Cronógrafo M. Hipp del Observatorio Nacional Argentino

Versión abril 2020

Santiago Paolantonio

Durante las primeras décadas de existencia del Observatorio Nacional Argentino, la tarea a la que mayor importancia se le dio fue la relacionada con la confección de catálogos de coordenadas exactas de estrellas. La mayor parte de este trabajo se realizó utilizando el telescopio Círculo Meridiano Repsold y en el caso particular de la Córdoba Durchmusterung, el telescopio refractor ecuatorial Alvan Clark. La única excepción fue el empleo de la fotografía para medir cúmulos estelares abiertos (Fotografías Cordobesas, 1897). Sin embargo, el uso sistemático de este método recién se inició en la primera década del siglo XX cuando la institución adhirió al programa de la Carte du Ciel

Con el círculo meridiano la declinación de las estrellas estudiadas se deducía a partir de la lectura directa de los círculos correspondientes, mientras que para determinar el valor de la ascensión recta se requería fijar con la mayor exactitud posible el tiempo sidéreo[1] de sus tránsitos por el meridiano del lugar. Con este fin el observador debía registrar el momento en que cada estrella cruzaba alguno de los hilos situados en el plano focal del ocular, ubicados paralelos al meridiano. El valor encontrado y la declinación hacían posible, luego de algunos cálculos, encontrar la coordenada buscada. La técnica de observación empleada para la Córdoba Durchmusterung fue similar, si bien se empleaba en lugar de hilos, un retículo trazado en una lámina de vidrio.

Dado el método utilizado, resultaba indispensable disponer de un reloj de gran precisión, por lo que a lo largo de los años se compraron varios relojes de péndulo de precisión.

La determinación del tiempo implicaba un problema a resolver, debido a que el observador no podía mirar simultáneamente el tránsito de la estrella y la esfera del reloj, por lo que requería anunciar el evento a un ayudante que se ubicaba frente al reloj. Este proceder tenía diversos inconvenientes, en cuanto a la precisión lograda y las posibles confusiones que se podían dar a lo largo de las largas horas de trabajo. Por esta razón, además del péndulo de precisión se adquirieron cronógrafos, dispositivos destinados al registro automático del tiempo sobre papel, que solucionaba los inconvenientes mencionados.

A mediados del siglo XIX el cronógrafo era un instrumento de última tecnología, que había sido perfeccionado a lo largo de la década de 1840. Fueron fabricados en distintas versiones según la forma de registro: de cinta, de disco o de tambor, como los adquiridos por el Observatorio Nacional.

El primer director del establecimiento, el Dr. Benjamin A. Gould, contaba con una amplia experiencia en el uso del cronógrafo, ganada en los trabajos realizados en la Coast Survey de los EE.UU., institución en la que lo utilizó aplicándolo a las determinaciones de longitudes geográficas. También realizó estudios vinculados con la determinación de la velocidad de propagación de la corriente eléctrica (Paolantonio y Minniti, 2001; Minniti y Paolantonio, 2009).

Circuito del cronógrafo de cinta utilizado y modificado por Benjamin Gould en sus estudios de la velocidad de propagación de la corriente “galvánica”, publicado en 1853 en Annalen der Physik und Chemie, bajo el título “Ueber die Geschwindigkeit des galvanischen Stromes in Telegraphen-Drähten” (Sobre la velocidad de la corriente galvánica en los alambres del telégrafo), Vol. 165, Issue Supplement S3, pp.374–411 (Biblioteca OAC, digitalización S. Paolantonio).

El primer cronógrafo, comprado en 1871, fue el diseñado y construido por Matthäus Hipp, relojero alemán que tenía su taller en la ciudad de Neuchatel, Suiza, cerca de la frontera francesa. El instrumento era de tambor (tenía dos, intercambiables).

Matthäus Hipp (1813-1893) (Keller W. & Schmid H. R., Matthias Hipp, Schweizer Pioniere der Wirtschaft und Technik, 12 (1961): 9-39. Tomado de Schraven T. (2003) The Hipp Chronoscope. http://vlp.mpiwg-berlin.mpg.de/documents/schraven_art13.pdf

Para la misma época de la fundación, el Coast Survey de EE.UU. prestó al observatorio argentino un cronógrafo William Bond and Sons, el mismo que había sido utilizado por Gould en la determinación de la diferencia de longitud geográfica entre Europa y América en la década de 1860. Este dispositivo, de tambor y con una pluma, fue devuelto en 1874, año en que se adquirió uno muy similar para reemplazarlo.

La única imagen que al momento se pudo ubicar del cronógrafo Bond prestado por el Coast Survey es la mostrada a la izquierda, detalle de la fotografía del Círculo Meridiano (se ve la base del mismo) existente en la Biblioteca del Observatorio de París (République argentine: cercle méridien de l’observatoire de Cordoba,” Bibliothèque numérique – Observatoire de Paris, consultada abril 2020). A la derecha, cronógrafo William Bond and Sons del Observatorio Nacional Argentino, adquirido en 1874 para reemplaza el anterior, que fue devuelto ese año (Archivo OAC, digitalización e identificación S. Paolantonio).

Cronógrafo Peyer Favarger & Co (M. Hipp) del Observatorio Nacional Argentino

A principios de siglo XX se decidió reemplazar el veterano círculo meridiano Repsold por otro más moderno y de mayor tamaño, el que fue encargado al mismo fabricante. Con este fin, el segundo director del observatorio, John M. Thome, viajó a Europa en 1907. En esa misma oportunidad adquirió también un reloj de péndulo de precisión a Sigmud Riefler y un nuevo cronógrafo, a los continuadores del conocido Matthäus Hipp (ya fallecido), los ingenieros Peyer y Favarger.

Marca del fabricante existente en el cronógrafo del Observatorio Nacional Argentino (S. Paolantonio, 2013).

Este aparato no fue utilizado por Thome debido a que falleció en 1909. Su uso se inició con el nuevo Director, Charles D. Perrine. Si bien no se tienen detalles de todos los trabajos realizados, entre otros, fue empleado en las observaciones realizadas para la terminación del Córdoba Durchmusterung.

El Peyer Favarger del observatorio no cubrió las expectativas de Perrine, quien en 1910 compró otro fabricado por Warner & Swasey, el que fue finalmente empleado con el nuevo círculo meridiano.

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Cronógrafo Peyer Favarger & Co (M. Hipp). Esta fotografía, tomada a principios del siglo XX, muestra el aparato en el modo de una pluma. El cronógrafo (1) cuenta con una “relojería” que tiene la función de mover el cilindro y el carro, la que funciona por medio de pesas (2), las cuales pueden ser elevadas cuando llega a la parte más baja de su recorrido girando una manija (3). El registro del tiempo sidéreo se realizaba tomando la señal del reloj de péndulo o en su defecto de un cronómetro (4). El pulsador accionado por el observador estaba unido al instrumento por un largo cable (5). Un relé (6) permitía la alimentación de las bobinas que mueven la pluma marcadora (7). Tres pilas (8) alimentaban el circuito del relé y otras tanto (9) el electroimán de la pluma (Archivo OAC, digitalizado e interpretado S. Paolantonio).

El cronógrafo Hipp consta de un cilindro alrededor del cual se coloca una hoja de papel. Una pluma registradora se ubica en un pequeño carro que puede desplazarse paralelamente al eje del tambor. La pluma, que se encuentra montada en la armadura móvil de un electroimán, apoya sobre el papel y realiza un trazo helicoidal en la medida que el tambor gira a la vez que el carro se desplaza. El circuito del electroimán está conectado al reloj patrón de tiempo sidéreo, que cuenta con un interruptor que corta la corriente cada segundo, moviendo la pluma y dejando la correspondiente marca en el papel. El cable que vincula el reloj con el cronógrafo posee un pulsador, que permitía al observador interrumpir el circuito cuando lo deseaba, realizando de este modo una marca que se superponía a las del reloj. Por simple interpolación entre las marcas de tiempo y la del evento era posible deducir el momento del mismo, con precisiones de 0,1 a 0,01 segundo.

Disposición de los elementos. La pluma del cronógrafo realiza una marca sobre el papel montado en el tambor una vez por segundo, gracias a que el circuito del electroimán es interrumpido por el relé con que cuenta el reloj de péndulo patrón. El operador del círculo meridiano, sostiene en su mano un pulsador que también permite interrumpir el circuito, con lo que puede registrar el momento del tránsito de la estrella observada (S. Paolantonio).

Si las señales emitidas por el observador eran muy seguidas, por ejemplo, por estar observando un campo estelar muy denso, existía la posibilidad de confusión entre las marcas realizadas. Para evitar esto, el cronógrafo contaba con una segunda pluma vinculada a otro electroimán independiente, comandado por el pulsador del observador. En este caso, los trazos realizados eran dos, uno del reloj y el otro del pulsador, de modo que no podía haber confusión.

Dado que el interruptor del péndulo podía manejar corrientes continuas de solo algunas pocas milésimas de ampere y que la corriente necesaria para el electroimán que mueve la pluma era mucho mayor, era necesario intercalar en el circuito un relé.

Circuito del cronógrafo con una pluma. 1 y 2 indican los electroimanes que mueven las plumas montados sobre el carrito. Solo está alimentado el 1. P1 y P2 señalan las baterías de tres pilas (a principios del siglo XX las pilas utilizadas eran marca “Energos”, Industria Argentina, con un tamaño de unos 5 cm de diámetro y 15 cm de alto) (S. Paolantonio).
Circuito del cronógrafo con dos plumas. Circuito simplificado en la configuración en que se utilizan las dos plumas, una marca el tiempo dado por el reloj (electroimán 1) y la otra el momento en que se acciona el pulsador (electroimán 2).
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Los esquema fueron realizados a partir de un circuito existente en el archivo del Museo Astronómico del OAC, propuesto por el fabricante del reloj Riefle (S. Paolantonio).

A pesar de su construcción simple, el mantenimiento de este instrumento requería de continuo mantenimiento, en particular en lo relacionado con la parte eléctrica, principalmente en los contactos de los diversos interruptores de corriente continua.

Las marcas realizadas en el papel cada segundo, distaban entre sí 10 mm, registrándose un minuto por giro del cilindro. Para poder distinguir el comienzo de cada minuto, el interruptor del reloj estaba diseñado para no cortar la corriente en el primer segundo. Cada hoja permitía observar durante un intervalo de hasta 120 minutos.

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Ejemplo de registro del cronógrafo Hipp. Fragmento de una hoja de registro del cronógrafo, en donde se han señalado las marca de segundo (interruptor del reloj) y la del evento (pulsador del observador) (Museo Astronómico OAC S. Paolantonio).

A pesar que el empleo de dos plumas eliminaba la posibilidad de confusiones en los registros. por ejemplo, cuando el evento coincidía con el segundo entero, en general en el observatorio se prefirió utilizar una única pluma.

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Fotografía incluida en el Catálogo de 1902 de la empresa Peyer, Favarger & Cie. El costo indicado en este catálogo era de 1.500 francos (Catalogue B, Peyer, Favarger & Cie. 1902, p. 21. Disponible en http://vlp.mpiwg-berlin.mpg.de/library/data/lit18172/index_html; junio 2013).

Con excepción de la base que es de hierro fundido, el cronógrafo está construido en bronce. Los electroimanes tienen bobinas de alambre de cobre enrollado sobre un carrete de madera, con la correspondiente armadura de hierro.

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La relojería del cronógrafo (1), mueve por medio de un tornillo (2) el carro (4) con los electroimanes (5) que gobiernan la pluma marcadora (6). La relojería, propulsada por un sistema de pesas que puede elevarse con la manija (8), también genera el giro del tambor (3) porta papel, el cuál era fijado por las lengüetas (7). Dimensiones: tambor: Ø 191 mm, largo: 310 mm (bronce fundido torneado). Tornillo: 2,5 mm de paso. (S. Paolantonio, 2013).
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Partes del cronógrafo . (1) tambor giratorio en el que ubicaba la hoja de papel, (2) carrito con la pluma y electroimanes, (3) sistema de relojería que permite el giro del tambor y el desplazamiento del carro, propulsado por el sistema de pesas (6) montadas en el porta pesa (5) y cadena (4). Cuando las pesas llegan al final de la carrera en la posición más baja, pueden elevarse utilizando la manija (7) (S. Paolantonio, 2013).
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Esquema de engranajes del sistema de relojería. La relojería es movida por pesas y una cadena que pasa por una polea (no mostrada en el esquema) y los piñones (1) y (2). Las pesas pueden elevarse por medio de la manija que se encuentra vinculada a (2). El piñón (1) es solidario a los engranajes A y B. El giro de A se transmite al tren de engranajes de la izquierda, que mueve el tornillo del carro porta pluma. El giro de B se transmite al tren de engranajes de la derecha y por medio del eje-piñón C hace girar la rueda que mueve el tambor. El eje-piñón C puede pivotear para permitir engranar o no con la rueda 3, lo que hace posible detener el giro del tambor cuando se lo desea por medio de la palanca (identificada con (2) en la imagen siguiente).
Todo el sistema de relojería se encuentra vinculado por D a un regulador de velocidad (identificado por (3) en la imagen) (S. Paolantonio).
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Regulador de velocidad. Izquierda: Vista lateral. (2) palanca de engrane que permite hacer girar o detener el tambor (1). (4) rieles y tornillo en los que se desliza el carro porta pluma (que no se muestra por estar desmontado). En primer plano el sistema de relojería cuya velocidad es regulada por el dispositivo (3). La manija (5) sirve para elevar las pesas que mueven la relojería. Derecha: regulador de velocidad “Mulvey” (3), diseñado y elaborado en el observatorio. Su cuerpo está dividido en dos partes iguales unidas por resortes, las cuales se apartan cada vez más en la medida que la velocidad de rotación aumenta, hasta que comienza a rozar en el tope 6, lo que limita la velocidad máxima de giro. La palanca 7 permite frenar el dispositivo (S. Paolantonio, 2013).
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Sistema de giro del tambor. El tambor con la hoja de papel en que se registran las señales gira sobre cuatro ruedas, las A, independientes entre sí, y las B que se encuentran unidas por su eje. Las ruedas B son las que hacen girar el tambor, gracias al engranaje 3 que puede vincularse al sistema de relojería por la palanca 2. Las ruedas C impiden que el tambor se desplace longitudinalmente (S. Paolantonio, 2013).
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Carro porta plumas. El carro con las plumas marcadoras (1) (la de la izquierda no se encuentra) corre sobre dos rieles planos (7). Cuenta con dos sistemas de electroimanes formados por dos bobinas (2), que desplazan sendas armaduras (3), las que a su vez mueven las plumas (1). Las armaduras son sostenidas en su posición por resortes (4). La palanca 5 permite apartar las plumas del papel. Las bobinas están alimentadas desde los bornes (A), uno para cada electroimán, y el común (B). La corriente pasa de (A) a las barras aisladas (8) y de éstos a las bobinas por medio de los contactos 6 que rozan sobre los mismos (en la fotografía se ve uno solo, el otro se encuentra atrás). El borne (B) está conectado a masa y llega al carro a través del tornillo (9) que lo mueve (S. Paolantonio, 2013).

Agradecimiento: El autor agradece a la Coordinadora del Museo del Observatorio Astronómico de Córdoba, por facilitar el acceso al instrumento.

Notas:

[1] ←  Tiempo determinado a partir de la rotación aparente de las estrellas, que toma como referencia el Punto Vernal, intersección del ecuador celeste y la eclíptica. Al igual que el medio, el día sidéreo se divide en 24 horas, con 60 minutos cada una y 60 segundos cada minuto. Un día sidéreo equivale aproximadamente a 23 h 56 min de tiempo medio.

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Paolantonio, S. (2013). Cronógrafo M. Hipp del Observatorio Nacional Argentino. Versión Abril 2020. Disponible en https://historiadelaastronomia.wordpress.com/documentos/cronografohipp/. Recuperado el … (indicar la fecha).

No se autoriza el uso de la presente obra para fines comerciales y/o publicitarios. Ante cualquier duda dirigirse a: paolantoniosantiago@gmail.com.

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