A Astronomia e as Navegações (Parte I)

A astronomia e as navegações

                                            (  Parte I )

                                                                        Rodolpho Caniato

         Por razões óbvias, grande parte da humanidade sempre se acumulou próximo de rios, de lagos ou do mar. Mesmo o homem mais primitivo teve que, em algum momento,  perseguir ou fugir através da água, levando suas coisas e sua gente. Não bastava saber nadar. Era preciso saber levar suas coisas ou pessoas  através da água. As necessidades da sobrevivência e a curiosidade de conhecer o que há para além daquilo que podia ver, sempre desafiaram a inteligência humana. Construir embarcações e utilizá-las é certamente uma das mais remotas  atividades do homo sapiens a exigir dele conhecimentos técnicos e a impor  desafios sempre maiores. Durante milênios essas habilidades e conhecimentos foram utilizados em pequenas travessias ou em deslocamentos próximos à costa.  Quando olhamos para um mapa atual do globo terrestre, podemos nos dar conta de como quase toda  a Terra foi povoada. Mesmo em ilhas longínquas, alguém,  navegando, “chegou lá”.

        Enquanto as navegações foram feitas nas proximidades das margens, a orientação foi feita com as referências próximas e visíveis. O desafio da orientação se complica quando já não vemos as referências de terra firme a que estamos habituados no cenário de nosso dia-a-dia. E’ nesse ponto que começa a entrar a Astronomia.

        Embora a Astronomia utilizando medidas para navegação só comece, ao que sabemos hoje, próximo aos tempos do renascimento, a orientação  já era conhecida e utilizada por povos da antiguidade.  Já ao tempo das grandes pirâmides  do Egito, muitos séculos  antes da era cristã, seus  construtores já conheciam  e usavam a orientação pelo uso dos pontos Cardeais. Orientação  era a   determinação  da  direção    em   que  está  o nascimento do Sol, o Oriente. Muito provavelmente o termo orientação, busca do Oriente, se tornou de grande uso, primeiro para as  tropas do Império Romano que se deslocavam de Roma na direção do Oriente para as grandes conquistas.  O transporte do Egito para Roma do grande obelisco (centenas de toneladas,hoje no centro da praça São Pedro, Vaticano) feito por ordem de Calígula, nos primeiros anos do sec.I dá uma ideia da importância da navegação romana no Mediterrâneo. Mais tarde, os grandes deslocamentos das Cruzadas (1096-1296), saindo da Europa também buscavam a Terra Santa no Oriente. Durante  a idade média o grande trafego marítimo saia de Genova e Veneza na direção do levante para o transporte e comércio das especiarias do Oriente.

         Todos os grandes deslocamentos, em terra ou no mar, desde a antiguidade, foram orientados pelos pontos cardeais ou pela Estrela Polar. Não é por acaso que o cristianismo começa com uma história de reis (magos) que vieram de “longe”, guiados por uma estrela: a Estrela Polar (Polaris). A crença popular tomou isso como sendo uma estrela pousada sobre o presépio. [x1] Na realidade a Estrela Polar sempre fora conhecida, desde muito antes do início de nossa era, como a única estrela imóvel do céu e, por isso, adequada e fácil de caracterizar uma direção constante, o Norte e, a partir dessa, as demais direções cardeais.

       Em todos os povos que cultivaram e criaram calendários, tanto no hemisfério Norte quanto no Sul, os diferentes pontos em que o sol nasce, nas diferentes épocas do ano, serviram a uma dupla finalidade. Tanto serviam para a orientação como para marcar as diferentes estações e dias do ano (a maioria de nossas escolas continua a “ensinar” que “o ponto em que nasce o sol é o ponto Leste, uma evidente inconsistência.). Só existem dois dias do ano em que o sol nasce exatamente no ponto Leste e se põe no Ponto Oeste. São os dois dias de  equinócio: o de outono e o de primavera. Para nós, do hemisfério Sul, o de outono acontece ao redor do dia 21 de março e o segundo, de primavera, ao redor do dia 23 de setembro. Entre os solstícios de verão e de inverno, o ponto em que o sol “sai” no horizonte varia, no mínimo, de um ângulo de quarenta e sete graus (mais do que meio ângulo reto). Na  latitude do Estado de São Paulo, essa  diferença atinge e ultrapassa os 50 graus e vai se tornando maior à medida que nos afastamos do Equador: aumentando a Latitude, para o Norte ou para o Sul.

Importante contribuição na utilização da Astronomia para a navegação foi dada pela Escola de Sagres a partir do primeiro quarto do sec. XV. A esfera armilar (feita de armilas, aros de metal), símbolo que sintetiza (na bandeira de Portugal) os conhecimentos reunidos em Sagres, é composta pelos elementos geométricos fundamentais da esfera celeste: equador, meridianos, paralelos (trópicos) e a eclíptica.

       As primeiras grandes navegações, feitas por portugueses para Ocidente e pelos navegadores árabes para o Sul da costa oriental da  África, utilizaram a altura da estrela polar como  meio para determinar a latitude em que estavam. Determinar o ângulo de altura da estrela Polar em relação ao Horizonte significava determinar a Latitude do lugar. É preciso lembrar que  a  medida desse ângulo implica que sejam visíveis simultaneamente a Estrela Polar e o horizonte. Por essa razão tal medida só pode ser feita durante os crepúsculos, matutino e vespertino. Tanto Vasco da Gama, em 1498, quanto os navegadores árabes que costeavam a África Oriental e que o ajudaram a chegar à Índia, usavam dispositivos diferentes mas equivalentes na medida  da altura da Estrela Polar.

        Vale voltar a lembrar que a Estrela Polar é a única estrela imóvel do céu pelo simples fato de que ela está na direção (bem próxima) da direção para onde aponta o eixo de rotação da Terra. A paisagem celeste que se nos apresenta como esfera em cuja superfície interna parecem estar incrustadas as estrelas, gira ao redor desse eixo. O eixo de rotação aparente da esfera celeste nada mais é que o eixo de rotação da Terra.  Tudo se passa como se estivéssemos no centro da abóbada celeste. Foi essa impressão, apenas aparente, que deu ao homem (e continua a dar) a falsa ideia de que estava no centro do Universo e que, por isso, deveria ser a coisa mais importante da criação. Uma impressão parecida  àquela  que  poderia  ter  um frango girando no espeto. Toda a festa, o Sol, a Lua e todo o céu estrelado, com todas as galáxias, dariam a um frango, girando no espeto, a impressão de que ele é o centro de todos os movimentos do Universo. Neste caso o Universo pareceria girar ao redor da direção do espeto. Ele, o frango, também poderia ser levado a se imaginar como a coisa mais importante da criação, por ter todo o Universo, mesmo as galáxias, a lhe girar ao redor.

          Para um observador situado no Polo Norte terrestre a Estrela Polar estará exatamente sobre sua cabeça, isto é no Zênite. Com o passar das horas todos os demais corpos celestes estarão dando voltas paralelas ao Horizonte. Nenhum deles tem ocaso ou nascimento. Na medida em que o navegador for saindo do Polo Norte, a Estrela Polar vai saindo do Zênite e se inclinando na direção do Horizonte.   Os demais corpos celestes começam a ter sua trajetória diurna aparente inclinada em relação ao Horizonte. Se o navegador for se  deslocando sempre mais na direção Sul, a Estrela Polar vai se aproximando do Horizonte. Esse ângulo entre a direção da estrela Polar e o Horizonte é que mede a Latitude do lugar. Nosso navegador saberá que está chegando no Equador terrestre, latitude zero, quando a Estrela Polar estiver chegando ao Horizonte: altura zero da Estrela Polar, latitude zero. Quando esse navegador ultrapassar o Equador terrestre, a Estrela Polar terá desaparecido para baixo do Horizonte Norte. Na direção do Sul vai “aparecendo” outro Polo Celeste: o Polo Celeste Sul. Este no entanto não tem uma estrela que o torne visível, como o Polo Celeste Norte com a Estrela Polar. Neste caso, a altura do Polo Celeste, ou seja, a Latitude terá que ser medida através de estrelas cuja distância angular ao Polo seja conhecida. Cristóvão Colombo fez seu projeto de viagem, para chegar às Índias pensando em manter seu rumo sempre no hemisfério Norte. Viajar sempre para Leste, mantendo a mesma latitude significava manter seu rumo perpendicular à direção em que ficava  a Estrela Polar.  Para saber em que Latitude estaria navegando, Colombo devia e sabia medir, embora rusticamente, a altura da Estrela Polar. Colombo, portanto podia e sabia medir sua latitude. O que ele não sabia nem podia fazer, em sua época, era medir sua Longitude. Por essa razão ele imaginou já estar chegando às Índias. Por isso  a gente nativa e morena que ele encontrou no Novo Mundo foi chamada de índia. Nossos povos nativos, os aborígenes, serem chamados de índios é puramente  consequência de um erro na avaliação da longitude, feito por Colombo, em 1492. Logo em seguida, o Tratado de Tordesilhas (1493) divide as terras do Novo Mundo por um meridiano situado a uma certa distância de um ponto conhecido e não em termos da Longitude.

            A medida  da longitude se tornaria um dos maiores problemas das grandes potências marítimas no tempo entre os grandes descobrimentos (1492) e meados do século XVIII. Os feitos e descobrimentos na Astronomia que culminaram com a Gravitação de Newton, tinham granjeado para essa Ciência um grande prestígio, em particular para os grandes protagonistas dessas descobertas, Galileo e Newton. Ambos estavam convencidos de que o problema da determinação da Longitude deveria ser resolvido pela Astronomia. As descobertas de Galileu (1609) sobre os primeiros quatro satélites de Júpiter sugeriam que eles poderiam fazer as vezes de um relógio universal, isto é, visível de quase todo o Mundo. Foi essa idéia de relógio universal com os satélites de Júpiter que resultou na primeira medida da velocidade da luz, feita por Roemer, em 1690. Galileo desenvolveu ainda um meio de se avaliar a Longitude baseado nas fases da Lua. Embora possível, essa solução era complicada e pouco prática.  As descobertas do Novo Mundo e o poderio marítimo da Inglaterra tornavam cada vez mais urgente a necessidade de se determinar com precisão o “onde” para definir a posse  das terras que iam sendo descobertas. Esse problema se tornara tão urgente que o parlamento britânico em 1714 instituiu um grande premio em dinheiro ( Libras 20.000 ) para estimular as tentativas de se criar um método para determinar as Longitudes. Esse desafio foi enfrentado por um hábil relojoeiro que, por isso, passaria para a história: John Harrison (1693-1776) que se propôs a resolver o problema com um relógio de precisão. A ideia era simples mas sua realização tomaria quase toda sua vida. Para começar, o relógio deveria marcar exatamente 24 horas entre duas passagens consecutivas do sol pelo meridiano de Londres (Greenwich). A precisão seria o primeiro requisito. Levado para outro lugar distante, o relógio, se confiável, levaria sempre a hora do meio dia de Londres. Se levado para outra Longitude, o atraso ou avanço do meio dia solar, daria diretamente, em horas, a diferença do meio dia local em relação  ao de Londres.  24 horas correspondem a uma volta ou 360^o. Então 360^o divididos por 24 horas dariam uma Longitude de 15^o/hora de atraso ou avanço.   Então, se a passagem do sol pelo meridiano de um lugar ocorre à 1 hora da tarde, 1 hora depois da hora de Londres, é porque o sol levou uma hora entre o meridiano de Londres e o do lugar considerado: 15^{o “}depois” ou 15^o de Longitude Leste.  Muitos ensaios com diferentes modelos de relógios foram feitos por Harrison, em décadas de trabalho. O relógio, além de preciso deveria resistir às árduas condições, tanto pela agitação das embarcações no oceano quanto pelas diferentes temperaturas e climas por onde passaria. Muitos ensaios envolveram vários  modelos de relógios criados por Harrison, num trabalho de complexidade e precisão cada vez maiores. O primeiro grande teste, em escala ultramarina foi a determinação da longitude da Jamaica em 1762. Depois de muitas semanas da travessia do Atlântico, o relógio levava a  bordo a hora de Londres. Quando na Jamaica, a passagem meridiana do sol, o meio dia local, aconteceu às 5 horas do relógio. Na Jamaica o meio dia solar acontecia 5 horas depois do meio dia solar de Londres. Como a cada hora correspondem 15^o,  a longitude da Jamaica seria 5 horas x 15^o por hora  = 75^o .  A Jamaica ficava  numa Longitude de 75^o “depois” de Londres,para Oeste. De  volta a Londres o relógio voltou a assinalar meio dia quando o sol voltou a passar pelo meridiano de Londres. Depois de décadas de trabalho, já bem velho, John Harrison, recebeu parte de seu merecido prêmio. A partir daí  ocorreu um grande  surto de desenvolvimento do relógio de precisão, principalmente para determinação das Longitudes. O capitão James Cook (1728-1779) foi o primeiro a descobrir para a Inglaterra novas terras que já iam tendo suas longitudes determinadas. Mais ainda, o relógio a bordo do “HMS Endeavour Bark”, por ele comandado, levava a bordo, até o Taití, os primeiros relógios, lunetas e  observadores para registrar pela primeira vez um “transito” de Venus, para a determinação também da distância Terra-Sol. A hora passava a ser o elemento de precisão necessário para a determinação das Longitudes e outros eventos na Astronomia. O Observatório de Greenwich (Londres) passou a fornecer  a hora para que os relógios dos navios, naquele porto, fossem acertados. Para isso, do alto do Observatório, em Greenwich, em frente ao porto, uma grande esfera oca caia ao longo de um mastro vertical, no instante exato da passagem meridiana do Sol. Era o sinal da hora para que os navios acertassem seus relógios pelo de Greenwich. Logo essa prática se estendeu a outros portos em que observatórios fazendo da luneta Meridiana o ponteiro fixo diante do “mostrador” móvel do céu, tivessem como missão, além de estudar posições de estrelas, controlar o “andamento” dos relógios, especialmente para os navios. Para terminar, vale acrescentar uma informação curiosa que embora não tenha os “ares” de coisa científica, foi decisiva para o desenvolvimento das navegações, em particular para que a Inglaterra se tornasse uma potencia marítima. Um dos maiores “inimigos” das navegações de longa duração era o escorbuto, carência de vitamina C que dizimava os marinheiros. Alem do novíssimo relógio dos Harrison (John e seu filho Wiliam),  lunetas e astrônomos, o capitão James Cook  levava a bordo e fazia a Marinha Britânica adotar o “chucrute” como indispensável fonte de vitamina C na dieta do mar. Assim, em fins do séc. XVIII, ficou vencida também a velha “batalha” contra o escorbuto, além de resolvido o problema da Longitude

Rodolpho Caniato é  autor  de  vários  livros, entre  os  quais  “O que é Astronomia” “O céu”, “A Terra em que vivemos”,

“(Re)Descobrindo a Astronomia” é Capitão Amador, certificado pela Marinha do Brasil e durante  muitos anos tem ministrado cursos  de navegação em diferentes níveis.

                                                                          

                                                                    Referências bibliográficas

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Zagar,Francesco Astronomia Sferica e Teorica, Zanichelli Ed, Bologna, 1944

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 [x1]A opção mais aceita para a “Estrela Guia” foi a conjunção entre Júpiter e Saturno, ao final de setembro e início de outubro de 7 a.C.