Introducción

En los trabajos sobre historía de la astronomía nos solemos centrar en biografías o en una mera descripción de los trabajos realizados por los observadores. Sin embargo creo que existe un campo de trabajo importante en la búsqueda y reducción de las observaciones llevadas a cabo durante siglos, y que han quedado en el olvido.

Este trabajo no pretende ser una biografía de James Cook, ni tan siquiera una descripción de alguno de sus viajes. Sobre estos temas existe abundante bibliografía, tanto impresa como en formato electrónico. Mi interés se ha centrado más en las observaciones astronómicas realizadas por Cook en su tercer viaje, de 1776 hasta su muerte, a bordo del Resolution.

Mi interés en estas observaciones comenzó al encontrar una copia de “The original astronomical observations made in the course of a voyage to the Northern Pacific Ocean, for the discovery of a North East or North West passage: wherein the north west coast of America and north east coast of Asia were explored in His Majesty's ships the Resolution and Discovery, in the years MDCCLXXVI, MDCCLXXVII, MDCCLXXVIII, MDCCLXXIX, and MDCCLXXX” .

El trabajo fue publicado 2 años después de la llegada del Resolution a Gran Bretaña. Cook había muerto durante la travesía y los trabajos para su puesta en imprenta se dilataron bastante. Cook había partido de Plymouth a borde del HMS Resolution con su tripulación junto al HMS Discovery el 14 de julio de 1774. La expedición tenía como objetivo el descubrimiento de un paso hacia el océno índico atravesando el Noroeste de América, atravesando el estrecho de Bering. Se había establecido un premio de 20.000 libras a quien lograra encontrar una ruta alternativa a las Indias por esta parte del mundo.

Este tipo de trabajos permiten realizar una labor científica importante, sacando a la luz gran cantidad de observaciones, que de otra forma, quedarían en el olvido. No solo el valor está en la reducción de las mismas, sino que se trata de honrar el trabajo de los astrónomos que trabajaron durante años de forma anónima.

 

Objetivo

Al intentar encontrar referencias a la reducción de estas observaciones, no las he encontrado en los trabajos de Lyeske 1980 a 1986 y Arlot 1984 y 1987 sobre eclipses de los satélites galeleanos, y tampoco las correspondientes a las ocultaciones y eclipses. Esto me ha llevado a pensar que las observaciones no se han utilizado nunca en una reducción de las mismas. En caso de que alguien tenga noticia de estos trabajos le agradecería que me lo hiciera saber.

Por lo tanto el objetivo de este trabajo es el de dar a conocer las observaciones reseñadas y realizar una reducción de las mismas.

Instrumentos

La instrumentación elegida para el viaje se detalla en la siguiente tabla, de acuerdo a las distintas descripciones que usa Cook.

MATERIAL	CONSTRUCTOR
1 observatorio portátil
1 reloj astronómico	Shelton
1 reloj de alarma	Arnold
1 cuadrante de 1 pie de radio	Bird
1 instrumento de 4 pies de focal	Dollond
1 telescopio gregoriano de 2 pies de focal	Dollond
1 telescopio acromático de 46 pulgadas de focal	Dollond
2 telescopios nocturnos	Dollond
1 sextante de 15 pulgadas de Hadley	Dollond
5 Termómetros	Dollond
1 vasija para llevar mercurio	Dollond
1 sextante de 15 pulgadas de Hadley	Ramsden
2 barómetros portátiles	Dollond
1 cubo para llevar el termómetro y controlar la temperatura del mar a diferentes profundidades	Dollond
1 barómetro marino	Naime
1 compas nautico	Dollond
12 compases de variación	Dollond
1 compás de azimut	Adams

Aquí se puede ver uno de los manuscritos por los que se compra uno de los acromáticos de Dollond.

Además del material relacionado en la lista publicada tras el viaje, Cook llevó el cronómetro número 1 de Larkum Kendall. Este era la primera copia del H1 de James Harrison y fué construido en 1769. En un primer momento, según se aprecia en las observaciones, Cook no confiaba mucho en él. Describe que en una observación durante su recepción el 11 de junio de 1776, detectó un retraso de 2m 25,97s con respecto a Greenweech, y habla de un retraso diario de 2,71 segundos.

 

 

 

Lugares de observación

Aunque la travesía del Resolution llevó de 1776 a 1780, solo se conservan observaciones desde los siguientes lugares: Isla de Drake, en Plymouth, Isla de Tonga, Ulietea, Isla del Rey Jorge,a bordo del Resolution, bahía de Keragegooa, Cabo de Buenaesperanza

Para los cálculos de reducción he utilizado las posiciones geográficas detalladas en la siguiente tabla

Lugar de observación	Latitud	Longitud
Isla de Drake	50º 21' 43" N	004º 08' 57" W
Isla de Tonga	19º 55' 05" S	174º 38' 01" W
Isla del Rey Jorge	17º 29' S	149º 10' W
Ulietea	16º 10' S	150º 00' W
Cabo de Buena Esperanza	30º 02' 18" S	018º 28' 17" E

 

Observaciones

Pero como se ha dicho, el interés del viaje en este trabajo van a ser las observaciones astronómicas llevadas a cabo desde los diferentes lugares donde recaló el Resolution. En la siguiente tabla se muestran, de forma resumida, todas las observaciones realizadas durante la travesía.

Lugar	Fenómeno	Fecha		Instrumentos	Obs
Isla de Drake (Plymouth)	Eclipse Total de Luna	30 julio 1776		1	1
	Ocultación de 2 estrellas durante el eclipse	30 julio 1776		1	1
Tongataboo, actual Tonga	Eclipse de Sol	4 julio 1777		1	1
	Eclipse de Luna	20 julio 1777		2	2
Ulietea	Ocultación de Pi y Sigma Capr	7 nov 1777		2	2
	Inmersión Satélite III	25 nov 1777		2	2
Isla del Rey Jorge	Emersión Satélite II	16 abr 1778		2	2
	Emersión Satélite I	17 abr 1778		2	2
	Emersión Satélite I	18 abr 1778		2	2
A bordo del Resolution	Eclipse de Luna	4 dic 1778		3
Bahía de Keragegooa	Emersión Satélite III	29 ene 1779		1
	Emersión Satélite I	31 ene 1779		1
Cabo de Buenaesperanza	Emersión Satélite III	24 abr 1780		1	2
	Eclipse de Sol	4 may 1780		1	2
	Emersión Satélite I	5 may 1780		1

Notas Instrumentos: 1.- Acromático de Dollond de 46 pulgadas de focal a 150X 2.- Gregoriano de 2 pies de focal a 90X 3.- Sextante a 4X

Notas Obs: 1.- Cook con instrumento 1 2.- Cook con instrumento 1 y James King con instrumento 2

El principal interés de estas observaciones para los expedicionarios era la determinación de la longitud. Los instantes de los fenómenos observados se comparaban con los previstos y se obtenía la longitud del lugar de observación.

Nota sobre las observaciones de tiempo

En este trabajo se compararán los instantes observados con los previstos para determinar los valores O-C.Para la reducción de las observaciones es indispensable conocer el instante de las mismas. En el trabajo de Cook se presentan dos tiempos para la mayoria de ellas. El dado por el cronómetro náutico y el aparente, obtenido a partir de las observaciones de alturas del sol para la determinación del medio día. Debido a esto, para los cálculos de longitud, hay que tener en cuenta que los tiempos a utilizar son las horas aparentes, teniendo cuidado en que el medio día se toma como el inicio del día, mientras que en TU el inicio del día se toma a las 12 de la noche. Para cada observación he calculado la Hora Local, teniendo en cuenta la Ecuación de Tiempo para cada día.

Como se ha dicho, para la determinación del O-C,se han utilizado diferentes métodos en función del tipo de fenómeno observado. Más abajo se describe cada uno de ellos.

Con respecto a los valores de DeltaT, se ha tomado el de +17 segundos, atendiendo al trabajo de Stephenson, F.R. & Morrison, L.V (1984)

Reducción Eclipses

Para la reducción de las observaciones he seguido un método común. La determinación de los valores O-C de cada observación. En el caso de los eclipses de sol y luna he utilizado los valores calculados por Fred Spenak. En total se observaron 5 eclipses durante el viaje, 2 de sol y 3 de luna. Además de los tiempos de los contactos, se detallan los instantes de contacto de la sombra con los cráteres más importantes. A continuación se muestran estos tiempos para cada eclipse.

Eclipse de Luna 30 de julio de 1776			Efemérides
Observación desde la isla Drake de Plymouth. Instrumento, Dollond de 46 pulgadas de focal a 90X
Fenómeno	Hora del Reloj	Hora Aparente	Notas
Primera aparición de la penumbra	10h 08m 30s	09h 53m 54s	Muy incierto
Comienzo del eclipse	10h 11m 06s	09h 56m 30s	Muy incierto
Comienzo de la oscuridad total	11h 11m 40s	10h 57m 04s	Certeza de unos segundos
Fin de la oscuridad total	12h 45m 30s	12h 30m 54s	Certeza de unos segundos
Fin del eclipse	13h 45m 00s	13h 30m 24s	Incierto
La penumbra desaparece	13h 47m 25s	13h 32m 49s	Incierto
Inmersión de Kepler	10h 26m 45s	10h 12m 09s
Inmersión de Copernico	10h 33m 30s	10h 18m 54s
Inmersión de Aristótetes	10h 41m 30s	10h 26m 54s
Inmersión de Tycho	10h 43m 35s	10h 28m 59s
Emersión de Tycho	13h 05m 18s	12h 50m 42s
Emersión de Aristóteles	13h 29m 37s	13h 05m 01s

Eclipse de Luna de 20 de julio de 1777			Efemérides
Observación desde la isla de Tonga.
Fenómeno	Hora del Reloj	Hora Aparente	Notas
Comienzo	23h 55m 30s	12h 32m 50s	King
	23h 56m 10s	12h 33m 55s	Bligh
	23h 56m 10s	12h 33m 35s	Cooke
Fin	01h 06m 40s	13h 44m 06s	Bligh
	01h 07m 30s	13h 44m 56s	King
	01h 07m 30s	13h 44m 56s	Cooke

Eclipse de Luna del 4 de diciembre de 1778			Efemérides
Obseración a bordo del HMS Resolution. Instrumento, Sextante a 4X
Fenómeno	Hora del Reloj	Hora Aparente	Notas
Comienzo	15h 19m 00s	06h 03m 25s
Fin	17h 43m 00s	08h 27m 25s

Eclipse de Sol de 4 de julio de 1777		Visibilidad	Efemérides
Observado desde la isla de Tonga. Instrumento, Dollond de 46 pulgadas de focal a 150X
Fenómeno	Hora del Reloj	Hora Aparente	Notas
Comienzo	06h 06m 37s	23h 46m 28s	King
La observación se realizaron en claros entre nubes. Estuvo lloviendo entre las 8 y las 9.

King, utilizando el Sextante a 4X. Observación de la parte iluminada del sol.
Hora del Reloj	Diámetro parte iluminada		Hora del Reloj	Diámetro parte iluminada
06h 18m 30s	27' 40''		06h 26m 01s	26' 10''
06h 19m 52s	27' 15''		06h 26m 32s	26' 10''
06h 20m 38s	27' 10''		06h 27m 14s	26' 00''
06h 21m 20s	27' 00''		06h 28m 00s	26' 00''
06h 21m 52s	27' 00''		06h 40m 40s	22' 00''
06h 22m 34s	27' 00''		06h 41m 23s	22' 00''
06h 23m 14s	26' 40''		06h 46m 47s	20' 30''
06h 23m 54s	26' 30''		06h 48m 11s	20' 20''
06h 24m 44s	26' 15''		06h 51m 19s	20' 00''
06h 25m 21s	26' 10''		06h 52m 11s	20' 00''
			06h 54m 51s	19' 40''
			07h 19m 00s	14' 40''

A continuación se muestra un gráfico con la evolución del % de disco solar eclipsado. Para para el cálculo del semidiámetro solar he utilizdo la expresión publicada en el Explanatory Supplement 1992, habiendo calculado la distancia re (Tierra - Sol) para ese instante de 152.107.486 Km. Por lo tanto, el semidiámetro solar es de 943,79".

Eclipse de Sol de 4 de mayo de 1780		Visibilidad	Efemérides
Observado desde el Cabo de Buena Esperanza. Instrumento, Gregoriano de Bird de 2 pies de focal por Bligh y el Dollond por Cooke
Fenómeno	Hora del Reloj	Hora Aparente	Notas
Fin	06h 45m 03s	04h 05m 32s	Cooke
10 minutos antes del final del eclipse de despejó totalmente.

Reducción Ocultaciones

En el caso de las ocultaciones estelares, me he basado en los tiempos obtenidos con el programa Occult 3.1, de la IOTA. Sólo se reseñan 4 ocultaciones estelares por la luna. 2 de ellas durante el eclipse de luna del 30 de julio de 1776, de dos estrellas indeterminadas, y otras dos el 7 de noviembre de 1777.

Fenómeno	SAO	Fecha	Hora del Reloj	Hora Aparente	Hora Local Corregida	T.U. Calculado
Inmersión A	49232	30 jul 1776	11h 08m 26s	10h 53m 50s		22h 31m 44s
Emersión A	49232	30 jul 1776	11h 39m 02s	11h 24m 27s
Inmersión B	163958	30 jul 1776	11h 25m 17s	11h 10m 42s		22h 40m 30s
Emersión B	163958	30 jul 1776	12h 33m 57s	12h 18m 21s
Inmersión PI Cpr	2988	07 nov 1777	23h 51m 32s	09h 11m 26s		07h 03m 44s
Inmersión Sigma Cpr	189370	07 nov 1777	00h 47m 05s	10h 06m 54s		07h 58m 11s

 

Reducción fenómenos de los satélites Galileanos

En ningún momento es mencionado por Cook o culaquiera de sus compañeros las efemérides que se utilizaron para la observación de este tipo de fenómeos. Sin embargo, las efemérides que se manejaban en la época se basaban en las Wargentin (1746), siendo utilizadas hasta 1804. Para los eclipses de los satélites de júpiter y utilizado los tiempos de los fenómenos calculados a partir de la teoría E2, Lyeske 1980 usando Occult

Fenómeno	Fecha	Observador	Hora del Reloj	Hora Aparente	Hora Local Corregida	T.U. Calculado
III d	25 nov 1777	Cook	06h 48m 35s	14h 37m 53s	02h 24m 42s	12h 25m 30s
II r	16 abr 1778	Cook	14h 15m 40s	12h 47m 44s	00h 47m 38s	09h 13m 12s
I r	17 abr 1778	Cook	11h 08m 40s	09h 33m 58s	21h 33m 43s	11h 32m 42s del dia 16
		King	11h 09m 30s	09h 34m 48s	21h 34m 35s	11h 33m 42s del dia 16
I r	18 abr 1778	Cook		09h 34m 35s	21h 34m 06s	06h 01m 18s
III r	29 ene 1779	Cook		15h 31m 46s	03h 44m 49s	14h 09m 30s
I d (1)	31 ene 1779	Cook		16h 35m 58s	04h 49m 22s	15h 11m 30s
III r	24 abr 1780	Cook	14h 59m 07s	12h 46m 30s	00h 44m 45s	23h 36m 54s
I r	05 may 1780	Cook	12h 55m 37s	10h 12m 40s	22h 09m 22s	20h 56m 12s

Notas
(1) En la relación de Cook aparece una emersión de Io, mientras que las efemérides describen una desaparición, por lo que creo que puede atribuirse a un error de impresión

Referencias

Arlot y otros (1984) "An Analysis of recently rediscovered eclipse observations of the first satellite of jupiter made between 1775 and 1802, and collected by Dalambre", Astronomy and Astrophysics vol. 136, p.142-152 (1984)
Arlot y otros (1987) "A calatogue of occultation observations of the Galilean satellites of Jupiter" Astronomy and Astrophysics suppl. Ser. vol 68, p. 81-102 (1987)
Bayly, William, 1737-1810. Cook, James, 1728-1779. King, James, 1750-1784. (London : Printed by William Richardson ... and sold by P. Elmsly ... and Mess. Mount and Page, ... , 1782.)
Gómez Castaño, José (2000) "Reducción de la primera ocultación estelar observada durante un eclipse de luna, Cádiz 30 de julio de 1776" Agrupación Astronómica de Madrid, 25 de enero de 2000
Lyeske 1980 Astronomy and Astrophysics, vol. 82, p.340-348 (1980)
Lyeske 1986. “A collection of Galilean eclipse observations, 1652-1983:II” Astronomy & Astrophysics Supplement Series vol 63, p.143-202
Lyeske 1986. “A collection of Galilean eclipse observations, 1652-1983:II” Astronomy & Astrophysics vol 154, p.61-76
Seydelman y otros (1992) "Explanatory Supplement", p. 398
Stephenson, F.R. & Morrison, L.V., "Long-Term Changes in the Rotation of the Earth: 700 BC to AD 1980", Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Ser. A, 313 (1984), 47-70.
Wargentin, 1746. "Tabulae pro calculandis eclipsibus satellitum jovis"

Fuentes bibliográficas sobre los viajes de Cook

LOS VIAJES DEL CAPITÁN COOK EN EL SIGLO XVIII. UNA REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
Sociedad sobre el Capitán Cook
Diversos enlaces