Zaprzyjaźniona blondynka, chyba fanatyczka żeglarstwa, poprosiła bym wytłumaczył jej na czym polega astronawigacja. Chętnie bym to zrobił jakąś wygwieżdżoną nocą, ale na razie robię pierwsza przymiarkę do tematu, który może zainteresować paru żeglarzy.

Astronawigacja, czyli żegluga według gwiazd to historia żeglarstwa, historia odkryć, historia cywilizacji. I choć orientowanie się według Słońca i gwiazd jest chwilowo niemodne z powodu wyręki sztucznych satelitów Ziemi, powrócimy do tej wiedzy, gdy przyjdzie pora bardziej powszechnych rejsów kosmicznych.

Nie wdając się więc w zawiłe szczegóły nachylenia i obrotów gwiazd i planet podam najprostszą procedurę obliczeniową, której efektem powinna być w miarę dokładna pozycja na morzu.

Dla celów jachtingowych korzysta się z pomiaru wysokości kątowej Słońca w określonym momencie (zegar, chronometr) i porównaniu tego pomiaru z danymi tabelarycznymi dotyczącymi tego właśnie momentu. W rezultacie otrzymuje się linię pozycyjną, prostopadłą do azymutu słonecznego i trzeba paru godzin, by azymut zmienił się na tyle, by linie pozycyjne przecinały się pod dostatecznie dużym kątem.

Wzór obliczenia linii pozycyjnej

Praktycznie jeden pomiar (lub serię kilku) wykonuje się przed południem, by po południu mieć już pewną pozycję w efekcie kolejnego pomiaru (lub serii). Moment kulminacji Słońca może również służyć do wykreślenia linii pozycyjnej. Wystarczy do tego znajomość deklinacji Słońca na dany dzień i godzinę, niepotrzebny jest dokładny czas ani tablice redukcyjne do poszukiwania m.in. azymutu, który w tym momencie wynosi 180º, a linia pozycyjna biegnie poziomo i jest bezpośrednio szerokością geograficzną.

Pomiar wysokości gwiazd jest mało praktyczny w sytuacji chwiejnego pokładu i słabo widocznego horyzontu (najlepiej o świcie lub o zmierzchu), natomiast pozwala uzyskać natychmiastową pozycję, jeśli „ustrzelimy” dwie gwiazdy jedna po drugiej.

Powracając do sposobu wykreślania linii pozycyjnej ze Słońca – istnieją gotowe formularze schematu postępowania i warto nimi dysponować ( patrz rys. obok ).

 Dla uproszczenia procedury proponuję oddzielić rzeczywisty pomiar wysokości Słońca poprawiony o błąd indeksu i ogólną poprawkę od tablic redukcyjnych, z których otrzymujemy azymut  i tabelaryczną wysokość Słońca.

 

Fragment tablic redukcyjnych dla szerokości 55 stopni N/S

Wśród różnych możliwych błędów sekstantu sprawdza się na bieżąco tylko błąd indeksu– czy sekstant ustawiony na 0 rzeczywiście jest wyzerowany. Ustawia się więc oba lusterka tak, by w lunetce widoczna była ciągła linia horyzontu. Jeśli noniusz kątomierza wykaże inną wartość to jest to właśnie błąd indeksu i trzeba go w obliczeniach uwzględnić.

Ogólną poprawkę (i dodatkową poprawkę) otrzymujemy z tablic nawigacyjnych lub z almanachu (na rysunku fragment). Uwzględnia ona fakt, że mierzymy dolną lub górną krawędź Słońca, średnie warunki ciśnienia i tenmoperatury, refrakcję itp.

Fragment efemerydów, informacji o położeniu Słońca i Księżyca

Pozycję Słońca w tabelach zwanych efemerydami określa się kątem godzinnym G.H.A.(w jednej płaszczyźnie) w miarę jak Ziemia obraca się wokół swojej osi i deklinacją Słońca Dec. (w drugiej płaszczyźnie) w miarę jak Ziemia odchyla swoją oś w jedną lub drugą stronę w czasie całego roku. Deklinacja jest dodatnia (północna), gdy Słońce świeci na półkulę północną (lato) lub ujemna (południowa) gdy świeci na półkulę południową (zima).

Te dane, a więc kąt godzinny i deklinację  znajdujemy w almanachu nautycznym (w internecie www.tecepe.com.br) lub kalkulatorze nawigacyjnym. Kąt godzinny odnosi się do południka Greenwich (GHA – Greenwich Hour Angle), więc dla naszych potrzeb należy go przesunąć do naszej pozycji przez algebraiczne dodanie naszej zliczonej długości geograficznej ( wschodnia +, zachodnia - ). W efekcie otrzymujemy lokalny kąt godzinny (LHA – Local Hour Angle).

Interpolacja GHA - minuty i sekundy po równej godzinie

 

Na tym etapie pojawiają się dwie trudności: w almanachu dane GHA podawane są na pełną godzinę lub nawet co dwie, a moment obserwacji wypada na określoną godzinę, minutę i sekundę. Wymaga to interpolacji, w czym pomaga nam odpowiednia tablica z almanachu (fragment strony).

Druga trudność wynika z faktu, że tablice redukcyjne układane są dla określonej szerokości geograficznej (w pełnych stopniach) i deklinacji ( co 30’) i LHA w pełnych stopniach. Trudność tę omijamy zwodem polegającym na ustaleniu zupełnie innej pozycji zliczonej, leżącej na równoleżniku (szerokość geograficzna o pełnych stopniach) i takiej, która w sumie z GHA da pełną wartość LHA.

Z tablic redukcyjnych ( popatrz u góry) uzyskuje się bezpośrednio azymut i wysokość Słońca. Należy jednak uwzględnić deklinację Słońca, jeśli różni się od tej, którą wchodziliśmy do tablic redukcyjnych. Poprawkę znajdziemy w odpowiedniej tabeli , która znajduje się na wyklejce tablic redukcyjnych lub  na oddzielnej wkładce.

Mając azymut i wysokość Słońca wykreślamy pod odpowiednim kątem linię na plottingu przechodzącą przez pozycję zliczoną (ale tę zmyśloną dla potrzeb LHA) i porównujemy z wynikiem pomiaru. Jeśli zmierzona wartość jest większa -  linię pozycyjną przesuwamy bliżej Słońca, jeśli mniejsza -  linia pozycyjna będzie przebiegała dalej od Słońca.

Położenie linii pozycyjnej w stosunku do wartości tabelarycznej - bliżej Słońca gdy kąt większy...

Drugą linię pozycyjną wykreślamy według tego samego schematu po upływie paru godzin, uwzględnić wtedy trzeba przesunięcie jachtu wzdłuż kursu (kąta drogi) o przebytą odległość.

 Pozycja obserwowana (FIX) znajdzie się na przecięciu popołudniowej linii pozycyjnej i porannej, ale przesuniętej o przebytą odległość wzdłuż trzymanego kursu (kąta drogi).

Po przesunięciu porannej linii pozycyjnej (I) o przebytą odległość wzdłuż trzymanego kursu uzyskuje się pozycję obserwowaną (FIX) na przecięciu z linią popołudniową (II). U góry sytuacja na morzu, u dołu na mapie (plottingu).

Dalszą nawigację (zliczeniową) należy prowadzić już z tego punktu.

Dziś, w dobie rozpowszechnionych urządzeń GPS, większość jachtów żeglujących przez ocean nie ma na pokładzie sekstantów (choć polskie urzędy morskie ciągle tego wymagają), a ja sam płynąc dookoła świata wyciągnąłem swój sekstant tylko raz ( w ciągu 11 miesięcy).

 Dobrze, że nie zapomniałem do końca określania pozycji z ciał niebieskich, gdyż zdając rok temu egzamin na zawodowe papiery amerykańskie International Yacht Training musiałem się wykazać dość gruntowną wiedzą.

 A poza tym zawsze można bajerować sympatyczne blondynki, pod warunkiem, że są fanatycznymi żeglarkami.