AVOMERINAVIGOINTI eli paikanmääritys taivaankappaleiden avulla

AVOMERINAVIGOINTI eli paikanmääritys taivaankappaleiden avulla

AVOMERINAVIGOINTI
eli
paikanmääritys taivaankappaleiden
avulla
• Tähtitieteellinen merenkulkuoppi on oppi,
jolla määrätään aluksen sijainti
taivaankappaleiden perusteella.
Paikanmääritysmenetelmänä on
ristisuuntiman eri muodot.
Miksi?
• Apu elektroniikan pettäessä
• Perinteen säilyttäminen
• Huvin vuoksi
Kurssilla tarvittava materiaali
• Oppikirja: Merenkulkuopin perusteet III,
Avomerinavigointi
• Plotting Sheet-kartta
• N.P.401 Sight Reduction Tables 45°- 60°
• Kolmio, harppi, kynä, kumi, paperia, laskin
TAIVAANPALLO JA
KOORDINAATISTOT
Navigoinnissa käytettävät
taivaankappaleet
• Tähtitieteellisessä paikanmäärityksessä
tulevat kysymykseen aurinko, kuu, osa
kiintotähdistä sekä valovoimaisimmat
planeetat eli Venus, Mars, Jupiter ja Saturnus.
Merenkulussa käytetään yleisesti 57 valittua
kiintotähteä.
TAIVAANPALLO
• Eräs tähtitieteellisen merenkulun
perusperiaatteita on, että taivaankappaleiden
etäisyydellä ei ole merkitystä
paikanmäärityksessä.
• Tärkeää on ainoastaan suunta, jossa ne
näkyvät. Taivaankappaleiden projisointia
taivaan pallonmuotoiselle pinnalle nimitetään
taivaanpalloksi.
TAIVAANPALLO
• Tähtitieteellisessä paikanmäärityksessä on
tiedettävä taivaankappaleiden sijainti
taivaanpallolla, jotta niiden avulla voidaan
määrittää oma paikka maan pinnalla.
• Jotta taivaankappaleen paikka taivaanpallolla
kyetään ilmoittamaan, pitää käyttää
koordinaatteja samaan tapaan kuin niitä
käytetään ilmoittamaan sijainti maapallon
pinnalla.
Maapallon pinnalla käytetään
paikan ilmaisemiseksi latitudia ja
longitudia
Koordinaatistot
Tähtitieteellisessä merenkulussa tarvitaan
2 koordinaatistoa;
horisontti- ja tuntikulmakoordinaatistoa.
HORISONTTIKOORDINAATISTO
• Horisonttijärjestelmän perustaso on
havaitsijan ja horisontin kautta kulkeva taso.
Sen perustasona on katsojan horisontti nk
tosihorisontti. Horisonttia vastaa
kohtisuorassa on luotiviiva, joka kulkee
havaitsijan ja maapallon keskipisteen kautta
taivaanpallon pinnoille. Suoraan havaitsijan
yläpuolella on Zeniitti Z ja vastakkaisella
puolella palloa on Nadiiri Z’.
• Havaitsijan horisontin eli ns. tosihorisontin
suuntaisia tasoja kutsutaan
korkeusparalleeleiksi, ( maapallon
latitudiparalleelit eli leveyspiirit) arvo
ilmoitetaan tosikorkeutena tosihorisontista.
• Zeniitin ja nadiirin kautta kulkevia
isoympyröitä kutsutaan vertikaaliympyröiksi
=pysty-ympyrät ( maapallon meridiaani eli
pituuspiiri), arvo ilmoitetaan
atsimuuttikulmana tosihorisontilla
• Tosihorisontti jakaa taivaanpallon näkyvään ja
näkymättömään pallonpuoliskoon. Samoin
näkyväksi navaksi kutsutaan sitä taivaan
napaa, joka on havaitsijaa lähinnä. Vrt
näkymätön napa. Eteläinen ja Pohjoinen
kardinaalipiste sijaitsevat napojen ja Z / Z’läpi
kulkevan vertikaaliympyrän ja tosihorisontin
leikkauspisteessä. Havaitsijan liikkuessa siirtyy
zeniitin ja siten myös tosihorisontin paikka.
• Kohteen korkeus on sen ja taivaanrannan
välinen kulma.
• Zeniitin korkeus on 90°. Horisontissa olevan
kohteen korkeus on 0°. Horisontin alapuolella
arvot ovat negatiivisia Nadiirin -90° asti.
• Zeniittiväliksi z kutsutaan Taivaankappaleen
ja zeniitin väliin jäävää pysty-ympyrän kaarta
eli 90º-Tosikorkeus Ht.
•Atsimuutti A ilmoittaa kohteen ilmansuunnan.
Se on kaarietäisyys tosihorisontissa olevasta
pohjoisesta tai eteläisestä kardinaalipisteestä
taivaankappaleen läpi kulkevan
vertikaaliympyrän ja tosihorisontin
leikkauspisteeseen.
•Atsimuutti on joko länteen tai itään 0°-180 °.
•Nousussa oleva taivaankappaleen A on itäinen
(laskussa läntinen)
•Tk.n ylittäessä meridiaanin se on yleensä
korkeimmillaan eli kulminoi (vrt navanympärystähdet)
•Taivaanpallolla ts.= tosisuuntima saadaan
laskemalla atsimuutista.
TUNTIKULMAKOORDINAATISTO
eli Ekvatoriaalinen koordinaatisto
pohjoisella ja eteläisellä
pallopuoliskolla
TUNTIKULMAKOORDINAATISTO
• Ekvatoriaalisen koordinaatiston perustasona
on Maan päiväntasaajan eli ekvaattorin taso.
Sen projektio taivaanpallolla on taivaanpallon
ekvaattori. Taivaanpallon ekvaattori jakaa
taivaanpallon pohjoiseen ja eteläiseen
pallonpuoliskoon. Havaitsijan liike ei vaikuta
taivaan napojen eikä ekvaattorin sijaintiin.
”LATITUDI:”
• Maapallon latitudiparalleelin vastine
taivaanpallolla on deklinaatioparalleeli ja sen
arvo ilmoitetaan deklinaationa ekvaattorista.
• Deklinaatio= taivaankappaleen kulmaetäisyys
ekvaattorista. Se on siis joka pohjoista tai
eteläistä. Taivaankappaleen ollessa
ekvaattoritason yläpuolella, on se positiivinen 90°
asti. Alapuolella vastaavasti negatiivinen -90° asti.
• Taivaankappaleen etäisyyttä näkyvästä navasta
deklinaatioympyrällä kutsutaan
napaväliksi p= 90°-/+ deklinaatio havaitsijasta
etelään / pohjoiseen
”LONGITUDI”
• Sitä taivaanpallon deklinaatioympyrää, joka
kulkee taivaan napojen Pn ja PS sekä Zeniitin Z ja
Nadiirin Z’ kautta, kutsutaan taivaan
meridiaaniksi. Kuten meridiaanit ja
latitudiparalleelit, leikkaavat myös
deklinaatioympyrät ja deklinaatioparalleelit
toisensa suorassa kulmassa muodostaen
ruuduston, jonka perusteella taivaankappaleen
paikka määritetään
• Meridiaanin vastine on deklinaatioympyrä ja sen
arvo ilmoitetaan tuntikulmana ekvaattorilla
myötäpäivään 0°-360° tai 0-24h
TÄHTIEN KIINTEÄ KOORDINAATISTO
TÄHTIEN KIINTEÄ KOORDINAATISTO
• Tkk käyttää hyväksi
tuntikulmakoordinaatistoa.
• Koska taivaan meridiaani muuttuu maan
pyöriessä, se ei ole hyvä kiintotähtien
sijainnin ilmoittamisessa.
• Kun etäisyyttä tulee riittävästi tkleet
alkavat kulkea tietyssä suhteessa
toisiinsa nähden. Kiintopisteeksi valitaan
kevättasauspiste.
TÄHTIEN KIINTEÄ KOORDINAATISTO
• Atsimuutti A korvataan kulmalla, joka
mitataan kiintopisteestä taivaan
ekvaattorilla ( kevättasauspiste Aries γ).
• Deklinaatio Dec on kaarietäisyys
ekvaattorista taivaankappaleen
deklinaatioparalleeliin mitattuna
deklinaatioympyrää pitkin.
TÄHTIEN KIINTEÄ KOORDINAATISTO
• Meridiaanin vastine on deklinaatioympyrä ja
sen arvo ilmoitetaan sideerisenä tuntikulmana
SHA ekvaattorilla.
• Sideerinen tuntikulma SHA on kaari Arieksesta
ekvaattoria pitkin siihen pisteeseen, jossa
taivaankappaleen kautta kulkeva
deklinaatioympyrä leikkaa ekvaattorin. Se
lasketaan myötäpäivään
NAPAKORKEUS
• Napakorkeus on tosihorisontista taivaan napaan
kulkeva kaari. Koska ekvaattori ja N-S
kardinaali-pisteiden välinen suora sekä
havaitsijan läpi kulkeva luotiviiva Z-Z’ ja
maapallon Pn-Ps suora ovat kohtisuorassa
toisiaan vastaan , ovat napakorkeus ja latitudi
yhtä suuret.
• Napakorkeus pohjoisella ja eteläisellä pallonpuoliskolla
TÄHTITIETEEN PERUSKOLMIO
• Taivaankappale lukitaan tpallolle edellä
esitettyjen käsitteiden avulla. Se on tulevien
laskujen perustana.
TÄHTITIETEEN
PERUSKOLMIO
kärjet
kulmat
sivut
taivaan napa
Pn / Ps
zeniitti Z
HA
Zeniittiväli z =
90º - Ht
Napaväli p =
90º – Dec
Havaitsijan
etäsyys navasta
=90º -lat
A
taivaankappale *
TÄHTITIETEEN PERUSKOLMIO
• Kun pallokolmion kulmista tai sivuista tunnetaan 3
suuretta voidaan muut suureet laskea. Laskuissa
oletetaan tunnetuksi latitudi ja NA:sta saadaan
taivaankappaleen havaintohetken tuntikulma ja
deklinaatio.
• Korkeustaulukosta lasketaan taivaankappaleen
korkeus ja atsimuutti.
• Kun Deklinaatio tiedetään, saadaan napaväli p.
• Tosikorkeus Ht saadaan sekstantilla tai
korkeustaulukosta( kun tiedetään LHA, dec ja lat).
• Merkintäpaikan Longitudin ja kellon ajan mukaan NA:sta
saatujen tuntikulmien (GHA) tai (SHA ja Arieksen GHA)
avulla saadaan paikallinen tuntikulma LHA.
Paikanmäärityksen vaiheet:
Merkintälasku
• Alus on kulkiessaan pitänyt merkintälaskulla
kirjaa oletetusta paikastaan
• Aluksella ollaan selvillä paikasta ainakin asteen
tarkkuudella esim. 40°N 25°W
• Aluksella on mukana myös:
–
–
–
–
Kronografi joka aina näyttää Greenwichin aikaa (UT)
Sekstantti
Nautical Almanac
Sight Reduction Tables
Paikkanmääritys lyhyesti
• Ajankohdaksi valitaan hämärän kellonajat
Nautical Almanacista
NOUSU
MERIHORISONTTI
LASKU
0-6°
VARSINAINEN, PORVARILLINEN HÄMÄRÄ ( CIVIL)
0-6°
6-12°
NAUTTINEN HÄMÄRÄ
6-12°
12-18°
TÄHTITIETEELINEN HÄMÄRÄ
12-18°
>18°
TÄYDELLINEN PIMEYS
>18°
• Merkitään muistiin :
–
–
–
–
Mittauspäivä
Havaintohetken aika
Taivaankappaleen nimi
Merkintäpaikka
• Mitataan sekstantilla valittujen
taivaankappaleiden korkeus horisontista
• Kuten aikaisemmilta laivurikursseilta tiedämme,
yksi sijoittaja ei riitä paikanmääritykseen.
Sijoittajia tulee olla vähintään 2.
• Suoritetaan laskut
INTERPOLOINTI
• Koska käytämme hyväksi taulukoita on osattava
interpoloida, eli löydettävä oikea arvo kahden
arvon välistä.
A
X
C
y
• Laskenta kaava: Taulukolle
Haetaan tulokselle B oikeaa vastausta:
y-x
x + C-A *
B-A
tai
y-x
y+ C-A *
B-C
ESIMERKKI eksymätaulukosta
160
-8
170
-6
• Lasketaan arvolle 167 oikea arvo:
• -8 + [(-6)-(-8)] / (170-160) x (167-160)=
-8+( 2/10x 7) = -8+1,4 = -6,6
tai
• -6+ [(-6)-(-8)] / (170-160) x (167-170)=
-6+( 2/10x -3 ) = -6 + -0,6 = -6,6