Πώς η ναυσιπλοΐα συνδέεται με την Αστρονομία; – Μέρος Α

Προγραμματίζετε ένα ταξίδι στον αγαπημένο σας προορισμό, ο οποίος για τις ανάγκες αυτού του άρθρου θα είναι ένα νησί. Είναι πολύ εύκολο στη διάρκεια της διαδρομής να βρείτε με μεγάλη ακρίβεια το σημείο στο οποίο βρίσκεστε με κάποια ειδική εφαρμογή στο κινητό σας, ενώ η πορεία του πλοίου είναι πλήρως ελεγχόμενη από προηγμένα συστήματα πλοήγησης.

Σκεφτείτε τώρα το ίδιο ταξίδι στα τέλη του 17ου αιώνα. Την εποχή εκείνη, ένα ταξίδι στη θάλασσα δεν ήταν ούτε άνετο, ούτε εύκολο και σίγουρα ήταν λιγότερο ασφαλές! Ανέκαθεν, ένα πολύ βασικό πρόβλημα των ναυτικών ήταν ο προσδιορισμός της θέσης του πλοίου κατά τη διάρκεια του ταξιδιού. Σε αυτή τη σειρά άρθρων, θα δούμε ορισμένες από τις βασικές μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν και ειδικότερα τον ρόλο της Αστρονομίας σε αυτές.

Για τον προσδιορισμό της θέσης μας πάνω στη Γη, είναι απαραίτητο να ξέρουμε το γεωγραφικό μήκος και το γεωγραφικό πλάτος, δηλαδή τις γεωγραφικές μας συντεταγμένες. 

Πριν ξεκινήσουμε το θαλάσσιο ταξίδι μας όμως, ας μείνουμε για ένα βράδυ ακόμα στη στεριά. Ας υποθέσουμε ότι κατά τη διάρκεια μιας νυχτερινής παρατήρησης, θέλετε να προσδιορίσετε τη θέση ενός αστεριού. Ένας εύκολος τρόπος να το κάνετε, είναι να μετρήσετε δύο γωνίες:  το ύψος του αστεριού από τον ορίζοντα και το αζιμούθιό του από τον Βορρά. Οι δύο γωνίες αυτές ονομάζονται τοπικές ή οριζόντιες συντεταγμένες του αστεριού και εξαρτώνται από τον τόπο και τον χρόνο παρατήρησης. 

Αν αποτυπώσετε τους αστερισμούς που βλέπετε με συνεχόμενες λήψεις (time lapse), θα δείτε ότι τα άστρα έχουν κυκλικές τροχιές πάνω στον ουρανό. Ίσως έχετε παρατηρήσει ότι κάποιοι αστερισμοί είναι ορατοί όλο το χρόνο ενώ άλλοι είναι ορατοί ή χάνονται ανάλογα με την εποχή. Αν έχετε ταξιδέψει επίσης αρκετά πιο βόρεια ή νότια από την συνήθη κατοικία σας, ίσως πάλι να είδατε τους αστερισμούς σε διαφορετική θέση, δηλαδή σε διαφορετικό ύψος και αζιμούθιο (την ίδια νύχτα και ώρα). Τέλος, ίσως έχετε δει ότι και ο ίδιος ο Ήλιος φτάνει σε διαφορετικό μέγιστο ύψος στον ουρανό, ανάλογα με την τοποθεσία. Όλα αυτά ήταν γνωστά από τα αρχαία χρόνια στους ναυτικούς και, όπως θα δούμε, παίζουν βασικό ρόλο στον προσδιορισμό της θέσης.  

Κατά τη διάρκεια της ημέρας, το μέγιστο ύψος στο οποίο φτάνει ο Ήλιος (το μεσημέρι), μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εύρεση του γεωγραφικού μας μήκους. Σκεφτείτε ότι βρίσκεστε πάνω στον Ισημερινό κατά την εαρινή ή φθινοπωρινή ισημερία. Τότε, το μεσημέρι θα δείτε ότι ο Ήλιος βρίσκεται στη μέγιστη θέση του, ακριβώς από πάνω σας, δηλαδή σε ύψος 90 μοιρών. Αν όμως είστε στον Βόρειο πόλο, το μεσημέρι θα δείτε τον Ήλιο στον ορίζοντα, δηλαδή σε ύψος 0 μοιρών. Σε μια ενδιάμεση τοποθεσία, έστω σε γεωγραφικό πλάτος θ μοιρών, θα δείτε τον Ήλιο το μεσημέρι σε ενδιάμεσο ύψος 90-θ μοίρες. Με τις κατάλληλες διορθώσεις, ο υπολογισμός γενικεύεται και για οποιαδήποτε άλλη ημέρα. Στην εικόνα 1 μπορείτε να δείτε πώς γίνεται η μέτρηση του ύψους με τη χρήση του εξάντα.

Τι γίνεται όμως κατά τη διάρκεια της νύχτας; Γνωρίζουμε ότι ο Πολικός Αστέρας βρίσκεται σε πολύ καλή προσέγγιση πάνω από τον Βόρειο Πόλο¹. Ακολουθώντας παρόμοια λογική με την περίπτωση του Ήλιου θα βρίσκαμε ότι ο Πολικός Αστέρας βρίσκεται σε ύψος 90 μοιρών, αν τον παρατηρούσαμε από τον Βόρειο Πόλο. Αν τώρα είμαστε σε μια τυχαία θέση μεταξύ Ισημερινού και Βόρειου Πόλου με γεωγραφικό πλάτος θ μοίρες, θα βλέπαμε τον Πολικό Αστέρα να φτάνει σε μέγιστο σε ύψος 90-θ μοίρες. Με σχετικά ανάλογο τρόπο μπορούμε να υπολογίσουμε το γεωγραφικό πλάτος χρησιμοποιώντας άλλα αστέρια, αν γνωρίζουμε το μέγιστο ύψος τους σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία². 

Πώς μπορούμε όμως να υπολογίσουμε το γεωγραφικό μήκος; Δείτε την απάντηση στο δεύτερο μέρος του άρθρου!

¹ Στην πραγματικότητα υπάρχει μια πολύ μικρή απόκλιση. Επιπλέον, λόγω της μετάπτωσης του άξονα περιστροφής της Γης, ο Πολικός Αστέρας δεν ήταν (και δε θα είναι) πάντα πάνω από τον Βόρειο Πόλο!

² Για τον λόγο αυτό είχαν καταρτιστεί πίνακες με στοιχεία για διάφορα άλλα αστέρια, οι αστρονομικές εφημερίδες (ναυτικά αλμανάκ).