener el ángulo horario en Greenwich de cada astro "ahGastro" extrayéndolos del Almanaque Náutico, en función de la "hora UTC" exacta de la observación de altura para cada uno de ellos.

Note que hemos precalculado y dejado anotada la "hora UTC" para cada astro, en los resúmenes de resultados del paso anterior.

Obtener el ángulo horario Local de cada astro "ahLastro" sumando algebraicamente la longitud "ω" al "ahGastro" —para cada astro— redondeando el resultado al valor de grado entero más próximo.

Obtener el "punto adoptado" indicando la latitud adoptada "φa" y la longitud adoptada "ωa".

Obtener la declinación de cada astro "δastro" desde el Almanaque Náutico.

Entrar a la publicación. No. 229 para obtener la altura calculada "hc" en función de la latitud "φasumida", el "ahLastro" entero, y la "δ"astro.

En caso de no contar con la publicación. No. 229, o simplemente porque resulta más cómodo, puede resolverse este último punto mediante una fórmula matemática.


Resolveremos el proceso en detalle para "Achernar", la primera estrella de la lista, mostrando luego los resultados completos —sin su desarrollo— para el conjunto de estrellas observadas.

La primera tarea, según lo descripto, consiste en obtener el "ahGAchernar".

Para lograrlo, debemos primero obtener el "ahGAries", que es el punto de referencia, para la hora UTC de la observación a "Achernar".

Hecho eso, se suma el ángulo horario sidereo "ahS" de "Achernar" al resultado, obteniendo así el ángulo horario en Greenwich para "Achernar" "ahGAchernar".

Veamos el proceso y la resolución:

Datos
Información para el cálculo del "ahGAries" (copiada del paso ②)
ahGAries 22:00 U TC:  8º 41,2'
Δ a hG: 15º 02,4'
Datos de "Achernar"
hora UTC de  hv: 22:46:18 (29-Oct-2029)
a hS: 335º 22,3'
Cálculo del ahGAries para la hora de la observación de "Achernar": 22:46:18 UTC
ahGAries 22:46:18  = ahGAries 22:00:00 + Δ ahG x --:46:18 =
= 8º 41,2' + 15º 02,4' x --:46:18 =
= 8º 41,2' + 15º 02,4' x 0.7717 =
= 8º 41,2' + 11º 36,4' =
= 20º 17,6'
Cálculo del ahGAchernar
ahGAchernar  = ahGAries 22:46:18 + ahSAchernar =
= 20º 17,6' + 335º 22,3' =
= 355º 39,9'

Este mismo cálculo debe ser efectuado para cada uno de los restantes cuatro horarios en los que se fijaron las alturas a las otras tantas estrellas.

Resumimos esos ángulos horarios a continuación:

ahGAchernar : 355º 39,9'
ahGMenkent : 169º 08,4'
ahGMarkab :  36º 46,6'

Con los ángulos horarios en Greenwich para cada estrella ya calculados, debemos obtener ahora el ángulo horario Local "ahL" de cada uno de ellos.

El "ahL" se obtiene como resultado de la suma del "ahGastro" y la longitud "ω", y se expresa anotando únicamente el valor de grados redondeado al valor entero más próximo considerando los minutos y segundos resultantes del cálculo.

Lo calcularemos para "Achernar", agregando luego los resultados ya procesados para el resto de los astros.

Datos
posición Fix φ : 35º 35,1’ S
ω : 056º 17,5' W
ahGAchernar : 355º 39,9'
Cálculo del ángulo horario local "ahL" de "Achernar"
ahLAchernar  = ahGAchernar - ω =
= 355º 39,9' + 056º 17,5' W =
= 355º 39,9' + -056º 17,5' =
= 299º 22,3' ≈
299º

Note que en el tercer renglón se reemplaza la notación cardinal "W" de la longitud, por su notación matemática, expresándola como un valor negativo.

Luego, en el último renglón, se redondea el valor del "ahLAchernar" al entero de grado más próximo.

Resumimos a continuación los ángulos horarios locales de cada astro.

ahLAchernar : 299º
ahLMenkent : 113º
ahLMarkab : 340º

Ahora debemos calcular la latitud adoptada que llamaremos "φa", que se elige como el grado entero más próximo a la latitud Fix o estimada con la que se inició el trabajo, manteniendo el mismo signo cardinal —Norte o Sur—.

Así entonces, la latitud adoptada "φa" es la siguiente:

posición adoptada para cada astro
posción FIX φ : 35º 35,1' S
posción ADP φa : 36º S
Almanaque Náutico
Almanaque Náutico: ángulos horarios y declinaciones de las estrellas y planetas.

Continuamos ahora con la tarea de obtener las declinaciones de cada astro, extrayéndolas del Almanaque Náutico.

En el caso de las declinaciones de las estrellas y planetas no es necesario efectuar ningún ajuste o interpolación por diferencia horaria, pues su elevación en el cielo es estable a lo largo del día.

Extraemos entonces los datos del Almanaque Náutico para "Achernar", y los demás astros.

astro   δ
Achernar: 56º 52,0' S
Menkent: 56º 52,0' S
Markab: 15º 19,1' N

Ya tenemos entonces todos los datos para emprender la cuarta tarea, trabajando con la publicación "No. 229".

Resumimos los tres datos para cada estrella:

Datos para ingresar en la publicación
"No. 229 - Sight Reduction Tables for Marine Navigation"
astro   ahL φa δ
Achernar: 299º 36ºS 56º 52,0'S SAME
Menkent: 113º 36ºS 56º 52,0'S SAME
Markab: 340º 36ºS 15º 19,1'N CONTRARY
No. 229
No. 229.

La publicación "No. 229 - Sight Reduction Tables for Marine Navigation" proporciona, los valores tabulados de la altura calculada "Hc" y el acimut auxiliar "Z" de un astro; datos con los que luego se resuelve la posición.


La organización de las páginas de la "No. 229" es un tanto compleja, por lo que merece una explicación.

Cada página está encabezada por pares de ángulos horarios locales "ahL" complementarios respecto de 360º —por ejemplo: 001º y 359º, 002º y 358º, 003º y 357º, y así sucesivamente—.

Esto es así porque la solución del triángulo de posición presenta cierta simetría respecto del meridiano del observador. Cuando un astro se encuentra a un determinado ángulo horario al Este del meridiano local y otro se encuentra al mismo ángulo horario al Oeste, ambos generan prácticamente la misma altura calculada "Hc", variando únicamente la orientación del acimut auxiliar "Z". Aprovechando esta propiedad geométrica, la "No. 229" puede reunir ambos valores de "ahL" en una misma página, reduciendo así la cantidad de tablas necesarias sin perder precisión ni facilidad de uso.

A su vez, las tablas correspondientes a cada par de ángulos horarios Locales está dividida en dos secciones. Una dedicada a las declinaciones de la misma denominación que la latitud, tituladas como "Same Name", y otra que corresponde a declinaciones de denominación contraria tituladas "Contrary Name".

Cada una de esas secciones agrupa los datos de altura calculada "hc", declinación "d" y acimut auxiliar "Z" para cada latitud adoptada.

Hc

Es la altura calculada, y la entrega en grados y minutos enteros.

d

Es el factor de interpolación, con su signo + o −.

Este factor indica cuántos minutos varía la "hc" por cada grado de variación de declinación. Como la declinación real tiene una fracción de minutos, se aplica la corrección mediante la tabla de interpolación que se encuentra dentro de la misma publicación No. 229, para obtener la "hc" definitiva**.

Z

Es el acimut auxiliar, en grados enteros.

No tenemos la publicación "No. 229 - Sight Reduction Tables for Marine Navigation" en nuestros anexos, pero puede encontrar sus volúmenes en los siguientes links:

No. 229 - Sight Reduction Tables for Marine Navigation

Para avanzar, explicaremos como recuperar de la "No. 229" los datos para "Achernar", copiando luego los de las otras estrellas.

Los datos para ingresar a la publicación, son los siguientes:

Datos de "Achernar" para ingresar en la publicación "No. 229"
ahL : 299º
φa : 36º S
δ : 56º 52,0'S
  Latitude SAME name to Declination

Note que se ha indicado que se ingresará a la tabla del ahL 299º en la página de "SAME NAME" pues la latitud adoptada "φa" y la declinación "δ" son del mismo signo —latitud Sur, y declinación Sur—.

Con estos datos, entonces, debe buscarse la página que corresponde al ahL 299º Latitude SAME name. Luego, localizar la columna de latitud adoptada de 36º, y descender hasta la fila del valor entero de la declinación, que es 56º.

De esa línea se extraen entonces los tres valores: "Hc", "d" y "Z", y luego se aplica la corrección por los 52,0' de fracción de la declinación usando el factor "d", obteniendo así la "Hc" definitiva.

Regresamos al proceso, extrayendo los datos de la publicación "No. 229" para "Achernar", y luego efectuamos la corrección por interpolación para la diferencia de declinación.

datos extraídos de la publicación "No. 229" para "Achernar"
Hc : 44º 57,6'
d : -0,2'
Z : 43,7º

Procedemos ahora a corregir la "Hc", según la diferencia de declinación "Δδ" aplicando el factor "d":

corrección de "Hc":
hc  = Hc + d x Δδ =
= 44º 57,6' + -0,2' x 52,0' / 60 =
= 44º 57,6' + -0,2' =
= 44º 57,4'
datos corregidos:
hc : 15º 23,0'
Z : 66,2º

Resuelto el trabajo para "Achernar", resumimos los resultados para las tres estrellas:

astro   hc Z
Achernar: 44º 57,4'  66,2º
Menkent: 36º 47,1'  69,9º
Markab: 35º 18,3' 156,0º

El Acimut Verdadero

Resta un paso antes de poder trazar las rectas de altura en un gráfico que posición, que consiste en convertir el acimut auxiliar "Z" que entrega la publicación "No. 229", en un acimut verdadero "Zn".

Esto es porque ese acimut auxiliar "Z" representa la separación angular entre el meridiano del observador y la dirección del astro, y no el acimut verdadero, referido al Norte verdadero.

Para obtener el azimut verdadero "Zn" es necesario determinar primero la posición general del astro respecto del observador. Esto se logra analizando tres elementos: la latitud adoptada, la declinación del astro y su ángulo horario local "ahL". La comparación entre la latitud y la declinación permite establecer si el astro culmina al Norte o al Sur del observador. Por otra parte, el "ahL" indica si el astro se encuentra al Este o al Oeste del meridiano local en el momento de la observación.

Una vez identificado el cuadrante en que se encuentra el astro —Noreste, Sudeste, Sudoeste o Noroeste— el valor "Z" suministrado por la "No. 229" se transforma en el acimut verdadero "Zn", que se expresa como una marcación verdadera comprendida entre 000º y 360º, medido desde el Norte verdadero en sentido horario.

En términos prácticos, el proceso consiste en utilizar el valor del ángulo auxiliar "Z" como un ángulo básico y ubicarlo en el cuadrante correcto del horizonte.

>El resultado final es el acimut verdadero "Zn", que indica la dirección geográfica exacta del astro y permite trazar sobre la carta o un cánevas, la línea de acimut necesaria para construir la recta de altura.

paso 6

Obtener los Acimut Verdaderos "Zn" de Cada Astro

Esta tarea se resuelve mediante reglas explicadas en la misma publicación "No. 229", que dependen de la latitud adoptada y ahL del astro, como se explica a continuación:

Criterio de conversión de "Z" a "Zn"
Para φa Norte
Si ahLAstro  > 180º: Zn = Z
Si ahLAstro  < 180º: Zn = 360º - Z
Para φa Sur
Si ahLAstro  > 180º: Zn = 180º - Z
Si ahLAstro  < 180º: Zn = 180º + Z

Comprobaremos primero los parámetros de "Achernar", y luego agregaremos los resultados de las otras dos estrellas.

Cálculo de "Zn" de "Achernar"
φa : 36º S
ahLAchernar : 299º
ZAchernar : 43,7º
análisis : latitud adoptada Sur, ahLAchernar < 180º
Zn  = 180º - Z =
= 180º - 43.7º =
= 136.3º

Es decir que el acimut verdadero "Zn" de Achernar" es 223,7º —cuadrante Suroeste—.

Copiamos ahora los resultados de la "Hc" y "Zn" corregidos de todos los astros.

astro   hc Zn
Achernar: 44º 57,4' 136,3º
Menkent: 36º 47,1' 249,9º
Markab: 35º 18,3'  24.0º

Los Interceptos

El "intercepto", o "intercept", es la diferencia entre la altura verdadera observada del astro "hv" y la altura calculada "Hc" obtenida mediante la reducción de la observación. Se lo indica con la letra griega "α" —alfa minúscula— y su valor se expresa en minutos de arco y, por equivalencia, en millas náuticas, seguidos de la letra "T" o "A", por abreviatura de "toward" y "away", respectivamente.

Cuando la altura verdadera es mayor que la altura calculada —es decir, cuando "hv" es mayor que "Hc"—, quiere decir que el observador se encuentra más próximo al "punto geográfico" del astro de lo que suponía la posición estimada. En este caso, el intercepto se considera que debe ser trazado "hacia el astro" y, como en inglés se lo explica como "toward the star", es que se indica esa configuración con una letra "T". Por el contrario, cuando la altura verdadera es menor que la calculada"hv" menor a "Hc"— el observador se encuentra más alejado del "punto geográfico" del astro y el intercepto se considera "alejándose del astro", y se lo marca con una "A" por su nomenclatura en inglés "away the star".


Suponiendo entonces los parámetros de altura verdadera calculada para "Achernar", tendríamos el siguiente intercepto:

α  = hv - hc
si hv > hc  = α T
si hv < hc  = α A

Aclaremos eso de la "reducción de observaciones". En navegación astronómica, el término "reducción de una observación" no significa "hacerla más pequeña", sino que es un término que viene de la tradición astronómica y náutica, donde se lo utilizaba para describir el proceso de transformar observaciones directas en resultados aptos para el cálculo de posiciones. No implica disminuir o simplificar la observación, sino convertirla en una forma útil para la navegación.

Históricamente, se decía que la observación era "reducida" porque se la llevaba o "reducía" a una forma más simple y útil para el cálculo de la posición. En inglés aún se utiliza el término "Sight Reduction", que aparece en el título mismo de la "No. 229: Sight Reduction Tables for Marine Navigation".

En la práctica, el intercepto se utiliza para trasladar la posición estimada sobre la línea de acimut del astro a una distancia igual a su valor. A partir del punto así obtenido se traza una recta perpendicular al acimut, denominada "recta de altura" o "línea de posición". La intersección de dos o más rectas de altura permite determinar la posición astronómica del observador.

paso 7

Calcular los Intercepts

En base a lo explicado, calcularemos el intercepto "α" de "Achernar".

Datos de "Achernar"
hv : 40º 51,4'
hc : 44º 57,4'
Cálculo del intercepto "α" de "Achernar"
α  = hv - hc =
= 40º 51,4' - 44º 57,4' =
= +8,6'
= 4,1' A

Ese resultado quiere decir que, con eje en la posición estimada, debe trazarse la recta de altura de "Achernar" como una perpendicular al acimut verdadero "Zn", a una distancia de 4,1' minutos de arco, que equivalen a 4,1 millas náuticas, "alejándose del astro" —es decir, en el sentido contrario de la marcación al astro—.

Copiamos ahora los resultados de los interceptos de los demás astros:

astro   α Zn
Achernar:  4,1' A 136,3'
Menkent: 8,5' A 249,9'
Markab:  9,6' T  24,0º

Establecimiento de la Posición

Cánevas con la resolución de las rectas de altura
Cánevas con la resolución de las rectas de altura.

Una vez completada la reducción de las observaciones astronómicas y obtenidos para cada astro su acimut verdadero "Zn" y su intercepto "α", ya es posible pasar a la representación gráfica de los resultados para obtener la posición astronómica.

paso 7

Trazado de los Interceptos

El gráfico de interceptos puede ser dibujado sobre una carta náutica o sobre un cánevas, de acuerdo a las preferencias del navegante, y se resuelve con una serie de pasos similares al trazado de una posición basada en la intersección de arcos de distancia, con técnicas de navegación costera. Esos pasos son los siguientes:

Punto de Origen del Gráfico

El punto de origen del gráfico es la posición estimada desde la cual se ha iniciado el procedimiento de observaciones.

Punto de origen"
posición EST φ : 35º 35,1' S
ω : 056º 17,5' W

Trazado de las Marcaciones a los Astros

Desde el punto de origen del gráfico se trazan las rectas de las marcaciones de cada astro orientadas según el ángulo indicado por sus correspondientes acimuts verdaderos "Zn".

La dirección de cada una de estas rectas estarán dada por el sentido de cada intercepto "α":

  • Si el intercepto es "T" por "toward" —es decir, hacia el astro— entonces la marcación se traza en el ángulo indicado por el acimut verdadero.
  • Si el intercepto es "A" por "away" —es decir, alejándose del astro— entonces la marcación se traza en el ángulo opuesto al indicado por el acimut verdadero.

Ubicar los Puntos de Intercepción

Los puntos de intercepción se ubican sobre las rectas de marcación al astro, a la distancia indicada por su correspondiente intercepto, medida desde el punto de origen, en el sentido "T" o "A" —hacia el astro, o alejándose del astro—.

Trazado de las Rectas de Alturas

Las rectas de altura se trazan perpendicularmente a las líneas de las marcaciones, cortándolas en sus correspondientes puntos de intercepción.


Finalmente, en el caso de este ejemplo, la posición astronómica quedará dada por la intersección de las rectas de alturas, formando un triángulo de posición.

En el ejemplo, al mismo tiempo que se ha trazado el triángulo de posición en base al método de Marcq Saint-Hilaire, se estimó la posición por el método de "dead reckoning" —estima directa— como un método auxiliar para validar la posición, lo cual es una práctica habitual y recomendada.

Bueno, antes de terminar, quisiera comentarle que no todo es color de rosas. Smile

Me refiero a que el triángulo de posición tiene un tamaño de unas 3 millas de lado, lo cual es casi un milagro, que solo aquellos navegantes extremadamente hábilies con el sextante pueden lograr.

En condiciones normales, con un mar suave, y alguna experiencia previa, puede obtenerse un error de unas 10 millas en la posición.

Y ese valor es perfectamente aceptable cuando se trata de la estima de la posición en aguas abiertas, sin otros puntos de referencia a la vista.


Terminamos con los métodos de posicionamiento relacionados a la navegación astronómica.

En la próxima nota repasaremos los instrumentos de la navegación electrónica.


Fuentes

Este texto forma parte del Manual de Instrucción del Curso de Patrón de Yate de Vela y Motor de la Escuela de Náutica del Club de Veleros Piedrabuena.

ISBN 978-987-88-1913-6

Reproducido con autorización del autor.

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