Techniken foar it berekkenjen fan skipposysje mei help fan astronomy
Temidden fan foarútgong yn GPS en digitale navigaasjeapparaten bliuwt de technyk fan it berekkenjen fan de posysje fan in skip mei help fan astronomy (astronomyske navigaasje of himelske navigaasje) relevant. Mear as gewoan in romantysk tiidferdriuw foar seelju út it ferline, tsjinnet dizze feardigens as in essensjele reservekopy as elektroanyske systemen ûnderbrutsen wurde, sinjalen ferlern geane of apparatuer útfalt. Troch gebrûk te meitsjen fan himellichems - de sinne, moanne, planeten en stjerren - kin in navigator selsstannich de posysje fan in skip op 'e iepen see bepale. Dit artikel besprekt de basisprinsipes, brûkte ark en praktyske stappen foar it berekkenjen fan de posysje fan in skip mei help fan astronomy.
1. Basisprinsipes fan astronomyske navigaasje
Astronomyske navigaasje is basearre op it mjitten fan 'e hichte fan in himellichem relatyf oan 'e hoarizon op in bepaald momint. As wy witte:
1) tige krekte observaasjetiid,
2) de posysje fan himellichems op dat stuit (fan astronomyske gegevens), en
3) de mjitten hichtehoeke fan in himellichem,
Dan kinne wy in posysjeline (LOP) op 'e kaart tekenje. Troch twa of mear LOP's te kombinearjen fan observaasjes fan ferskate himellichems, krije wy in krusingspunt dat de skatte posysje (fêste) fan it skip wurdt.
Konseptueel, as in stjer op in bepaalde hichte boppe de hoarizon is, is it skip op in grutte sirkel op it ierdoerflak dy't de sirkel fan gelikense hichte neamd wurdt. Omdat de sirkel sa grut is op in seekaart , kin in lyts diel dêrfan beskôge wurde as in rjochte line: dat is de lingte fan 'e horizon.
2. Ferplichte apparatuer
Om astronomyske berekkeningen fan skipposysjes út te fieren, omfettet de wichtichste apparatuer:
– Sekstant: in ark foar it mjitten fan 'e hoeke tusken himellichems en de hoarizon (hichte fan himellichems).
– Chronometer: in krekte skipsklok, ynsteld op standerttiid (meastal UTC/GMT).
– Nautyske Almanak: befettet oeregegevens oer de posysjes fan himellichems (en korreksjes fan minuten/sekonden).
– Reduksjetabellen of berekkeningsmetoaden: bygelyks Sichtreduksjetabellen (HO 249/HO 229) of hânmjittige trigonometryske berekkeningen.
– Nautyske kaarten, potlead, liniaal en plotter: om LOP te tekenjen en fixes te krijen.
– Kompas en snelheidslog (opsjoneel mar handich): om de startposysje te skatten foar de astronomyske fêststelling.
Hoewol't der no rekkenmasines en apps binne, bliuwt it basisprinsipe itselde: sekstantmjitting + krekte tiid + almanak + reduksje + plot.
3. Mjitten mei in sekstant: "Sicht" nimme
De earste stap is om in observaasje (sicht) te meitsjen. Bygelyks, foar de sinne:
1) Kies in objekt: De sinne wurdt faak brûkt om't dy maklik sichtber is; stjerren wurde brûkt by skimer/moarnsjûn; planeten en de moanne kinne ek brûkt wurde.
2) Mjit de hichte fan it himelske objekt (Hs): rjochtsje de sekstant oant it byld fan it himelske objekt de horizonline "oanrekket".
3) Registrearje de UTC-tiid mei sekondenpresyzje: om't de ferskowing yn 'e posysjes fan himellichems rap feroaret, kin in tiid dy't 4 sekonden ôfwykt sawat 1 seemyl yn lingtegraad betsjutte (rûchwei, om't de ierde 15° yn 'e oere draait).
4) Werhelje ferskate kearen: doch ferskate mjittingen en nim it gemiddelde om flaters te ferminderjen.
Foar stjerren wurde waarnimmings meastentiids dien as de hoarizon noch dúdlik sichtber is: boargerlike skimer. Foar de sinne oerdeis is in mienskiplike technyk it mjitten fan 'e hichte om de line fan sterke posysje (LOP) te krijen en ek de breedtegraad fan 'e meridiaanpassaazje (kulminaasje) te finen.
4. Sekstantkorreksje: Fan Hs nei Ho
De hoeke dy't troch de sekstant ôflêzen wurdt (Hs) is net klear foar gebrûk. Hy moat korrizjeare wurde nei de waarnommen hichte (Ho) mei ferskate standertkorreksjes:
– Yndeksflater (IE): nul flater yn 'e sekstant. Kompensearre troch yndekskorreksje.
– Dip (horizonkorreksje): om't de waarnimmer boppe seenivo is, liket de hoarizon te "sakjen". De dip hinget ôf fan 'e hichte fan it each fan it oerflak.
– Breking (atmosfearyske breking): de atmosfear bûgt ljocht sadat objekten heger lykje.
– Sinne/Moanne-korreksje: foar de sinne en moanne binne d'r ekstra korreksjes lykas healdiameter (it mjitten fan 'e boppe-/ûnderrâne) en parallaks (benammen de moanne).
Nei't alle korreksjes tapast binne, wurdt Ho krigen. Dizze Ho-wearde wurdt brûkt yn it reduksjeproses om de LOP te krijen.
5. Bepale gegevens oer himelske objekten út 'e Almanak
Ut 'e Nautyske Almanak naam de navigator:
– GHA (Greenwich Hour Angle): de oerehoek fan in himellichem relatyf oan de Greenwich-meridiaan, relatearre oan lingtegraad.
– Deklinaasje (Dec): de "himelske breedtegraad" fan it objekt, noard (+) of súd (-).
Omdat almanakken typysk oerewearden jouwe, wurdt ynterpolaasje útfierd foar de minuten en sekonden fan 'e observaasjetiid. De krektens fan ynterpolaasje is wichtich, foaral foar de rap bewegende moanne.
6. Intercept Method (Marcq St. Hilaire)
De meast foarkommende metoade foar it berekkenjen fan moderne LOP is de ynterseptmetoade. Yn essinsje fergelykje wy de hichte fan 'e "oannommen posysje" fan 'e oannommen posysje (AP) mei de werklike waarnommen hichte (Ho).
De rappe stappen binne:
1) Bepale de rûsde posysje (DR/EP): út berekkening (koers en ôfleine ôfstân) of rûsde lêste posysje.
2) Selektearje Oannommen Posysje (AP): ôfrûne om berekkeningen makliker te meitsjen (bygelyks rûnje breedtegraad en rûnje LHA).
3) Berekenje LHA (Lokale Oerehoeke):
LHA = GHA ± lingtegraad (tekens oanpast: eastlike lingtegraad wurdt meastentiids ôflutsen, westlike lingtegraad wurdt tafoege - ôfhinklik fan 'e brûkte tabelkonvinsje).
4) Berekenje de rekkenkundige hichte (Hc) en azimut (Zn) fan AP mei de HO-tabel of sferyske trigonometrieformule.
5) Fergelykje Ho mei Hc:
Ynsnijpunt = Ho − Hc (yn bôgeminuten; 1′ ≈ 1 seemyl).
– As Ho > Hc: “rjochting” (it skip is tichter by it himellichem as AP)
– As Ho < Hc: “fuort”
6) LOP plotte: Fanút AP, tekenje in azimutline nei Zn, mjit dan it ynterseksjepunt nei/fuort, pleats in punt. Fanút dat punt, tekenje in loodrechte line nei de azimut - dat is de LOP.
Mei ien observaasje krije wy ien posysjeline. In minimum fan twa posysjelinen fan twa himellichems (of twa ferskillende tiden) binne nedich foar in bepaling.
7. De oplossing krije: Twa of trije LOP's kombinearje
Der binne ferskate manieren om in reparaasje te bouwen:
– Twa ferskillende himelske objekten op koarte tiden (bygelyks twa stjerren by skimer).
– Sinne twa kear mei in tiidsynterval (rinnende fix): de earste LOP wurdt "ferpleatst" neffens de beweging fan it skip oant de twadde LOP-tiid.
– Trije himellichems: soargje foar in sterkere fixaasje en meitsje flaterdeteksje mooglik (LOP foarmet in lytse trijehoek).
By skimer nimme navigators faak 3-5 stjerren om't:
1) de stjer produseart ferskillende azimuten (LOP snijt ûnder in goede hoeke),
2) koarte observaasjetiid,
3) de hoarizon is noch dúdlik.
De bêste resultaten binne meastal as de twa LOP's inoar hast 90° krúse, om't de mjitûnwissichheid resulteart yn in lytser flatergebiet.
8. Breedtegraad berekkenje fanút de kulminaasje fan 'e sinne (middeissicht)
Neist de ûnderskeppingsmetoade is in tige brûkbere klassike technyk it middeissicht foar breedtegraad. As de sinne syn deistige heechste punt berikt (meridiaanpassaazje), is de rjochting fan 'e sinne direkt noard/súd, en wurdt de breedtegraadberekkening ienfâldiger:
Yn 't algemien:
– Breedtegraad ≈ 90° − Ho + Dec , wêrby't it teken ôfhinklik is fan oft de sinne en de waarnimmer op itselde healrûn binne (N/S).
De navigator moat noch altyd de Hs → Ho-korreksje tapasse, Dec fan 'e almanak nimme by lokale kulminaasje, en notearje oft de sinne noardlik of súdlik is fan it senit fan 'e waarnimmer. Middeissicht jout goede breedtegraad, mar lingtegraad fereasket noch oare techniken (bygelyks moarns-/jûnssicht of de tiidmetoade).
9. Boarnen fan flaters en hoe't se te ferminderjen binne
Astronomyske navigaasje fereasket presyzje, mar it is ek tolerant as it goed dien wurdt. Faak foarkommende flaters binne ûnder oaren:
– Tiidûnkrektens: net-korrizjearre chronometerdrift.
– Undúdlike hoarizon: hege weagen, mist of skitterjen.
– Yndeksflater is ferkeard: de sekstant is net kalibrearre.
- Fout yn stjeridentifikaasje.
– Plottflater: flater by it tekenjen fan ynterseksje en LOP.
Mitigaasje:
– kontrolearje de flateryndeks foar observaasje,
- nim ferskate sichtpunten en meitsje in gemiddelde dêrfan,
– maklik werkenbere stjerren brûke,
- meitsje berekkeningen en plots sekuer,
– fergelykje mei DR/EP om de resultaten ridlik te meitsjen.
10. Wêrom moat men noch leare?
Wylst GPS tige krekt is, biedt astronomyske navigaasje trije wichtige foardielen:
1) Needhelp: as der in probleem is mei de elektrisiteit, antenne of sinjaal.
2) Unôfhinklike ferifikaasje: derfoar soargje dat de elektroanyske posysje net misliedend is.
3) In folsleiner begryp fan navigaasje: it ferbetterjen fan 'e dissipline, observaasje- en analytyske feardigens fan 'e navigator.
In seeman dy't syn posysje astronomysk berekkenje kin, hat mear fertrouwen as er fier fan lân en kommunikaasjetsjinsten is.
Penutup
De technyk foar it berekkenjen fan 'e posysje fan in skip mei help fan astronomy kombinearret observaasje, tiidregistraasje, almanakgegevens en sferyske geometryske berekkeningen om posysjelinen en fixes te produsearjen. Fan sekstantmjittingen, it korrigearjen fan Hs nei Ho, it nimmen fan GHA en deklinaasje fan almanakken, oant it ûnderskeppen en plotten fan LOP's - al dizze meitsje in selsstannich navigaasjesysteem dat de test fan 'e tiid al hûnderten jierren trochstaan hat. Yn 'e moderne tiid bliuwe dizze feardigens weardefol as in betroubere reservekopy en in maritiem wittenskiplik erfgoed dat it behâld wurdich is.
As jo wolle, kin ik in ienfâldich berekkeningsfoarbyld (mei sifers) tafoegje foar ien sicht op 'e sinne of in foarbyld fan in fêste stjer by skimer om it proses praktysker te meitsjen.
