Astronomische Navigation
Die astronomische Navigation bestimmt die Position durch Beobachtung von Gestirnen (Sonne, Sterne oder Planeten).
Table of contents |
2 Bestimmung des Längengrads 3 Buchempfehlung |
Der Breitengrad lässt sich durch Messung von Vertikalwinkeln zwischen
der Sonne im Zenit oder einem markanten Fixstern
und dem Horizont mit dem Jakobsstab oder Sextant
bestimmen. Bei ruhiger See und deutlich erkennbarem Horizont beträgt die
Genauigkeit ca. eine Bogenminute (1/60 Grad), was einer Seemeile
(ca.1,852 km) entspricht (siehe Sextant, Navigation, Astrogeodäsie).
Aus der Höhe des Polarsterns läßt sich der Breitengrad
unmittelbar ablesen.
Beispiele: Am Nordpol steht der Polarstern senkrecht über dem
Beobachter, die geographische Breite beträgt 90°.
Am Äquator steht er am Horizont, Breite 0°.
Auf dem Bild rechts steht er in einer Höhe von ca. 60° über dem Horizont, Breite 60°.
Die Orientierung der Sterne hängt ab vom Tag, der Uhrzeit und dem Längengrad. Sind
Datum und Uhrzeit bekannt, erhält man den Längengrad aus der Sternposition.
Beispiel 1: Am Ausgangspunkt ist um 2:00 Uhr Ortszeit der Große Wagen
so orientiert ist wie im Bild oben. An anderen Längengrad-Positionen erscheint er entsprechend dem Längenwinkel gedreht; bei einer um 30° östlicheren Position steht er an der Position 4, bei 30° westlich an Positon 0.
Beispiel 2: Entlang eines Breitengrads wird
dieselbe Positon des Großen Wagen oben zu anderen Zeiten erreicht. Ein Unterschied von einem
Längengrad verursacht eine Zeitverschiebung von 24h/360°. Erreicht beispielsweise der
Große Wagen die Position erst um 3:00 Uhr, befindet man sich 15° westlicher vom Ausgangspunkt.
Die Erde rotiert in 24h um 360°. Eine Schiffsreise dauert ca. 100 Tage.
Um die Länge mit gleicher Genauigkeit wie die Breite zu bestimmen (1/60°),
ist eine Genauigkeit der Zeitmessung von ca. einer Sekunde/Tag
erforderlich:
Ein Tischler und Uhrmacher aus England, John Harrison
(1693-1762) steigerte durch die Erfindungen der Hemmung und
der Temperatur-Kompensation, sowie durch präzise Produktion von schmierungsfreien
Holzrädern und später Diamantlagern die Genauigkeit
der Uhren von ca. einer Minute Abweichung pro Tag auf weniger als 0,5 Sekunden pro Tag.
Mit Einführung des Kurzwellenfunks konnten sekundengenaue Zeitinformationen (Zeitzeichen) auf hoher See mit einfachen Radiogeräten empfangen werden, wodurch sich die Positionsbestimmung weiter verbesserte.
Siehe auch: Chronometer, Astrolab, Sextant,
GPS, Koppeln, PolarsternBestimmung des Breitengrads
Als Anhaltspunkt zum Abschätzen von Winkeln: Der Abstand vom Polarstern zum Großen Wagen beträgt ca. 28°, der Abstand zwischen den beiden Seitensternen des Großen Wagens ca. 5,5°. Unterhalb einer Breite von ca. 30° gehört auch der Große Wagen zu den Sternbildern, die am Horizont untergehen können.Bestimmung des Längengrads
360°/24h * x == 1/60° / 100 Tage in Grd/Tag
x = 1/(60*100) * 24/360 in Tagen/Tag
x = 1/(60*100) * 24/360 * 24*60*60 in Sekunden/Tag
x = 1 Sek /Tag
Die Alternativen im Mittelalter zur Zeitmessung waren zwei komplizierte
Methoden: Monddistanz- und Erdmagnetfeld-Messung. Das Problem der Längenbestimmung
war für die
Seefahrt so gravierend, dass Spaniens König 1600 einen Preis aussetzte
und Englands Parlament 1714 einen weiteren von 20.000 Pfund.Buchempfehlung
Dava Sobel, Längengrad, ISBN 3-442-72318-3