Matthew Fontaine Maury era un prometedor oficial de la marina de los EEUU en 1839. Nacido en 1806, a sus 24 años ya había dado la vuelta al mundo. Camino a su bergantín Consort su diligencia se salió repentinamente del camino, volcó y lo lanzó por los aires. Maury cayó mal fracturándose el fémur y dislocándose la rodilla. Un médico de la vecindad le volvió a poner la articulación pero la fractura no cerró bien y hubo que volver a rompérsela días después. La cuestión es que no quedó bien y fue incapacitado para navegar con sólo 33 años.

Después de casi 3 años la armada lo mandó a un despacho a dirigir el Depósito de Cartas de Navegación e Instrumentos. Y resultó un destino perfecto porque de joven a Maury le dejaba perplejo que los barcos navegaran en zigzag por el mar en vez de seguir una ruta directa. Cuando preguntaba a los capitanes la razón le contestaban que era mucho mejor seguir un curso familiar que arriesgarse por otro menos conocido y posibles peligros ocultos. Veían el océano como un reino impredecible.

Pero Maury sabía por sus viajes que esto no era enteramente cierto. Advertía patrones en todas partes. Durante una escala prolongada en Valparaíso (Chile) había visto cómo los vientos funcionaban como un reloj. De hecho, los portugueses ya habían navegado hacia el Atlántico apoyándose en los vientos uniformes de levante y poniente conocidos como alisios.

Cada vez que el guardia marina Maury llegaba a un puerto nuevo, se dedicaba a buscar capitanes retirados para beneficiarse de su conocimiento, basado en experiencias transmitidas a lo largo de generaciones. Aprendió acerca de mareas, vientos y corrientes marinas que funcionaban con regularidad y que no aparecían en los libros y mapas que la Armada facilitaba a los marinos. Al contrario, estos libros se basaban en cartas que a veces tenían cien años, muchas de ellas con omisiones muy importantes o muy inexactas. Maury se propuso arreglar eso.

Asumiendo así su tarea hizo inventariar los barómetros, brújulas, sextantes y cronómetro; levantó acta de los innumerables libros náuticos, mapas y cartas que almacenaba. Halló cajas mohosas llenas de antiguos cuadernos de bitácora de remotos viajes de capitanes de la Armada.

Y allí estaban las anotaciones acerca del viento, del agua y del tiempo en lugares específicos y fechas concretas. Algunos de los cuadernos carecían de interés, pero otros tenían mucha información muy útil. Pensó que si se recopilaban todos esos datos se podrían escribir nuevas cartas de navegación. Entre él y doce hombres (a los que llamaban "computadores" por ocupar el puesto de quienes calculaban datos) se dedicaron a extraer y tabular todos los datos extraídos de la información.

Agregó todos los datos y dividió todo el Atlántico en bloques de cinco grados de longitud y latitud. Luego, anotó la temperatura, velocidad y dirección viento y oleaje en cada segmento, así como el mes, puesto que en esas condiciones variaban según la época del año. Una vez combinados, los datos revelaron patrones y apuntaron rutas más eficientes.

Pero necesitaba más información y creó un impreso estándar para registrar datos de los barcos. Consiguió que todos los buques de la Armada estadounidense lo usaran y entregaran al volver a puerto. Como él mismo decía:

Cada barco que venga de alta mar puede ser considerado de ahora en adelante como un observatorio flotante, un templo de la ciencia.

Logró que los capitanes arrojasen al mar, cada cierta distancia, unas botellas con notas indicando el día, la posición, el viento y la corriente dominante, y que recogieran las botellas de este tipo que se topasen. Muchos barcos lucían una enseña especial para indicar que colaboraban en el intercambio de información. Llegó a trazar 1,2 millones de datos.

A partir de todos aquellos datos aparecieron unos caminos en los que los vientos y las corrientes eran particularmente favorables. Las cartas náuticas de Maury redujeron la duración de los viajes largos en una tercera parte ahorrando dinero a los comerciantes. Por ejemplo, el viaje que iba de Inglaterra a Australia duraba alrededor de 125 días de ida y otros tantos de vuelta. Maury indicó que el viaje de ida se hiciera atravesando el cabo de Buena Esperanza y el regreso por el Cabo de Hornos, gracias a lo cual el conjunto se redujo a solo ciento treinta días.

Los viejos lobos de mar tuvieron que dar su brazo a torcer porque aquellas cartas eran de gran utilidad. Uno de ellos, incluso, le escribió diciendo que hasta entonces había cruzado el océano a ciegas.

Como él mismo escribió:

De esta manera, el joven marino, en vez de abrirse camino a tientas hasta que lo alumbraran las luces de la experiencia (...) encontrará aquí, de una sola vez, que ya dispone de la experiencia de un millar de navegantes para guiarlo.

Sus trabajos resultaron esenciales para tender el primer cable telegráfico transoceánico. Aplicó su método incluso a la astronomía, en 1846, cuando fue descubierto Neptuno. Maury tuvo la brillante idea de peinar los archivos en busca de referencias equivocadas al mismo como una estrella, lo que permitió calcular su órbita.

Ha sido ampliamente ignorado por la historia estadounidense, seguramente porque dimitió de la Armada de la Unión durante la Guerra de Secesión y ejerció de espía para confederación en Inglaterra. No obstante, a su llegada a Europa buscando apoyo internacional para sus cartas, cuatro países lo nombraron caballero y recibió medalla de oro de otros ocho.

Estaba convencido de que el estudio de los océanos no podía avanzar sin la cooperación de las naciones. Como resultado de sus esfuerzos, se celebró en 1853 una conferencia internacional en Bruselas en la que los gobiernos se mostraron de acuerdo para adoptar un sistema estandarizado de anotaciones náuticas. En 1855 publicó el primer libro de texto mundial sobre Oceanografía, Geografía física del mar.

Al iniciarse el siglo XXI, las cartas de navegación de la Armada estadounidense todavía llevaban su nombre. Maury fue quizás el primero en darse cuenta de la importancia de la datificación, o sea, que de unos cuadernos de bitácora podían extraerse datos que podían tabularse. Hoy se hace todo ello con un ordenador, pero él lo hizo con lápiz y papel.

Fuentes:

Viktor Mayer-Schönberger y Kenneth Cukier, Big data. La revolución de los datos masivos.

Cyril Aydon, Historias curiosas de la ciencia.

Foto | wikipedia

Transitar por la ciudad en busca de una cafetería, una farmacia de guardia, un cajero automático ahora puede ser aún más fácil. La idea en vez de emplear nuestro Smartphone o GPS, se basa en el uso de unas plantillas que podemos colocar en nuestros zapatos favoritos, que nos producen cosquillas indicándonos qué dirección debemos seguir.

La interface de cosquillas presenta varias funciones además de ser un mapa sensitivo. También puede realizar un recordatorio cuando el usuario se acerca a un sitio relacionado con una tarea que tiene que realizar, como comprar el pan, o un aviso para realizar alguna actividad o la posibilidad de encontrar cualquier cosa dentro de la ciudad de forma segura, pudiendo incluso tomar todos los destinos alternativos que queramos sin miedo a perdernos.

Otro punto novedoso de las plantillas es que pueden producir actos aleatorios, como sugerir una ruta diferente para ir al trabajo por la mañana o por la tarde.

De momento no se ha presentado la forma en la que poder programar las plantillas ni la plataforma en la nube que se supone que acompañará al invento.

Un invento de este tipo podría también ser de gran ayuda para las personas con deficiencias visuales para desplazarse de forma más segura por la ciudad.

SuperShoes - tickling shoes that facilitate urban rediscovery from Dhairya Dand on Vimeo.

Foto: Pxfuel.

Vía | popsci

Poco a poco están introduciéndose dispositivos de navegación equipados con información sobre el tráfico en tiempo real. Así, el GPS ya no solo nos llevará por el camino más corto sino también por el camino menos congestionado. Algo muy de agradecer en estos días de vacaciones en el que todo el mundo coge el coche incluso para ir a comprar una barra de pan.

Imaginaos que se ha producido una colisión unos kilómetros más adelante. Nuestro GPS no detecta y, entonces, nos ofrece una ruta alternativa que, según sus cálculos, aumentará nuestro tiempo de llegada en seis minutos pero reducirá los posibles 20 o 30 minutos que supondrá quedarse detenido hasta que llegue la ambulancia.

Sin embargo, las cosas, cuando hablamos de tráfico, nunca pueden ser tan idílicas. Somos demasiadas personas, y gestionar tanta masa de tráfico es casi una utopía.

Veamos los inconvenientes de un sistema de información actualizada. El principal es que el cambio de ruta de los conductores debido a la información de sus navegadores también influirá continuamente en los flujos de vehículos de las rutas alternativas. Lo cual también alterará la predicción en pocos minutos. Dicho de otra forma: cuando todo el mundo sabe que las acciones de determinada empresa van a subir mañana, todo el mundo comprará hoy la acción… lo cual encarecería tanto la acción que mañana ya no podría subir.

Shreckenberg lo llama la “prognosis autodestructiva”. En su despacho de la Universidad de Duisburgo-Essen, señala un mapa de carreteras con sus vías iluminadas en unos casos de verde fluido y en otros de rojo atorado. “El pronóstico dice que esta carretera empeorará en una hora. Muchos lo mirarán y dirán: “Ah, mejor no usar la A3”. Entonces irán a otra parte. La retención no se producirá porque todo el mundo se habrá buscado otro camino. Eso es un problema”. Ese tipo de oscilaciones podrían producirse incluso con breves desfases en la información, en lo que Shreckenberg llama “efecto ping-pong”. Imaginen que hay dos rutas. Se informa a los conductores de que una es cinco minutos más rápida. Todo el mundo se pasa a esa ruta. Para cuando la información se actualiza, la ruta en la que se encuentra todo el mundo es ahora cinco minutos más lenta. La otra vía se vuelve más rápida, pero no tarda en sucumbir al mismo problema.

Es decir, que las predicciones no deberían ser solo las mejores predicciones de tráfico sino las mejores predicciones teniendo en cuenta la psicología del conductor: el conductor es un ente egoísta que siempre hará lo que mejor le vaya a él individualmente. Es decir, los navegadores del futuro deberán… mentir al usuario. O dicho más eufemísticamente: no deberán ofrecerle toda la información que busca.

Si todo el mundo lo supiera todo en cuanto al tráfico, entonces la congestión de tráfico jamás se resolvería, solo se desplazaría de un lado a otro. Obviamente esto solo ocurrirá cuando mucha gente disponga de estos navegadores: hasta que eso pase, los conductores mejor informados saldrán de las vías llenas y así las despejarán un tanto para los conductores desinformados. Cuando todos dispongamos de esa información, entonces, paradójicamente, deberán empezar a “desinformarnos” por nuestro propio bien colectivo.

Moshe Ben-Akiva, director del programa de Sistemas Inteligentes de Transporte del MIT, lo explica así:

La predicción correcta debe tener en cuenta cómo responderá la gente a la predicción. No puede predecirse lo que pasará mañana sin tener en cuenta cómo reaccionará la gente a la predicción una vez que esta se retransmita.

Contemplando el asunto con perspectiva, uno se pregunta entonces si esta “desinformación” o “información que busca el bien colectivo” no podría empezar a aplicarse en otros ámbitos de la vida, por ejemplo para repartir recursos escasos entre toda la población de una ciudad o de una país. Porque, a veces, saberlo todo no es bueno.

Vía | Tráfico de Tom Vanderbilt

Como bien sabéis muchos, Galileo es el sistema europeo de navegación por satélite equivalente al americano GPS, aunque a diferencia de éste se trata de un sistema civil bajo el control de la Unión Europea.

El ministro de Fomento, José Blanco, ha anunciado que España albergará el centro de servicios del sistema europeo de navegación por satélite Galileo, el Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS), que se ubicará en Torrejón de Ardoz (Madrid).

De la misma manera, destacó la ventaja competitiva que supone para España en la actual coyuntura acoger este centro, que dará empleo a entre 35 y 50 trabajadores altamente cualificados, a los que habrá que sumar los que genere su construcción, que supondrá una inversión de unos 30 millones de euros.

De este importe, España financiará los alrededor de 4 millones de euros que supondrá la realización del estudio previo y la construcción del edificio, mientras que la UE costeará el resto del presupuesto a los que asciende el equipamiento y la ingeniería del centro.

Según Blanco,

su puesta en marcha será una fuente de beneficios directos e indirectos, ya que por un lado supondrá un canal para la participación de España en el programa Galileo y, por otro, incrementará la notoriedad y afluencia de visitantes en su entorno

El ministro presentó la intervención en el foro Nueva Economía Forum del vicepresidente de la Comisión Europea y comisario de Industria, Antonio Tajani, con quien suscribió el memorando de entendimiento en el que se fija a la localidad madrileña de Torrejón como sede del centro de Galileo.

El centro suma a los que este sistema europeo de navegación, que está previsto se ponga en servicio en 2014, tiene ya en Italia y Alemania.

Blanco subrayó que la localización en España del centro europeo de Galileo es fruto de intensas gestiones realizadas en los últimos meses por su Departamento en la EU, y lo enmarcó en

la estrategia y compromiso del Gobierno español con la investigación y el desarrollo (I+D), como apuesta decidida para la búsqueda y promoción de nuevas fuentes de crecimiento y empleo

Entre las funciones que desarrollará este centro Galileo de España destaca la de actuar como interfaz entre el sistema de navegación y las comunidades de usuarios de los servicios abiertos, el comercial (el único susceptible de explotación privada) y el de salvaguarda de la vida humana que atenderá las necesidades específicas de, entre otras, la comunidad aeronáutica y la naval.

También centralizará las funciones de consultoría y habilidad (expertise) para dar apoyo a los desarrolladores de servicios y aplicaciones de navegación por satélite. De la misma manera, ofrecerá servicios de certificación y sellos de calidad de los productos finales desarrollados.

Vía | Mº Fomento

En el capítulo anterior vimos que el cometido principal de las velas es cambiar la dirección del viento. Al hacerlo, debido al principio de acción y reacción, la corriente de aire ejerce una fuerza sobre los aparejos. Dicha fuerza tiene una importante componente hacia adelante, y por lo tanto es la responsable del avance de la embarcación.

En virtud de la segunda ley de Newton, esta componente de la fuerza hacia adelante tenderá a acelerar la embarcación. Por lo tanto, cada vez irá más deprisa.

Por supuesto, cuanto más rápido se mueva, mayor será la resistencia del agua. Por lo tanto, llegará un momento en que se alcanzará un equilibrio: habremos alcanzado la velocidad de crucero. Es similar a un tiro de billar muy angulado, la bola blanca (viento) cambia de dirección, y la bola objetivo sale en un amplio ángulo (sólo que, en el caso del barco, la resistencia del agua le obliga a avanzar hacia donde apunta la proa).

Como veis, en todo lo que hemos explicado la velocidad máxima depende básicamente de la resistencia del agua; no de la velocidad del viento.

Por lo tanto, si fuéramos capaces de reducir la resistencia al mínimo, teóricamente no habría ningún límite para la velocidad de un velero. A la práctica, por supuesto es imposible eliminar totalmente la fricción; pero con un bote de alto rendimiento (como los modernos catamaranes y trimaranes) es posible conseguir velocidades superiores a la del viento.

No quisiera terminar esta miniserie sobre los fundamentos físicos de la navegación a vela sin hacer uno comentario. Cuando hablamos de la dirección del viento incidente, en realidad estamos hablando del viento aparente.

Para entender el concepto de viento aparente, imaginad por ejemplo una situación en que el aire está perfectamente en calma, no hay ninguna corriente. Si nos montamos en una motocicleta y aceleramos, no obstante, nuestro movimiento hará que nos parezca que hay cierto aire de cara.

En general, cualquier cosa que se esté moviendo en el si de la atmósfera, notará una corriente relativa en dirección contraria a su movimiento. Dicha corriente se debe sumar (vectorialmente) al viento real, conformando lo que llamamos viento aparente.

En consecuencia, a medida que la embarcación gana velocidad, aunque el viento real no cambie, la dirección del viento aparente irá cambiando. Es decir, a los navegantes les parecerá que el aire entra cada vez más de cara, y deberán adaptar paulatinamente la orientación y tensión de las velas para adaptarse a ello.

Al final del día, la capacidad de las velas para seguir impulsando el velero dependerá de lo eficaces que sean desviando el viento cuando incide (aparentemente) prácticamente de cara.

Foto | Willsfca

Al contrario de lo que pudiéramos pensar, el trabajo de las velas en una embarcación no es simplemente dejar que el viento choque contra ellas para empujarlas. Pueden funcionar así. Por ejemplo si el viento entra directamente por popa, no tienen más remedio que hacerlo. Pero en ese caso están limitadas por la velocidad del viento, como vimos en el capítulo anterior.

En realidad, el cometido principal de las velas es desviar el viento. Por eso las velas son siempre más bien curvadas, para que puedan desviar la corriente del aire suavemente.

Este es el motivo por el que las velas siempre han sido de tela, incluso hoy en día. La flexibilidad les permite adoptar la curvatura adecuada según las necesidades concretas del momento.

Los marineros pueden controlarla simplemente aumentando o disminuyendo la tensión de los cabos.

Bien, veamos como funciona. Fijaos en el diagrama anterior. Debido a la curvatura de los aparejos, el viento sale por una dirección diferente a la que entra. La segunda ley de Newton nos dice que, para cambiar la dirección de un movimiento es necesario aplicar una fuerza perpendicular al mismo. Esa fuerza viene representada por la flecha naranja del diagrama anterior.

Ahora bien, la tercera ley de Newton asegura que si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro; entonces el segundo objeto responde automáticamente ejerciendo una fuerza idéntica en magnitud pero opuesta sobre el primero. Por lo tanto, el viento responde aplicando una fuerza opuesta sobre las velas, representada en el diagrama por la flecha roja.

Las velas, por supuesto, transmiten esa fuerza al resto del barco, impulsando su avance. Como veis, esa fuerza no apunta directamente hacia la proa. También hay una componente lateral. Si no hubiera más fuerzas, el barco avanzaría en diagonal.

Por suerte, el agua ejerce una gran resistencia al movimiento en esta dirección. Debido a la forma de la quilla, que básicamente “corta“ el agua, la resistencia del movimiento hacia adelante es mucho menor que hacia los lados. Esta resistencia al movimiento lateral compensa la componente correspondiente de la fuerza del viento, enderezando el rumbo.

Además, esta fuerza lateral tiene consecuencias más que espectaculares en las embarcaciones a vela de competición. Como son muy livianas, esta fuerza podría provocar que volcaran con facilidad. Para evitarlo, los velistas se cuelgan de una cuerda atada al mástil principal, compensando la fuerza con su propio peso.

Fotos | Jaume

Si le preguntamos a alguien, sin demasiados conocimientos de Física, si un velero puede ser capaz de navegar a mayor velocidad que el viento, lo más seguro es que nos respondería que no. Si le preguntamos el motivo de su respuesta (a parte de mirarnos como bichos raros por preguntar tanto), probablemente intentaría esbozar un razonamiento como el siguiente:

Si el barco viajara más rápido que el viento, entonces éste no podría alcanzarlo. Y, por lo tanto, no podría empujar las velas para impulsar la nave. En consecuencia, sin empuje adicional, la fricción con el agua la frenaría hasta que la velocidad sea inferior a la del viento; momento en el cual volvería a aparecer el empuje impidiendo que la velocidad decrezca aún más.

Es un razonamiento que parece de lo más sencillo y obvio. Pero resulta que no es del todo correcto, ya que se ha podido comprobar repetidamente que vehículos a vela puede llegar a avanzar a una velocidad varias veces superior a la del viento. ¿Donde está el fallo? Veámoslo.

En realidad, el razonamiento en sí es correcto, pero se basa en una premisa que no siempre se cumple. Es decir, da por supuesta una cosa que no siempre es cierta.

Por cierto, un inciso: la mayor parte de argumentaciones que escuchamos en el día a día adolecen de este problema, se basan en hipótesis que no se mencionan. La mayor parte de veces que dos personas no se ponen de acuerdo es porque se basan en hipótesis ocultas diferentes. Así que para argumentar bien, el primer paso siempre es establecer todas las hipótesis en que uno se basa.

Volviendo al tema, la argumentación anterior presupone que las velas de un barco participan en una especie de carrera del gato y el ratón con el viento. Pero esto sólo es así si el barco avanza en la misma dirección que la corriente de aire, lo cual no es siempre cierto.

Si lo fuera, navegar sería muy aburrido. Todos los navíos de la historia hubieran estado a la merced de los vientos, teniendo que esperar a que el viento gire en la dirección a la que quieran avanzar para poder moverse.

De hecho, el razonamiento anterior es correcto si el barco navega directamente a sotavento. Las velas, para funcionar, obviamente necesita que el viento colisione contra sus aparejos. Pero si el rumbo tiene cierto ángulo con la dirección del viento, por ejemplo si incide justamente de forma lateral, el viento seguirá inflando el velamen incluso si el barco se mueve a mayor velocidad que el viento.

Por decirlo así, sería como perseguir algo corriendo desde al lado, tendiéndole una emboscada: podemos alcanzarlo aunque se mueva a mayor velocidad.

Pero, ¿cómo puede una corriente de aire impulsar una embarcación a mayor velocidad que la que lleva? En el próximo artículo intententaremos explicarlo.

Foto | Jose Luis Cernadas Iglesias

En los sistemas de navegación actuales se hace uso de multitud de sensores para medir posiciones, orientaciones o velocidades. Uno de los sensores de navegación de gran interés en el mundo de la robótica y en vehículos aéreos y marítimos es el sensor de Doppler. Gracias a este dispositivo somos capaces de medir la velocidad absoluta de un cuerpo con respecto a la tierra. Veamos cómo funciona.

Seguramente muchos habréis oído hablar del famoso efecto Doppler en el que una onda en movimiento relativo con respecto un emisor modifica su frecuencia. Este efecto lo descubrió el austríaco Christian Andreas Doppler en 1842 en una investigación referente a la luz procedente de las estrellas.

Unos años más tarde Christoph Hendrik Diederik Buys Ballot aplicó este principio para el caso de ondas sonoras y determinó que el tono que percibimos de un sonido emitido por una fuente que se acerca a nosotros es más agudo que si se alejase. Este efecto lo hemos experimentado en multitud de ocasiones cuando escuchamos la sirena de una ambulancia acercarse y alejarse, o en una estación de tren cuando la locomotora utiliza su silbato.

¿Cómo podemos hacer uso de este efecto para nuestro beneficio? ¿Podemos medir la velocidad relativa analizando este efecto? Observemos la expresión que relaciona estas magnitudes

La velocidad del terreno con respecto a un vehículo V_a, se obtiene a partir de la velocidad V_d Doppler medida según la ecuación anterior, siendo F_D la variación en frecuencia que observamos, F_o la frecuencia de transimisión, c la velocidad de la luz y alpha el ángulo de incidencia.

De esta forma si transmitimos una onda electromagnética hacia un objeto (de la cual conocemos evidentemente su frecuencia), medimos la frecuencia de la onda recibida al reflejarse en él, y conocemos los demás parámetros, seremos capaces de medir la velocidad V_a. Este es el mecanismo básico que utilizan muchos vehículos aéreos y marítimos y que seguro habréis visto en multitud de películas.

En la práctica este proceso no es tan sencillo, ya que no recibiremos únicamente la onda reflejada en el objeto, sino también una serie de interferencias y señales de otro tipo, por lo que es necesario realizar una serie de filtrados previos en la señal. Además, existe una serie de errores en la medida como consecuencia de las componentes verticales de la velocidad del objeto debido a la irregularidad del terreno, la incertidumbre en el ángulo real de incidencia, etc.

Los sensores que se utilizan en vehículos marítimos emplean energía acústica que se refleja en el fondo del mar, sin embargo, los vehículos aéreos emplean radiofrecuencia, reflejándose las microondas en la superficie de la tierra. Para mejorar el funcionamiento, se suele hacer uso de varios sensores en direcciones diferentes. Así, en los sistemas aéreos o marítimos se suelen emplear cuatro sensores en 90º grados entre sí de diferencia de azimut y con el mismo ángulo de inclinación hacia abajo respecto al plano horizontal.

Cuando se quiere viajar de un punto a otro de la superficie terrestre, podemos seguir múltiples caminos, pero hay dos rutas que son especialmente importantes, y que han sido claves en la historia de la navegación: la línea ortodrómica y la loxodrómica.

En primer lugar, definimos el concepto de círculo máximo como el círculo resultante de una sección realizada a la esfera terrestre por un plano que pasa por su centro. Este círculo máximo resultante tiene el mismo radio que la esfera.

La ortodrómica es el arco, menor de 180 grados, del círculo máximo que une los dos puntos. De este modo, la ortodrómica es el camino más corto entre dos puntos de la superficie terrestre. Cuando los dos puntos están separados exactamente 180 grados, se conocen como antípodas, y entre ellos podríamos trazar infinitos arcos de igual longitud.

El gran inconveniente de la ortodrómica es que presenta un ángulo diferente al cortar a cada meridiano, excepto cuando dicha ruta coincide con un meridiano o con el Ecuador.

Dado que seguir la ruta ortodrómica obliga a continuos cambios de rumbo, cuando la distancia a recorrer no es muy elevada, se utiliza la loxodrómica, conocida como la línea que une dos puntos de la superficie terrestre cortando a todos los meridianos bajo el mismo ángulo. La loxodrómica es, por tanto, fácil de seguir manteniendo siempre el mismo ángulo con el Norte.

Pedro Nunes, geógrafo portugués, demostró en 1546 que seguir la ruta loxodrómica no permite a un navío dar la vuelta al mundo regresando al punto de partida. Nunes demostró que la curva recorrida se va acercando al polo, alrededor del cual da infinitas vueltas sin llegar nunca a él.

Vía | Wikipedia En Genciencia | Las coordenadas geográficas

El Sistema de Posicionamiento Global (Global Positioning System, G.P.S.) fue concebido para determinar posiciones en tierra, mar, aire o en el espacio, partiendo de las posiciones conocidas de una constelación de satélites.

Cada satélite emite una señal que es continuamente registrada por un receptor en la superficie terrestre. De este modo, si el reloj de que disponen tanto el satélite como el receptor están sincronizados, se podrá calcular el tiempo de viaje de la señal, al saber en que momento se emite la señal en el satélite y en que momento se recibe en el receptor.

Multiplicando este tiempo por la velocidad de la luz hallaremos la distancia entre cada satélite y receptor. Cada distancia define una esfera con centro en el satélite, y la intersección de 3 esferas nos daría analíticamente la posición del punto a través de sus 3 coordenadas tridimensionales (X, Y, Z).

No obstante, es muy difícil que los relojes u osciladores de los satélites y el receptor estén perfectamente sincronizados, ya que la precisión del reloj del receptor es menor que la del satélite. Para solucionar este problema necesitaremos medidas desde al menos 4 satélites.

El G.P.S. se divide en tres segmentos: segmento espacial, segmento de control y segmento usuario.

El segmento espacial contiene los satélites emisores de las señales, conocidos como Constelación NAVSTAR ( NAVigation Satellite Timing And Ranging), que consta de un mínimo de 24 satélites dispuestos en 6 planos orbitales, con 55º de inclinación con respecto al Ecuador. Dispone además de algunos satélites de recambio, por si alguno de los que están en funcionamiento fallasen.

Los satélites están a una altura de 20.200 kilómetros, y actúan como un punto de referencia conocido, transmitiendo información utilizando dos frecuencias de referencia L1=1575.42 MHz y L2=1227.60 MHz. Sobre estas frecuencias se modulan 2 códigos, llamados C/A y P. El código C/A, (Clear/Acces o Course/Acquisition), está disponible para todos los usuarios mientras que el código P (Precision-code), se reserva para usos militares.

Los satélites están distribuidos de manera que garanticen al menos 4 satélites visibles desde cualquier punto del mundo, las 24 horas del día.

El segmento de control es quien gobierna el sistema, a través de 5 estaciones situadas en Tierra con gran precisión. Estas estaciones son Hawai, Colorado Springs, Isla de Ascensión en el Atlántico Sur, Diego García en el Índico y Kwajalein en el Pacífico Norte. Estas estaciones realizan un seguimiento continuo de los satélites y pueden realizar cambios en la información transmitida por los satélites.

Por último, el sector usuario está constituido por todos los equipos utilizados para la recepción de las señales emitidas por los satélites y empleados para el posicionamiento, para la navegación o para la determinación del tiempo con precisión.

El G.P.S. es utilizado en múltiples campos como la geodesia, geofísica, geodinámica, astronomía, meteorología, topografía o cartografía. También se utiliza en la navegación marina, aérea o terrestre, en la sincronización del tiempo, para controlar flotas y maquinaría, en la localización automática de vehículos o en la exploración y en los deportes de aventura.

Vía | Libro GPS Theory and Practice Más información | GPS En Genciencia | Buscando un sustituto del G.P.S. para los satélites