Cómo funcionan los astrolabios

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 la volvería obsoleta. 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 se conocía 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.

1. La Eclíptica Cósmica: Historia del Astrolabio
2. De Alidades y Almucantars: Anatomía de un Astrolabio
3. Usando un Astrolabio: ¿Estás Listo?
4. Decir la hora con tu increíble astrolabio
5. Obtener su propio 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 fijos en 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 el año 180 a. C. Hiparco 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 preservó 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 ofrece 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 predecesor 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.

Aproximadamente en el siglo XV, comenzaron a aparecer astrolabios marítimos . 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.

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:

La mater (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 máter, conocido como extremidad , tenía dos escalas: una escala 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 el parte superior del astrolabio y proporciona 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 placas , 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 eran círculos de altura constante conocidos como almucantars , siendo el horizonte el almucantar más importante. Los segundos eran acimutes , que se reunían con los almucántares en ángulo recto. El acimut más importante era el meridiano.

The rete (sounds like "treaty") rested on top of the plates. Modern retes are often made of transparent plastic so you can see through them to the plates below. To get the same effect in the ancient world, astrolabe makers cut away large portions of the metal, leaving behind a skeletal-like ring. The rete was marked with a number of stars and several important constellations. As it rotated around a central pin (the north celestial pole), the rete showed the daily motion of the celestial sphere. The perimeter of the rete contained an outermost scale divided into hours and an innermost scale marked with days of the year.

On some astrolabes, a clocklike hand called the rule, marked with declinations from -30 degrees to +70 degrees, lay on top of everything. A pin passed through the center of the instrument, holding all of the pieces together, but allowing the rule and the rete to rotate over the plate.

The back of the instrument contained a variety of useful scales and tables. All astrolabes included scales for measuring angles and determining the sun's longitude for any date. Many also had scales to solve simple trigonometry problems. An alidade also attached to the back, allowing a user to measure the altitude of a celestial object.

In the 10th century, Persian astronomer (and astrolabe adorer) Abd al-Rahman al-Sufi wrote a book claiming 1,000 uses for an astrolabe. The Persian may have been exaggerating slightly, but in the hands of a skilled practitioner, the instrument could provide answers to many problems. With an astrolabe, astronomers could calculate the position of celestial objects, the time of day (or night), the time of year, the altitude of any object, the latitude and much more.

One of the easiest calculations to make with an astrolabe is the altitude of an object above the horizon. The object could be anything -- a tree, a mountain peak, a star. To find its altitude, follow these steps:

Cool, huh? Now let's say you want to use the astrolabe to determine when the sun will set on a particular day. Here's what you do:

More fun hands-on stuff next.

Did you lose your smartphone ? No worries, just pull out your astrolabe to find the time of day or night. During the day, you would base your calculations on the altitude of the sun . At night, you would use the altitude of a visible star. As an example, let's walk through the steps to determine the time of night:

The Web site of the Oxford Museum of the History of Science provides an excellent interactive demo of this last exercise, using a replica of an ancient astrolabe. As it steps you through the process, it also shows the markings on the instrument's various scales.

If you're an astronomy buff, you've probably already invested in a good telescope. Now you might want to add an astrolabe to your collection. The simplest thing is to buy an astrolabe that's ready to go right out of the box. You can find some antique astrolabes on eBay, although any pre-20th-century instrument will set you back some serious dough. A better option is to buy a replica, which will give you an authentic ancient-astrolabe experience without the hefty price tag. Many Web sites offer a variety of planispheric and maritime astrolabes.

Modern materials do offer some advantages over brass and pewter. A good blend of old and new schools comes from Janus, a Delaware-based company behind several popular astrolabe resources. If you really want to kick it old school, you'll want to build your own astrolabe from scratch. To get the full experience, start by reading "A Treatise on the Astrolabe," the first English-language manual on the instrument. James E. Morrison, the owner and creator of Janus and The Personal Astrolabe, has translated Chaucer's work out of Middle English into kinder, gentler language we all can understand (a PDF of the translation is available here).

To build an astrolabe you can use as you read the 14th-century treatise, your best bet is to start with pre-existing templates. In "The History and Practice of Ancient Astronomy" (Oxford University Press, 1998), author James Evans provides a set of complete patterns to make an astrolabe. You simply photocopy the patterns onto paper (or onto an acetate transparency in the case of the rete), glue them down to card stock, cut out the parts, punch a hole in the center and bind everything together using a bolt and nut. He specifically provides patterns for two altitude plates -- Seattle and Los Angeles -- but you can also find others in the body of the book.

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.

¿Para qué sirven los astrolabios?

¿Se siguen utilizando los astrolabios en la actualidad?

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

¿Quién inventó el astrolabio y cuándo?

¿Por qué los astrolabios son importantes para los musulmanes?

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.

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