Astro-Navigation

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Astronavigation zum mitreden...

Auch wenn es nur noch eine Handvoll Absolventen für den HochseeSchifferSchein (ca. 70-80 pro Jahr in Deutschland) gibt, ist es doch irgendwie faszinierend was da eigentlich mit dem "eigenartigen Gerät" gemacht wird.

Wie funktioniert das?

  • Ein Sextant ist ein Winkelmesser
  • Gemessen wird der Winkel zwischen Horizont und dem Meß-Zielobjekt
  • Das kann ein Leuchturm, eine Bergspitze aber auch ein Gestirn am Himmel sein

Neben einer Kreuzpeilung gibt es auch noch weitere Möglichkeiten der Positionsbestimmung.
Zum Beispiel durch: "Peilung & Abstand."

Peilungen und Abstand

  1. Standlinie durch Peilung des Leutturms
  2. Winkel messen von Boden/Horizont zur Spitze/bzw. Feuerhöhe des Leuchtturms (Marineglas mit Strichplatte oder Sextanten)
  3. Berechnen des Abstands (Feuer in der Kimm, oder Trigonometrie), Höhe des Leuchtturms aus der Seekarte oder dem Leuchtfeuerverzeichnis.
  4. Eintragen des Abstandes auf die Standlinie (z.B. mit Zirkel).
    Da wo sich meine Standlinie und der Abstand kreuzen ist meine meine Position.

Fazit: Durch Standlinie und Winkel kann ich meine Position bestimmen - allerdings ist mir die Position des Leuchtturm (sehe ich in der Seekarte) bekannt.

Was hat das jetzt mit Astronavigation zu tun? - eine ganze Menge!

Man stelle sich vor, der Leuchturm (mit seinem Leuchtfeuer) wäre nicht nur 45m hoch, sondern würde "in den Himmel" wachsen. In der Nacht wäre das Leuchtfeuer wie ein Gestirn!
Einziges Problem: Im Gegensatz zum Leuchturm kenne ich die Position des Gestirns nicht und gleichzeitig bewegt es sich auch noch.

...oder vielleicht gibt es doch eine Möglichkeit?

Ein bisschen Vorstellung ist jetzt gefragt:
Tun wir mal so, als würde

  • die Erde und der Mond still stehen
  • es gäbe eine Linie vom Mittelpunkt des Mondes zum Mittelpunkt der Erde
  • da wo der Linienstrahl vom Mond auf den Weg zum Mittelpunkt unserer Erde unterwegs ist, muss der Strahl zwangsläufig die Erdoberfläche durchstoßen.
  • Diesen Punkt nennt man "Bildpunkt eines Gestirns"
  • Der Ort des Bildpunktes auf dem "Boden" entspricht nun der "Position" unseres in den Himmel gewachsenen Leuchtturms.
  • Wie kommen wir nun zur unserer Position?
    • Wir benötigen die Position des Bildpunktes
    • Den Winkel zwischen Horizont und dem "Leuchtfeuer" sprich Mond
    • Feuerhöhe = Abstand zwischen Bildpunkt und Mond
  • So kann ich eine eindeutige Positionsbestimmung (unter Zuhilfenahme des Winkelmessers = Sextant) vornehmen.

So weit so gut... 
leider - (vielleicht auch Gott sei Dank) - dreht sich unsere Erde - und der Mond bewegt sich auch, auch der Abstand ändert sich ständig...
und damit auch der "Bildpunkt des Mondes".

Aber Johannes Keppler, Isaac Newton und andere haben ja nicht umsonst jede Menge Ruhm eingeheimst. Mit Hilfe deren Erkenntisse kann nämlich die Bewegung der Gestirne und das Verhältnis (Abstand und Position) und damit unser "Bildpunkt" genau berechnet werden. Selbst wenn sich die Gestirne mehrdimensional bewegen und damit der Bildpunkt auf der Erdoberfläche.

Im Gegensatz zu unserem Leuchtturm, dessen Koordination wir aus der Seekarte entnehmen können, "fliegt" unser Bildpunkt des Gestirns / Mond ständig über den Boden dahin.

Wie geht nun Astronavigation?

Ich peile das Gestirn (z.B. Mond), messe den Winkel (Horizont Mond) und schaue auf die Uhr! und erinnere mich daran, welches Datum wir haben.
Mit diesen "Werten" krame ich nun mein "Nautisches Jahrbuch" heraus (das jährlich heraus gegeben wird) und nutze:

  • gemessene Werte, Nautisches Jahrbuch, passende Formeln (mit den dazugehörigen Koorekturwerten) und schon habe meine Position.
    Etwa auf 500m (wenn ich sehr gut bin) oder vielleicht auch nur auf ca. 2sm genau.
  • Astronavigation wendet man ja nicht an, wenn ich 2 Seemeilen vom Hafen entfernt bin und knapp an einer Insel vorbeifahre, sondern auf "hoher See" - wenn sonst nichts mehr zu sehen ist. Es reicht also, bis ich wieder "Land" sehe um dann auf terrestrische Navigation umzuschalten

Ein paar Feinheiten möchte ich noch ergänzen:

  • Das Wissen im Umgang mit den Nautischen Jahrbuch und den passenden Formeln dazu sollte man sich erarbeiten oder einen Kurs besuchen.
  • Sextant muss vorhanden sein und das zugehörige Erfahrungswissen
  • Kreuzpeilung von 2 Gestirnen (z.B. Sonne und Mond in den Morgenstunden, wenn beide gleichzeitig zu sehen sind)
  • Kenntniss von diversen Korrekturfaktoren (Atmosphäre mit jähreszeitlicher Hebung/Senkung, Dunst, Kenntnis über Messungen oberen/unteren Rand des Gestirns bei Sonne und Mond)
  • Welche Gestirne kommen in Frage - natürlich, die im nautischen Jahrbuch sind :-) - Insgesamt kommen bis zu 80 Gestirne in Frage.
  • Gibt es passende Programme, Rechner, Apps dafür? - ja! - selbstverständlich.

Das jetzt hier geschrieben reicht alleine natürlich nicht aus um Astronavigation zu betreiben, aber vielleicht reicht es dafür, um ein wenig mitreden zu können :-)