Astronavigace

Sajri · #16

Ahoj Martine-K,
v jednom z předchozích příspěvků jsem sice psal o 1/4 stupně, ale to se týkalo měření pomocí Jakubovy hole a jí podobných "přístrojů" (dá-li se vůbec použít toto označení ), používaných v 16. století.
Přesnost měření s moderními námořními sextanty, které byli v době Amundsena k dispozici, se pohybuje okolo 0,1 až 0,2 úhlové minuty. Obvykle tam hrají roli ještě další věci, chyby pozorovatele, vlivy teplotního rozvrstvení atmosféry na refrakci, ..., takže u zkušeného pozorovatele je reálná přesnost při měření asi 1'. Tedy přesně tolik, o kolik byl Amundsen mimo od pólu.
Mimochodem, tuto vzdálenost Amundsenova stanu od pólu uvádí Scott, konrétně píše "míli a půl od pólu". Ovšem i Scott určoval polohu pólu pomocí sextantu, a tedy ani jeho měření asi nebylo naprosto přesné, takže oběma změřená poloha pólu mohla být ve skutečnosti od skutečného pólu ještě dále. Žádné ověření toho není, protože v pozdější době přesnějších měření už amundsenův stan nebyl nalezen.

Jinak metoda, o které uvažuješ, je naprosto správná, a alespoň z toho, co jsem pochopil při čtení jeho popisu příchodu k pólu, ji i Amundsen použil. Měřili výšku Slunce, prakticky celý den, aby zjistili, jak se v průběhu dne mění. Ona se mění teda i přímo na pólu, díky měnící se deklinaci Slunce (v prosinci, kdy tam dorazili, asi o 5' za den), ale předpokládám že tabulky deklinací sebou měli (v té době už dávno existovali dostatečně přesné), takže mohli svá měření o tuto změnu opravit. Pokud se i po opravě výška v průběhu dne měnila, věděli, že nejsou na pólu, a z rozdílů maximální a minimální výšky určili jak daleko od pólu jsou, a směr, v němž mělo Slunce výšku minimální, byl směrem k pólu.

Sajri · #17

Ještě tři odkazy trochu upřesňující toho Amundsena:
http://www.wonderquest.com/finding-the-poles.htm
http://www.southpolestation.com/trivia/ ... rvey1.html
http://www.gutenberg.org/dirs/etext03/tsp1210h.htm - zde dej hledat "sextant", a od sedmého výskytu dále je líčení toho, jak si počínali v blízkosti pólu a u něj.

cocky · #18

A co použití gnomónu (např. lyžařská tyčka). Na rovné ploše by stačilo změřit délku stínu po dvanácti hodinách, ovšem vyžaduje to rovnou plochu - co já vím, jestli na jižním pólu lze takovou najít. Navíc tam bude pěkný vítr, který bude gnomónem pěkně cloumat.

Homer · #19

Nejsem si jist, zda měření gnómonem při tak malé výšce Slunce může být průkazné ( dlouhý stín ), ale napadá mne měření úhlu mezi svislicí ( tížnicí )v daném místě a zvolenou hvězdou poblíž pólu. Při pohybu k pólu se bude úhel zmenšovat ( budeme-li se svislicí "uvnitř" almukantaratu hvězdy, pak zvětšovat ) až k hodnotě 90°-DEC hvězdy. Měření bude zatíženo malou a pohybem k pólu zmenšující se chybou způsobenou rotací Země, kdy tížnice a směr ke středu země nejsou totožné. U pólu chyba vymizí. Protože cirkumzenitální hvězda může být v okamžiku měření kdekoliv na daném almukantaratu, bylo by dobré mít připravenou vhodnou tabulku poloh a časů.
Snad jsem to popsal srozumitelně

.

Sajri · #20

cocky: princip Tvého nápadu je stejný jako předchozí popsané metody (jde zkrátka zase jen o nepřímé měření výšky Slunce), ovšem gnómón je asi nejméně přesný instrument pro takové měření. Protože Slunce není bodový zdroj, není jeho stín ostrý, a nelze tedy ani dostatečně přesně změřit jeho délku. U použití sextantu problém "nebodovosti" Slunce není, protože v něm pozorovatel vidí kotouček Slunce na obloze a zároveň jeho odraz ve rtuťovém horizontu (týká se měření na souši, na moři je to trochu jinak), a oba tyto obrazy se snaží umístit tak, aby se vzájemně přesně překrývaly. Což ještě v kombinaci s tím, že oba obrazy vidí v dalekohledu, lze udělat velice přesně. Pak jen na stupnici přečte hodnotu úhlu

.

Homer: metoda je srozumitelná a taky použitelná (ovšem ne během polárního dne ), ale rád bych upozornil na jeden omyl (dosti rozšířený), který je patrný z Tvého příspěvku: zeměpisná šířka není definovaná jako úhel mezi rovníkem a spojnicí pozorovatele se středem Země, ale jako úhel mezi rovníkem a kolmicí k referenčnímu elipsoidu, vztyčené v místě pozorovatele. Tahle kolmice je téměř identická s místní tížnicí (ostatně tak je ten referenční elipsoid i definován, aby ten rozdíl byl minimální).
Historicky byla zeměpisné šířka přímo definována jako úhel mezi rovníkem a místní tížnicí (v době, kdy se určovala pouze astronomicky). Takže chyba o které píšeš, téměř nexistuje.
Když do toho zamotám terminologii, tak:
Geografická zeměpisná šířka (to co je na mapách, GPS, ...): úhel mezi rovníkem a kolmicí k referenčnímu elipsoidu.
Astronomická zeměpisná šířka: úhel mezi rovníkem a místní tížnicí.
Geocentrická zeměpisná šířka: úhel mezi rovníkem a spojnicí pozorovatele se středem Země.

Rozdíly mezi geografickou a astronomickou dosahují maximálně 1', rozdíly mezi geografickou a geocentrickou až 12'.

Homer · #21

Sajri: měřit na Slunce zase nelze během polární noci

. Ale uznávám, že polárník si asi pro cestu zvolí den...Šlo o úvahu nad metodou.
Co se týče odchylky tížnice - nechtěl jsem jít do detailu. Nicméně nevím, za jak určeným pólem vlastně polárníci putovali. Země jako rotující těleso nepravidelného tvaru má fyzicky pouze jeden pól ( resp. tedy jediný severní a jediný jižní ) a ten jsem měl na mysli. Navíc se tento bod pohybuje v nepravidelné spirále ( ovšem v řádech metrů či v delším časovém úsek jednotek desítek metrů ), což bývalo a možná i dosud je předmětem měření českým vynálezem - cirkumzenitálem. Jedna taková laboratoř bývala při ČVUT ještě počátkem 90-tých let.

Sajri · #22

Homer: jasně, mě šlo jen o vyjasnění pojmů

.
Póly určené přes geografickou a přes geocentrickou definici splývají, takže tam už je to jedno. Pól určený astronomicky se může od těch předchozích malinko lišit, ale myslím že polárníci putovali především zatím astronomickým. Ne že by to v té době nějak rozlišovali, ale jinak než astronomicky ho stejně určit nemohli

.

EDIT: psal jsem sem něco i o cirkumzenitálu, ale teď jsem si našel co to doopravdy je, takže mažu

.

Bendza · #23

A nedal by se ten široký sluneční paprsek nějak zúžit? Že bych třeba měl vhodně položenou misku s čočkou v "ohnisku" a kulminující slunce by mi na dno pálilo dráhu. Místo neostrého stínu použít ostré světlo. A nakolik je scestná moje představa Indiana Jonese tavícího kuželosečky v okolním sněhu krystalem, vetknutým do své lyžařské gnómónické hole?

Homer · #24

První věc, která mne u tohoto řešení napadá, chyba o refrakci nízko se vyskytujícího Slunce. S tou chybou by se ale dalo počítat, to je u všech měření na Slunce.
Druhá věc, která mne napadá je potřeba rovné plochy v místě měření,aby se nevnášela chyba tohoto druhu.
Třetí, aby normála plohy proložené rovinou čočky směřovala ke Slunci nebo použít kouli jako čočku.
Víc mne teď nenapadlo...
P.S. Indiana Jonese bych nechal stranou

.
Sajri:
Ne že by to v té době nějak rozlišovali, ale jinak než astronomicky ho stejně určit nemohli .
To je pravda - souhlasím...Někam došli a určitě i velmi blízko, ale to přesné zapichování vlaječek bych bral s rezervou

.

JP · #25

Protože mi toto téma zajímalo a na Letním praktiku byla příležitost i přístroje, tak jsem si zkusil určit zeměpisné souřadnice pomocí sextantu.

http://hvezdarna.plzen.eu/pozorovani/ex ... xtant.html

Je to jen první pokus (např. bez započtení refrakce) se záměrem nepoužívat žádné tabulky, abych věděl, co počítám.

BlackHole · #26

Protože mi toto téma zajímalo a na Letním praktiku byla příležitost i přístroje, tak jsem si zkusil určit zeměpisné souřadnice pomocí sextantu.

http://hvezdarna.plzen.eu/pozorovani/ex ... xtant.html

Je to jen první pokus (např. bez započtení refrakce) se záměrem nepoužívat žádné tabulky, abych věděl, co počítám.

Tak to je moc hezké! K té přesnosti odečtu, daty by šla např. v Excelu proložit funkce metodou nejmenších čtverců a čas kulminace by pak byl maximem funkce. Ale i tak, sedm kilometrů je paráda.

Sice nemám sextant, ale zkusím to s dvoumetrovou tyčí zapíchnutou do země, kde bych se mohl dostat na přesnost v řádu jednotek minut.

Sajri · #27

Protože mi toto téma zajímalo a na Letním praktiku byla příležitost i přístroje, tak jsem si zkusil určit zeměpisné souřadnice pomocí sextantu.

http://hvezdarna.plzen.eu/pozorovani/ex ... xtant.html

Je to jen první pokus (např. bez započtení refrakce) se záměrem nepoužívat žádné tabulky, abych věděl, co počítám.
Gratuluju k velmi pěkným výsledkům! Ještě dotaz k fotce v článku - to jsi měřil na louži?

JP · #28

Přesně tak, měřeno odrazem od louže.
Ráno tam byla po nočním dešti výrazně větší, odpoledne jsem jí musel dolévat

. Na Slunce byla dostatečná.

myn · #29

Zdravím příznivce astronavigace a pokusím se toto vlákno opět oživit. Chtěl bych vyzkoušet některé primitivní astronavigační postupy, ale zdá se, že v našich zeměpisných šířkách je to trochu problém. např. kamal a Jakobova hůl pracuji v podstatě na stejném principu, ale protože navigace (určení zeměpisné šířky) probíhalo podle Polárky a ta je v našich šířkách přiliš vysoko, musely by být tyto pomůcky buď velmi rozměrné (kamal kolem 1 metru), nebo by bylo měření zřejmě nepřesné (moc krátký provázek u kamalu nebo příliš blízko "měřidlo" Jakobovy hole. Máte někdo vyzkoušeny tyto pomůcky u nás, aby měly rozumné rozměry i přesnost (samozřejmě neočekávám přesnost GPS, 100km považuji za vyhovující). Nebo jak na to? Zvolit jinou hvězdu, která je níž? Jenže Polárka je jediná hvězda, která se v podstatě nehýbe (pro tyto přesnoti ji zřejmě lze považovat za nehybnou), použití jiné už vyžaduje tabulky a výpočty a kouzlo jednoduchosti je pryč

. Znáte někdo nějaké jiné primitivná navigační pomůcky, které by bylo možné doma vyrobit a u nás vyzkoušet? Kvadrant považuji za "vrchol techniky"

, ten ještě doma vyrobit lze, co ho ocejchovat mimo stupňů také rovnou v zeměpisné šířce? Ještě poznímka k Jakobově holi: Na obrázcích mívá více "měřidel" (těch "klacků" nasazených na holi), ty slouží pro různé rozsahy měření?

Dál bych měl připomínku k mření času podle hvězd (Polárka + Velký vůz), které uvedl Jan_morava. Jednak v prvním příkladu uvádí, že 12.9. = 9,4 a o něco níže, že 12.10. = 9,4. Jak to tedy je? 1.1. je nula nebo jedna? Našel jsem na netu více těchto návodů a většinou počítají, že 1.1. je jedna (přesně 1,03). A co ta konstanta? Různé zdroje ji uvádějí různou a to v rozmezí cca 52-55, což už je dost velký rozdíl. O 2 by se mohla lišit právě proto, že některá počítá 1.1. jako nulu a jiná jako jedna (po vynásobení dvěma tedy dva). Udělá mi v tom někdo pořádek? Dík

myn · #30

Tak jsem napsal pěknou blbost

, výška Polárky je v podstatě (s určitou nepřesností) zeměpisnou šířkou, takže kvadrant nepotřebuje dvě stupnice, že

.