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El asta de popa es un instrumento de navegación que se utilizaba para medir la altitud de un cuerpo celeste , en particular el Sol o la Luna . Al observar el Sol, los usuarios lo mantenían a sus espaldas (de ahí su nombre) y observaban la sombra proyectada por la veleta superior sobre una veleta de horizonte. Fue inventado por el navegante inglés John Davis , quien lo describió en su libro Seaman's Secrets en 1594. ^{[ 1 ]}

El término "escuadrón" se refiere a cualquier instrumento que mide la altitud del sol mediante la proyección de una sombra. Al parecer, la idea de medir la altitud del sol utilizando observaciones inversas se originó con Thomas Harriot . ^{[ 2 ]} Muchos tipos de instrumentos evolucionaron a partir del escuadrón cruzado y pueden clasificarse como escuadrones. Solo el cuadrante de Davis sigue siendo el más importante en la historia de los instrumentos de navegación . De hecho, el cuadrante de Davis es prácticamente sinónimo de escuadrón. Sin embargo, Davis no fue ni el primero ni el último en diseñar un instrumento de este tipo, y aquí también se consideran otros.

El capitán John Davis inventó una versión del asta posterior en 1594. Davis era un navegante familiarizado con los instrumentos de la época, como el astrolabio marino , el cuadrante y el asta posterior . Reconoció las limitaciones inherentes de cada uno y se propuso crear un nuevo instrumento que redujera esos problemas y facilitara la obtención de elevaciones solares con mayor precisión .

Una versión temprana del cuadrante se muestra en la Figura 1. [ ^{3 ] Tenía} un arco fijado a un bastón para que pudiera deslizarse a lo largo del mismo (la forma no era crítica, aunque se eligió la forma curva). El arco (A) se colocaba de manera que proyectara su sombra sobre la veleta del horizonte (B). El navegante miraba a lo largo del bastón y observaba el horizonte a través de una ranura en la veleta. Al deslizar el arco de modo que la sombra se alineara con el horizonte, se podía leer el ángulo del sol en el bastón graduado. Este era un cuadrante simple, pero no era tan preciso como se desearía. La precisión del instrumento depende de la longitud del bastón, pero un bastón largo hacía que el instrumento fuera más difícil de manejar. La altitud máxima que se podía medir con este instrumento era de 45°.

La siguiente versión de su cuadrante se muestra en la Figura 2. ^{[ 3 ]} El arco en la parte superior del instrumento en la versión anterior fue reemplazado por una veleta de sombra colocada en un travesaño. Este travesaño podía moverse a lo largo de una escala graduada para indicar el ángulo de la sombra sobre la mira. Debajo de la mira, se agregó un arco de 30°. El horizonte, visto a través de la veleta de horizonte de la izquierda, está alineado con la sombra. La veleta de puntería en el arco se mueve hasta que se alinea con la vista del horizonte. El ángulo medido es la suma del ángulo indicado por la posición del travesaño y el ángulo medido en la escala del arco.

El instrumento que ahora se identifica con Davis se muestra en la Figura 3. [ ^{4 ] Esta} forma evolucionó a mediados del siglo XVII. ^{[ 4 ]} El arco del cuadrante se ha dividido en dos partes. El arco de radio más pequeño, con una extensión de 60°, se montó encima del asta. El arco de radio más grande, con una extensión de 30°, se montó debajo. Ambos arcos tienen un centro común. En el centro común, se montó una veleta de horizonte ranurada (B). Se colocó una veleta de sombra móvil en el arco superior de manera que su sombra se proyectara sobre la veleta de horizonte. Se montó una veleta de visión móvil en el arco inferior (C).

Para una persona es más fácil colocar una veleta en una ubicación específica que leer el arco en una posición arbitraria. Esto se debe a la agudeza de Vernier , la capacidad de una persona para alinear con precisión dos segmentos de línea. Por lo tanto, un arco con un radio pequeño, marcado con relativamente pocas graduaciones, puede usarse para colocar la veleta de sombra con precisión en un ángulo específico. Por otro lado, mover la veleta de puntería hasta el punto donde la línea del horizonte se encuentra con la sombra requiere un arco grande. Esto se debe a que la posición puede estar a una fracción de grado y un arco grande permite leer graduaciones más pequeñas con mayor precisión. El arco grande del instrumento, en años posteriores, se marcó con transversales para permitir una lectura del arco con mayor precisión que la que permiten las graduaciones principales. ^{[ 5 ]}

De este modo, Davis logró optimizar la construcción del cuadrante para que tuviera un arco pequeño y otro grande, lo que permitía la precisión efectiva de un cuadrante de arco único de gran radio sin que el instrumento resultara demasiado grande. Esta forma del instrumento se convirtió en sinónimo del asta trasera. Fue una de las formas más utilizadas del asta trasera. Los navegantes de la Europa continental la denominaron Cuadrante Inglés .

Una modificación posterior del cuadrante de Davis consistió en utilizar un cristal de Flamsteed en lugar de la veleta de sombra; esta sugerencia fue propuesta por John Flamsteed . ^{[ 4 ]} Este cristal colocaba una lente en la veleta que proyectaba una imagen del sol en la veleta del horizonte en lugar de una sombra. Resultaba útil en condiciones de cielo brumoso o ligeramente nublado; la tenue imagen del sol se mostraba con mayor brillo en la veleta del horizonte, donde no se podía ver una sombra. ^{[ 5 ]}

La semicruz era un instrumento contemporáneo del cuadrante Davis. Era popular fuera de Inglaterra. ^{[ 4 ]}

El travesaño vertical era como un medio travesaño en un mástil , de ahí el nombre de semicruz . Sostenía una veleta de sombra (A en la Figura 4 ) que podía ajustarse a varias alturas (tres según May, ^{[ 4 ]} cuatro según de Hilster ^{[ 6 ]} ). Al ajustar la altura de la veleta de sombra, se establecía el rango de ángulos que se podían medir. El travesaño podía deslizarse a lo largo del mástil y el ángulo se leía en una de las escalas graduadas del mismo.

La veleta de puntería (C) y la veleta de horizonte (B) se alinearon visualmente con el horizonte. Al proyectar la sombra de la veleta de sombra sobre la veleta de horizonte y alinearla con el horizonte, se determinó el ángulo. En la práctica, el instrumento era preciso, pero más aparatoso que el cuadrante de Davis. ^{[ 6 ]}

El arado era el nombre que se le daba a un instrumento inusual que existió por un corto tiempo. ^{[ 4 ]} Era en parte un asta transversal y en parte un asta posterior. En la Figura 5 , A es el espejo que proyecta su sombra sobre la veleta del horizonte en B. Funciona de la misma manera que el asta en la Figura 1. C es la veleta de puntería. El navegante usa la veleta de puntería y la veleta del horizonte para alinear el instrumento horizontalmente. La veleta de puntería se puede mover de izquierda a derecha a lo largo del asta. D es un espejo como el que se encuentra en un asta transversal. Este espejo tiene dos veletas que se pueden mover más cerca o más lejos del asta para emular espejos de diferentes longitudes. El espejo se puede mover en el asta y se puede usar para medir ángulos.

El bastón de Almucantar es un dispositivo que se utiliza específicamente para medir la altitud del sol a bajas alturas.

El asta cruzada era normalmente un instrumento de observación directa. Sin embargo, en años posteriores se modificó para su uso con observaciones indirectas.

Existía una variante del cuadrante, el cuadrante de observación posterior , que se utilizaba para medir la altitud del sol observando la sombra proyectada sobre una veleta en el horizonte.

Thomas Hood inventó este bastón de aparejo en 1590. ^{[ 4 ]} Podía utilizarse para topografía, astronomía u otros problemas geométricos.

Consta de dos componentes: un espejo de popa y una verga. El espejo de popa es el componente vertical y está graduado de 0° en la parte superior a 45° en la inferior. En la parte superior del espejo de popa se monta una aleta que proyecta una sombra. La verga es horizontal y está graduada de 45° a 90°. El espejo de popa y la verga se unen mediante un accesorio especial (el doble casquillo de la figura 6 ) que permite ajustes independientes del espejo de popa en vertical y de la verga en horizontal.

Fue posible construir el instrumento con la verga en la parte superior del espejo de popa en lugar de en la parte inferior. ^{[ 7 ]}

Inicialmente, el espejo de popa y la verga se ajustan de manera que queden unidos en sus respectivas posiciones de 45°. El instrumento se sostiene de forma que la verga quede horizontal (el navegante puede observar el horizonte a lo largo de la verga para facilitar esta tarea). Se afloja el soporte para mover el espejo de popa verticalmente hasta que la sombra de la veleta se proyecte en la posición de 90° de la verga. Si el movimiento del espejo de popa es suficiente, la altitud viene dada por las graduaciones del espejo de popa. Si el sol está demasiado alto, se afloja la abertura horizontal de la verga en el soporte y se mueve la verga para que la sombra se proyecte en la marca de 90°. La verga entonces proporciona la altitud.

Era un instrumento bastante preciso, ya que las graduaciones estaban bien espaciadas en comparación con un pentagrama convencional . Sin embargo, era algo aparatoso y difícil de manejar con viento.

Este dispositivo, una adición tardía a la colección de bastones de navegación, fue inventado por Benjamin Cole en 1748. ^{[ 4 ]}

El instrumento consta de una mira con un cuadrante pivotante en un extremo. El cuadrante tiene una veleta de sombra , que opcionalmente puede llevar una lente como la de Flamsteed del cuadrante Davis, en el extremo superior de la escala graduada (A en la Figura 7 ). Esto proyecta una sombra o una imagen del sol sobre la veleta del horizonte (B). El observador ve el horizonte a través de un orificio en la veleta de puntería (D) y una ranura en la veleta del horizonte para asegurarse de que el instrumento esté nivelado. El cuadrante se gira hasta que el horizonte y la imagen o sombra del sol se alinean. La altitud se puede leer entonces en la escala del cuadrante. Para refinar la lectura, se monta un nonio circular en la mira (C).

El hecho de que dicho instrumento se introdujera a mediados del siglo XVIII demuestra que el cuadrante seguía siendo un instrumento viable incluso en presencia del octante .

El científico inglés George Adams creó un asta trasera muy similar al mismo tiempo. La versión de Adams aseguraba que la distancia entre el cristal de Flamsteed y la veleta del horizonte fuera la misma que la distancia entre la veleta y la veleta de puntería. ^{[ 8 ]}

Edmund Gunter inventó el cuadrante de ballesta , también llamado arco de marinero , alrededor de 1623. ^{[ 4 ]} Recibe su nombre por su similitud con la ballesta del arquero .

Este instrumento es interesante porque el arco es de 120°, pero solo está graduado en intervalos de 90°. ^{[ 4 ]} Por lo tanto, el espaciado angular de un grado en el arco es ligeramente mayor que un grado. Se pueden encontrar ejemplos del instrumento con una graduación de 0° a 90° o con dos segmentos simétricos de 0° a 45° centrados en el punto medio del arco. ^{[ 4 ]}

El instrumento cuenta con tres veletas: una veleta de horizonte (A en la Figura 8 ), que tiene una abertura para observar el horizonte; una veleta de sombra (B), que proyecta una sombra sobre la veleta de horizonte; y una veleta de puntería (C), que el navegante utiliza para observar el horizonte y la sombra proyectada sobre la veleta de horizonte. Esto permite asegurar que el instrumento esté nivelado mientras se mide simultáneamente la altitud del sol. La altitud es la diferencia entre las posiciones angulares de las veletas de sombra y de puntería.

En algunas versiones de este instrumento, la declinación solar para cada día del año estaba marcada en el arco. Esto permitía al navegante ajustar la veleta a la fecha y el instrumento leía la altitud directamente.

• Ephraim Chambers, Cyclopædia, Primer volumen, 1728, explicando el uso del bastón de apoyo.
• Maurice Daumas, Instrumentos científicos de los siglos XVII y XVIII y sus fabricantes , Portman Books, Londres, 1989 ISBN 978-0-7134-0727-3
• Gerard L'Estrange Turner, Instrumentos científicos antiguos , Blandford Press Ltd. 1980 ISBN 0-7137-1068-3

• "Backstaff" en answers.com : un buen diagrama de cómo se sostiene un backstaff durante su uso.

Atribución

 Este artículo incorpora texto de una publicación que ahora es de dominio público : Chambers, Ephraim , ed. (1728). Cyclopædia, o un diccionario universal de artes y ciencias (1.ª ed.). James y John Knapton, et al.  {{cite encyclopedia}}: Falta o está vacío |title=( ayuda )