Csillagászati ​​navigáció

Nemo kapitány egy szeksztáns az ő tengeralattjáró a Nautilus , könyvillusztráció 1869

A csillagászati ​​navigáció az összes helyzetmeghatározási módszer esernyője , amelyek csillagok ( nap , hold , bolygók vagy kiválasztott fix csillagok ) mérésén alapulnak .

Néhány csillagászatilag megalapozott iránymérés és -szabályozás szintén a téma része.

A módszer elve

Astro navigáció:
*: Nap (mivel a távolság sokszor nagyobb, mint a föld mérete, a Z és O megfigyelők megfigyelési iránya párhuzamos a mérési pontosságon belül.)
Z: Hely, amely felett a nap van zenitje
O: a megfigyelő ismeretlen helye
O ′: a megfigyelő lehetséges helyeinek halmaza az első mérés után

A csillagászati ​​navigáció egy pozíció meghatározása szextánnal, kronométerrel és csillagászati ​​almanachkal. Egy szextáns , nyugalmi megfigyelő intézkedések látszólagos magasságát egy csillag (amely szintén tartalmazza a nap, a hold vagy bolygó) a fenti a horizont - a tengeren felett kémény  - az úgynevezett magassági szög  h . Ugyanakkor kronométert vagy szinkronizált stoppert használnak a mérés pontos időpontjának rögzítésére koordinált világidőben (UTC).

A hely meghatározásához kiszámítják a ary = 90 ° - h komplementer szöget (vagyis a horizonthoz mérhető szögtávolság helyett a zenithez tartozó megfelelő szöget számítják) - az úgynevezett zenit távolságot .

Az olyan táblázatokban, mint például a Tengerészeti Almanach , meghatározzák, hogy a megfigyelt csillag a föld felszínének melyik Z pontján volt pontosan a zenitben a mérés idején - az úgynevezett képpont (geometriai alappont ). Mivel a mért magassági szög általában nem 90 °, hanem 90 ° - ζ , a saját O helyének egy O íven kell lennie  , a  Z ponttól a ζ szög által  meghatározott távolsággal - vagyis azon helyek egyikén, ahol a mért szög jelenik meg. Mivel a szögek és távolságok megfelelnek egymásnak a földgömbön, sugara ζ * 60 tengeri mérföld (1 nm = 1/60 fok).

Annak érdekében, hogy egyértelmű helyzetet lehessen meghatározni, a mérést meg kell ismételni egy másik csillaggal (vagy ha ugyanazt a csillagot kellő időintervallummal mérjük). Ez egy további Z ₂ pontot és egy második kört tartalmaz, amelynek bizonyos sugarai through _2- ig terjednek . A két körnek két (ideális esetben nagyon távoli) metszéspontja van, amelyek közül csak egy tekinthető saját álláspontnak.

A hajózási gyakorlat elve

Elvi példa: nap és hold .
Megrajzoljuk a lehetséges O ' megfigyelőhelyek két körét és meghatározzuk metszéspontjaikat.
Megjegyzés: A körök torzítva jelennek meg a térkép vetülete miatt - ha elméletileg a földgömbön ábrázoljuk, akkor mindkét kör valóban kör alakú. (Lásd még a fenti ábrát.) Ez (a durva méretarány mellett ) egy másik oka annak, hogy a köröket alig lehet iránytűvel megjelölni a térképen.

Mérésekor ugyanazt égitest (például a nap) különböző időpontokban, ez hátrányos, hogy a mérésre van szükség, elegendő hosszúságú időintervallumban (ha lehetséges 3-4 óra vagy szögek> 45 °), mivel ellenkező esetben az állvány vonalak alkotnak köszörülés vágási szög és pontatlanná válik. Ez az időintervallum nem mindig tartható fenn, különösen bizonytalan időben. Ezenkívül figyelembe kell venni egy esetleges ideiglenes helyváltoztatást ( vitorlák ) - ez a körülményektől függően viszonylag pontosan megbecsülhető ( leadható ), de további pontatlanságot vezet be.

A különböző csillagok időben történő mérése ezért olcsóbb . A nap folyamán , fényes csillag ritkán látni a sextans, de a Hold és a Vénusz gyakran látható . A nap folyamán az optimális helyének meghatározása egy félhold , mert a Nap és a Hold, majd vállal szög 90 ° és két mérés végezhető azonnal a nap folyamán. Az új és a telihold viszont nem használható a tengeren való elhelyezkedés meghatározására.

A csillagmérés mindenekelőtt a napkelte vagy napnyugta körüli időben lehetséges - a tengeri alkony kezdetéig vagy végéig - , amelyben a fényesebb csillagok mellett a magasság meghatározásához nélkülözhetetlen horizont is felismerhető marad. A Tengerészeti Almanachban található 60 navigációs csillag közül mindig akad olyan, amelynek kölcsönös szöge körülbelül 90 °, és vonalai ezért jól keresztezik egymást. Harmadik csillag ajánlott kontrollként. Az eljárás során, mivel van értelme a HO-249 1. kötet „kiválasztott csillagainak” használatára, megpróbálunk három rögzített csillagot kiválasztani , amelyek azimutjai 60 ° -kal különböznek. Ilyen csillagképek vannak kiemelve ott, mint a különösen fényes csillagok. A méréseket a szürkületben keletről nyugatra kell elvégezni annak érdekében, hogy optimálisan kihasználjuk a rendelkezésre álló időablakot, amelyben a láthatár és a csillagok láthatók, mert a csillagok először keleten vannak naplementekor és először napkeltekor látták utoljára nyugaton. - A csillagok megtalálásához és azonosításához a gyakorlati „US Star Finder and Identifier No. 2102 D ”, az amerikai haditengerészeti hidrográfiai hivatal, Washington.

A gyakorlatban a probléma merül fel, hogy a körök körül a kép pontjai a csillagok általában nem vonható le semmilyen térképen egy értelmes méretű , hiszen a távolságok között a kép pont és a metszéspontok általában több ezer tengeri mérföld távolságra. Például a nap képpontja (a két trópus közötti földrajzi szélességi foktól függően) 1667 km / h vagy 900 kn sebességgel mozog keletről nyugatra.

Ezért a nyílt tengeren való tényleges meghatározáshoz először egy becsült helyzetet (számítási helyet vagy öntési helyet ) rajzolnak a hajózási térképbe , vagy jobb esetben egy merkator méretarányú üres térképbe (lásd a képek jobb oldali vázlatait) . A becsült helyzetre számított azimut (vízszintes szög ) a becsült helyzetből kiindulva a csillag kép képpontjára kerül beolvasásra, amelynek magassági szögét mértük . Ugyanakkor kiszámítják a képpont és a becsült helyzet (számított magasság) közötti távolságot, és a kiszámított magasság és a megfigyelt magasság (korrigált szextáns szög) közötti különbséget a becsült helytől kezdve alkalmazzák az azimut nyalábra. A keresett vonal egy kör, amely ezen a ponton halad át, és a megfigyelt csillag képpontja a kör középpontját képviseli. A rajzszerkezet egyszerűsítése érdekében a körívdarabot a kör érintője váltja fel, amelyet az azimutnyalábra merőlegesen építenek.

A második csillag megfigyelésének értékei egy második egyeneshez vezetnek, ekkor mindkét vonal metszéspontját tekintjük a kívánt helynek. Három égitest figyelése esetén az alapvonalak általában háromszöget képeznek, amelynek középpontját a kívánt helynek tekintik.

Az azimut és az égi pixeltől való távolság kiszámításához szükség van a gömb trigonometria tételeire , különösen a tengeri háromszögre . A szükséges számtani műveletek eredményei meghatározhatók az Amerikai Nemzeti Térinformatikai Ügynökség többkötetes táblázataiból is (249. vagy 229. publikáció Távolságcsökkentő táblázatok a tengeri navigációhoz vagy a légi navigációhoz), későbbi interpolációval.

A hajózási gyakorlat megvalósítása

A fenti táblázat, amelyet a kereskedelmi hajózásban a "HO-Tafeln" kifejezés alá soroltak, sokkal könnyebbé tette a hajó helyének kiszámítását. Az 1960-as évek elejéig és közepéig a hajózási táblázatokat ( efemeriszeket ) szinte kizárólag gyakorolják, és "gyalog" számítanak a logaritmusokra; A teljes helymeghatározás három csillag felhasználásával - lásd jobbra - ezért a megfigyeléssel együtt körülbelül 40-45 percet vett igénybe. Később a HO asztalok segítségével könnyedén megteheti ugyanezt 10 perc alatt. Néhány idősebb kapitány azonban nem tolerálta az új amerikai eljárást.

Ahhoz, hogy felvehessék a német tengerésziskolák kapitányi tanfolyamaira ( A6 / AG ), törvényi követelményeknek kellett megfelelniük a csillagászati ​​megfigyelésekkel kapcsolatban.

• Csillagászati ​​navigáció egy tengerjáró hajó fedélzetén - 1963
• 

  A navigációs tiszt a szextánnal a nap magasságát "lő"

• 

  Ebéd evőeszközök - 4 nappozíciós vonal + meridián járat ebédet eredményez a hajón

• 

  Csillagászati ​​hajóhely-számítás, 3 fix csillag + bolygó

• 

  Csillagászati ​​hajóhely-számítás, 2 fix csillag + sarki csillag

A szextán betöltése

A látható horizont (az úgynevezett kémény ) és a csillag közötti szextánnal mért h szögtávolságot többször korrigálni kell, mielőtt felhasználható lenne a helyzet kiszámításához:

• A nap és a hold megfigyelésekor a csillag átmérőjének felét (kb. 16 ') hozzá kell adni vagy el kell vonni attól függően, hogy megfigyelted-e az alsó vagy a felső szélét.
• A megfigyelő tengerszint feletti magassága, az úgynevezett szemmagasság - ez teszi elsősorban a rovátkát láthatóvá - lehetővé teszi a túl nagy szög (a bevágási mélység ) mérését .
• A csillagok fénysugarai megtörnek a légkörben. Ezt a hatást nevezzük fénytörésnek , itt konkrétan csillagászati ​​fénytörésnek, és annál erősebb, minél alacsonyabb a csillag (annál közelebb van a hátsó látótérhez). Amikor a nap úgy tűnik, hogy a beállítás , valójában mintegy 0,6 ° alacsonyabb. A fénytörés kis szögeknél (5 fok körül 10 'körül) meredeken megnő, és függ a levegő hőmérsékletétől és nyomásától. Emiatt a navigátor bizalommal rendelkezik egy 10 fok alatti mélyedésű mérés iránt.
• A ζ = 90 ° - h képlet csak a végtelenül távoli objektumokra vonatkozik. Az ennek okozott hibát vízszintes parallaxisnak nevezzük . Elhanyagolható a Nappal és az álló csillagokkal végzett asztronavigációhoz, de a bolygóknál (kb. 0,5 ′ -ig terjedő korrekciók) és különösen a Holdnál (1 ° 02 ′ -ig) nem.

Ezeknek a korrekcióknak az értékei táblázatokként is megtalálhatók a tengeri almanachban, amelyeket "teljes terhelésnek a nap alsó szélének csengési távolságához", "teljes terhelésnek egy rögzített csillag csengési távolságához" vagy "teljes terhelésnek" neveznek. bolygó "és a" teljes terhelés a hold alsó peremének harangozási távolságához ", valamint" további terhelések ".

Csillagászati ​​navigáció pontossága és határai

A másodpercre pontos óra, az aktuális almanach és a kereskedelemben kapható szextáns segítségével egy tapasztalt megfigyelő ideális körülmények között 1 'és 1-2 tengeri mérföldes helyzetben képes mérni a csillagokat. A gyakorlatban a feltételek ritkán ideálisak:

Ebédidő evőeszközök - 3 nappozíciós vonal + meridián áthaladás súlyos időjárással kapcsolatos evőeszköz-eltolás esetén

• A hajók fedélzetén kissé imbolygó felületen állsz. A tengeri szextán vagy a tükör szextán ezt nagyrészt kompenzálni tudja (a csillag és a hátsó látószög szinte fedélben marad), de csak addig, amíg nem ingadoznak ki a látómezőből.
• A felhők és a köd gyakran akadályozza a csillagok kilátását. Asztronavigáció csak akkor lehetséges, ha az ég legalább részben nyitva van. A ló szélessége (15–30 ° szélesség ) és a magas szélesség olcsóbb az átlagnál .
  Az almanachban található 60 navigációs csillag akkor is elegendő, ha félig felhős, de nem mindig azonosíthatók.
• Az éjszakai égbolt a tenger mellett nem lényegesen fényesebb, mint a bevágás , így a magasságmérések bizonytalanok - még akkor is, ha a rovát láthatóan könnyen érzékelhető. A hagyományos szextánsokkal a csillagok és a bolygók csak hajnalban és alkonyatkor mérhetők pontosan. A húgyhólyagszextán (tükrös, megvilágított szitakötővel ) itt segíthet.
• Az alacsonyan fekvő csillagokat könnyebb megtalálni a szextánsban, mint a magasakat, de a számításhoz kevésbé megbízhatóak.

Egy gyakorlati példa a jobb oldalon látható számítást / vázlatot mutatja. - Itt azonnal láthatja, hogy az Og és a megfigyelt Ob összekapcsolási hely messze van egymástól. - Ez a megfigyelési eredmény 3 napig tartó, tartósan rossz időjárás (az Atlanti-óceán télén) zárt felhőtakaró és csillagászati ​​helymeghatározás lehetősége nélkül. - Ez a példa önmagában világossá teszi, miért vezethet a tengeren vészhelyzetben néha helytelen helyzetinformációkhoz, 10, 20 és annál nagyobb tengeri mérföld eltérésekkel. - Érdekes a Spiegel 1958. évi cikke a Pamir vitorlás iskolahajó elsüllyesztéséről . a helytelen információval is elfoglalt.

Az alapvonal kiszámítása

Gömb alakú háromszög az alapvonal kiszámításához

A (narancssárga) nap a kék vonal minden pontjáról látható, 50 ° 36,0 'magasságban. A nulla fok meridián szaggatott vonalakkal jelenik meg. A kék pont az alábbiakban kiszámított példa helye. Az Északi-sarkot piros pont jelöli

A " hajózási gyakorlat elve " fejezetben leírt alapvonal kiszámításához vegye figyelembe az Északi-sark által átfogott gömbháromszöget, a csillagot (itt a napot) és az égbolt helyének zenitjét. Ebben a háromszögben vannak

• az oldala , hol van a megfigyelt csillag aktuális deklinációja${\ displaystyle a = 90 ^ {\ circ} - \ delta}$${\ displaystyle \ delta}$
• az oldalsó , ahol a szélesség a megfigyelő${\ displaystyle b = 90 ^ {\ circ} - \ varphi}$${\ displaystyle \ varphi}$
• az oldal , ahol az égitest zenit távolsága és az égitest magassága a láthatár felett van.${\ displaystyle c = 90 ^ {\ circ} -h}$${\ displaystyle c}$${\ displaystyle z}$${\ displaystyle h}$

${\ displaystyle Grt}$a Greenwich - óraszög a megfigyelt csillag. a megfigyelő meridiánjai és a csillag közötti szög. a megfigyelő földrajzi hosszúsága, a keleti hosszúságok pozitívak, a nyugati hosszúságok pedig negatívak.
${\ displaystyle \ gamma}$
${\ displaystyle \ lambda}$

A leírt háromszög egyebek mellett kiszámolható a gömb trigonometria oldalsó koszinuszának törvényével . Ez a koszinusi törvény:

${\ displaystyle \, \ cos c = \ cos a \ cdot \ cos b + \ sin a \ cdot \ sin b \ cdot \ cos \ gamma}$

Ha valamelyik helyébe lép , és a fent leírtak szerint, akkor következik a következő : ${\ displaystyle a}$${\ displaystyle b}$${\ displaystyle c}$${\ displaystyle \ gamma}$

${\ displaystyle \, \ cos \ gamma = {\ frac {\ sin h- \ sin \ delta \ cdot \ sin \ varphi} {\ cos \ delta \ cdot \ cos \ varphi}}}$

A hosszúság : ${\ displaystyle \ lambda}$

${\ displaystyle \ lambda = \ gamma -Grt}$

így:

${\displaystyle \lambda =\pm \arccos \left[{\frac {\sin h-\sin \delta \cdot \sin \varphi }{\cos \delta \cdot \cos \varphi }}\right]-Grt}$

A megfigyelő a szextán segítségével meghatározza a csillag magasságát egy bizonyos időpontban . A greenwichi óraszöget és a csillag lejtését a hajózási táblázatból vesszük át erre az időpontra. A megfigyelő minden lehetséges szélessége esetében a megfelelő hosszúság kiszámítható a fenti képlet segítségével. Az eredmény egy zárt alapvonal a föld felszínén. Ennek az alapvonalnak minden pontjáról (a grafikán kék színnel látható) a csillag ugyanabban a magasságban látható egy adott időpontban . ${\ displaystyle h}$${\ displaystyle Grt}$${\ displaystyle \ delta}$${\ displaystyle \ varphi}$${\ displaystyle \ lambda}$${\ displaystyle h}$

Ha kiszámolja két szélességi és a megfelelő hosszúságú és csatlakozóba, és a két pont a térképen, akkor kap az alapvonaltól, amelyen a megfigyelőnek kell. ${\ displaystyle \ varphi _ {1}}$${\ displaystyle \ varphi _ {2}}$${\ displaystyle \ lambda _ {1}}$${\ displaystyle \ lambda _ {2}}$

példa

Ha a megfigyelő északi 24 ° és 26 ° között van, akkor a meghatározott időpontban a piros vonalon kell tartózkodnia.

Egy megfigyelő található valahol a Szaharában egy földrajzi szélesség között 24 és 26 ° North méri a magasságot a nap a horizont felett a kedd, április 13, 2021 at 02:00 UTC . Mért és feltöltött a nap magassága . A Tengerészeti Almanach szerint a Napnak ezen a ponton deklinációja és Greenwichi óraszöge van . A két szélességi fokhoz és a két megfelelő hosszúsághoz és és . A megfigyelőnek kell a 235 km hosszú összekötő vonal két hely között , és a Tassili n'Ajjer . Ha egy második csillagot egy második csillaggal, vagy ismét a Nappal egy másik időpontban számol, akkor ezek a megfigyelő helyzetében kereszteznek. ${\ displaystyle h = 50 ^ {\ circ} 36.0 '= 50.60 ^ {\ circ}}$${\ displaystyle \ delta = N09 ^ {\ circ} 15,6 '= 9,26 ^ {\ circ}}$${\ displaystyle Grt = 29 ^ {\ circ} 52,8 '= 29,88 ^ {\ circ}}$${\ displaystyle \ varphi _ {1} = 24 ^ {\ circ}}$${\ displaystyle \ varphi _ {2} = 26 ^ {\ circ}}$${\ displaystyle \ lambda _ {1} = 8 ^ {\ circ} 27 '}$${\ displaystyle \ lambda _ {2} = 7 ^ {\ circ} 47 '}$${\ displaystyle (\ varphi _ {1}, \ lambda _ {1})}$${\ displaystyle (\ varphi _ {2}, \ lambda _ {2})}$

Ha az ember nemcsak a két kiválasztott szélesség és az összes lehetséges szélesség hosszát kiszámítja , akkor a felső grafikán kék színnel rajzolt vonal jön létre a föld felszínén, amelyből minden megfigyelő a megadott időpontban, egy adott időpontban láthatja a napot. magassága . Amint a (kék) állványvonal mutatja, van egy második hely az Atlanti-óceánon a Bahama-szigetektől keletre, az északi 24 ° és 26 ° között, ahol a nap azonos magasságban figyelhető meg. A fenti képletet, a mínusz előjével az előtt használjuk a hely hosszának kiszámításához . ${\ displaystyle \ lambda}$${\ displaystyle \ varphi _ {1}}$${\ displaystyle \ varphi _ {2}}$${\ displaystyle h = 50 ^ {\ circ} 36 '}$${\ displaystyle \ arccos}$

Az alapvonal kiszámítása egy megközelítőleg ismert helyen

Az alapvonal meghatározásának második módja, ha a hely nagyjából ismert, a csillag magasságának és a becsült helyen számított csillag magasságának mérésén alapul. A tengeri mérföld az a távolság, amely a föld felszínén egy ívperces ( ) szöget zár be a föld közepén vagy az égi gömb közepén . Ha az égitest mért magassága ívpercekkel kisebb , mint a becsült helyre és egy adott időpontra kiszámított magasság, akkor a megfigyelő egy vonalban áll a föld görbülete miatt, amely tengeri mérföldnyire van a becsült mögött az égitestről nézve . A becsült helyhez tartozó csillag magasságát (?) a gömb oldali koszinusztörvény alapján számítják ki (mint fent) ${\ displaystyle 1 '}$${\ displaystyle x}$${\ displaystyle x}$

${\ displaystyle \ cos c = \ cos a \ cdot \ cos b + \ sin a \ cdot \ sin b \ cdot \ cos \ gamma}$

ahol ismét vonatkozik: , és${\ displaystyle a = 90 ^ {\ circ} - \ delta}$${\ displaystyle \; \; b = 90 ^ {\ circ} - \ varphi \; \;}$${\ displaystyle \; \; c = 90 ^ {\ circ} -h}$

A szög a feltételezett hely földrajzi hosszúságának és a csillag jelenlegi greenwichi óraszögének összege. ${\ displaystyle \ gamma}$

${\ displaystyle \ gamma = Grt + \ lambda}$

A jelenlegi greenwichi óraszög a csillagászati ​​almanachban található.

Ha valaki helyettesíti az oldalsó koszinusztörvényt és a leírtak szerint, az következik: ${\ displaystyle a, b}$${\ displaystyle c}$

${\ displaystyle \ sin h = \ sin \ varphi \ cdot \ sin \ delta + \ cos \ varphi \ cdot \ cos \ delta \ cdot \ cos \ gamma}$

Tehát a számított magasság : ${\ displaystyle h}$

${\displaystyle h=\arcsin \lbrack \sin \varphi \cdot \sin \delta +\cos \varphi \cdot \cos \delta \cdot \cos \gamma \rbrack }$

Az égitest azimutja a becsült helyre és a megadott időre a következő mellékkoszinustörvény alapján számítható:

${\ displaystyle \, \ cos a = \ cos b \ cdot \ cos c + \ sin b \ cdot \ sin c \ cdot \ cos \ alfa}$

Ha az utolsó képlet értékeit lecseréli a fentiek szerint, és megoldja a következőket: ${\ displaystyle a, b, c}$${\ displaystyle \ alpha}$

${\displaystyle \alpha =\pm \arccos \left[{\frac {\sin \delta -\sin h\cdot \sin \varphi }{\cos h\cdot \cos \varphi }}\right]}$

Most az azimut és az égitest magassága ismert egy bizonyos időpontban és egy bizonyos becsült helyen. Az ArcCos funkció 0 és 180 ° közötti pozitív és negatív szögeket szolgáltat. Ha feltételezzük, hogy a szög pozitív, akkor az azimut kelet felé mutat. Ha feltételezzük, hogy a szög negatív, akkor ez egy nyugat felé irányított azimut . ${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle \ alpha}$${\ displaystyle = 360 ^ {\ circ} + \ alpha}$

példa

A példában az alapvonal 19,5 tengeri mérföldnyire van El Goleától nyugatra

Az El Golea Oasis közelében vagy , de nem tudod, hogy az oázistól keletre vagy nyugatra vagy. Az oázis közepe a koordinátákon és . Ez hétfő, június 21, 2021 16:00 UTC-kor van a homokban sivatagban végzett mérés a magassága a nap: . Az Almanach szerint a Greenwichi óraszög és a Nap deklinációja ekkor: és . Helyettesítve , és a magasság képletében azt látjuk, hogy az adott napon a nap az adott időben az El Goleas horizont felett van. Behelyettesítve ezt a magasságot , és a képlet az azimut A, azt találjuk, hogy az azimut vagy van. Tudjuk, hogy UTC óra 4 órakor a nap El Goleától nyugatra van , ezért az első azimut ránk vonatkozik. ${\ displaystyle \ varphi = 30 ^ {\ circ} 35.0'N}$${\ displaystyle \ lambda = 002 ^ {\ circ} 53.0'E}$${\ displaystyle h_ {M} = 55 ^ {\ circ} 41.8 '}$${\ displaystyle Grt = 59 ^ {\ circ} 31,3 '}$${\ displaystyle \ delta = N23 ^ {\ circ} 26.2 '}$${\ displaystyle \ varphi}$${\ displaystyle \ delta}$${\ displaystyle \ gamma = Grt + \ lambda = 62,405 ^ {\ circ}}$${\ displaystyle h = 55 ^ {\ circ} 22,3 '}$${\ displaystyle h}$${\ displaystyle \ delta}$${\ displaystyle \ varphi}$${\ displaystyle \ alpha = 267 ^ {\ circ} 33.0 '}$${\ displaystyle \ alpha = 92 ^ {\ circ} 27.1 '}$

A sivatagban mért magasság 19,5 '-kal magasabb, mint a nap magassága, amelyet az adott időben El Golea-ban megfigyeltünk volna. Tehát 19,5 tengeri mérföldnyire El Golea-tól a nap irányába eső vonalon vagyunk. El Golea felől indulva húzzon egy vonalat a térkép azimutjával, és 19,5 NM = 36,11 km távolságban keresztezze rajta a helyzetvonalunkat. Mi található nyugati El Golea. Egy másik mérés egy másik csillaggal, vagy a nap magasságának második mérése egy másik időpontban egy második helyzetvonalat eredményez. Elhelyezkedésünk a két állványvonal metszéspontja. ${\ displaystyle h_ {M}}$${\ displaystyle \ alpha = 267 ^ {\ circ} 33.0 '}$

Kiegészítő eljárások

A szélesség meghatározása

A szélesség meghatározása a sarki csillag magassági szögével; A hosszúság meghatározása a nagy merítőkanál helyzetéből egy bizonyos időpontban. Referenciapont a szögek becsléséhez: Az Északi Csillag és a Nagy Göncöl távolsága körülbelül 28 °, a Nagy Göncöl két oldalcsillaga közötti távolság körülbelül 5,5 °. A Nagy Göncöl nem mindig látható a kb. 30 ° szélességtől délre.

A földrajzi szélességet közvetlenül meghatározhatjuk a nap legmagasabb szintjének (ún. Ebéd evőeszközök ) vagy egy kiemelkedő rögzített csillag ( felső csúcspont) mérésével is . A szextáns feltalálásáig ezt a Jákob botjával végezték . A szélcsendes időben és világosan felismerhető horizont pontossága körülbelül egy ív perc (1/60 fok) lehet elérni modern sextans, ami összesen egy tengeri mérföld megfelel (1852 m). Az űrhajózásnak ezt a formáját szélességi hajózásnak is nevezik , az eredményt pedig déli szélességnek.

A póluscsillag különleges szerepet tölt be a csillagok között, mert a Föld Egyenlítőjétől északra az égi pólushoz közeli elhelyezkedése miatt egész éjszaka látható, könnyen azonosítható és kellően fényes. A póluscsillag mért magassági szögéből a földrajzi szélességet csak néhány matematikai korrekció után kapjuk meg (maximum 0,9 °).

Ha valaki megfigyeli a csillag felső csúcspontját , akkor meridiánszélességről beszél . Azt is könnyű értékelni (egyszerűsített Sterneck módszer ), és ha a déli irányban nem pontosan ismert, a méréseket is végrehajthatjuk egy circumsidian módon.

A hosszúság meghatározása

A földrajzi hosszúság meghatározása csak egy pontos időmérés segítségével lehetséges, és a tengerészet történelmében a hosszúsági problémaként került be . A csillagos ég tájolása a naptól, a világidőtől és a hosszúságtól függ. Ha a dátum és az idő (UTC) ismert, a hosszúságot a csillag helyzetéből kapjuk.

1. példa: A kiindulási pontnál 2: 00-kor a szoláris idő szerint a cirkumpoláris Big Dipper a képen látható módon van tájolva. Más hosszúsági pozíciókban a hosszúsági szög szerint elforgatva jelenik meg: Ha 30 ° -kal keletebbre van, akkor a 4-es helyzetben van, a nyugati 30 ° -nál 0-nál.

2. példa: Egy szélességi fok mentén máskor eléri a Nagy Göncöl azonos helyzetét. Egy hosszúsági fok különbsége 24 óra / 360 °, azaz 4 perc időeltolódást okoz. Például, ha a Nagy Göncöl 3:00 óráig nem éri el a pozíciót, akkor a kiindulási ponttól nyugatra van 15 °.

Ha valaki a nap csúcspontját annak magassági szögéből figyeli , akkor a tengeri almanachból meghatározhatja saját helyének hosszát . Mivel a nap útja délben szinte vízszintes, a csúcspont csak akkor határozható meg elég pontosan, ha a csúcs előtt és után ugyanazon napmagasság kétszerese átlagolódik. Ha a megfigyelő e két időpont között mozgott, akkor a második napmagasság korrekciójára van szükség, különösen az észak-déli helyváltoztatáshoz (lásd vitorlázás ).

Évente négyszer (április 16., június 14., szeptember 1. és december 25.) az idő egyenlete nulla. Ezekben a napokban a hossz további táblázatok nélkül meghatározható - csak a nap legmagasabb helyzetéből és az UTC-ből.

A hossz probléma lehet feltalálása előtt a hajó kronométer csak hozzávetőlegesen Tobias Mayer eljárás Hold távolságot megoldani, de a legjobb, a tizedfoka. Mivel

• a holdpálya számos nehézséget okoz, amelyeket nehéz kiszámítani,
• és csak óránként halad előre az átmérőjével;
• A mérőeszköz helyzetét, amellyel a hold és a csillag közötti kis szöget mérik, csak kísérletekkel lehet meghatározni, ezért pontatlanul.

További fejlesztés és korszerű pozicionálás

Csak a 19. század végén lettek olyan olcsók a nagy pontosságú, robusztus órák, amelyeket minden kapitány megengedhetett magának, és az időmérés elve végül érvényesült Mayer holdtávolsági módszerével szemben. Mivel a föld kb. 463 m / s sebességgel mozog az Egyenlítőnél, az 1 másodperces óra hiba akár 463 m helyzethibát okoz. A rövidhullámú rádió bevezetésével lehetővé vált az időinformációk (időjelek) pontos fogadása a másodikra ​​a nyílt tengeren egyszerű rádióberendezésekkel a helyzetmeghatározás tovább javult. Ma a navigátor a Marcq Saint-Hilaire szerinti magasságkülönbség-módszert alkalmazza helyzetének meghatározásához : A horizont horizont feletti csillagmagasságát a mérési időpontban a kapcsolási pontra számítják ki.

A szintvonal (az a vonal a föld felszínén, ahonnan minden megfigyelő ugyanazon magassági szöget méri egy adott csillagra) egy kör a föld felszínén. Ezen a vonalon minden megfigyelő egyenlő távolságra van a képponttól, attól a helytől, ahol a csillag és a föld közepe közötti összekötő vonal átszúrja a föld felszínét. Ezeknek a köröknek a nagy sugara miatt a szint a gyakorlatban egyenesnek tekinthető, ha a csillag horizontja feletti magassági szöge kisebb, mint 85 °. Ennek eredménye egy alapvonal. Ha több csillag állványvonalát elvágja, akkor igazi helyet kap. Ha z. Például, ha napközben csak a nap áll rendelkezésre egyedüli égitestként, az egyik „vitorlázza” az irányvonalat, és így eltolja a pálya mentén a megtett távolság mentén, amíg egy másik tartási vonalat nem kap, amellyel ez a útkereszteződés. Ez a „vitorlázás” minden típusú alapvonalra alkalmazható (lásd a navigációt ).

Manapság a hajók műholdas navigációs rendszereket használnak a navigációhoz , de csillagászati ​​módszerekkel (azaz táblázatokkal és eszközökkel) továbbra is szükség van eszközökre a helyzet meghatározásához. Körülbelül tízéves szünet után az amerikai haditengerészet 2011 óta tanítja újra a navigátorokat, 2015 őszétől pedig az összes csillagászati ​​navigációs tisztet.

Lásd még

• Navigációs csillag
• Hosszúságú óra , asztroláb , szextáns
• GPS , GLONASS , Galileo
• Dead Reckoning , csapágy a Polarstern
• bolygóközi navigáció
• Térszeksztáns , térbeli helyzet
• Csillagászati ​​tehetetlenségi navigáció

irodalom

• Dava Sobel : Hosszúság . btb papírkötés, 1998. ISBN 3-442-72318-3 . (Eredet: Hosszúság , 1995)
• Frank Mestemacher: Csillagászati ​​navigáció. Nem csak azért, hogy megérkezzen. Kruse, Stralsund 2013, ISBN 978-3-941444-87-4
• Wolf Nebe: Az asztronavigáció gyakorlása. Az alapok magyarázata színes grafika segítségével; gyors helymeghatározás világosan felépített utasításokkal. Delius Klasing, Bielefeld 1997, ISBN 3-7688-0984-6
• Bobby Schenk : Asztronavigáció. Delius Klasing, Bielefeld 2000, ISBN 3-7688-0259-0
• Gerhard Meyer-Uhl: Gyakorlati asztronavigáció körüljárókkal. (= BLV-Bordpraxis, 7. szám) BLV-Verlagsgesellschaft, München / Bécs / Zürich 1980. ISBN 3-405-12219-8
• Karl-Richard Albrand: A csillagászati ​​navigáció ma. (= Naprakész, továbbképzés a fedélzeten, 24. szám) Kiadja a Sozialwerk für Seeleute e. V., Hamburg. Új, átdolgozott kiadás, státus 1991. Hamburg: Sfs, 1991
• Mary Blewitt: Gyakorlati navigáció a csillagokért. Delius Klasing, Bielefeld 1992, ISBN 978-3-87412-033-3
• Walter Stein ; Werner Kumm: Csillagászati ​​navigáció. ( Yacht Library , 88. évfolyam) 11. kiadás. Delius Klasing, Bielefeld 2002, ISBN 3-87412-138-0
• Werner F. Schmidt: Csillagászati ​​navigáció. Tanítás és kézikönyv diákok és gyakorlók számára. 2. kiadás. Springer, Berlin / Heidelberg / New York / Barcelona / Budapest / Hong Kong / London / Milánó / Párizs / Santa Clara / Szingapúr / Tokió 1996, ISBN 3-540-60337-9
• Winfried Böhm: Navigációs kézikönyv - kifejezések, képletek, eljárások, sémák. Bussesche Verlagshandlung, Herford 1978, ISBN 3-87120-323-8
• Joachim Böhme, Walter Steinfatt, Lothar Uhlig: Csillagászati ​​navigáció. (= Útmutató a navigációhoz). 4. kiadás. Transpress Verlag for Transport, Berlin 1987, ISBN 3-344-00000-4
• CS Draper: Űrnavigáció - útmutatás és irányítás. Mackay, London 1966
• Edward V. Stearns: Navigáció és útmutatás az űrben. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1963
• Hasso Eichel: Helymeghatározás a csillagok szerint. Franckh's Verlagshandlung, Stuttgart 1962
• Robert A. Park, Thomas Magness: Bolygók közötti navigáció - alapelvek és módszerek más bolygókra történő utazásokhoz. Holt, Rinehart és Winston, New York 1964
• Erwin Schrödinger ; P. Jordan; H. Siedentopf: Tájékozódás az űrben. (= A nemzetközi fórum, 3. kérdés). Fontana-Verlag, Zürich 1954
• Markus Werthmann: Asztronavigáció. Dipl.-Arb., Innsbrucki Egyetem, 2008
• Sergejs Slaucitajs: A csillagászati ​​navigációról nagy szélességi körön = On astronomical navigation on high platitudes . (= A Balti Egyetem közreműködései, Nor.14) Balti Egyetem, Pinneberg 1947. 16 oldal

web Linkek

• Lépésenkénti útmutató a csillagászati ​​navigációhoz
• Asztronavigáció vitorlás közben
• Ephemeris és csillagpozíciók

Egyéni bizonyíték

1. ↑ lásd az angol Wikipédiában
2. ↑ Tengerbiztonsági információk. In: msi.nga.mil , hozzáférés : 2012. november 15
3. ↑ A Pamir bukása, három kérdés . In: Der Spiegel . Nem. 1958. 30. ( online ). 
4. ↑ ^{a b c d} Például: A tengerészeti almanach 2021
5. ↑ Tim Prudente: Látva csillagok, újra: Naval Academy visszaállítja égi navigáció. In: Fővárosi Közlöny , 2015. október 12 .; megtekintve 2015. október 15-én