Finaliza el siglo XVII sin una buena solución para determinar la longitud en los buques. La confirmación de la teoría heliocéntrica, propuesta por Aristarco de Samos[1] (siglo III a.C.), anunciada por Galileo gracias a su telescopio, al descubrir las trayectorias de las lunas de Júpiter, y definitivamente aceptada al comprobar que Venus y Mercurio pasaban, unas veces por delante, y otras por detrás del Sol, permitió una revisión de los datos astronómicos obtenidos hasta entonces. Los observatorios astronómicos de Greenwich y París entran en funcionamiento, casi a la vez, a finales de ese siglo, con el objeto de publicar, para usos náuticos, las efemérides astronómicas. La teoría gravitatoria de Newton iba a permitir, en aquel entonces, fijar con razonable precisión la irregular trayectoria de la luna (que Pedro Medina, en su Arte de Navegar, había anticipado fijando en un ciclo de19 años la repetición de las fecha de sus conjunciones con el sol).
Dos eran las soluciones teóricas mejor colocadas: la una, anunciada por Ptolomeo (siglo II d.C.), era llevar en un reloj la hora de paso del sol por la meridiana de un lugar, para compararla con la del punto en que se encontraba el buque; la otra, elaborada en el siglo XVI, era, por la distancia de la luna con otros astros, comparar las diferencias de hora en que esa circunstancia tenía lugar entre un punto de longitud conocida y otro con ella desconocida. Ambas inviables en ese momento. En el primer caso por falta de relojes estables para una embarcación y, en el segundo, por no haber instrumentos de observación astronómica de suficiente precisión, ni datos fiables de distancias entre la luna y los astros que compartían una trayectoria próxima.
En esta circunstancias, el Parlamento inglés, por el Decreto de la Longitud, establece en 1714 un premio de 20 000 libras para el creador del procedimiento o instrumento que permita determinar la longitud con un error no superior a medio grado, y dos con menos dotación y requisitos. Se creó un Consejo de la Longitud para la evaluación de los concursantes.
John Harrison, carpintero autodidacta que entró en el gremio de los relojeros con varios ejemplares, los primeros de madera, presentó su primer cronómetro (H1) en 1735, el segundo (H2) en 1741, el tercero (H3) en 1757, y el cuarto (H4) en 1759. Los dos primeros, por empacho[2] y peso (superior a los 30kg) hacen difícilmente concebible su instalación en un buque; sin embargo, el H1 fue probado en una singladura Londres-Lisboa y regreso, cumpliendo las condiciones fijadas en el decreto. Harrison no reclamo el premio porque quiso fabricar otro mejor. El H2 no fue probado en la mar pero, sometido en tierra a variaciones de temperatura y humedad, también mostró su alta precisión, de nuevo sin satisfacer a su autor. En la larga elaboración del H3, concibió el H4, de un peso (1 360g) y tamaño (127mm diámetro) adecuado para equipar los buques. El H4, totalmente metálico, precisó de aceites lubricantes, servidumbre previamente evitada en los cronómetros anteriores (con la utilización de maderas autolubricantes para las piezas rozantes)[3].
A la vez, la invención del “octante,”[4] y posteriormente el “sextante”, permitió la medida de ángulos celestes con la suficiente precisión. Solo faltaba que un observatorio elaborara unas tablas ligando, cada día, las horas en las que se daban determinadas distancias de la Luna con unos cuantos astros, incluido el Sol. ¿Es casualidad que las primeras tablas de distancias lunares fueran publicadas por el observatorio de Greenwich en 1759? Pues otra casualidad fue que los astrónomos de Greenwich dominaban el Consejo de la Longitud, y salvo en el caso del astrónomo Halley, director del observatorio de 1720 a 1742, eran contrarios a la solución del cronómetro. .
A pesar de ello, el H4 fue probado en navegación (1762) superando todas las pruebas. En pago, sin concederle el merecido premio, el Consejo de la Longitud acabó requisando a Harrison los cuatro prototipos y toda la documentación que, para el desarrollo del H4 había generado. También le exigió que reprodujera otros dos H4 más, sin permitirle acceso a su propia documentación.
A lo largo de las tres décadas que duró el desarrollo de los cronómetros de Harrison, la difusión y el conocimiento parcial de sus secretos fue inevitable; ello motivó gran interés en los maestros relojeros ingleses y europeos. Tras las pruebas satisfactorias del H4 (su precio fue evaluado en 200 libras), hubo un apreciable número de competidores, copiando algunos y diseñando otros, cronómetros equivalentes, de precios muy inferiores. Fueron los que, mayoritariamente, acabaron surtiendo las marinas de esa época y posteriores.
En todo este proceso, hubo un español que fue testigo de excepción y, por sus conocimientos, sus recomendaciones fueron de gran valor para la aplicación a la Armada de ambos métodos: don Jorge (Juan y Santacilia son, en realidad, sus dos apelllidos). Su vida[i], y sus obras, más parecen extraídas de una novela, que un relato real.
Nació en 1713 y, con 12 años, fue admitido como paje del Gran Maestre de la Orden de Malta, completando cuatro campañas navales en la galeras de dicha Orden. En 1730, ya como Guardia Marina, inicia su carrera naval militar alternando campañas de operaciones en el Mediterráneo con sus estudios en la Academia de Guardias Marinas de Cádiz, y destacando por su alto nivel de conocimientos.
A los veintiún años, para acompañar la expedición científica patrocinada por la Academia de Ciencias de Paris, cuyo objeto era medir la distancia en el ecuador correspondiente a un grado, es nombrado oficial de la Armada, junto al Guardia Marina Antonio de Ulloa (diez y nueve años), ambos reciben el empleo de Tenientes de Navío, tratando de compensar su juventud, con un cargo más adecuado al nivel científico de la expedición. La campaña, iniciada en 1735, duró diez años; y en ella, además de los trabajos científicos, ambos marinos hubieron de dedicarse a operaciones navales y fortificación de plazas en el Pacífico, en defensa de las incursiones de la flota inglesa. La publicación de los resultados de esa larga campaña (adelantándose a la de los propios científicos franceses), le supuso a Jorge Juan ser nombrado miembro de la Academia de París. Posteriormente consiguió trato equivalente de las Academias de Londres y Berlín.
A instancias de Marqués de la Ensenada[5], Jorge Juan, en 1748, inicia una delicada y fructífera misión de espionaje de los métodos de construcción naval en el Reino Unido, de año y medio de duración. Durante esa estancia, reconoce que, en ese período, tuvo acceso a un cronómetro de Harrison (seguramente fue el H1 o H2, porque el H3 estaba en construcción), y valora la conveniencia de hacerse con uno de ellos.
En 1765, a requerimiento del Ministro de Marina, transmite, además de una sucinta historia de los cronómetros creados por Harrison, su parecer[ii] sobre su uso en la determinación de la longitud. En él propone “…siempre que en estos instrumentos no cupiere alteración considerable, se deben procurar sin reparo de gasto”, y recomienda “que vayan a su tiempo dos o tres reloxeros españoles…que aprendan…(porque) es preciso que…nos los tenga limpios y corrientes…y que si llegare el caso de que se rompa una rueda, haya quien la sepa hacer de nuevo…”.
Con estos antecedentes, es fácil entender que Jorge Juan era más partidario de la determinación de la longitud por el método de las distancias lunares. Tal método requería, además de precisión en las medidas, conocimientos astronómicos difícilmente exigibles a los pilotos de la época. Tomada, a una hora determinada, la distancia entre la luna y alguno de los otros astros de trayectoria próxima a nuestro satélite, era también preciso medir la altura de ambos astros en ese momento y, corrigiendo estas medidas (sobre un borde de la Luna y del Sol, si era éste el otro astro, por sus respectivos semidiámetros, datos de las efemérides), efectuar también correcciones por paralaje[6] y refracción atmosférica. Con ello se determina la distancia lunar con el astro elegido desde el centro teórico de la Tierra, que es el dato que se proporcionaba en las tablas de los Almanaques Náuticos. A partir de ahí, se buscan en las tablas, para ese día concreto, las dos distancias lunares(con sus horas) más próximas a la calculada, y se interpola la hora a la que correspondería esa distancia, Conocida, por otra parte, la hora local de la distancia medida, la diferencia de horas nos proporciona la diferencia de longitud (en la proporción de 15º por cada hora de diferencia; 15′ de arco por cada minuto horario de diferencia).
Parecería evidente que el cronómetro aventaja al método de distancias lunares. Con el cronómetro basta comparar su hora del reloj con la de paso del sol por el meridiano del lugar para deducir la diferencia de longitud. No parece tenerse en cuenta que esta aparente ventaja quedaría anulada si las duras condiciones de la mar provocaran la alteración del funcionamiento del cronómetro, o su parada. Es fácil olvidar que en los buques de vela, al no disponer de más energía que la del viento, no había calefacción, y mucho menos aire acondicionado. Los cambios de temperatura provocan en los lubricantes su espesamiento con temperaturas bajas; lo que es peor, su fluidización con temperaturas altas, estableciendo, no solo retrasos o adelantos en la marcha de los cronómetros, también la pérdida y desnaturalización del lubricante, llegando ésta a provocar su bloqueo mecánico. Unamos la humedad, los balances y cabezadas del buque, y la acumulación de polvo. Era muy difícil, casi imposible, mantener en la mar un cronómetro en buen estado.
Por ello, admitida la utilidad del cronómetro para la determinación de la longitud, en la marina inglesa, en el siglo XIX solo se dotaba de un cronómetro a los capitanes que, previamente, habían comprado uno de su bolsillo (se aseguraban que trataría de cuidarlos bien, y llevar dos servía de contraste). Y, hasta comenzado el siglo XX, todos los almanaques náuticos mantuvieron las tablas de distancias lunares porque, no solo sustituían al cronómetro en caso de fallo, era también el mejor método de contrastar su comportamiento en caso de duda.
A lo largo del siglo XX, el Observatorio de Marina de San Fernando mantuvo un taller de relojería que se encargaba de rotar, cada dos años, los cronómetros mecánicos en los buques de la Armada, limpiándolos de restos de aceite lubricante y polvo, y volviendo a ponerlos en función, comprobando cuanto adelantaban o retrasaban al trabajar en el margen de comportamiento linea de su resorte (la tensión del resorte en un reloj con toda la cuerda dada le hace adelantar, y con poca cuerda le hace retrasar), y proporcionando a los buques las particulares instrucciones de cada cronómetro (segundos de adelanto o retraso diario) de modo que, cuando correspondiese, se le dieran el número de vueltas y fracciones necesarios para que cada cronómetro trabajase en dicho margen lineal. Dar cuerda a los cronómetros, en su momento adecuado y las vueltas establecidas, era uno de los trabajos mas delicados a ejecutar, tanto en la mar como en puerto.
Juan Manuel Acero
Bibliografía[7]:
Dava Sobel. LONGITUD. 1998. Madrid: Editorial Debate, S.A.; 1998.
https://www.cervantesvirtual.com/portales/jorge_juan_santacilia/autor_biografia/
“Parecer de Don Jorge Juan sobre el relox..” Josef Espinosa y Tello. Memorias sobre las observaciones astronómicas…” Madrid. Imprenta Real. 1809. Vol I, pags 176, 184.
[1]Calculó las distancias relativas entre el Sol y la Tierra, y ésta y la Luna, por las sombras que se daban en los eclipses, y llegó a la conclusión de que el Sol tenía un tamaño inmensamente mayor que la Tierra. No tenía, para él, ningún sentido que un cuerpo muy grande girara alrededor de otro mucho más pequeño.
[2]Empacho: volumen ocupado o volumen necesario para su funcionamiento.
[3]Debido a esa capacidad de autolubricación los H1, H2 y H3, siguen los tres funcionando en el Observatorio de Greenwich en la actualidad, salvo en los momentos en que son sometidos a limpieza.
[4]1730, Thomas Godfrey según los estadounidenses. 1731, John Hardley, según los ingleses; El Octante permitía, por reflexión, medir ángulos de hasta 90º, con una precisión de 1/6 de minuto. Con el sextante el ángulo máximo es de 120º y su precisión dos décimas de minuto.
[5]Responsable de las carteras de Hacienda, Guerra, Marina e Indias.
[6]Paralaje: angulo de diferencia entre la medida de altura de un astro desde la superficie de la Tierra, y la altura de ese astro desde el centro de la tierra. Solo es apreciable con la Luna, los planetas, y el Sol.
[7] La mayor parte de los datos de este libro proceden del Reino Unido; a pesar de la falta de escrúpulos mostrada en ese país en la manipulación histórica de eventos, entiendo sean relativamente fiables.