LA NAVEGACIÓN EN EL MEDITERRÁNEO ANTIGUO Y LAS PRIMERAS CIVILIZACIONES

Con esta actividad, los alumnos aprenderán:

• Que la navegación astronómica comenzó hace muchos siglos.

• Que, aparte de la Estrella Polar, hay otros métodos para localizar los puntos cardinales a partir de la posición de las estrellas.

• Que los navegantes de la Antigüedad lograban viajar por aguas abiertas siguiendo las estrellas y las constelaciones.

Los alumnos serán capaces de:

• Describir los métodos para determinar los puntos cardinales a partir de la observación del cielo.

• Nombrar varias constelaciones importantes.

• Explicar qué son las estrellas y las constelaciones circumpolares.

• Utilizar una hoja de Excel para los cálculos.

• Narrar por qué era importante para las primeras civilizaciones mejorar las técnicas de navegación.

El profesor, siguiendo las preguntas que aparecen en la descripción de la actividad, debe guiar a los alumnos para que identifiquen las posiciones y el movimiento aparente de los objetos astronómicos como indicadores de los puntos cardinales.

Antes de realizar la primera actividad, los alumnos deben observar detenidamente el mapa que se proporciona. Por otra parte, visitar un planetario puede ayudar a recordar las constelaciones. Deja que los alumnos mencionen las constelaciones que ya conocen.

Pregunta a los alumnos (consulta las preguntas y respuestas de la descripción de la actividad) dónde está la Estrella del Norte cuando se observa desde el Polo Norte y el ecuador de la Tierra. Luego, pregúntales cómo cambia su posición al viajar entre ambos lugares. Una vez que hayan entendido ese concepto, explica la rotación y el movimiento aparente de las estrellas. Enséñales la foto en la que aparece la trayectoria de las estrellas y pregúntales de dónde vienen. Pregúntales qué estrellas o constelaciones se mantienen siempre por encima del horizonte en los lugares de la Tierra que han mencionado. Esas serán las estrellas y constelaciones circumpolares.

Explica cómo se utiliza la hoja de cálculo de Excel necesaria para la segunda actividad. Deja que los alumnos comparen los resultados de las diferentes latitudes.

Habla con los alumnos de los posibles motivos de la navegación marítima en las civilizaciones antiguas.

La tercera actividad es opcional, sirve de conclusión y se puede emplear para evaluar lo que han aprendido los alumnos.

A continuación se indica lo que necesita cada alumno. El profesor puede pedirles que trabajen por parejas.

• Hojas de ejercicios

• Compases

• Lápiz

• Regla

• Calculadora

• Transportador

• Ordenador con Excel instalado

• Hoja de cálculo de Excel «AncientMediterranean_BrightStars_EUSPACE-AWE_Navigation.xlsx»

Puntos cardinales

Imagen 1: movimiento diurno aparente del Sol desde el hemisferio norte en el equinoccio. El Sol alcanza su máxima elevación sobre el horizonte en dirección sur. En el hemisferio sur, el punto de máxima elevación del Sol se encuentra hacia el norte (créditos: Tauʻolunga, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Equinox-50.jpg, «Equinox-50», sistema de coordenadas horizontal y anotaciones añadidos por Markus Nielbock, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode).

Los puntos cardinales se definen por procesos astronómicos como los movimientos aparentes diurnos y anuales del Sol y los movimientos aparentes de las estrellas. En la Edad Antigua y la prehistoria, el cielo tenía una relevancia muy diferente a la de nuestros días. Lo sabemos por la gran cantidad de mitos sobre el cielo existentes en todo el mundo. Por ello, podemos suponer que los procesos que tenían lugar en el firmamento se observaban con mucha atención. Así, era sencillo detectar los ciclos subyacentes y los fenómenos visibles.

En todos los lugares de la Tierra excepto la región ecuatorial, el Sol siempre alcanza su máxima elevación en la misma dirección aproximadamente (imagen 1). La región ubicada entre los dos trópicos a 23,5° norte y sur del ecuador es especial, porque en ella el Sol puede alcanzar las posiciones del cenit al mediodía local durante todo el año. Por la noche, las estrellas giran alrededor de los polos celestes. Las pruebas arqueológicas de épocas prehistóricas halladas, como las de sepulturas y la orientación de los edificios, hacen pensar que numerosas civilizaciones conocían bien los puntos cardinales desde muchos milenios atrás (p. ej., McKim Malville y Putnam, 1993; Rudgeley, 2000; Schmidt-Kaler y Schlosser, 1984). Por esto, es evidente que se aplicaron a las primeras navegaciones. La brújula magnética no se conoció en Europa hasta el siglo XIII d. C. (Lane, 1963).

Latitud y longitud

Imagen 2: ilustración de cómo se definen las latitudes y longitudes de la Tierra (créditos: Peter Mercator, djexplo, CC0).

Cualquier ubicación de un área se puede definir mediante dos coordenadas. La superficie de una esfera es un área curva, de modo que emplear coordenadas como «arriba» y «abajo» no tiene mucho sentido, porque la superficie de una esfera no tiene principio ni fin. En lugar de eso, podemos utilizar coordenadas polares esféricas partiendo del centro de la esfera, con un radio fijo (imagen 2). De este modo, quedan dos coordenadas angulares. Cuando se aplican a la Tierra, se denominan latitud y longitud. Su rotación proporciona el eje de simetría. El Polo Norte se define como el punto donde el eje teórico de rotación coincide con la superficie de la esfera y la rotación se produce en el sentido contrario a las agujas del reloj al observarlo desde arriba. El punto opuesto es el Polo Sur. El ecuador se define como el gran círculo situado a mitad de camino entre ambos polos.

Las latitudes son círculos paralelos al ecuador. Se cuentan desde los 0° del ecuador hasta los ±90° de los polos. Las longitudes son grandes círculos que conectan los dos polos de la Tierra. En cada lugar de la Tierra, la longitud que atraviesa el cenit, el punto situado justo encima, se denomina meridiano. Es la línea que parece cruzar el Sol cuando es mediodía en ese lugar. El origen de esta coordenada es el meridiano cero, que atraviesa Greenwich, donde se encuentra el Real Observatorio de Inglaterra. Desde ahí, las longitudes se cuentan de los 0° a los ±180°.

Ejemplo: Heidelberg, en Alemania, está a 49,4° norte y 8,7° este.

Elevación del polo (altura de polo)

Imagen 3: trayectoria de las estrellas en el cielo tras un tiempo de exposición de unas 2 horas (créditos: Ralph Arvesen, Live Oak star trails, https://www.flickr.com/photos/rarvesen/9494908143, https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/legalcode).

Si proyectamos el sistema de coordenadas terrestres de las latitudes y longitudes en el cielo, obtenemos el sistema ecuatorial de coordenadas celestes. El ecuador de la Tierra pasa a ser el ecuador celeste y los polos geográficos se extrapolan para constituir los polos celestes. Si hiciéramos una foto de larga exposición al cielo nocturno, veríamos en las trayectorias de las estrellas que todas ellas giran alrededor de un mismo punto, el Polo Norte celeste (imagen 3).

Imagen 4: disposición de las dos constelaciones Osa Mayor (Ursa Major) y Osa Menor (Ursa Minor) en el cielo septentrional. La Estrella Polar (también llamada Polaris o Estrella del Norte), situada cerca del Polo Norte celeste verdadero, es la estrella más brillante de la Osa Menor (créditos: Bonč, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ursa_Major_-_Ursa_Minor_-_Polaris.jpg, “Ursa Major – Ursa Minor – Polaris”, basada en https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ursa_Major_and_Ursa_Minor_Constellations.jpg, colores invertidos por Markus Nielbock, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode).

En el hemisferio norte, hay una estrella relativamente brillante cerca del polo celeste, la Estrella Polar o del Norte. Es la estrella más brillante de la constelación de la Osa Menor o Ursa Minor (imagen 4). En nuestros días, la Estrella Polar está a menos de un grado del polo celeste, pero hace mil años, se encontraba a 8° de distancia del polo. Por eso, actualmente podemos utilizarla como referencia para conocer la posición del Polo Norte celeste. En el Polo Sur celeste no hay ninguna estrella similar que pueda observarse a simple vista. Para encontrar ese polo se tienen que utilizar otros métodos.

Si nos encontráramos exactamente en el Polo Norte geográfico, la Estrella Polar siempre estaría justo encima. Podemos decir que su elevación sería de (casi) 90°. Esta información nos lleva al sistema de coordenadas horizontales (imagen 5). Es la referencia natural que empleamos en el día a día. Nosotros, los observadores, somos el origen de ese sistema de coordenadas situado en un plano no curvo cuyo borde es el horizonte. El cielo se imagina como un hemisferio encima de nosotros. El ángulo entre un objeto del cielo y el horizonte es la altitud o elevación. La dirección dentro del plano se indica en ángulos, de los 0° a los 360°, el acimut. Dichos ángulos se suelen medir en el sentido de las agujas del reloj empezando por el norte. En navegación, esto se denomina también rumbo. El meridiano es la línea que une el Polo Norte con el Polo Sur en el horizonte y atraviesa el cenit.

Imagen 5: ilustración del sistema de coordenadas horizontales. El observador es el origen de las coordenadas asignadas como acimut y altitud o elevación (créditos: TWCarlson, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Azimuth-Altitude_schematic.svg, «Azimuth-Altitude schematic», https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode).

En cualquier otro lugar de la Tierra, el polo celeste o la Estrella Polar estarían a una elevación menor de 90°. En el ecuador, estaría rozando el horizonte, es decir, a una elevación de 0°. La correlación entre la latitud (Polo Norte = 90°, ecuador = 0°) y la elevación de la Estrella Polar no es casual. En la imagen 6, se combinan los tres sistemas de coordenadas mencionados. Para un observador, en cualquier latitud de la Tierra, el sistema de coordenadas horizontales local coincide con el sistema esférico terrestre de coordenadas polares en un único punto tangencial. La ilustración demuestra que la elevación del Polo Norte celeste, también llamada altura de polo, es exactamente igual a la latitud norte del observador en la Tierra.

Imagen 6: al combinar los tres sistemas de coordenadas (esférico terrestre, ecuatorial celeste y horizontal local), queda claro que la latitud del observador equivale exactamente a la elevación del polo celeste, también llamada altura de polo (créditos: M. Nielbock, creación propia).

De esto podemos deducir que si medimos la elevación de la Estrella Polar, podemos averiguar nuestra latitud en la Tierra con una precisión razonable.

Estrellas y constelaciones circumpolares

Antiguamente (por ejemplo, en la Edad del Bronce), la Estrella Polar no se podía utilizar para localizar el norte. Debido a la precesión del eje de la Tierra, en el año 3500 a. C., se encontraba a unos 30° de distancia del Polo Norte celeste. En esa época, una estrella llamada Thuban (α Draconis) resultaba más útil, ya que estaba a menos de 4°. Sin embargo, era bastante menos brillante que la Estrella Polar y, seguramente, no se podía observar siempre a simple vista.

Imagen 7: atlas estelares de la región del Polo Norte celeste correspondientes a los años 2750 a. C. y 2016 d. C. (creación propia, elaborada con la versión 3.7.6 de XEphem, producido por Elwood C. Downey y distribuido por Clear Sky Institute Inc., Solon, Iowa, Estados Unidos, http://www.xephem.com).

Al observar el cielo nocturno, algunas estrellas situadas a un determinado radio alrededor de los polos celestes no se ocultan nunca; se denominan circumpolares (véase la imagen 3). Los navegantes aprendieron a determinar la posición real del polo celeste observando unas cuantas estrellas que se encuentran cerca de él. Este método también funciona con el Polo Sur celeste.

Al navegar hacia el norte o el sur, los marineros observan que a medida que cambia la elevación del polo celeste, el conjunto circumpolar varía también. Así, cada vez que los navegantes ven que la misma estrella o constelación culmina (es decir, que atraviesa el meridiano) con la misma elevación, entienden que siguen en la misma latitud. Aunque los griegos más cultos de la Antigüedad estaban familiarizados con el concepto de latitud de una Tierra esférica, probablemente no era el caso de los marineros de a pie. Para ellos, bastaba con entender la relación entre la elevación de las estrellas y su ruta. Los antiguos navegantes conocían muy bien el cielo nocturno. Se basaban en la posición relativa de las constelaciones para averiguar su posición en términos de latitud.

Navegación en el Mediterráneo Antiguo

La navegación basada en objetos astronómicos es una habilidad que ya se practicaba mucho antes de que los humanos recorrieran la Tierra. Actualmente, conocemos muchos ejemplos de animales que se orientan mediante el cielo diurno o nocturno. Las abejas y las mariposas monarca utilizan el Sol (Sauman et al., 2005), al igual que los estorninos (Kramer, 1952). Y es aún más impresionante la capacidad de algunas aves (Emlen, 1970; Lockley, 1967; Sauer, 1958) y las focas (Mauck, Gläser, Schlosser y Dehnhardt, 2008), que identifican la posición de las estrellas por la noche para orientarse. Sin embargo, en la civilización moderna, las ciudades tienen una iluminación tan intensa que las luces brillantes pueden confundirse con objetos astronómicos. Por ejemplo, las polillas se fijan en la Luna

para mantener un rumbo constante, pero si la confunden con una farola, dan vueltas y vueltas alrededor de ella hasta el agotamiento (Stevenson, 2008). Por ello, la contaminación lumínica supone una grave amenaza para muchos animales. La magnitud de este problema se muestra en la imagen 8.

Imagen 8: la península ibérica por la noche, vista desde la Estación Espacial Internacional (créditos: imagen por cortesía de Earth Science and Remote Sensing Unit, Centro Espacial Johnson de la NASA, misión-serie-encuadre n.º ISS040-E-081320 (26 de julio de 2014), http://eol.jsc.nasa.gov/SearchPhotos/photo.pl?mission=ISS040&roll=E&frame=081320).

Entre los primeros seres humanos que navegaron por mar abierto, están las poblaciones aborígenes de Australia, que lo hicieron hace unos 50 000 años (Hiscock, 2013). Los primeros registros de navegación en el Mediterráneo se remontan al 7000 a. C. (Hertel, 1990), en barcas o pequeños barcos propulsados solo por remos. Las rutas se limitaban a zonas cercanas a la costa, donde los puntos de referencia terrestres les ayudaban a desplazarse hasta su destino. Para atravesar distancias más largas, se necesitaba un mecanismo de propulsión que no dependiera de la fuerza muscular. Por ello, la vela fue uno de los inventos más importantes de la historia humana, tanto como la rueda. A mediados del cuarto milenio a. C., los barcos egipcios surcaban la zona oriental del Mediterráneo (Bohn, 2011) y se establecieron rutas comerciales con Biblos, en Fenicia (Canaán en la Biblia), actualmente Líbano. Fue en esa época, aproximadamente, cuando comenzó la Edad del Bronce. El estaño era un elemento importante en la Edad del Bronce y las fuentes de estaño del centro y el oeste de Europa fueron objeto de comercio a gran escala (Penhallurick, 1986). El transporte de larga distancia dentro y fuera del Mediterráneo se realizaba por barco.

Imagen 9: mapa de la difusión de la metalurgia. La mayoría de los depósitos de estaño de la Edad del Bronce se encontraban en la costa europea del Atlántico (créditos: usuario Hamelin de Guettelet, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Metallurgical_diffusion.png, dominio público).

Los navegantes no tardaron en darse cuenta de que los objetos astronómicos, especialmente las estrellas, se podían usar para orientar un barco. Esas técnicas se mencionaban ya en las primeras obras literarias, como la Odisea de Homero, compuesta probablemente en el siglo VIII a. C. Se cree que sus orígenes provienen de la Edad del Bronce, en la que los minoicos de Creta eran un pueblo especialmente influyente. Vivían en la región norte del Mediterráneo entre 3650 y 1450 a. C. y navegaban por el mar Egeo. Dado que muchos de sus edificios sacros estaban alineados con los puntos cardinales y fenómenos astronómicos como la salida del Sol y los equinoccios (Henriksson y Blomberg, 2008, 2009), es razonable pensar que aplicaban estos conocimientos también a la navegación (Blomberg y Henriksson, 1999). Los minoicos viajaban por mar a la isla de Tera y hasta Egipto, lo que probablemente requería varios días por mar abierto.

Imagen 10: mapa de Creta con los asentamientos de los antiguos minoicos a principios del segundo milenio a. C. (créditos: Eric Gaba (Sting), https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Crete_integrated_map-en.svg, anotaciones en rojo de Markus Nielbock, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/legalcode).

El poeta griego Arato de Solos publicó sus Fenómenos alrededor del año 275 a. C. (Aratus, Callimachus, & Lycophron, 1921), donde describía en detalle la posición de las constelaciones y el orden en que aparecían y se ocultaban. Esta información era esencial para todos los navegantes que quisieran mantener un rumbo determinado. Con ella, podían orientar el barco en una dirección y mantenerla, con la ayuda de las constelaciones de estrellas que aparecían en esa trayectoria. El acimut de una estrella determinada al salir y ponerse se mantiene constante a lo largo de todo el año, excepto por una lenta variación que se ha ido produciendo a lo largo de 26 000 años, provocada por la precesión del eje de la Tierra. Es interesante el hecho de que las posiciones de Arato no coinciden con las del final de la Edad del Bronce y los principios de la Edad del Hierro, sino con la época del reino minoico (Blomberg y Henriksson, 1999), de unos 2000 años antes.

Alrededor de 1200 a. C., los fenicios se convirtieron en la civilización dominante dentro del Mediterráneo. Construyeron colonias en las costas del sur y el oeste del Mediterráneo y más allá. Entre ellas estaba la colonia de Gádir (actual Cádiz), justo al lado del estrecho de Gibraltar, que funcionó como núcleo comercial de bienes y recursos del norte de Europa (Cunliffe, 2003; Hertel, 1990). Se han documentado diversos viajes en los que llegaron por el océano Atlántico hasta Gran Bretaña y varios cientos de millas hacia el sur por la costa africana (Johnson y Nurminen, 2009).

Imagen 11: el cielo nocturno en un rumbo de Creta a Alejandría el 22 de septiembre del año 2000 a. C., 21:30 UT (créditos: creación propia, elaborada con Stellarium, software libre con licencia GNU GPL, a partir de Blomberg y Henriksson [1999], fig. 9).

El historiador griego Heródoto (ca. 484–420 a. C.) documentó una expedición fenicia financiada por el faraón egipcio Necao II (610–595 a. C.) que partió del mar Rojo para circunnavegar África y volvió a Egipto por el Mediterráneo (Bohn, 2011; Hertel, 1990; Johnson y Nurminen, 2009). Al parecer, los marineros indicaron que el Sol, a veces, se encontraba hacia el norte (Cunliffe, 2003), algo esperable después de cruzar el ecuador hacia el sur. Todo esto refuerza la hipótesis de que su capacidad de navegación era extraordinaria. Después de que los persas conquistaran la tierra de los fenicios en el año 539 a. C., su influencia disminuyó, pero se restableció gracias a los descendientes de sus colonias, los cartagineses.

Imagen 12: rutas comerciales de los fenicios durante la Edad del Bronce europea (créditos: DooFi, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:PhoenicianTrade_EN.svg, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode ).

Piteas

Varios escritores y estudiosos de la Antigüedad, como Estrabón, Plinio y Diodoro de Sicilia, describieron un viaje de larga distancia muy relevante y bien documentado: el periplo de Piteas (ca. 380–310 a. C.). Piteas fue un astrónomo, geógrafo y explorador griego proveniente de Marsella que, alrededor del año 320 a. C., salió del Mediterráneo, viajó a lo largo de la costa occidental de Europa y llegó hasta las islas británicas y más allá del círculo polar. Es posible que llegara hasta Islandia o las islas Feroe, a las que llamó Tule (Baker y Baker, 1997; Cunliffe, 2003; Hergt, 1893).

Massalia (o Massilia), como se llamaba Marsella por entonces, fue fundada por los griegos focenses alrededor del año 600 a. C. y evolucionó rápidamente hasta convertirse en uno de los puestos fronterizos más grandes y ricos de Grecia en el Mediterráneo occidental, con sólidas relaciones comerciales establecidas con las tribus celtas que ocupaban la mayor parte de Europa (Cunliffe, 2003). Piteas nació a finales de la Edad del Bronce, cuando el comercio con las regiones del norte de Europa estaba en pleno auge. En la geografía griega no se sabía mucho sobre esta parte del mundo, salvo el hecho de que los bárbaros que la habitaban obtenían mena de estaño de sus minas y suministraban el valioso ámbar, tan demandado en todo el Mediterráneo. Aunque tal vez Piteas saliera a explorar esas costas por mera curiosidad.

Imagen 13: estatua de Piteas erigida en el Palais de la Bourse, en Marsella, en honor a sus hazañas (créditos: Rvalette, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pythéas.jpg, «Pythéas», https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode).

Su travesía fue un hito, ya que Piteas era un científico muy observador. Empleó un gnomon o reloj solar, lo que le permitió determinar la latitud y medir el tiempo durante el viaje (Nansen, 1911). También observó que en verano, el Sol brilla más tiempo cuanto mayor es la latitud. Además, fue el primero en darse cuenta de la relación entre las mareas, prácticamente ausentes en el Mediterráneo, y las fases lunares (Roller, 2006).

Imagen 14: la travesía de Piteas de Massalia, de acuerdo con Cunliffe (2003) (créditos: AEE/Cunliffe, http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2005/09/The_journey_of_Pytheas, http://www.esa.int/spaceinimages/ESA_Multimedia/Copyright_Notice_Images).

Introducción

Es recomendable integrar esta actividad en un contexto más amplio relacionado con la navegación, por ejemplo, dentro de las asignaturas de geografía, historia, literatura, etc.

Consejo: Esta actividad se puede combinar con otras formas de aprendizaje, como una presentación oral de historia, literatura o geografía centrada en la navegación. De este modo, se puede preparar el tema de una manera mucho más interactiva de lo que puede lograr un profesor resumiendo los datos.

Otra posibilidad es enseñar a los alumnos varios documentales bien realizados sobre la exploración de los océanos. Como introducción a la navegación astronómica en general y a los primeros navegantes, deja que los alumnos vean los siguientes vídeos. Están en inglés, salvo el último (en francés), y se pueden ver junto con las asignaturas de idiomas del centro educativo. Si no, narra la historia de Piteas que hemos incluido en la información de referencia. Se puede relacionar con las clases de literatura o historia mediante la lectura de El extraordinario viaje de Piteas, de B. Cunliffe.

Episodio 2: navegación astronómica (en inglés, duración: 4:39)

https://www.youtube.com/watch?v=DoOuSo9qElI

¿Cómo surcaban los mares los primeros navegantes? | El ingeniero curioso (en inglés, duración: 6:20)

https://www.youtube.com/watch?v=4DlNhbkPiYY

Exploradores del mundo en 10 minutos (en inglés, duración: 9:59)

https://www.youtube.com/watch?v=iUkOfzhvMMs

Érase una vez... el hombre: los exploradores y los primeros navegantes (en inglés, duración: 23:13)

https://www.youtube.com/watch?v=KuryXLnHsEY

Piteas, un massaliota poco conocido (en francés, duración: 9:57)

https://www.youtube.com/watch?v=knBNHbbu-ao

Pregunta a los alumnos si saben cuánto tiempo hace que los humanos usan barcos para surcar los océanos. Se puede mencionar la migración del Homo sapiens a islas y continentes aislados como Oceanía.

Posibles respuestas:

Sabemos con seguridad que se han empleado barcos para atravesar largas distancias desde el año 3000 a. C. como mínimo. Sin embargo, es posible que los primeros habitantes de Australia encontraran un modo de cruzar los océanos alrededor del año 50 000 a. C.

Pregúntales que ventajas podía aportar la exploración del mar. Puede que alguno conozca civilizaciones o pueblos antiguos que fueran famosos navegantes. El profesor puede reforzar estos conocimientos con varios ejemplos de pueblos marineros de la Antigüedad, por ejemplo, del Mediterráneo.

Posibles respuestas:

Para encontrar nuevos recursos y alimentos, para comerciar, por curiosidad o por la voluntad de explorar.

Pregunta a tus alumnos cómo se orientan para llegar al centro educativo cada mañana. ¿Qué les sirve de guía para no perderse? Cuando hayan mencionado varios puntos de referencia (edificios, semáforos, paradas de autobús, etc.), pregúntales cómo se orientaban los navegantes por el mar. Al principio, relacionaban indicaciones náuticas con puntos de referencia terrestres que pudieran identificar. Pero, para ello, las embarcaciones tenían que mantenerse cerca de la costa. Los faros mejoraron esta situación. La brújula magnética se inventó bastante tarde, alrededor del siglo XI d. C., y no se empleó en Europa hasta el siglo XIII. Pero ¿qué se podía utilizar como puntos de referencia en pleno mar? Los alumnos pueden mencionar objetos astronómicos como el Sol, la Luna y las estrellas.

A continuación se proponen varias preguntas adicionales, especialmente adecuadas para plantear después de los vídeos introductorios.

P: ¿Quién era Piteas?

R: Era un científico y explorador de la antigua Grecia.

P: ¿Dónde y cuándo vivió?

R: Vivió en el siglo IV a. C., a finales de la Edad del Bronce, en Massalia, la actual Marsella.

P: ¿Adónde viajó?

R: Piteas viajó hacia el norte por la costa atlántica de Europa hasta Gran Bretaña y, probablemente, hasta el círculo ártico e Islandia.

P: ¿Qué observó y qué descubrió durante su viaje?

R: Fue el primer griego que llegó a lugares tan lejanos del norte. Se dio cuenta de que la luz del sol dura más o menos tiempo dependiendo de la latitud. También fue el primero en asociar las mareas a las fases de la Luna.

Actividad 1: constelaciones y estrellas circumpolares

Materiales necesarios:

• Hojas de ejercicios

• Brújulas

• Lápiz

• Regla

• Calculadora

Dado que no había ninguna estrella brillante en los polos celestes, los antiguos navegantes localizaban dichos polos observando varias estrellas circumpolares. Tenían suficiente experiencia como para saber dónde estaba el norte verdadero identificando la posición relativa de esas estrellas y fijándose en las trayectorias que estas trazaban alrededor del polo celeste.

Además, usaban las constelaciones y estrellas circumpolares para inferir su latitud. Nunca salen ni se ponen, ya que siempre están por encima del horizonte. Hoy en día podemos medir, simplemente, la elevación de la Estrella Polar sobre el horizonte, pero para los antiguos marineros, esa estrella se encontraba a muchos grados de distancia del Polo Norte celeste. En el hemisferio sur no hay ninguna indicación similar de las estrellas. Por eso, en vez de medir la elevación de la Estrella del Norte, observaban las estrellas y constelaciones que permanecían visibles sobre el horizonte al alcanzar su elevación más baja por encima del horizonte (culminación inferior) durante su órbita aparente alrededor del polo celeste.

Deja que los alumnos vean los dos vídeos siguientes, en los que se expone el fenómeno de las estrellas y constelaciones circumpolares en dos lugares de la Tierra. En ellos aparece una simulación de la rotación diurna aparente del cielo alrededor del Polo Norte celeste.

CircumpolarStars Heidelberg 49degN (duración: 0:57)

https://youtu.be/uzeey9VPA48

CircumpolarStars Habana 23degN (duración: 0:49)

https://youtu.be/zggfQC_d7UQ

Los alumnos observarán que:

1. Siempre hay algunas estrellas y constelaciones que no se ocultan en ningún momento. Son las estrellas y constelaciones circumpolares.

2. El ángulo entre el polo celeste (la Estrella Polar) y el horizonte depende de la latitud del observador. De hecho, ambos ángulos son idénticos.

3. La región circumpolar depende de la latitud del observador. Es mayor en los lugares más cercanos a un polo.

Si los alumnos están familiarizados con el uso de planisferios, pueden estudiar el mismo fenómeno viendo los dos vídeos siguientes.

CircumPolarStars phi N20 (duración: 0:37)

https://youtu.be/Uv-xcdqhV00

CircumPolarStars phi N45 (duración: 0:37)

https://youtu.be/VZ6RmdzbpPw

Muestran la rotación del cielo en las latitudes 20° y 45°. La zona transparente representa la parte del cielo visible en cada momento. La línea discontinua delimita la región de las estrellas y constelaciones circumpolares.

Preguntas

P: ¿Qué tienen de especial el Polo Norte y el Polo Sur geográficos de la Tierra en comparación con el resto de los lugares?

R: Definen el eje de rotación de la Tierra.

P: ¿Cómo se pueden localizar el norte y los demás puntos cardinales sin usar una brújula?

R: Los cuerpos celestes (por ejemplo, estrellas como la Estrella Polar) señalan el Polo Norte celeste.

P: ¿Por qué la Estrella Polar (o del Norte) señala el norte?

R: En nuestra época, la Estrella Polar está cerca del Polo Norte celeste.

P: Si estuvieras justo en el Polo Norte o Sur terrestre, ¿en qué parte del cielo verías el Polo Norte o Sur celeste?

R: En el cenit, es decir, justo encima de mí.

P: ¿Cómo cambiaría su posición si viajaras hacia el ecuador?

R: Su elevación disminuiría desde el cenit hasta el horizonte.

P: ¿Qué son las constelaciones circumpolares?

R: Son constelaciones que giran alrededor de uno de los polos celestes y nunca salen ni se ponen. Siempre están encima del horizonte.

P: ¿Cuáles de las constelaciones visibles serían circumpolares si estuvieras en el Polo Norte o Sur o en el ecuador?

R: Si estuviera en uno de los polos, todo el hemisferio norte o sur. En el ecuador, ninguna.

P: Si la Estrella Polar no se viera, ¿cómo podrías averiguar tu latitud?

R: Como las estrellas y constelaciones circumpolares dependen de la latitud, igual que la elevación de la Estrella Polar, las que estuvieran siempre encima del horizonte indicarían dónde me encuentro.

Ejercicio

Ahora, la tarea consiste en ponerse en la piel de un navegante que vivió hace unos 5000 años. Utilizando esas técnicas, los alumnos averiguarán qué constelaciones son circumpolares cuando se observan desde determinados lugares de la Tierra.

En la tabla siguiente, aparecen los nombres de seis ciudades y sus latitudes. Los valores negativos indican latitudes del hemisferio sur. La séptima fila está vacía para que los alumnos añadan los datos de su ciudad natal. A partir de esta información, deberán calcular los radios angulares respecto del polo celeste. Es un cálculo sencillo, ya que es el mismo que el de la altura de polo y la latitud: φ=ϱ.

Luego, pueden elegir el mapa del hemisferio que corresponda. Los alumnos pueden usar el compás para trazar circunferencias de esos radios alrededor del polo correspondiente. Las constelaciones que se encuentran dentro de esa circunferencia son las circumpolares. Se deben añadir a la tabla las constelaciones que se pueden observar total o parcialmente desde cada ciudad.

Se han añadido posibles soluciones en cursiva. La tabla que se debe usar para el ejercicio se encuentra en la hoja de ejercicios.

Instrucciones detalladas

1. Determina la escala del mapa. La escala angular es de 90° desde los polos hasta la circunferencia externa, es decir, el ecuador celeste.

2. Convierte las latitudes de la tabla en radios a la escala de los mapas y añádelos a la tabla.

3. Para cada ciudad:

i. Elige el mapa que corresponda.

i. Usa el compás para trazar una circunferencia con el radio que hayas calculado para esa ciudad.

i. Encuentra y anota las constelaciones circumpolares visibles. Si hay demasiadas, basta con seleccionar las más importantes.

Imagen 15: mapa de estrellas de los hemisferios norte y sur (créditos: Markus Nielbock, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:NorthernCelestialHemisphere.png, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SouthernCelestialHemisphere.png, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/legalcode, creado con PP3, http://pp3.sourceforge.net).

Debate

En la Antigüedad, la Estrella Polar no coincidía con el Polo Norte celeste. Explicad la importancia de las estrellas y constelaciones circumpolares para los antiguos navegantes.

*Posible resultado:

Eran una herramienta idónea para mantenerse en una latitud y evitaban que los marineros se perdieran en mar abierto.

Soluciones

La escala del mapa es: 1 cm ∝ 10°

Cielo del norte

Cielo del sur

Actividad 2: las estrellas sirven de guía

Materiales necesarios:

• Hoja de ejercicios

• Lápiz

• Transportador

• Ordenador con Excel instalado

• Hoja de cálculo de Excel: «AncientMediterranean_BrightStars_EUSPACE-AWE_Navigation.xlsx»

Dado que no había ningún astro como la Estrella Polar que indicara el polo celeste, los antiguos navegantes usaban otras estrellas y constelaciones para localizar los puntos cardinales y determinar el rumbo de sus embarcaciones. Se dieron cuenta de que las posiciones por donde aparecen y

desaparecen en el horizonte (el rumbo) no cambian a lo largo de la vida. Los marineros experimentados se sabían de memoria las estrellas y constelaciones más brillantes.

Imagen 16: rumbo de varias estrellas brillantes al salir en una latitud de 45° y con una elevación de 10° sobre el horizonte (creación propia).

Preguntas

P: ¿Puedes localizar los puntos cardinales a partir de otras estrellas aparte de la Estrella Polar? Ten en cuenta que no hay ninguna estrella similar en el Polo Sur.

R: Sí. Si conoces las estrellas y constelaciones, pueden servirte de guía, ya que cada día vuelven a la misma posición.

P: ¿Cómo puedes orientarte por el mar fijándote en las estrellas y constelaciones que salen y se ponen?

R: El punto del horizonte por donde salen y se ponen no cambia (salvo por una variación muy lenta a largo plazo).

P: ¿Podrías ver las mismas estrellas todas las noches del año?

R: No, la hora a la que salen y se ponen va cambiando. Las estrellas que se ven por la noche en invierno se encuentran en el cielo durante el día cuando es verano.

Ejercicio

Los alumnos elaborarán una brújula estelar similar a la de la imagen 16. Los cálculos necesarios para convertir las coordenadas celestes de las estrellas en coordenadas horizontales, es decir, el acimut y la elevación, son bastante complejos. Por ello, esta actividad incluye un archivo de Excel que realiza ese cálculo. Contiene datos de 57 estrellas brillantes además de las Pléyades, que es un grupo de estrellas muy prominente.

Los alumnos solo tienen que introducir la latitud de su ubicación y la elevación de las estrellas en la línea correspondiente, en la parte inferior de la hoja de cálculo. Pueden introducir 10° como elevación. Así, hallarán el acimut de las estrellas al observarlas a una elevación de 10°. También se pueden usar otros valores, pero en este ejercicio, se trata de encontrar estrellas que solo salen o se ponen. El acimut es un ángulo a lo largo del horizonte, en el sentido contrario a las agujas del reloj empezando por el norte.

En las dos últimas columnas (AZ1, AZ2) se muestran dos acimuts: uno para cuando sale y otro para cuando se pone esa estrella. Observarás que la distribución de los acimuts de las estrellas al salir y ponerse es simétrica respecto del meridiano, es decir, la línea que conecta el norte y el sur. Las celdas en las que aparece #NA no contienen números válidos. Estas estrellas nunca llegan a salir ni ponerse. Pueden ser circumpolares o estar situadas por debajo del horizonte.

Los alumnos trasladarán los valores a la brújula estelar que hay a continuación. Deben usar un transportador e indicar la posición de cada estrella en el círculo. Luego, tendrán que anotar su nombre junto a ella.

Debate

Uno de los métodos de navegación en el Mediterráneo Antiguo consistía en mantenerse cerca de la costa. Aparte del peligro que supone navegar por aguas poco profundas, explicad por qué los marineros de la Edad del Bronce crearon métodos para poder navegar de forma segura por mar abierto. Podéis mirar un mapa del Mediterráneo.

Posibles respuestas:

Las civilizaciones antiguas iban a las islas para comerciar o por otros motivos. Muchas de ellas no se ven desde las costas del Mediterráneo. A menudo, los viajes duraban más de unas pocas horas. Las embarcaciones de esa época podían recorrer cinco millas náuticas cada hora, de media. También hay documentos de otras épocas en los que se describe la navegación astronómica.

Actividad 3: hazlo tú mismo (complementario)

Materiales necesarios:

• Resultados de las actividades anteriores

• Linterna de luz roja (p. ej., una linterna con luz atenuada o cubierta con un filtro rojo)

• Una brújula magnética, si es posible

No hay nada más instructivo que aplicar lo que se ha aprendido y practicado en la teoría a situaciones reales. Por ello, los resultados de las dos actividades anteriores se pueden probar en el campo observando el cielo nocturno.

Los alumnos pueden realizar esta actividad por su cuenta o en grupo, con el resto de la clase.

Elegid una noche en la que el cielo esté despejado y un lugar con una buena perspectiva del horizonte. Cuando haya oscurecido suficiente como para ver las estrellas, diles a los alumnos que utilicen las linternas atenuadas para consultar los mapas de las zonas circumpolares de la primera actividad. Las linternas atenuadas (o, mejor aún, de color rojo) ayudan a mantener la vista adaptada a la oscuridad.

Después de identificar las estrellas más brillantes, diles que utilicen las brújulas estelares de la segunda actividad. Los alumnos deben orientar las marcas de una o varias estrellas hacia las estrellas del cielo. Deja que identifiquen el norte (o el sur, según el polo celeste que se vea desde vuestra ubicación). Si estáis en el hemisferio norte, ¿coincide con la dirección donde se encuentra la Estrella Polar? En el hemisferio sur, es posible que necesitéis una brújula magnética.

Pide a los alumnos que identifiquen las constelaciones que ven en el firmamento relacionándolas con sus mapas. Diles que miren hacia el norte (o hacia el sur en el hemisferio sur) y nombren las estrellas y constelaciones que están justo encima del horizonte. ¿Coinciden con los mapas? Debe haber una circunferencia que señale el área circumpolar en la latitud local.

Trata de insistir en el hecho de que, con esta actividad, están haciendo lo mismo que los navegantes de hace 4000 años.

Space Awareness curricula topics (EU and South Africa)

Navigation through the ages, coordinate systems, celestial navigation