Teknikoj por Kalkuli Ŝippozicion Uzante Astronomion
Meze de progresoj en GPS kaj ciferecaj navigaciaj aparatoj, la tekniko kalkuli la pozicion de ŝipo per astronomio (astronomia navigado aŭ ĉiela navigado) restas aktuala. Pli ol nur romantika ŝatokupo por maristoj de la pasinteco, ĉi tiu kapablo servas kiel esenca rezervo kiam elektronikaj sistemoj estas interrompitaj, signaloj perdiĝas aŭ ekipaĵo paneas. Per utiligado de ĉielaj korpoj - la Suno, Luno, planedoj kaj steloj - navigisto povas sendepende determini la pozicion de ŝipo sur la malferma maro. Ĉi tiu artikolo diskutas la bazajn principojn, ilojn uzatajn kaj praktikajn paŝojn por kalkuli la pozicion de ŝipo per astronomio.
1. Bazaj Principoj de Astronomia Navigado
Astronomia navigado baziĝas sur mezurado de la angulo de alteco de ĉiela korpo rilate al la horizonto en difinita momento. Se ni scias:
1) tre preciza observadotempo,
2) la pozicio de ĉielaj korpoj tiutempe (el astronomiaj datumoj), kaj
3) la mezurita angulo de alteco de ĉiela korpo,
Tiam ni povas desegni linion de pozicio (LOP) sur la mapo. Kombinante du aŭ pli da LOP-oj el observadoj de malsamaj ĉielaj korpoj, ni ricevas intersekciĝon, kiu fariĝas la taksita pozicio (fikso) de la ŝipo.
Koncepte, kiam stelo estas je certa alto super la horizonto, la ŝipo troviĝas sur granda cirklo sur la tera surfaco nomata la cirklo de egala alto. Ĉar la cirklo estas tiel granda sur marista mapo, malgranda parto de ĝi povas esti konsiderata rekta linio: tio estas la LOP.
2. Ekipaĵo Bezonata
Por plenumi astronomiajn kalkulojn de ŝippozicioj, la ĉefa ekipaĵo inkluzivas:
– Sekstanto: ilo por mezuri la angulon inter ĉielaj korpoj kaj la horizonto (alteco de ĉielaj korpoj).
– Kronometro: preciza ŝiphorloĝo, agordita al norma tempo (kutime UTC/GMT).
– Marista Almanako: enhavas horajn datumojn pri la pozicioj de ĉielaj korpoj (kaj minuto/sekundaj korektoj).
– Tabeloj de redukto aŭ kalkulmetodoj: ekzemple Tabeloj de redukto de videbleco (HO 249/HO 229) aŭ manaj trigonometriaj kalkuloj.
– Marmapoj, krajono, regilo kaj plotilo: por desegni LOP kaj akiri korektojn.
– Kompaso kaj rapidoregistro (nedeviga sed helpema): por taksi la komencan pozicion antaŭ la astronomia detekto.
Kvankam nun ekzistas kalkuliloj kaj aplikaĵoj, la baza principo restas la sama: sekstanto-mezurado + preciza tempo + almanako + redukto + grafikaĵo.
3. Mezurado per sekstanto: Prenante "vidpunkton"
La unua paŝo estas fari observadon (vidon). Ekzemple, por la Suno:
1) Elektu objekton: La suno ofte estas uzata ĉar ĝi estas facile videbla; steloj estas uzataj ĉe krepusko/tagiĝo; planedoj kaj la luno ankaŭ povas esti uzataj.
2) Mezuru la alton de la ĉiela objekto (Hs): direktu la sekstanton ĝis la bildo de la ĉiela objekto “tuŝas” la horizontlinion.
3) Registru UTC-tempon kun sekundoprecizeco: ĉar la ŝoviĝo en la pozicioj de ĉielaj korpoj ŝanĝiĝas rapide, tempo kiu estas malĝusta je 4 sekundoj povas signifi ĉirkaŭ 1 marmejlon en longitudo (proksimume, ĉar la tero rotacias 15° hore).
4) Ripetu plurfoje: faru plurajn mezuradojn kaj faru la averaĝon por redukti erarojn.
Por steloj, observadoj kutime estas faritaj kiam la horizonto estas ankoraŭ klare videbla: dum la civila krepusko. Por la taga Suno, ofta tekniko estas mezuri la altitudon por akiri la linion de forta pozicio (LOP) kaj ankaŭ trovi la latitudon de la meridiana trairejo (kulmino).
4. Sekstanta Korekto: De Hs al Ho
La angulo legita de la sekstanto (Hs) ne estas preta por uzo. Ĝi devas esti korektita al la observita alteco (Ho) uzante plurajn normajn korektojn:
– Indeksa Eraro (IE): nula eraro en la sekstanto. Kompensebla per indeksa korekto.
– Deklivo (horizonta korekto): ĉar la observanto estas super la marnivelo, la horizonto ŝajnas “malleviĝi”. La deklivo dependas de la alto de la okulo de la surfaco.
– Refrakto (atmosfera refrakto): la atmosfero fleksas lumon tiel ke objektoj aspektas pli altaj.
– Suno/Luno-korekto: por la Suno kaj Luno estas pliaj korektoj kiel duondiametro (mezurante la supran/malsupran randon) kaj paralakso (precipe la Luno).
Post kiam ĉiuj korektoj estas aplikitaj, oni akiras Ho. Ĉi tiu Ho-valoro estas uzata en la reduktoprocezo por akiri la LOP.
5. Determini datumojn pri ĉielaj objektoj el la Almanako
El la Marista Almanako, la navigisto prenis:
– GHA (Greenwich Hour Angle): la horangulo de ĉiela korpo rilate al la Greenwich-meridiano, rilate al longitudo.
– Deklinacio (Dec): la “ĉiela latitudo” de la objekto, norde (+) aŭ sude (-).
Ĉar almanakoj tipe donas horajn valorojn, interpolado estas farata por la minutoj kaj sekundoj de la observadotempo. La precizeco de interpolado estas grava, precipe por la rapide moviĝanta Luno.
6. Interkapta Metodo (Marcq St. Hilaire)
La plej ofta metodo por kalkuli modernan LOP estas la interkapta metodo. Esence, ni komparas la "supozitan pozicion" altitudon de la supozita pozicio (AP) kun la efektive observita alteco (Ho).
La rapidaj paŝoj estas:
1) Determinu la taksitan pozicion (DR/EP): el laŭtaksado (kurso kaj distanco vojaĝita) aŭ taksita lasta pozicio.
2) Elektu Supozitan Pozicion (AP): rondigita por faciligi kalkulojn (ekz. rondigita latitudo kaj rondigita LHA).
3) Kalkulu LHA-on (Lokan Horangulon):
LHA = GHA ± longitudo (signoj adaptitaj: orienta longitudo kutime subtrahiĝas, okcidenta longitudo aldoniĝas — depende de la uzata tabelkonvencio).
4) Kalkulu la aritmetikan alton (Hc) kaj azimuton (Zn) de AP uzante la HO-tabelon aŭ la sferan trigonometrian formulon.
5) Komparu Ho kun Hc:
Intersekto = Ho − Hc (en arkminutoj; 1′ ≈ 1 marmejlo).
– Se Ho > Hc: “direkte al” (la ŝipo estas pli proksima al la ĉiela korpo ol AP)
– Se Ho < Hc: “for” 6) Desegnu la LOP: de AP, desegnu azimutlinion direkte al Zn, poste mezuru la intersekcon direkte al/for, metu punkton. De tiu punkto desegnu perpendikularan linion al la azimuto — tio estas la LOP. Per unu observado, ni ricevas unu pozicilinion. Almenaŭ du pozicilinioj de du ĉielaj korpoj (aŭ du malsamaj tempoj) estas necesaj por fikso. 7. Akiri Fikson: Kombinante Du aŭ Tri LOP-ojn Estas pluraj manieroj konstrui fikson: - Du malsamaj ĉielaj korpoj je proksimaj tempoj (ekz., du steloj ĉe krepusko). - La suno dufoje kun intervalo (kuranta fikso): la unua LOP estas “movita” laŭ la moviĝo de la ŝipo ĝis la tempo de la dua LOP. - Tri ĉielaj korpoj: provizas pli fortan fikson kaj ebligas erardetekton (la LOP-oj formas malgrandan triangulon). Dum krepusko, navigistoj ofte prenas 3–5 stelojn ĉar: 1) la steloj produktas diversajn azimutojn (la LOP-oj intersekcas laŭ bonaj anguloj), 2) la observtempo estas mallonga, 3) la horizonto estas ankoraŭ klara. La plej bonaj rezultoj kutime estas kiam la du LOP-oj intersekcas proksime al 90°, ĉar la mezurnecerteco rezultigas pli malgrandan eraran areon. 8. Kalkulado de Latitudo El la Kulmino de la Suno (Tagmeza Vido) Krom la interkapta metodo, tre utila klasika tekniko estas la tagmeza vido por latitudo. Kiam la Suno atingas sian ĉiutagan plej altan punkton (meridiana trairejo), la direkto de la Suno estas precize norda/suda kaj la latituda kalkulo fariĝas pli simpla:
