Brújula

Brújula.

Una brújula (o brújula de marinero) es un instrumento de navegación para encontrar direcciones en la tierra. Consiste en un puntero magnetizado que se alinea con precisión con el campo magnético de la Tierra, lo que es de gran ayuda en la navegación. Los puntos cardinales son el norte, el sur, el este y el oeste. Una brújula puede utilizarse junto con un cronómetro y un sextante para proporcionar una capacidad de navegación muy precisa. Este dispositivo mejoró en gran medida el comercio marítimo al hacer los viajes más seguros y eficientes. Una de las primeras formas de brújula se inventó en China en el año 271 de la era cristiana y es uno de los cuatro grandes inventos de la antigua China. La conocida brújula de marinero se inventó en Europa alrededor del año 1300.

Más técnicamente, una brújula es un dispositivo magnético que utiliza una aguja para indicar la dirección del norte magnético de la magnetosfera de un planeta. Cualquier instrumento con una barra o aguja magnetizada que gire libremente sobre un pivote y apunte en dirección norte y sur puede considerarse una brújula. Una brújula de esfera es una pequeña brújula de bolsillo con un reloj de sol. Una brújula de variación, un instrumento específico de construcción delicada, se utiliza observando las variaciones de la aguja. También se puede utilizar un girocompás o astrocompás para averiguar el norte verdadero.

Una brújula adecuada para la orientación nocturna.

Una brújula sencilla típica de un yate pequeño.

Historia de la brújula de navegación

Prehistoria

Antes de la introducción de la brújula, las direcciones en el mar se determinaban principalmente por la posición de los cuerpos celestes. La navegación se complementaba en algunos lugares con el uso de sondas. Las dificultades surgían cuando el mar era demasiado profundo para los sondeos y las condiciones eran continuamente nubladas o con niebla. Por ello, la brújula no tenía la misma utilidad en todas partes. Por ejemplo, los árabes podían confiar en los cielos despejados para navegar por el Golfo Pérsico y el Océano Índico (así como en la naturaleza predecible de los monzones). Esto puede explicar en parte su adopción relativamente tardía de la brújula. Los marineros del Báltico, relativamente poco profundo, hacían un uso extensivo de los sondeos.

Desarrollo en China

Debido al lugar de su primera aparición, la mayoría de los estudiosos atribuyen en la actualidad la invención de la brújula a China. Dado que a menudo se ha confundido cuándo se introdujo la brújula por primera vez, puede ser apropiado enumerar los acontecimientos importantes que condujeron a su invención en orden cronológico:

La primera referencia literaria china al magnetismo se encuentra en un libro del siglo IV a.C. llamado Libro del Maestro del Valle del Diablo (鬼谷子): «La piedra de alojamiento hace venir el hierro o lo atrae».
La primera mención a la atracción magnética de una aguja se encuentra en una obra china compuesta entre los años 20 y 100 de la era cristiana (Louen-heng): «Una piedra de canto rodado atrae a una aguja».
La primera referencia a un dispositivo magnético como buscador de direcciones se registra en un libro de la dinastía Song fechado entre 1040 y 1044. Aquí encontramos una descripción de un «pez que apunta al sur» de hierro que flota en un cuenco de agua y se alinea con el sur. El dispositivo se recomienda como medio de orientación «en la oscuridad de la noche». Sin embargo, no se menciona un uso para la navegación, ni cómo se magnetizó el pez.
La primera referencia incontestable a una aguja magnetizada en la literatura china aparece ya en 1086. El Ensayo sobre el estanque de los sueños, escrito por el erudito de la dinastía Song Shen Kua, contenía una descripción detallada de cómo los geomantes magnetizaban una aguja frotando su punta con piedra de alojamiento, y colgaban la aguja magnética con una sola hebra de seda con un poco de cera pegada al centro de la aguja. Shen Kua señaló que una aguja preparada de este modo a veces apuntaba al sur y a veces al norte.
El primer uso real registrado de una aguja magnetizada con fines de navegación se encuentra en el libro de Zhu Yu Pingzhou Table Talks (Pingzhou Ke Tan) de 1117 E.C.: «El navegante conoce la geografía, observa las estrellas de noche, observa el sol de día; cuando está oscuro y nublado, observa la brújula.»
Un manual de brújula para pilotos titulado Shun Feng Xiang Song (Vientos favorables para la escolta) en la Biblioteca Bodleiana de Oxford contiene grandes detalles sobre el uso de la brújula en la navegación.

«Los registros más antiguos muestran una brújula en forma de cuchara hecha de piedra de limo o mineral de magnetita, denominada «puntero del sur», que data de algún momento de la dinastía Han (siglos II a.C. a II d.C.). El instrumento en forma de cuchara se colocaba sobre una placa de bronce fundido llamada «placa celestial» o tablero de adivinación que contenía los ocho trigramas (Pa Gua) del I Ching, así como las 24 direcciones (basadas en las constelaciones) y las 28 mansiones lunares (basadas en las constelaciones que dividen el Ecuador). A menudo, la Osa Mayor se dibujaba dentro del disco central. El cuadrado simbolizaba la tierra y el disco circular el cielo. Sobre ellos se inscribían los puntos acimutales relativos a las constelaciones. Su uso principal era el de la geomancia (pronóstico) para determinar el mejor lugar y momento para cosas como los entierros. En una cultura que concedía una importancia extrema a la veneración de los antepasados, esta herramienta siguió siendo importante hasta bien entrado el siglo XIX. Incluso en los tiempos modernos hay quienes utilizan estos conceptos adivinatorios del Feng Shui (literalmente, del viento y el agua) para ubicar edificios o momentos y lugares fortuitos para casi cualquier empresa. Se cuenta que el primer emperador Chin utilizó la tabla de adivinación y la brújula en la corte para afirmar su derecho al trono. Principalmente, la brújula se utilizó para la geomancia durante mucho tiempo antes de que se utilizara para la navegación.»

Cuestión de la difusión

Brújula de navegante.

Hay mucho debate sobre lo que ocurrió con la brújula después de su primera aparición con los chinos. Las diferentes teorías incluyen:

Transporte de la brújula de China a Oriente Medio a través de la Ruta de la Seda, y luego a Europa
Transporte directo de la brújula de China a Europa, y más tarde de Europa a Oriente Medio
Creación independiente de la brújula en Europa y su posterior traslado a Oriente Medio.

Las dos últimas se apoyan en la evidencia de la mención más temprana de la brújula en las obras europeas que en las árabes. La primera mención europea de una aguja imantada y de su uso entre los marineros aparece en la obra De naturis rerum (Sobre la naturaleza de las cosas) de Alexander Neckam, probablemente escrita en París en 1190. Otras pruebas de ello son la palabra árabe para «brújula» (al-konbas), que posiblemente sea una derivación de la antigua palabra italiana para brújula.

En el mundo árabe, la referencia más antigua aparece en El libro del tesoro de los mercaderes, escrito por un tal Baylak al-Kibjaki en El Cairo hacia 1282. Dado que el autor describe haber sido testigo del uso de una brújula en un viaje en barco unos cuarenta años antes, algunos estudiosos se inclinan por antedatar su primera aparición. También hay una referencia musulmana no mediterránea ligeramente anterior a una brújula de hierro con forma de pez en un libro de cuentos persa de 1232.

Cuestión de la invención europea independiente

Aguja de brújula pivotante en una copia del siglo XIV de la ‘Epistola de magnete’ de Peter Peregrinus (1269).

Se han presentado varios argumentos para determinar si la brújula europea fue un invento independiente o no:

Argumentos que apoyan la invención independiente:

La aguja de navegación en Europa apunta invariablemente al norte, mientras que en China siempre lo hace al sur.
La brújula europea mostró desde el principio dieciséis divisiones básicas, no veinticuatro como en China.
El aparente fracaso de los árabes como posibles intermediarios entre Oriente y Occidente debido a la aparición registrada más temprana de la brújula en Europa (1190) que en el mundo musulmán (1232, 1242 o 1282).

Argumentos en contra de la invención independiente:

La prioridad temporal de la brújula de navegación china (1117) frente a la europea (1190).

Impacto en el Mediterráneo

En el Mediterráneo la práctica desde la antigüedad había sido restringir los viajes por mar entre octubre y abril, debido en parte a la falta de cielos claros fiables durante el invierno mediterráneo (y gran parte del mar es demasiado profundo para los sondeos). Con la mejora de los métodos de cálculo a ojo y el desarrollo de mejores cartas de navegación, esta situación cambió durante la segunda mitad del siglo XIII. Hacia 1290, la temporada de navegación podía comenzar a finales de enero o febrero y terminar en diciembre. Los pocos meses adicionales tuvieron una importancia económica considerable; permitieron a los convoyes venecianos, por ejemplo, hacer dos viajes de ida y vuelta al año al Mediterráneo oriental, en lugar de uno.

Alrededor de la época en que los europeos conocieron la brújula, el tráfico entre el Mediterráneo y el norte de Europa aumentó, y uno de los factores puede ser que la brújula hizo más segura y fácil la travesía del Golfo de Vizcaya.

Brújula moderna llena de líquido

En 1936 Tuomas Vohlonen, de Finlandia, inventó y patentó la primera brújula portátil llena de líquido diseñada con éxito para uso individual.

Construcción de una brújula sencilla

Al construir una brújula se necesita una varilla magnética. Ésta puede crearse alineando una varilla de hierro o acero con el campo magnético de la Tierra y luego templándola o golpeándola. Sin embargo, este método sólo produce un imán débil, por lo que se prefieren otros métodos. Esta varilla magnetizada (o aguja magnética) se coloca en una superficie de baja fricción para que pueda pivotar libremente y alinearse con el campo magnético. A continuación, se etiqueta para que el usuario pueda distinguir el extremo que apunta al norte del que apunta al sur; en la convención moderna, el extremo del norte suele estar marcado de alguna manera, a menudo pintado de rojo.

A veces se atribuye a Flavio Gioja (fl. 1302), un piloto de la marina italiana, el perfeccionamiento de la brújula de los marineros al suspender su aguja sobre un diseño de flor de lis, que apuntaba al norte. También encerró la aguja en una cajita con tapa de cristal.

Brújulas de navegación modernas

Brújula lensática rellena de líquido.

Las brújulas de navegación modernas de mano utilizan una aguja o un dial magnetizado dentro de una cápsula llena de líquido (es común el aceite, el queroseno o el alcohol); el líquido hace que la aguja se detenga rápidamente en lugar de oscilar hacia adelante y hacia atrás alrededor del norte magnético. La mayoría de las brújulas militares y de recreo modernas integran un transportador con la brújula, utilizando una aguja magnetizada independiente. En este diseño, la cápsula giratoria que contiene la aguja magnetizada está provista de líneas de orientación y de una flecha de orientación perfilada, y a continuación está montada en una placa base transparente que contiene un indicador de dirección de la marcha (DOT) para utilizarlo en la toma de rumbos directamente desde un mapa. Otras características que se encuentran en algunas brújulas de mano modernas son las escalas de mapas y romer para medir las distancias y trazar las posiciones en los mapas, las marcas o biseles luminosos para su uso de noche o con poca luz, varios mecanismos de puntería (espejo, prisma, etc.) para orientar objetos distantes con mayor precisión, agujas «globales» para su uso en diferentes hemisferios, declinación ajustable para obtener orientaciones verdaderas instantáneas sin tener que recurrir a la aritmética, y dispositivos como inclinómetros para medir gradientes.

Las fuerzas militares de algunas naciones, en particular el Ejército de los Estados Unidos, siguen utilizando diseños de brújulas de tarjeta lensatica más antiguos con diales de brújula magnetizados en lugar de agujas. Una brújula de tarjeta lensatic permite leer el rumbo de la tarjeta de la brújula con sólo una ligera mirada hacia abajo desde la mira (ver foto), pero requiere un transportador separado para su uso con un mapa. La brújula lensática oficial del ejército estadounidense no utiliza líquido para amortiguar la oscilación de la aguja, sino inducción electromagnética. Se utiliza un diseño de «pozo profundo» para permitir que la brújula se utilice en todo el mundo con poco o ningún efecto en la precisión causada por una esfera de brújula inclinada. Como las fuerzas de inducción proporcionan menos amortiguación que los diseños llenos de fluido, la brújula incorpora un bloqueo de la aguja para reducir el desgaste, que se acciona mediante la acción de plegado del portaobjetivos/vista trasera. El uso de brújulas de inducción llenas de aire ha disminuido a lo largo de los años, ya que pueden dejar de funcionar o ser inexactas a temperaturas bajo cero o en ambientes húmedos.

Otras brújulas especiales incluyen la brújula de mano óptica o prismática, a menudo utilizada por topógrafos, exploradores de cuevas o marineros. Esta brújula utiliza una cápsula llena de aceite y un dial de brújula magnetizado con una mira óptica o prismática integrada, a menudo equipada con iluminación fotoluminiscente o alimentada por batería. Gracias a la mira óptica o prismática, estas brújulas pueden leerse con extrema precisión al orientarse hacia un objeto, a menudo con fracciones de grado. La mayoría de estas brújulas están diseñadas para un uso intensivo, con carcasas metálicas sólidas, y muchas están preparadas para el montaje en trípode para una mayor precisión.

Las brújulas de marinero pueden tener dos o más agujas magnéticas fijadas permanentemente a una tarjeta de brújula. Estas se mueven libremente sobre un pivote. Una línea de goma, que puede ser una marca en el cuenco de la brújula o una pequeña aguja fija, indica el rumbo del barco en la carta de la brújula.

Tradicionalmente la carta se divide en treinta y dos puntos (conocidos como rumbos), aunque las brújulas modernas están marcadas en grados en lugar de puntos cardinales. La caja (o cuenco) cubierta de cristal contiene un cardán suspendido dentro de una bitácora. Esto preserva la posición horizontal.

Los barcos grandes suelen confiar en un girocompás, utilizando el más fiable compás magnético como respaldo. En los buques más pequeños se utilizan cada vez más brújulas electrónicas de flujo.

Algunas brújulas militares modernas, como la de la foto, contienen el material radiactivo tritio (3H) y una combinación de fósforo. El SandY-183 contenía 120mCi (milicurios) de tritio. El nombre SandY-183 se deriva del nombre de la empresa, Stocker and Yale (SandY).

Brújulas de estado sólido

Las pequeñas brújulas que se encuentran en los relojes, teléfonos móviles (por ejemplo, el Nokia 5140i) y otros equipos electrónicos son de estado sólido y suelen estar formadas por dos o tres sensores de campo magnético que proporcionan datos a un microprocesador. Utilizando la trigonometría se calcula el rumbo correcto en relación con la brújula.

A menudo, el dispositivo es un componente discreto que emite una señal digital o analógica proporcional a su orientación. Esta señal es interpretada por un controlador o microprocesador y utilizada internamente o enviada a una unidad de visualización. El sensor utiliza un sistema magnético de precisión y una electrónica interna altamente calibrada para medir la respuesta del dispositivo al campo magnético de la Tierra. La señal eléctrica es entonces procesada o digitalizada.

Brújula de rumbo

Una brújula de rumbo es una brújula magnética montada de tal manera que permite la toma de rumbo de objetos alineándolos con la línea de lubricación de la brújula de rumbo.

Corrección de la brújula

Brújula de barco, con las dos bolas de hierro que corrigen los efectos de los materiales ferromagnéticos.

Como cualquier dispositivo magnético, las brújulas se ven afectadas por los materiales ferrosos cercanos, así como por las fuertes fuerzas electromagnéticas locales. Las brújulas utilizadas para la navegación terrestre en la naturaleza nunca deben utilizarse cerca de objetos metálicos ferrosos o campos electromagnéticos (baterías, capós de coches, motores, pitones de acero, relojes de pulsera, etc.)

Las brújulas utilizadas en o cerca de camiones, coches u otros vehículos mecanizados son particularmente difíciles de utilizar con precisión, incluso cuando se corrige la desviación mediante el uso de imanes incorporados u otros dispositivos. Las grandes cantidades de metal ferroso combinadas con los campos eléctricos de encendido y apagado causados por los sistemas de encendido y carga del vehículo suelen provocar errores significativos en la brújula.

En el mar, la brújula de un barco también debe corregirse por los errores, llamados desviación de la brújula, causados por el hierro y el acero de su estructura y equipo. El barco se balancea, es decir, gira alrededor de un punto fijo mientras se anota su rumbo mediante la alineación con puntos fijos en la costa. Se prepara una tarjeta de desviación de la brújula para que el navegante pueda convertir entre la brújula y los rumbos magnéticos. La brújula puede corregirse de tres maneras. En primer lugar, se puede ajustar la línea de goma para que esté alineada con la dirección en la que viaja el barco, y después se pueden corregir los efectos de los imanes permanentes mediante pequeños imanes colocados dentro de la caja del compás. El efecto de los materiales ferromagnéticos en el entorno del compás puede corregirse mediante dos bolas de hierro montadas a ambos lados del bináculo del compás. El coeficiente a 0 {\displaystyle a_{0}} representa el error en la línea de goma, mientras que a 1 , b 1 {\displaystyle a_{1},b_{1}} los efectos ferromagnéticos y a 2 , b 2 {\displaystyle a_{2},b_{2}} la componente no ferromagnética.

Las brújulas Fluxgate pueden calibrarse automáticamente, y también pueden programarse con la variación local correcta de la brújula para indicar el rumbo verdadero.

Utilización de una brújula

Declinación de la brújula en el mapa (D – la declinación magnética local)

Cuando la aguja está alineada y superpuesta sobre la flecha de orientación delineada en la parte inferior de la cápsula, la cifra de grados en el anillo de la brújula en el indicador de dirección de viaje (DOT) da el rumbo magnético hacia el objetivo (montaña).

La forma más sencilla de utilizar una brújula es saber que la flecha siempre apunta en la misma dirección, el norte magnético, que es aproximadamente similar al norte verdadero. Salvo en zonas de extrema variación de la declinación magnética (20 grados o más), esto es suficiente para protegerse de caminar en una dirección sustancialmente diferente o incluso opuesta a la esperada en distancias cortas, siempre que el terreno sea bastante llano y la visibilidad no se vea afectada. De hecho, registrando cuidadosamente las distancias (tiempo o pasos) y los rumbos magnéticos recorridos, se puede trazar un rumbo y un retorno al punto de partida utilizando únicamente la brújula.

Sin embargo, la navegación con brújula utilizada junto con un mapa (asociación de terrenos) requiere un método de brújula diferente. Para tomar un rumbo en el mapa o un rumbo verdadero (un rumbo tomado en referencia al norte verdadero, no magnético) hacia un destino con una brújula con transportador, el borde de la brújula se coloca en el mapa de manera que conecte la ubicación actual con el destino deseado (algunas fuentes recomiendan dibujar físicamente una línea). A continuación, se giran las líneas de orientación de la base de la esfera de la brújula para alinearlas con el norte real o verdadero, alineándolas con una línea de longitud marcada (o el margen vertical del mapa), ignorando por completo la aguja de la brújula. El rumbo verdadero o el rumbo del mapa resultante puede leerse entonces en el indicador de grado o en la línea de dirección de viaje (DOT), que puede seguirse como acimut (rumbo) hacia el destino. Si se desea un rumbo norte magnético o un rumbo de brújula, la brújula debe ajustarse por la cantidad de declinación magnética antes de usar el rumbo para que tanto el mapa como la brújula estén de acuerdo. En el ejemplo dado, la gran montaña de la segunda foto fue seleccionada como destino en el mapa.

La moderna brújula de mano con transportador siempre tiene una flecha o indicador de dirección de viaje (DOT) adicional inscrito en la placa base. Para comprobar el progreso de uno a lo largo de un curso o acimut, o para asegurarse de que el objeto a la vista es realmente el destino, se puede tomar una nueva lectura de la brújula hacia el objetivo si es visible (aquí, la gran montaña). Después de apuntar la flecha DOT de la placa base hacia el objetivo, la brújula se orienta de manera que la aguja se superponga a la flecha de orientación de la cápsula. El rumbo resultante indicado es el rumbo magnético hacia el objetivo. Una vez más, si se utilizan rumbos «verdaderos» o cartográficos, y la brújula no tiene una declinación preajustada, hay que sumar o restar adicionalmente la declinación magnética para convertir el rumbo magnético en un rumbo verdadero. El valor exacto de la declinación magnética depende del lugar y varía con el tiempo, aunque la declinación suele aparecer en el propio mapa o puede obtenerse en línea en varios sitios. Si no es así, cualquier club local de excursionistas debería conocerla. Si el excursionista ha seguido el camino correcto, el rumbo indicado corregido (verdadero) por la brújula debería corresponder estrechamente al rumbo verdadero obtenido previamente del mapa.

Este método se conoce a veces como Sistema Silva 1-2-3, en honor a Silva Compass, fabricantes de las primeras brújulas con transportador.

Equilibrio de la brújula

Debido a que el campo magnético de la Tierra varía en diferentes latitudes, las brújulas suelen equilibrarse durante su fabricación. La mayoría de los fabricantes equilibran las agujas de sus brújulas para una de las cinco zonas, que van desde la zona 1, que cubre la mayor parte del hemisferio norte, hasta la zona 5, que cubre Australia y los océanos del sur. Este equilibrado evita la excesiva inclinación de un extremo de la aguja, que puede hacer que la tarjeta de la brújula se atasque y dé lecturas falsas. Suunto ha introducido recientemente brújulas de dos zonas que pueden utilizarse en todo un hemisferio y, de forma limitada, en otro sin una pérdida significativa de precisión.

Puntos de la brújula

Originalmente, muchas brújulas estaban marcadas sólo en cuanto a la dirección del norte magnético, o a los cuatro puntos cardinales (norte, sur, este, oeste). Más tarde, los navegantes dividieron la carta de la brújula en 32 puntos igualmente espaciados entre los puntos cardinales.

Más tarde se impuso el sistema de 360 grados, que todavía se utiliza hoy en día para los navegantes civiles. La esfera de grados espacia las marcas de la brújula con 360 puntos equidistantes. Otras naciones adoptaron el sistema «grad», que espacia la esfera en 400 grados o puntos.

La mayoría de las fuerzas militares de defensa han adoptado el sistema «mil», en el que la esfera de la brújula se espacia en 6400 unidades (algunas naciones utilizan 6000) o «mils» para obtener una precisión adicional al medir ángulos, colocar artillería, etc.

Galería

Algunos sistemas de brújula diferentes:

Compás con división de 400 grados y tabla de conversión tabla
Brújula del ejército suizo con mils división
Brújula de agrimensor con clinómetro
La brújula de Stratum después de que el prof. Clar

Ver también
- Azimut
- Coordenadas
- Sistema de posicionamiento global
- Sistema de navegación inercial.
- Sistema de navegación inercial
- Navegación
- Radiocompás
Notas
1. Li Shu-hua, «Origine de la Boussole 11. Aimant et Boussole», Isis 45 (2) (julio de 1954): 175
2. Li Shu-hua, 176
3. Li Shu-hua, 181
4. Li Shu-hua, 182s.
5. Susan Silverman, AC. «Brújula china 270 C.E.» Smith College Museum of ancient inventions.Recuperado el 3 de mayo de 2008.
6. Barbara M. Kreutz, «Mediterranean Contributions to the Medieval Mariner’s Compass,» Technology and Culture 14 (3) (Jul., 1973): 368
7. Kreutz, 369
8. Kreutz, 370
9. Vohlonen Takes a Bearing National Board of Patents and Registration of Finland. Recuperado el 3 de mayo de 2008.
10. «Uso de la brújula de orientación manual» boatus.com. Recuperado el 3 de mayo de 2008.
11. Se puede consultar en línea una brújula Silva giratoria y dinámica que se puede arrastrar para practicar el ajuste de los rumbos de la brújula y del mapa: Centro de Estudios de Campo de Barcelona. Recuperado el 3 de mayo de 2008.
12. Cómo utilizar una brújula y un mapa topográfico travel-island.com. Recuperado el 3 de mayo de 2008.
Todos los enlaces recuperados el 15 de marzo de 2017.
- Programa de Geomagnetismo del USGS
- Paul J. Gans, Las páginas de tecnología medieval: Brújula
- Conferencia vespertina a la Asociación Británica en la reunión de Southampton por Sir William Thomson (Lord Kelvin) el viernes 25 de agosto de 1882 Las mareas. Se refiere a la corrección de la brújula por la serie de Fourier.

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