Longitude pelo método telegráfico - Os observatórios portugueses: 1860

3.4 Os observat´orios portugueses: 1860–1869

3.5.3 Longitude pelo m´etodo telegr´afico

A diferen¸ca de longitude, ∆L, entre duas localiza¸c˜oes, A e B, ´e igual ao menor intervalo de tempo em que uma estrela passa sucessivamente pelos meridianos de A e B. Supondo que

A se localiza a leste de B, um observador localizado em A observa a passagem meridiana

da estrela de referˆencia antes de um observador localizado em B. Se o observador localizado em B souber o instante da passagem da estrela pelo meridiano de A, pode medir no seu rel´ogio o tempo local de B deste evento, tr

BA_⋆. Quando a estrela passa pelo meridiano de B o

250

Sandage, Tom: The Victorian Internet. Phoenix. 2003.

251

Br¨unnow, M. F.: Trait´e d’Astronomie Sph´erique et d’astronomie pratique - 1er partie. Gauthier-Villars. 1869.

252

observador a´ı localizado mede o tempo local correspondente, tr

BB⋆. A diferen¸ca de longitude

entre os dois locais ´e dada, para o observador localizado em B, por tr_BB

⋆= t

BA_⋆+ ∆L (3.1)

e, para o observador localizado em A, por tr_AB

⋆= t

AA⋆+ ∆L (3.2)

Na prática, vários factores afectam o resultado anterior. Em particular a propaga¸cão dos sinais eléctricos não é instantânea, existindo por isso um atraso desconhecido ∆tAB na pro-

paga¸c˜ao do sinal de A para B. Ou seja, o observador localizado em B mede no seu rel´ogio um tempo, tm_BA ⋆, superior a t r BA_⋆, tm_BA ⋆ = t r BA_⋆+ ∆tAB

As equa¸c˜oes 3.1 e 3.2 escrevem-se ent˜ao como tr_BB ⋆ = t m BA⋆− ∆tAB+ ∆L (3.3) tm_AB ⋆− ∆tBA= t r AA⋆+ ∆L (3.4)

Visto que o tempo de propaga¸cão dos sinais eléctricos se pode considerar o mesmo inde- pendentemente do sentido de transmissão do sinal, isto é, ∆tAB = ∆tBA ≡ ∆t, podemos

elimin´a-lo somando as equa¸c˜oes 3.3 e 3.4, tr_BB

⋆+ t

AB_⋆= tmBA_⋆+ trAA_⋆+ 2∆L (3.5)

e determinar a diferen¸ca de longitude ∆L supondo que tr

AA⋆ = t m AA⋆ e t r BB⋆ = t m BB⋆. A

subtraçcão das equa¸cões 3.3 e 3.4 permite determinar o tempo de propaga¸cão do sinal entre os dois observadores, ∆t, a partir dos valores medidos

trBB_⋆− tmAB_⋆+ 2∆t = tmBA_⋆− trAA_⋆

Consideremos agora que os observadores localizados em A e B, tem tempos de reaçcão na medi¸cão da passagem meridiana das estrela de trpA e trpB, respectivamente. Note-se que

os tempos de reac¸c˜ao podem tomar valores positivos ou negativos. O observador localizado em B vai medir os tempos, tm

BB⋆ e t

BA⋆ que se relacionam com os tempos reais atrav´es das

equa¸c˜oes tm_BB ⋆ = t r BB⋆+ trpB, t m BA⋆ = t r BA⋆+ trpA+ ∆t

A inclusão do tempo de reaçcão do observador A, trpA, nesta última equa¸cão resulta de tm_BA

⋆

corresponder ao instante medido em B quando a estrela transita no meridiano A, sendo a indica¸cão do instante do trânsito definida pelo observador localizado em A. As equa¸cões 3.1 e 3.2 escrevem-se então como

tmBB_⋆− trpB = trBA_⋆− trpA− ∆t + ∆L

tmAB_⋆− trpB− ∆t = tmAA_⋆− trpA+ ∆L

Somando estas equa¸c˜oes obtemos

Existindo a possibilidade de trocar os observadores entre as duas localiza¸c˜oes temos tmBB_⋆+ tmAB_⋆− 2trpA= trBA_⋆+ tmAA_⋆− 2trpB+ 2∆L

Somando estas duas ´ultimas equa¸c˜oes obtemos,

2tmBB_⋆+ 2tmAB_⋆ = 2tmBA_⋆+ 2tmAA_⋆+ 4∆L

de onde se pode determinar a diferen¸ca da longitude, ∆L, entre as localiza¸cões A e B in- dependentemente dos tempos de reaçcão dos observadores e do atraso devido à velocidade de propaga¸cão do sinal eléctrico. Nesta dedu¸cão estamos a assumir que o tempo de reaçcão dos observadores é constante e independente da sua localiza¸cão geográfica, isto é, dos instrumentos utilizados na medi¸cão. Hipóteses que não são necessariamente verdadeiras. É, no entanto, poss´ıvel determinar de forma independente os tempos de reaçcão dos observadores e utilizar esses valores directamente na equa¸cão 3.6.

As medi¸cões podem ser ainda afectadas por erros instrumentais. Os cronómetros, por exemplo, atrasam-se ou adiantam-se contudo se o seu passo, P, for constante e conhecido a diferen¸ca entre o tempo medido, tm, e real, tr, é dada por

tm_{− t}r = P ∆t

em que ∆t corresponde ao intervalo de tempo decorrido entre a observa¸cão e a última vez que o relógio foi acertado. Nestas condi¸cões o efeito instrumental dos cronómetros pode ser eliminado. Por seu lado, os erros instrumentais dos aparelhos meridianos utilizados na medi¸cão do instante da passagem meridiana das estrelas - colima¸cão, erro de n´ıvel e erro azimutal - têm de ser corrigidos em cada observatório pelos métodos clássicos.

Foi esta abordagem que se utilizou nas determina¸cão da diferen¸ca de longitudes entre os observatórios ingleses de Cambridge e Greenwich efectuada em 1853. As medi¸cões foram efectuadas em duas séries de 1 dia e tinham a dura¸cão de 1 hora por dia. Esta hora era, por sua vez, dividida em 4 seçcões de 15m ao fim de cada uma das quais o sentido de transmissão dos sinais era invertido. Da primeira para a segunda série os observadores trocaram de Ob- servatório com vista a eliminarem a sua equa¸cão pessoal.253 _{A poupan¸ca de tempo permitida}

pelo método telegráfico é notória com a vantagem acrescida deste ser simultaneamente mais preciso do que os métodos anteriormente utilizados.

Determina¸c˜ao telegr´afica das longitudes em Portugal

As primeiras experiências de telegrafia eléctrica em Portugal realizam-se no Porto, em 1853. Dois anos mais tarde o governo português, através de Fontes Pereira de Melo, assina o contrato que atribu´ı ao fabricante francês Breguet a constru¸cão das primeiras linhas e esta¸cões telegráficas em território nacional. As primeiras linhas são inauguradas a 16 de Setembro de 1855. A rede tinha então 32km de extensão e ligava quatro esta¸cões: Principal (Terreiro do Pa¸co), Cortes, Necessidades e Sintra. Em 1856 iniciou-se a constru¸cão das linhas telegráficas de Lisboa ao Porto, de Lisboa a Elvas e de Lisboa a Santarém. Inicialmente a utiliza¸cão do servi¸co telegráfico estava limitada a comunica¸cões oficiais. O acesso de particulares à rede foi apenas permitido pelo decreto de 20 de Junho de 1857.254 O servi¸co internacional ficou dispon´ıvel quando a linha de Elvas foi ligada à rede espanhola a 26 de Mar¸co de 1857 embora

253

Airy, George Biddell: On the determination of the longitude of the observatory of Cambridge, by means of galvanic signals. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 13 1853b.

254

Alves, Jorge Fernandes e Vilela, José Lu´ıs: José Vitorino Damásio e a telegrafia eléctrica em Portugal. Portugal Telecom. 1995.

na altura a linha Elvas-Lisboa ainda estivesse inacabada.255 _{A partir de 25 de Setembro de}

1857 Lisboa fica finalmente ligada à rede espanhola.256 A expansão da rede prossegue nos anos seguintes. O mapa da figura 3.13 mostra a rede instalada em Junho de 1861 e algumas das linhas projectadas na altura.257 Outra indica¸cão do desenvolvimento da rede telegráfica nos seus primeiros anos pode ser obtida a partir da figura 3.14 a qual representa o número de quilómetros de linha telegráfica existentes entre 1855 e 1870.258

Nas suas visitas europeias, enquanto acompanhante do Infante D. Pedro V, Filippe Folque teve a oportunidade de ver in loco o equipamento utilizado para determinar por via telegráfica a diferen¸ca de longitude entre dois observatórios. Relembramos que uma das primeiras determina¸cões telegráficas de longitude em continente europeu envolveu os observatórios de Greenwich e Bruxelas, sensivelmente na altura em que ambos são visitados por Folque em 1854.259 Após a sua visita ao observatório de Greenwich, realizada no dia 17 de Junho de 1854, Folque escreve no seu diário,

ao lado desta Pendula havia um pequeno mostrador com um ponteiro, que recebe a hora do Observatorio de Paris, e por elle a transmittem de Greenwich para Paris tudo isto se for pelo apparelho electromagnetico; julgo que ha por estes que alem de determinarem as Longitudes Geographicas com uma exactid˜ao espantosa, se deduz tambem a velocidade do fluido ellectrico.260

De regresso a Portugal, Folque tenta, pelo menos desde Mar¸co de 1857, estabelecer uma liga¸cão telegráfica entre os observatórios da Marinha e de Coimbra. Inten¸cão que transmite à Faculdade de Matemática da Universidade.261 Esta iniciativa não surtiu, porém, qualquer efeito, visto que no relatório do estado do Observatório da Marinha, publicado em 1866, Folque, queixa-se de que

Estabelecidos pois n’este paiz os telegraphos electricos, nada mais facil que o determinar com pequena despeza as longitudes de todas as esta¸cões telegraphicas; ha muito que temos fallado, e pedido para se levar a effeito este nosso utilissimo empenho; mas infelizmente tem-se-lhe opposto o terrivel embara¸co da falta de meios que ás vezes sem rasão nos obriga, como n’este caso, a andar na cauda das mais na¸cões, e a sermos talvez os ultimos na adop¸cão d’este importante e pouco despendioso melhoramento. Considerando tambem que as longitudes de quasi todos os observatorios da Europa se acham determinadas pelos processos electricos, resultando a grande vantagem de se tornarem communs as observa¸cões feitas em cada um d’elles, não podemos portanto deixar de lamentar que, correspondendo-se Lisboa pelo fio electrico directamente e sem interrup¸cão com Madrid, ainda não tenhamos determinado electricamente a longitude do observatorio da Marinha, em rela¸cão ao observatorio de Madrid, o

255

Roig, Sebasti´an Olivé: El Nacimiento de la Telecomunicación en España - El Cuerpo de Telégrafos (1854- 1868). !URL: www.coit.es/museo/laventan/bibliog/olive/libro1/indice.htm".

256

Alves, Jorge Fernandes e Vilela, José Lu´ıs: José Vitorino Damásio e a telegrafia eléctrica em Portugal. Portugal Telecom. 1995.

257

Bettencourt, Emiliano Augusto de: Carta da rede telegraphica de Portugal no fim de Junho de 1861 . Lisboa: Lythographia da Imprensa Nacional. 1861.

258

N˜ao estamos a incluir as linhas com fios duplos. Alves, Jorge Fernandes e Vilela, José Lu´ıs: José Vitorino Damásio e a telegrafia eléctrica em Portugal. Portugal Telecom. 1995.

259

As opera¸c˜oes destinadas a esta determina¸c˜ao iniciaram-se em 25 de Novembro de 1853 e Airy encontrava- se a escrever o artigo do Monthly Notices of the Royal Astronomical Society em Agosto de 1854. Mailly, ´

Edouard: Notices biographiques. Annuaire de l’Acad´emie Royale des Sciences, des Lettres et des Beaux- Arts de Belgique, 41 1875; Airy, George Biddell: On the difference of Longitude between the Observatories of Brussels and Greenwich, as determined by Galvanic Signals. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 14 1854c.

260

Costa, Maria Clara Pereira da: Filipe Folque - O homem e a obra (1800-1874). Separata do n. 6 da Revista do Instituto Geogr´afico e Cadastral. 1986.

261

Universidade de Coimbra. Faculdade de Matem´atica: Actas da Congrega¸c˜ao da Faculdade de Mathematica, vol. 3 . 1852 - 1857, Acta de 12 de Mar¸co de 1857.

1855 1856 1857 1858 1859 1860 1861 1862 1863 1864 1865 1866 1867 1868 1869 1870 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Extensão da linha telegráfica (km)

Ano

Figura 3.14: Varia¸cão da extensão da rede telegráfica portuguesa entre 1855 e 1870

qual j´a se acha ligado tambem electricamente com o de Paris, e por consequencia com todos os mais observatorios da Europa. Continuaremos pois a ser perseverantes em lembrar e pedir, e a nunca perdermos a esperan¸ca de um dia ocnseguir o que tanto desejˆamos.262

Note-se que Filippe Folque foi nomeado, em 1864, Director-geral dos Trabalhos Geodésicos , Estat´ısticos, e de Pesos e Medidas pertencendo, portanto, ao Ministério das Obras Públicas, sob cuja tutela se encontrava a Direçcão Geral dos Telégrafos.263

A perseveran¸ca de Filippe Folque finalmente deu frutos e, em 1867, o Observat´orio As- tron´omico de Coimbra estava

em communica¸c˜ao telegraphica directa com o observatorio da Marinha em Lisboa: [e] nelle se tem emprehendido uma serie de observa¸c˜oes com o fim de se determinar a differen¸ca da longitude dos dous observatorios.264

Das medi¸c˜oes efectuadas deduziu-se uma diferen¸ca de longitude entre os dois observat´orios igual a

λ= 2m _{55, 50}s_{+ z a Eeste do Obs. da Marinha de Lisboa}

no qual z corresponderia a uma pequena correçcão. Folque comparou o resultado obtido com a determina¸cão geodésica da diferen¸ca de longitude entre os observatórios e, segundo afirma Sousa Pinto,

não achando os nossos resultados parciaes sufficientemente concordes, e numerosos para modifical-a, duvidou admittir a exactidão do final; e por isso resolvemos proceder a novas series d’observações, que, por motivos estranhos ao desejo d’ambos, não chegaram a fazer-se.265

262

Folque, Fillipe: Relat´orio. Di´ario de Lisboa, 1866, Nr. 195.

263

Alves, Jorge Fernandes e Vilela, José Lu´ıs: José Vitorino Damásio e a telegrafia eléctrica em Portugal. Portugal Telecom. 1995.

264

Universidade de Coimbra: Anu´ario da Universidade de Coimbra no Anno Lectivo de 1866 para 1867 . Imprensa da Universidade de Coimbra. 1867, p. 77.

265

Uma poss´ıvel justifica¸cão para a discordância poderá advir do facto de que

a pouca for¸ca dos instrumentos respectivos exige em número consideravel [de medi¸cões], para a compensa¸cão dos erros das pêndulas.266

O método telegráfico apesar de fácil execu¸cão teórica não deixava, no entanto, de ter na prática, como vimos, as suas complica¸cões. Por exemplo, as tentativas de determinar a diferen¸ca de longitude entre os observatórios noruegueses de Horten e da Universidade de Oslo

were thwarted by broken lines, noisy signals and other operational difficulties. Repeated tests in 1855 and 1858 revealed variable time delays and changing observation precision.267

A diferen¸ca de longitude entre os dois observatórios só foi determinada após uma nova série observa¸cões executada entre Mar¸co e Julho de 1859.268

E, se em 1867, Sousa Pinto escreve

Melhores observa¸cões, e methodos mais exactos confirmarão ou aperfei¸coarão os resultados que achamos, se este estabelecimento fôr dotado com um circular meridiano da classe dos que hoje existem nos bons observatorios, como exigem o credito da Universidade; e se os Observatorios de Lisboa e Coimbra, que já estão ligados entre si se communicarem com o de Madrid pelo fio electrico269

fazendo eco das palavras de Filippe Folque será, contudo, a ocorrência de um eclipse que, tal como acontecera em Espanha em 1860, vai permitir a primeira determina¸cão telegráfica de uma diferen¸ca de longitudes efectuada em Portugal. No final de 1870 foi estabelecida uma liga¸cão telegráfica entre o Observatório da Tapada da Ajuda e a esta¸cão de Santo António, junto a Tavira, onde estava localizada a comissão encarregada de observar o eclipse de 22 de Dezembro de 1870 .270 As observa¸cões, compara¸cões e redu¸cões são, posteriormente, efectuadas embora o resultado nunca tenha sido publicado.271 _{A primeira determina¸cão internacional}

de uma diferen¸ca de longitude envolvendo Portugal só acontecerá anos mais tarde. Em 1878 e 1879 o United States Hydrographic Office estava interessado em determinar a longitude dos portos da costa este da América do Sul. Aproveitando os cabos telegráficos recentemente instalados entre a Europa e a América do Sul mediram-se também as diferen¸cas de longitude entre alguns pontos do continente europeu e os portos sul-americanos. Determinou-se, assim, que o Observatório da Tapada da Ajuda se localizava a 36m _{44, 68}s _{a Oeste de Greenwich.}272

266

Pinto, Rodrigo Ribeiro de Sousa: Posi¸c˜ao Geographica do Observatorio Astronomico da Universidade de Coimbra. Imprensa da Universidade de Coimbra. 1867d.

267

Pettersen, B. R.: The Norwegian Naval Observatories. Journal of Astronomical History and Heritage, 10 Julho 2007.

268

Ibidem

269

Pinto, Rodrigo Ribeiro de Sousa: Posi¸c˜ao Geographica do Observatorio Astronomico da Universidade de Coimbra. Imprensa da Universidade de Coimbra. 1867d.

270

Folque, Fillipe: Relatorio dos trabalhos executados n’esta Direçcão durante o ano de 1870 / Direçcão Geral dos Trabalhos Geodésicos, Topograficos, Hidrográficos e Geológicos do Reino. Lisboa: Imprensa Nacional. 1872.

271

Ibidem; Folque, Fillipe: Relatorio dos trabalhos executados n’esta Direçcão durante o ano de 1871 / Direçcão Geral dos Trabalhos Geodésicos, Topograficos, Hidrográficos e Geológicos do Reino. Lisboa: Imprensa Nacio- nal. 1873

272

Oscar Wilde

4

O eclipse solar de 22 Dezembro de 1870

A faixa de totalidade do eclipse solar de 22 de Dezembro de 1870 intersectou o Sul de Portugal continental (figura 4.1).1 Os cientistas nacionais aproveitaram esta oportunidade para reali- zarem, com patroc´ınio governamental, uma expedi¸cão intra-muros e tomarem, pela primeira vez, contacto com as novas técnicas da fotografia e espectroscopia astronómica.2

Figura 4.1: Faixa de totalidade do eclipse solar de 22 de Dezembro de 1870 calculado pelo Nautical Almanac Office (Hind, 1870)

No documento Da astronomia à astrofísica: a perspectiva portuguesa (1850 - 1940) (páginas 132-139)