ΑΣΤΡΟΝΑΥΤΙΛΙΑ (CELESTIAL NAVIGATION)

Το σύστημα ναυτιλίας με τα άστρα βασίζεται στην παρατήρηση της θέσης του ήλιου της σελήνης και των αστέρων ναυτιλίας.  Ο παρατηρητής γνωρίζοντας σε ποιο σημείο της περιστρεφόμενης γης το αντικείμενο (άστρο) είναι ακριβώς  επάνω από την γη, μετρώντας το ύψος (γωνία) αυτού του αντικείμενου επάνω από τον ορίζοντα, μπορεί να υπολογίσει την απόστασή του από αυτό το σημείο, δηλαδή να βρει το στίγμα του.

Για να μπορέσει ο παρατηρητής (πλοηγός) να υπολογίσει αυτήν την απόσταση χρειάζεται 3 βοηθήματα.

Α. Ναυτικό  Ημερολόγιο. (Nautical Almanac)

B. Το χρονόμετρο

Γ. Τον εξάντα.

ΝΑΥΤΙΚΟ ΗΜΕΡΟΛΟΓΙΟ (NAUTICAL ALMANAC)

Το Ναυτικό ημερολόγιο είναι μια έκδοση (βιβλίο) στην οποία περιγράφονται οι θέσεις και οι κινήσεις του ήλιου, της σελήνης και 57 αστέρων τα οποία επιλέχθηκαν για εύκολη αναγνώριση και μεγάλη απόσταση μεταξύ τους. Το ημερολόγιο αυτό περιγράφει με μεγάλη ακρίβεια κατά την διάρκεια ολόκληρης της ώρας, την θέση αυτού του αστεριού, σε ποιο σημείο δηλαδή είναι ακριβώς (κάθετα) πάνω από την γη. Ο ήλιος, η σελήνη και οι πλάνητες κινούνται ανεξάρτητα, για αυτό και καθορίζονται ξεχωριστά στο almanac και από τα  αστέρια μόνο ο Κριός διαχωρίζεται, τα άλλα αστέρια έχουν πολλές διαφορετικές γωνίες από τον Κριό.   Ο παρατηρητής πρέπει να χρησιμοποιήσει διαφορετικούς πίνακες για να βγάλει συμπέρασμα για την θέση του κάθε αντικειμένου για κάθε λεπτό της ώρας.

Το πρώτο ημερολόγιο δημοσιεύτηκε το 1776 από την Μεγάλη Βρετανία και συνεχίζει να εκδίδεται. Στις Η.Π.Α το πρώτο ημερολόγιο δημοσιεύτηκε το 1852 και από τότε εκδίδεται κάθε χρόνο από το Αμερικανικό Παρατηρητήριο του Ναυτικού ( U.S Naval Observatory). Από το 1958 οι δύο χώρες συνεργάζονται στην έκδοση αυτού του ημερολογίου για την χρήση του από το ναυτικό  των δυο χωρών.

Ο πλοηγός πρέπει να «σκοπεύσει» σε διάφορα αστέρια για να έχει μια αλληλοκάλυψη γραμμών αναφοράς (θέσεως) για την ακριβή θέση του. Η σελήνη και ο ήλιος μπορούν  να χρησιμοποιηθούν. Ο ήλιος μπορεί επίσης να «σκοπευθεί» για μια σειρά γραμμών αναφοράς, ιδιαίτερα το μεσημέρι στο σημείο του παρατηρητή.

Δυο άπλες σελίδες του almanac των Η.Π.Α. για 10,11και 12 Μαΐου του 2002

ΝΑΥΤΙΚΟ  ΧΡΟΝΟΜΕΤΡΟ (MARINE CΗRONOMETER)

Για να μετρηθεί με ακρίβεια το γεωγραφικό μήκος, στην συγκεκριμένη στιγμή που γίνεται η παρατήρηση με την χρήση του εξάντα, με ακρίβεια δευτερολέπτου αν είναι δυνατόν, πρέπει να καταγραφεί η ώρα. Χρησιμοποιούσαν ένα χρονόμετρο με ελατήριο  το οποίο κούρδιζαν κάθε μέρα σε συγκεκριμένη ώρα. Η διαφορά του χρονομέτρου από ένα απλό κουρδιστό ρολόι είναι ότι είχε διάφορους μοχλούς για να διατηρείτε σταθερή η πίεση (ένταση) του ελατηρίου, καθώς επίσης  και ειδικά σχεδιασμένο σύστημα για να κρατά σταθερή την θερμοκρασία του. Να το προφυλάσσει δηλαδή, από τις διαστολές και συστολές των μετάλλων.

Σε αυτό το χρονόμετρο τοποθετούσαν την ώρα Greenwich (GMT) και δεν  έκαναν καμία άλλη ρύθμιση μέχρι να πάει για γενικό έλεγχο (overhaul), κάθε 3 χρόνια. Την διαφορά του χρονομέτρου και της ώρας Greenwich την παρακολουθούσαν προσεχτικά κάνοντας τις ανάλογες διορθώσεις στους υπολογισμούς. Αφαιρούσαν ή πρόσθεταν δευτερόλεπτα, ανάλογα, αν το χρονόμετρο «πήγαινε» μπροστά, ή «έμενε» πίσω.

Σήμερα τα χρονόμετρα με ελατήριο έχουν αντικατασταθεί από ηλεκτρονικά  για την ακρίβεια που προσφέρουν και ότι ρυθμίζεται η ακρίβεια τους από ραδιοσήματα.

Παραδοσιακό ναυτικό χρονόμετρο.

Κατά την διάρκεια της χρήσης του χρονομέτρου δεν το έβγαζαν ποτέ από το ξύλινο κιβώτιο.

ΝΑΥΤΙΚΟΣ ΕΞΑΝΤΑΣ ( THE MARINE SEXTANT)

Το τρίτο και κρίσιμο βοήθημα της αστροναυτιλίας είναι ο εξάντας. Με το όργανο αυτό ο παρατηρητής μετρά την γωνία μεταξύ του ορίζοντα και την θέση του αστέρα. Ο εξάντας αποτελείται από δυο βασικά εξαρτήματα. Από ένα τριγωνικό πλαίσιο (σκελετό) που είναι φτιαγμένο από  άκαμπτα υλικά με έναν άξονα (πείρο) περιστροφής στο επάνω μέρος  και ένα βαθμονομημένο ημικύκλιο που λέγεται τόξο (arch) στο κάτω μέρος.

Το δεύτερο εξάρτημα είναι  ένας βραχίονας ένδειξης που είναι τοποθετημένος στον άξονα περιστροφής στο επάνω μέρος του σκελετού. Στο κάτω μέρος υπάρχει ένας βερνιέρος, ο οποίος είναι προσαρμοσμένος σε έναν ημικυκλικό οδοντωτό άξονα. Το οπτικό σύστημα του εξάντα αποτελείται από 2 καθρέφτες και ένα μικρής ισχύος τηλεσκόπιο. Ένας καθρέφτης, που ονομάζεται καθρέφτης ένδειξης, είναι τοποθετημένος στο επάνω μέρος και όπως περιστρέφεται ο βραχίονας περιστρέφεται και ο καθρέφτης επιτρέποντας στον παρατηρητή να  διαβάσει την γωνία στον βαθμονομημένο βραχίονα (ύψος). Ο δεύτερος καθρέφτης ονομάζεται το γυαλί του ορίζοντα, είναι σταθερός και τοποθετημένος μπροστά από τον σκελετό. Το μισό από τον καθρέφτη αυτόν είναι επαργυρωμένο και το άλλο μισό είναι καθαρό. Το φως που «κτυπάει» από τον καθρέφτη ένδειξης αντικατοπτρίζεται στο επαργυρωμένο  μέρος του οριζόντιου καθρέφτη, έρχεται πίσω στο μάτι του παρατηρητή δια μέσω του τηλεσκοπίου ο οποίος χειρίζεται τον βραχίονα ένδειξης  ώστε η ανακλασμένη εικόνα του αστέρα να εφάπτεται επάνω στον ορίζοντα ο οποίος φαίνεται στο  καθαρό γυαλί. Η πραγματοποίηση των παρατηρήσεων με εξάντα από ένα πλοίο σε κυματισμό, ή σε ένα αεροπλάνο σε αναταράξεις, συχνά μέσα σε σύννεφα, ή σε θολό ορίζοντα είναι πράγματι πρόκληση.