Una industria que funciona con tres unidades que nadie más utiliza
La navegación aérea utiliza millas náuticas para la distancia, nudos para la velocidad, pies para la altitud por debajo de los niveles de vuelo y el número Mach para la velocidad cercana y superior a la velocidad del sonido — ninguna de ellas es del SI y es poco probable que alguna cambie. Cada una subsiste por una razón específica y defendible, no solo por inercia, y conviene distinguir esas razones entre sí.
1929: la milla náutica pasa a ser una única cifra en todo el mundo
Antes de 1929, "milla náutica" significaba distancias ligeramente distintas en diferentes países — la milla del Almirantazgo del Reino Unido era de 6.080 pies (1.853,18 m), la milla náutica estadounidense era de 1.853,248 m y otras naciones marítimas tenían sus propios valores, todos aproximados a la longitud de un minuto de latitud pero sin coincidir exactamente. La Primera Conferencia Hidrográfica Internacional Extraordinaria, celebrada en Mónaco en 1929, fijó una única milla náutica internacional en exactamente 1.852 metros. La adopción fue gradual, no simultánea: Estados Unidos cambió al valor internacional el 1 July 1954, y el Reino Unido no retiró la milla del Almirantazgo hasta 1970. Hoy la milla náutica se define de la misma manera en todos los lugares donde operan la aviación y el transporte marítimo, aunque no es una unidad del SI y el propio Folleto del SI solo la acepta para su uso "con el Sistema Internacional" en lugar de como parte de este.
¿Por qué 1.852 m específicamente — no una cifra redonda arbitraria?
La milla náutica no es arbitraria como lo es la milla terrestre. Se establece para aproximar un minuto de arco a lo largo de un meridiano de la superficie terrestre — una sesentava parte de un grado de latitud. Esto le proporciona una ventaja directa y práctica que no tiene una milla terrestre: un navegante que mide una distancia de 60 millas náuticas a lo largo de la escala meridiana de una carta también está leyendo exactamente un grado de latitud, de modo que la distancia y la posición comparten la misma escala. Sesenta millas náuticas por grado y 360 grados para una circunferencia meridiana completa de la Tierra dan 21.600 millas náuticas × 1.852 m ≈ 40.003 km para la circunferencia polar — cerca de, aunque no exactamente, la longitud del meridiano utilizada para definir originalmente el metro en la década de 1790, porque la Tierra no es una esfera perfecta y la definición original del metro utilizaba una medición de arco meridiano ligeramente diferente. La conveniencia de la milla náutica es geométrica, no decimal: se vincula directamente con la latitud, que es lo que un navegante realmente intenta determinar.
El nudo: velocidad con la geometría ya incorporada
Un nudo es simplemente una milla náutica por hora: 1 knot = 1,852 km/h exactly = 0,514444 m/s (repeating) = 1,15078 mph (1.852 ÷ 1.609,344). Como una milla náutica es un minuto de latitud, una embarcación o aeronave que avanza 1 nudo durante una hora ha recorrido un minuto de latitud en esa hora — un vínculo directo, sin conversiones, entre una lectura de velocidad y un cambio de posición en una carta marcada en grados y minutos. Ese vínculo es la justificación completa de la unidad: los nudos hacen que la navegación por estima (calcular la posición a partir de la velocidad, el rumbo y el tiempo transcurrido, sin posicionamiento por satélite) sea aritmética directa de una forma que km/h frente a una carta basada en metros no lo es.
Mach: una relación, no una velocidad
El número Mach no es un valor fijo en km/h ni en mph — es la relación entre la velocidad de un objeto y la velocidad local del sonido, y la velocidad del sonido en el aire depende de la temperatura, no directamente de la altitud ni de la presión:
a = √(γRT)
donde T es la temperatura absoluta, γ es la relación de calores específicos del aire (≈1,4) y R es la constante específica de los gases para el aire. La altitud solo importa porque la temperatura disminuye con la altitud a través de la tropósfera. Al nivel del mar en condiciones de la Atmósfera Estándar Internacional (15°C, 288,15 K), la velocidad del sonido es de aproximadamente 340,3 m/s (1.225 km/h, 761 mph). En la tropopausa, alrededor de 11 km, donde la temperatura ISA ha descendido a −56,5°C (216,65 K), baja a aproximadamente 295,1 m/s (1.062 km/h, 660 mph) — cerca de un 13% más lenta, puramente por la diferencia de temperatura. La consecuencia práctica es que una aeronave que mantiene un número Mach indicado constante no mantiene una velocidad aerodinámica verdadera constante al ascender, porque la velocidad respecto de la cual se mide el número Mach disminuye a su vez.
Velocidad del sonido a dos altitudes
| Altitud | Temperatura ISA | Velocidad del sonido | Mach 1 en km/h |
|---|---|---|---|
| Nivel del mar | 15°C (288,15 K) | 340,3 m/s | 1.225 km/h |
| Tropopausa (≈11.000 m) | −56,5°C (216,65 K) | 295,1 m/s | 1.062 km/h |
Por eso el medidor Mach y el indicador de velocidad de una aerolínea en crucero divergen con la altitud, y por eso "la velocidad del sonido" es solo una cifra única para una temperatura determinada — citar Mach 1 como "1.225 km/h" sin indicar a qué altitud corresponde es citar una cifra de nivel del mar que no se mantiene a mayor altura.
Pies, todavía, casi en todas partes
Por encima de una altitud de transición, las aeronaves vuelan a niveles de vuelo — altitudes referidas al datum de presión estándar de 1.013,25 hPa (29,92 inHg) en lugar del nivel local del mar — y los niveles de vuelo se expresan en centenas de pies: FL350 significa que un altímetro, ajustado a la presión estándar, indica 35.000 pies. Este es un verdadero reducto, no una conveniencia de redondeo que este sitio pase por alto: un artículo anterior de este sitio señala la altitud de aviación en pies como una de las unidades imperiales que persistieron dentro de países por lo demás métricos, y eso sigue siendo exacto. Sin embargo, no es universal. China, Rusia, Mongolia, Corea del Norte y Tayikistán son las excepciones reconocidas: China, en particular, opera sus niveles de vuelo nacionales en metros en todo su espacio aéreo controlado (un nivel podría anunciarse como "1200 metros" en lugar de como un número de nivel de vuelo), y Rusia utilizó altitudes basadas en metros por debajo de su propio nivel de transición durante décadas antes de cambiar hacia los pies para lograr compatibilidad internacional con RVSM en la década de 2010. Todos los demás Estados miembros de la OACI y todas las comunicaciones internacionales de control del tráfico aéreo utilizan pies. Existe un estándar mundial para las unidades de altitud en la aviación — simplemente no es el metro.
Tres unidades, tres justificaciones separadas
Ninguna de estas unidades subsiste puramente por inercia. La milla náutica subsiste porque se vincula directamente con la latitud. El nudo subsiste porque hereda esa propiedad para la navegación por estima. Los pies para los niveles de vuelo subsisten principalmente porque la infraestructura — cartas, fraseología ATC e instrumentación de aeronaves — se basa abrumadoramente en pies en todo el mundo, y un cambio requeriría una coordinación simultánea y exacta en el espacio aéreo de todos los países de una vez, un costo de transición sin un beneficio de seguridad lo bastante grande como para justificarlo. Mach subsiste porque en realidad no es una unidad de velocidad; es una relación que describe la posición de una aeronave respecto de la barrera local del sonido, que resulta ser la magnitud físicamente pertinente para la aerodinámica de alta velocidad, no un artefacto de la historia como las otras dos.