Astronavigatie
|
Weet jij nu nuttige informatie voor dit artikel, klik dan hier om de pagina te bewerken en je informatie toe te voegen.. |
|
Astronavigatie is het bepalen van de positie met behulp van hemellichamen. In dit artikel zal de basis van astronavigatie worden uitgelegd en zal een eenvoudig methode worden beschreven, die je in de praktijk kunt proberen. Je hebt daarvoor een sextant, goed lopende klok, tabellen, goed zicht en een horizon nodig.
Inleiding
Het bepalen van je positie met astronavigatie begint met het meten van de hoogte (in graden) van een hemellichaam boven de horizon. Uit een meting (hoogte en bijbehorende tijd) en een geschatte positie kan door het nauwkeurig uitvoeren van een aantal stappen een lijn op de kaart geconstrueerd worden. Je positie is in de buurt van het snijpunt van twee van deze lijnen, je moet dus minimaal twee metingen doen, een derde is aan te bevelen om de nauwkeurigheid van de andere metingen te controleren.
Voor elke meting moeten de volgende stappen gevolgd worden:
- Corrigeren van de meetfouten in sextant hoogte
- Opzoeken van de positie van het hemellichaam
- Kiezen van een aangenomen positie en bepalen van de Local Hour Angle voor die positie
- Berekenen van hoogte en azimut voor de aangenomen positie
- Vergelijken van berekende en (gecorrigeerde) gemeten hoogte
- Tekenen van een positielijn
Corrigeren van de meetfouten in sextant hoogte
Als je met je sextant een meting hebt gedaan, zitten er nog allemaal foutjes in die gecorrigeerd moeten worden.
- Indexfout is een de structurele fout die je sextant maakt.
- Dip is de hoek tussen de horizontaal en de horizon.
Als deze correcties zijn toegepast op de sextant hoogte (sextant altitude) krijg je de apparent altitude
- Refractie is de meetfout in de hoek tengevolge van licht afbuiging in de atmosfeer. De refractie is afhankelijk van de temperatuur en de druk.
- Semi Diameter is de halve diameter van een hemellichaam, die je gebruikt als correctie, omdat je de onder- of bovenkant van een hemellichaam hebt gepeild, niet het midden. Alleen voor de maan en de zon speelt dit een rol, andere hemellichamen zijn kleiner dan 1 boogminuut.
Een tabel met een combinatie van deze correcties als functie van de apparent altitude is te vinden in de Nautical Almanac, in de tabel Altitude Corrections.
- Parallax is een afwijking tengevolge van je eigen positie op de aarde. Voor de maan kan de parallax groter zijn dan een graad. Dit levert een fout op van meer dan 60 mijl. Voor de zon is de parallax maximaal 0.15 minuten en levert dan een fout van slechts 280 meter. In praktijk speelt de parralax alleen voor de maan een rol, voor alle andere hemellichamen wordt het verwaarloosd.
Als je deze correcties hebt doorgevoerd heb je de ware gemeten hoogte (true altitude) van het hemellichaam.
Opzoeken van de positie van het hemellichaam
Navigeren kan alleen op goed zichtbare hemellichamen. Eigenlijk worden alleen de zon, maan, 4 planeten (venus, mars, jupiter, saturnus) en 57 sterren gebruikt. In tabellen staat precies op welke plaats elk hemellichaam zich bevindt. De positie is wordt niet in lengtegraden en breedtegraden vermeld, maar in declinatie en GHA. Deze positie wordt Geographic Position (GP) genoemd.
Declinatie is de breedtegraad van het punt waarboven het hemelichaam precies staat. Zo is op 20 maart 2008 om kwart voor 5 's ochtends de declinatie van de zon precies 0 graden. De lente begint en de zon staat recht boven de evenaar. En op bijvoorbeeld 7 oktober om 15:00 UTC is de declinatie van de zon 5°30.5'Z (5 graden en 30.5 minuten zuid). De zon staat dus recht boven een punt op ongeveer vijf en een halve graad zuiderbreedte. De declinatie van de poolster (polaris) is altijd ongeveer 90° Noord.
GHA (Greenwich Hour Angle) is de hoek die een hemellichaam maakt met de meridiaan van Greenwich. Deze hoek is een soort lengtegraad maar loopt van 0° tot 360° altijd in westelijke richting. Om bijvoorbeeld ongeveer 12:00 UTC staat de zon precies boven de meridiaan van Greenwich en is de GHA 0°, daarna loopt het op. Een uurtje later staat het op 15°, middernacht op 180° en bij zonsopskomst ongeveer 270°.
Van de zon, maan en 4 planeten is de declinatie en de GHA op te zoeken in tabellen. Voor de sterren is de alleen de declinatie en de SHA te vinden. De SHA (Sidereal Hour Angle of siderische uurhoek) is de hoek tussen de GHA van first point of Aries en de GHA van de ster. First point of Aries is een gekozen punt in de hemel ten opzichte waarvan alle sterren zijn gedefineerd. Dit is de plek waar de zon staat tijdens de lente equinox. De naam is wat verouderd. Toen de naam is gegeven stond dit punt in het sterrenbeeld Aries, ook wel Ram genoemd. Tegenwoordig is het first point of Aries ergens tussen vissen en waterman, vandaar dat in de musical Hair werd gezongen "this is the dawning of the age of aquarius". Iedere 2000 jaar schuift dit punt ongeveer 1 sterrenbeeld op. De GHA van het first point of Aries is wel te vinden in tabellen. De declinatie en SHA van sterren veranderen niet veel in een maand. Om de tabellen compact te houden zijn alleen waardes voor gehele uren gegeven, in de Increments and corrections tables kan een toevoeging voor de minuten en seconden opgezocht worden.
Kiezen van een aangenomen positie en bepalen van de Local Hour Angle voor die positie
Om de positie van het hemellichaam ten opzichte van je eigen positie te bepalen moet je een schatting maken van je eigen positie, bijvoorbeeld op basis van een Gegist bestek. Op basis van deze positie kan je dan de hoogte en azimut van het hemellichaam berekenen. Als je de hoogte en azimut in de volgende stap uit een tabel haalt zijn er de volgende eisen aan deze aangenomen positie (assumed position):
- De breedtegraad moet afgerond worden op een geheel getal.
- De LHA moet een geheel getal zijn.
LHA is de Local Hour Angle. Dit is eigenlijk precies hetzelfde als de GHA maar dan niet voor Greenwich, maar voor je eigen positie. De LHA is bijvoorbeeld 0° als de zon precies op haar hoogste punt staat. De LHA kan bepaald worden met:
LHA = GHA - Long
waarbij de Long de Lengtegraad van de aangenomen positie is (positief bij WL, negatief bij OL).
Om op een geheeltallige LHA uit te komen bij een positie op het westelijk halfrond moeten de minuten en seconden van de lengtegraad van de gekozen positie gelijk zijn aan de minuten en seconde van de GHA. Op het oostelijk halfrond moeten de minuten seconden van de GHA en van de lengtegraad van de gekozen positie samen precies één graad zijn. Voorbeelden:
- bij GHA 15°10.23' en geschatte positie 2°15.35' WL is de gekozen lengtegraad: 2°10.23' WL, en LHA 13°
- bij GHA 15°10.23' en geschatte positie 2°15.35' OL is de gekozen lengtegraad: 1°49.77' OL, en LHA 17°
Berekenen van hoogte en azimut voor de aangenomen positie
De GHA en de declinatie geven informatie over de plek waarboven het hemellichaam staat, maar nog niet over de plek waar wij het hemellichaam zien. De azimut en de hoogte doen dat wel
De azimut is de kompaskoers richting het hemellichaam. Een opkomende zon heeft een azimut van ongeveer 90° (oosten) en de zon midden overdag heeft een azimut van 180° (recht in het zuiden).
Hoogte van een hemellichaam is de hoek die het centrum van het hemellichaam maakt met de horizontaal. Een net opgekomen hemellichaam heeft een hele kleine hoogte terwijl een hemellichaam dat recht boven je staat een hoogte heeft van 90°. De zon kan in Nederland niet hoger komen te staan dan ongeveer 59.5°.
Alle punten met gelijke hoogte liggen op een cirkel met als middelpunt de Geographic Position van het hemellichaam. De afstand (in graden) tot het middelpunt is <math>90^{\circ}-hoogte</math>.
Met behulp van de declinatie, LHA en de aangenomen positie, kun je de hoogte en azimut uitrekenen. Met andere woorden: met de tijd, de positie van het hemellichaam en je eigen positie, weet je waar je het hemelichaam kunt zien. In de praktijk worden de uitkomsten van deze berekingen uit een tabel gehaald. In die tabel vindt je de hoogte en azimut bij een geheeltallige LHA, declinatie en breedtegraad. In de tabel staat ook een Interpolation factor d waarmee je kan corrigeren voor de minuten en seconden van de declinatie.
De hoogte en azimut kunnen ook berekend worden, zie daarvoor: Berekenen van hoogte en azimut.
Vergelijken van berekende en (gecorrigeerde) gemeten hoogte
Het verschil tussen je gemeten hoogte met de sextant en de berekende hoogte is het verschil in afstand naar de GP tussen je gekozen en je werkelijke positie. Dit verschil wordt de Altitude Intercept genoemd.
Als de gemeten hoogte groter is dan de berekende hoogte ben je dichter bij de GP en vice versa.
Tekenen van een positielijn
Je begint met het inteken van de gekozen positie (assumed position, AP). Vanuit dat punt trek je een lijn in de richting van het GP, of er vandaan. De richting is dus de azimut of de azimut+180°. Op deze lijn zet je de afstand altitude intercept uit, waarbij één minuut gelijk is aan één zeemijl. Op dit punt teken je een lijn haaks op de eerste lijn. Dit is de positielijn.
Net als bij een gewone kruispeiling op bijvoorbeeld twee kerktorens moeten er altijd twee astropeilingen gedaan worden. Elk levert een positielijn op de kaart en je positie is het snijpunt op de kaart.
Zie ook
Links
- Bowditch, Nathaniel (2002). The American Practical Navigator. [1]
- The Online Nautical Almanac Hier kan je dagelijkse tabellen met GHA en Declinatie van de hemellichamen opzoeken.