Astronavigace

[Sajri]

Ahoj, vítám mezi námi dalšího příznivce astronavigace .

Ano výška pólu je zároveň zeměpisnou šířkou, takže na kvadrantu stačí jedna stupnice. Polárka je (v současnosti) necelý stupeň od pólu, a vzhledem k tomu, že kvadrant bude mít zhruba stejnou přesnost měření, asi by mohlo stačit prostě měřit výšku Polárky bez dalších oprav. Ale to se dostaneš na tu nepřesnost klidně až 100 km.

Další alternativou ke kvadrantu, co se týče přesnosti, je astroláb. Pozor, neplést s přístrojem, který jako astroláb označují (označujeme ) astronomové:
http://sitemaker.umich.edu/socio-functi ... ]/filename
(to je v podstatě předchůdce otočné mapy oblohy)

Námořní astroláb je pouhý těžký kruh, opatřený stupnicí a okem pro zavěšení, a okolo jeho středu se otáčí rameno s průzory (alhidáda):
http://www.puzzlering.net/marinerastro.jpg

Ad Jakubova hůl: ano, tři různé příčky slouží pro tři různé rozsahy stupňů (na samotné "holi" jsou tři stupnice a každá slouží pro jinou příčku). Někdy bývá zobrazována se všemi příčkami nasazenými.
http://www.mhs.ox.ac.uk/wp-content/them ... &irn=18510&
což se v praxi skutečně používalo: pokud se všechny příčky nastavily na stejnou hodnotu, např. 30°, pak bylo možné jednak zkontrolovat, že je hůl vyrobena správně - při pohledu od jejího konce musely být okraje všech příček v zákrytu - a dále si pozorovatel tím cvičil správnou polohu hole vůči oku, protože v té poloze v níž viděl příčky v zákrytu pak muselo být prováděno i samotné měření.

Testování Jakubovy hole u nás je trochu problém, protože nemáme mořský horizont, od nějž by bylo možné měřit úhlové výšky. Já jsem Jakubovu hůl testoval na moři, nikoliv ovšem na Polárku, ale na Slunce, a porovnáním se správnými výškami které Slunce mělo, jsem dosahoval přesnosti od 10' do 1,5°. Obecně se dá říci, že čím níže je Slunce nad horiontem, tím přesnější měření, protože pozorovatel musí "souběžně" sledovat, že se dolní okraj příčky dotýká horizontu, a horní okraj příčky zakrývá Slunce. Při výškách okolo 60° a více už je to téměř nemožné. Další efekt, který ovlivňuje přesnost měření, je pak samozřejmě houpání lodi.

Pokud se pustíš do výroby kvadrantu nebo astrolábu, jedině dobře a pak se poděl o své výsledky. Já už se chystám na obojí dlouho, ale zatím vítězila výroba jiných přístrojů. Poloměr kvadrantu bych nedělal větší než 20cm, totéž průměr v případě astrolábu. Oboje to bude odpovídat dobovým přístrojům.

Na ten čas podle hvězd se budu muset podívat podrobněji později...

[myn]

Já zatím pracuji na výrobě jednoduchého kvadrantu (má poloměr cca těch 20cm), bude z překližky a měl by vypadat nějak takto: Krom prostého měření úhlů by měl fungovat také jako sluneční hodiny pro naší zeměpisnou šířku. Mám doma cnc frézku (modelářskou, balsa, překližka, přesnost kolem 0,1mm), takže výroba není takový problém. Později bych chtěl vyrobit překližkový astroláb, ale ten pěkný, oboustranný , z jedné strany ten astronomický, z druhé úhloměr (něco takovéhoto http://www.hr-xml.wz.cz/home/clanky/ar1 ... iso-8859-1. Musel by se ale nějak zjednodušit a možná i o něco zvětšit, protože fréza má průměr 1mm (takže čáry by měly stejnou šířku) a detailů nesmí bt příliš, aby se nerozsypal. Pokud bys mi s návrhem pomohl, tak ti pak taky jeden vyrobím .

[Sajri]

Odvodil jsem si nezávisle ten vzoreček pro určení času podle zadních kol velkého vozu, a dospěl k následujícímu vztahu:

místní čas = -2*(NU+D/30.417) + 28.3.

NU je "nebeský ukazatel", tak jak jej zde definoval jan_morava, tj. čas na pomyslných hodinách, který ukazuje ručička tvořená spojnicí Polárky se zadními koly.

D je počet dní od začátku roku, přičemž 1.1. je D=0.

Konstanta na konci vzorce (28.3) je identická s tou co uvádí jan_morava (52,3), až na faktor 24, který je třeba přičíst nebo odečíst od výsledku podle potřeby, aby nevycházely hausnumera.

Na kvadrant se těším . K astrolábu snad jen to, že má-li být používaný jako navigační pomůcka, musí být jednak co nejtěžsí, a za druhé mít co nejmenší plochu, do níž se může opřít vítr. Takže ideálně jako kovové mezikruží s křížem uprostřed držícím osu alhidády.
Každopádně tvůj astronomický astroláb bude taky rozhodně zajímavý počin.

[KpS]

Sleduji se zájmem toto vlákno. Kdysi jsem si chtěl vyrobit zajímavou a na to jak je jednoduchá i poměrně přesnou pomůcku pro měření výšky Slunce nad obzorem. Jde o Glazenapův kruh. Malá kovová obruč má na jedné straně díru a na její vnitřní straně menší tenkou clonku, nebo štěrbinu. Na protější vnitřní straně je vlepeno milimetrové měřítko.



Vtip konstrukce se opírá o větu o středovém a obvodovém úhlu. Při vnitřním průměru 114,6 mm bude každý milimetr polovinou stupně v náklonu slunečních paprsků. Kruh se zavěsí na malou šibeničku. Na vodu a do větru to ovšem není.

[Sajri]

Jde o Glazenapův kruh. Malá kovová obruč má na jedné straně díru a na její vnitřní straně menší tenkou clonku, nebo štěrbinu. Na protější vnitřní straně je vlepeno milimetrové měřítko.

Znám tento přístroj pod názvem "altitude ring", případně "nautical ring" nebo "sun ring". Nápad je připisován Pedrovi Nunesovi (1573, dnes známější spíš pod jménem Nonius), a objevuje se i v pozdějších navigačních manuálech, takže musel být znám i námořníkům. Kromě dvojnásobné velikosti stupnice oproti astrolábu (při stejné velikosti přístroje) bývají uváděny jeho další výhody: pozorovatel nemusí koukat do Slunce, a jasný bod na stupnici se objeví i tehdy, když je Slunce v mírném oparu a není vidět přímo.



John Davis: Seaman's secrets, 1594




André Garcia de Cespedes: Regimiento de Navigación, 1606

Pojem Glazenapův kruh se podle všeho objevuje v Sovětské encyklopedii: http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Sun+Ring
kde píší, že Glazenap (1873) poprvé použil tento přístroj k měření okamžiku pravého poledne. Popisovaná metoda je v podstatě metoda stejných výšek, kterou lze ovšem uskutečnit jakýmkoliv přistrojem určeným k měření výšky Slunce, ideálně sextantem, v té době již dávno známým.

[KpS]

Díky za zajímavé a vyčerpávající doplnění. Skutečně jsem tento kruh zahlédl někdy počátkem šedesátých let v rusky psané publikaci. Jiné možnosti nebyly. V každém případě je jeho jednoduchost až zarážející.

[carlos]

Kromě dvojnásobné velikosti stupnice oproti astrolábu (při stejné velikosti přístroje) bývají uváděny jeho další výhody: pozorovatel nemusí koukat do Slunce
Do Slunce nemusí pozorovatel koukat ani s astrolábem. Při zaměřování výšky Slunce nad obzorem využije stín, který vrhá přední záměrná část alhidády (vizíru) na zadní.

Astroláb je vůbec zajímavý přístroj, který měl, kromě astronavigace celou spoustu dalších funkcí. Od triangulančních měření, výšek, vzdáleností, přes sluneční hodiny a hvězdné hodiny, určování efemerid Slunce, hvězd, počátku a délky soumraku/svítání, místa a času východu/západu Slunce pro kterýkoliv den v roce až po transformaci rovníkových do obzorníkových souřadnic a opačně.


C.

[myn]

Ten čas mi nějak nevychází:
na http://www.hvezdarna.cz/ jsem si vybral 11.1.2013 2:57UT, tedy 3:57SEČ, kdy NU ukazuje přesně 6:00. Když dosadím do vzorce:
-2*(NU+D/30.417) + 28.3 tak
-2*(6+11/30.417)+28.3 = -2*(6+0,362)+28=-12,72+28=15,28
takže místo 3:57 mám 15:17, kde mám chybu? (úmyslně uvádím i postup výpočtu pro lepší odhalení chyby.

K Jakobově holi: S ní by šlo měřit přeci i podle umělého horiznontu ne? Pravda cca do 15° což není nic moc, ale pokud jde o pokusy, zas by aspoň měření bylo přesnější.

Prototyp kvadrantu mám skoro hotový, jak bude sluníčko, vyzkouším a dám sem fotku.
Astroláb vidím bledě, já umím jen s překližkou a to je fakt, že by s tím mával vítr (snad udělat ještě očko dole na závaží).
Zaujal mě taky nocturnal, který by z překližky šel (na některých obrázcích není visací, ale s držadlem dole), jen bych ho podle mé logiky rozdělil na 365 dílů (dnů), ale návod co jsem našel ho dělil na 12 stejných dílů (měsíců) a ty pak na různě velké dílky podle počtu dní v konkrétním měsíci, to mi moc nesedí.

[Sajri]

na http://www.hvezdarna.cz/ jsem si vybral 11.1.2013 2:57UT, tedy 3:57SEČ, kdy NU ukazuje přesně 6:00.
takže místo 3:57 mám 15:17, kde mám chybu?

Chyba je v tom, že v tuto dobu NU neukazuje 6:00, ale 12:00. Je třeba si představit, že se díváme vzhůru na oblohu směrem k Polárce, tedy otočení čelem k severu. V tomto případě tedy stačí obrázek otočit vzhůru nohama. Dole před námi bude severní obzor, a NU bude téměř v zenitu. Pak ze vzorečku vychází správně čas 3,51.




K Jakobově holi: S ní by šlo měřit přeci i podle umělého horiznontu ne? Pravda cca do 15° což není nic moc, ale pokud jde o pokusy, zas by aspoň měření bylo přesnější.

Ano, a rozhodně to stojí za vyzkoušení. Napadají mě sice různé nevýhody takového měření, ale dokud to někdo nevyzkouší v praxi a nepopíše (svou Jakubovu hůl mám bohužel na lodi, takže s ní na souši nemohu sloužit), tak nebudu spekulovat . Jen nerozumím tomu "cca do 15°". Jakubova hůl běžné konstrukce měří úhly od 15° (pro menší úhly by už byla hrozně dlouhá) do 90° (víc to nemá smysl, navíc jak jsem psal dříve, nad 60° je stejně měření už velice obtížné). Což při použití umělého horizontu omezuje výšku Slunce na interval od 7,5° do 45° (měříme vždy dvojnásobek skutečné výšky).



Zaujal mě taky nocturnal, který by z překližky šel (na některých obrázcích není visací, ale s držadlem dole), jen bych ho podle mé logiky rozdělil na 365 dílů (dnů), ale návod co jsem našel ho dělil na 12 stejných dílů (měsíců) a ty pak na různě velké dílky podle počtu dní v konkrétním měsíci, to mi moc nesedí.

Na nokturnal si také brousím zuby, tak jsem moc zvědav na ten Tvůj.  Logika je to správná, myslím že ty různé návody mají spíš zjednodušit práci. Všechny historické manuály popisují nokturnal s držadlem, visací žádný (ani si moc nedokážu představit, jak by se visací používal).

Carlos:
Jasně. Jen jsem chtěl zdůraznit, že námořní astroláb a astronomický astroláb jsou dva téměř různé pojmy. Mnohokrát se například setkávám s vyobrazením (astronomického) astrolábu mezi starými navigačními pomůckami, což je naprostý omyl, protože astronomický astroláb by byl námořníkům téměř k ničemu (jediné co by z něj využili by byla pouze dělená stupnice a alhidáda). Téměř všechny ostatní funkce jsou pro jednu, nebo několik pevných zeměpisných šířek, takže je lze využít na pevné observatoři, ale ne na lodi.

[myn]

Hm, já na to koukal jak na cyklomapu (sever nahoru, nedošlo mi, že je vlastně dole), bylo mi podezřelé, že místo 3 mi vychází 15, ale minuty mi nesedí stále:
2*(12+11/30.417)+28.3 = 3,576
To jsou hodiny v desetinách ne?, tedy 3 hod a 0,576*60=34,6min, takže 3:35 místo 3:57. jsem asi úplně blbej .

Jakubova hůl: Tam jsem si špatně pamatoval tvoji poznámku z 13.1.. píšeš, že nad 60° už je měření problém, já si špatně myslel 30° a jelikož s umělým horizontem měříme dvojnásobek, došel jsem k 15°.

Altitude ring je taky krásný přístroj. Takové věci se mi líbí, je až udivující, jak primitivní přístoj může relativně přesně měřit. Vím, maximální přesnost je tak 0,5° což je přes 50km, ale funguje to bez baterek a bez poruch, výpadků sítě... . Věřím, že na něj taky dojde (soustruh mám ). Da dírka je o 45° od očka na zavěšení, že?

[Sajri]

2*(12+11/30.417)+28.3 = 3,576
To jsou hodiny v desetinách ne?, tedy 3 hod a 0,576*60=34,6min, takže 3:35 místo 3:57. jsem asi úplně blbej .

Ano, výsledek je správně. Ale zkus si pro 3:35 zobrazit tu mapu oblohy, a nepoznáš rozdíl. Za pů hodiny se zkrátka obloha pootočí o moc malý úhel, než aby to člověk při pohledu na Polárku a zadní kola poznal. Při tvoření vzorečku jsem se samozřejmě snažil být co nejexaktnější, takže jsem vyzoomoval pohled na zadní kola v poč. planetáriu co to šlo, a sledoval, kdy je Merak přesně nad Polárkou. Když to udělám pro 11.1., vychází to přesně ve 3:39.


Altitude ring je taky krásný přístroj. Ta dírka je o 45° od očka na zavěšení, že?
Přibližně by to tak mělo být (aby paprsky od Slunce, které je vysoko, procházely dírkou zhruba stejně, jako od Slunce, které je nízko), ale není třeba to nijak extra hrotit. Důležité je, aby stupnice byla správně umístěna vůči poloze dírky a vůči vertikále. Pokud je možnost umístit tam stupnici až dodatečně, tak bych nejprve vytvořil ring s dírkou na zavěšení i dírkou pro Slunce, pak to celé zavěsil, a pak polohoval správně stupnici.

[myn]

Jelikož je stále zataženo, tak studuju . Koupil jsem zde avizovanou knihu "Povídání o navigaci" a zejména studuju Sajriho příručku.

Začínám si pohrávat s myšlenkou pořídit si sextant, nejdostupnější se zdá být na aukru (např. http://aukro.cz/namo-ni-sextant-i2962972029.html ), takový by měl výhodu, že je to i pěkná dekorace, ale z fotky odhaduji, že na něm lze odečítat s přesností 0,1°, tedy určení polohy s přesností řádově 10km (takové jsou všechny podobné sextanty). To by i na moje pokusy šlo, ale jak je to s přesností konstrukce, obvykým stavem po těch letech a pod.? Máte někdo zkušenost s podobným sextantem? U Davisu MK 3 je jistota přesnosti na 1´ , na svou jednoduchost mi zas přijde docela drahý. Investovat do kvalitního sextantu minimálně 5000.- je na mě příliš (jde mi spíš o zábavu, na moře se nechystám).

Ještě bych měl takové minitéma - historie. Za dva hlavní mezníky navigace považuji vynález sextantu a chronometru, pomocí nichž se přesnost navigace řádově zlepšila (a chronometr vůbec umožnil měření šířky) a druhý mezník je zavedení GPS, to bylo údajně v roce 1964. Tedy ještě po 2.sv.válce se navigovalo pomocí sextantu a chronometru? Nebo fungovaly nějaké radiomajáky podobně jako v letecké dopravě? BTW Amerika byla objevena víc než 200 let před vynálezem sextantu, takže tehdy se vydávali přes Atlantik jen s Jakubovou holí, kvadrantem či astrolábem? To byli teda opravdoví dobrodruzi a to, pokud se nemýlím, Kolumbus objevil Ameriku náhodou, kdž chtěl obeplutím Země dokázat, že je kulatá (tedy ani tím si tehdy nebyli jistí).

[KpS]

To by i na moje pokusy šlo, ale jak je to s přesností konstrukce, obvykým stavem po těch letech a pod.?  Jako dekorace určitě pěkné. Pokud jde o přesnost, těžko soudit. Je to imitace vyrobená v Indii. Nejen sextantů je na výběr celá řada, výrobce je nabízí na alibaba.com.

Známé námořní cíle měly celkem spolehlivě určenu zeměpisnou šířku. Kapitán měřil svoji a věděl, jakou má dosáhnout. Nabízí se, pokud to šlo, přibližování po rovnoběžce.

Fakt, že Země je kulatá, nebylo třeba Columbovým sponzorům dokazovat. Už ve druhém století publikoval Ptolemaios katalog několika tisíc míst od Kanárských ostrovů až po Čínu. Zěměpisnou délku počítal od Ferra (Hiero), jeho Almagest byl uznáván (i církví) jako autoritativní dílo po celý středověk. Najít novou cestu do Indie byl značně riskantní podnik s nejasnou návratností.

[Sajri]

vyrobená tak, aby vypadala stará. Takovýchhle levných "sextantů" jsou po aukru a ebay mraky, ale mohu od nich jedině odrazovat. Stačí se podívat na rozměry: 12x11 cm. To je dobré jako těžítko na stůl, ne na měření . Že se nejedná o skutečný sextant prozrazuje už i letmý pohled na zrcátka a filtry: horizontové nemá žádné adjustační šrouby, na zadní stranu indoxového sice vidět není, ale má tak tenoučký rám, že se do něj ani žádná adjustace nevejde. Skrz filtry je vidět! To znamená, že jsou to pouze barevná sklíčka a pohled do Slunce s nimi nevydržíš. Pořádný filtr na sextant musí mít "tmavost" svářečského filtru, takže na fotce vypadá úplně nebo skoro černý.

To že nějaká stupnice umožňuje odečet přesnosti na (dejme tomu) 0,1°, neznamená, že přístroj s touto přesností měří. Absence adjustačních šroubů spíš naznačuje, že ani ne.


druhý mezník je zavedení GPS, to bylo údajně v roce 1964. Tedy ještě po 2.sv.válce se navigovalo pomocí sextantu a chronometru? Nebo fungovaly nějaké radiomajáky podobně jako v letecké dopravě?

GPS je až z devadesátých let. V šedesátých letech sice vznikl systém satelitní navigace, ale jeho princip byl jiný ( http://en.wikipedia.org/wiki/Transit_(satellite) ) a omezený výhradně pro americké námořnictvo.
V příbřežních oblastech už od 2. sv. války fungovaly radiové navigační metody, např. LORAN ( http://en.wikipedia.org/wiki/LORAN ), ale ty nepokrývaly celý oceán, takže ano, až do devadesátých let byla astronavigace zcela běžně používanou metodou jak ve válečném, tak v civilním námořnictvu, i mezi jachtaři.
(Což neznamená, že když bylo zataženo, tak neměli informaci o poloze. Poloha lodě se určuje z rychlosti/upluté vzdálenosti a kurzu, což zejména u velkých lodí, které se pohybují rychle a rovnoměrně, funguje celkem přesně. Astronavigace je pouze doplněk, který toto umožňuje čas od času zpřesnit).

[myn]

Imitace z Indie? Včetně nápisu "London 1917" (jestli dobře čtu)? Každopádně v některých případech to i prodejce píše do popisu (třeba zde http://aukro.cz/namorni-sextant-ve-drev ... 50684.html). To vysvětluje nízkou cenu a měřit se s tím tedy asi nedá. V tomto případě http://www.retro-nabytek.cz/katalog-dek ... 12-3ak.jpg vidím jen jedinou rysku, navíc dost tlustou, takže i 1° by bylo asi problém odečíst. pěkné, ale opravdu jen dekorace (nechápu proč má 2 stupnice a 2 dalekohledy).