Mit der Sonne zum Ziel

 

Die Navigation mit Gestirnen, wir wollen uns hier auf die Sonne beschränken, ist im Grunde eine recht einfache Methode, die jahrhundertelang den Schiffen auf den Weltmeeren ihren Weg gewiesen hat. Auch heute noch wäre so mancher Skipper stolz darauf diese Kunst beherrschen zu können, dann wäre der an Bord befindliche Sextant kein so nutzloses Instrument mehr.

Muss man tatsächlich Wochen und Monate pauken, um erst dann in der Lage zu sein mit der Sonne navigieren zu können?  Die Antwort ist nein. Vergessen wir also die etablierten Verfahren mit Nautischem Jahrbuch (NJ) und Taschenrechner oder mit den HO 249 Tafeln, die ohnehin nicht mehr aufgelegt werden. Ein Notebook oder ein Tablet, das uns die komplette Rechenarbeit abnehmen kann, befindet sich heute an Bord eines jeden Fahrtenschiffes. Mit dem NJ in einer Datenbank und einem Programm im Hintergrund wird alles ganz einfach und kann auch Spass machen. Die einzige Voraussetzung ist, dass man die Handhabung des Sextanten gelernt hat.

Obwohl wir die Theorie der Astronavigation in der Praxis dann gar nicht mehr brauchen, wird sie dennoch in einem weiteren Beitrag ihren Platz finden. Es ist schon ein besseres Gefühl, wenn man die Grundlagen des Verfahrens kennt. Schließlich ist es ein Kulturgut der Menschheit und es hat Jahrhunderte gebraucht und die Zusammenarbeit der klügsten Köpfe und geschicktesten Mechaniker mehrerer Nationen erfordert, bis man die ersten genauen Weltkarten erstellen konnte. Doch jetzt gehen wir in medias res und starten eine Kursbestimmung mit Hilfe der Sonne.

Höhe und Azimut

Nur zwei Werte sind es, die den Stand der Sonne am Himmel beschreiben. Das sind einmal ihre Höhe über dem Horizont und zum anderen das Azimut. Das Azimut ist die momentane Peilrichtung auf den Bildpunkt der Sonne. Dieser Bildpunkt ist der Ort auf der Erde, über dem die Sonne gerade im Zenit steht. Tatsächlich dreht sich die gesamte Astronavigation nur um diese zwei Werte: Azimut und Höhe. Mehr gibt es nicht.

Betrachten wir zunächst unseren eigenen und noch unbekannten Standort. Sofern sich die Sonne nicht gerade hinter Wolken versteckt, kann ihre Höhe zu jeder Zeit recht genau mit einem Sextanten gemessen werden. Eine ausreichend genaue Messung des Azimuts ist hingegen nicht möglich, mit Ausnahme vielleicht bei der Bestimmung der Mittagsbreite. Am Schiffsmittag beträgt das Azimut auf der Nordhalbkugel genau 180° oder 0° auf der Südhalbkugel.

Betrachten wir nun einen beliebigen Ort auf der Erde, der durch Längen- und Breitengrad definiert ist. Für diesen Ort liefert unser Notebook mit dem EXCEL Navigator ganz präzise die Höhe und das Azimut für jede Sekunde eines Jahres.

Was haben wir also:

  • die gemessene Sonnenhöhe am eigenen Standort und
  • die Höhe sowie das Azimut für einen beliebig wählbaren Standort in der Nähe

und wir werden sehen, das reicht völlig aus. Nachstehend wollen wir das Verfahren an einer Kursbestimmung mit Hilfe des Sonnenstandes aufzeigen. Zur Erklärung, was der Rechner eigentlich macht, wird alles auch grafisch dargelegt. In der Praxis wird das nicht notwendig sein.


Kurs Alicante

Erste Messung

Wir befinden uns irgendwo im westlichen Mittelmeer und wollen die Einfahrt der Marina Alicante auf 38° 19,61’N und 0° 29,5’W ansteuern. Dazu benötigen wir neben einer Seekarte des Gebietes eine Uhr, einen Sextanten und einen Computer mit einer entsprechenden Datenbank, die das nautische Jahrbuch enthält. Die Dateien können auf der Downloadseite nach erfolgter Benutzerregistrierung heruntergeladen werden.

Die Datenbanken sind unter EXCEL angelegt und damit auf Tablets und PC's und wenn man will sogar auf Smartphones zu verwenden. Es muss nichts installiert werden.

Zunächst geben wir unter Rechenort die Koordinaten der Marina-Einfahrt ein. Es ist der 15. Sep. 2016 und wir haben mit dem Sextanten die Sonnenhöhe um genau 9:32:7 UT1 gemessen. Datum und Uhrzeit tragen wir unter Messzeitpunkt UT1 ein. In der darunterliegenden Maske tragen wir die Sextantenablesung von 42° 35,7' ein. Der Indexfehler des Sextanten muss nur alle paar Monate neu ermittelt werden, er ist z. B. schon eingetragen. Der Rechner gibt nun aus:

  • Azimut von Alicante aus                                     128,02°
  • unser eigener Standort ist der Sonne näher         -80,8 nm

Zeichnen der Standlinie

Das übertragen wir jetzt auf die Karte oder erstmal auf ein Blatt Papier. Wir markieren Alicante als Wegpunkt und zeichnen durch diesen Wegpunkt eine Linie in der Peilung von 128 Grad, den sog. Azimutstrahl. Von unserem Standpunkt aus sehen wir die Sonne etwas höher als ein Beobachter von Alicante aus. Wir müssen steiler nach oben schauen, sind ihrem Fußpunkt bzw. Bildpunkt also etwas näher. Der Rechner sagt, dass unser Standort 80,8 nm näher am Bildpunkt der Sonne ist.

Diese Entfernungsdifferenz tragen wir nun auf dem Azimutstrahl ab.  Wir schneiden den Azimutstrahl in 81 nm Entfernmung vor Alicante in Sonnenrichtung gesehen mit einer senkrechten Linie, der Standlinie 1. Standlinien sind eigentlich Kreisbögen mit ihrem Mittelpunkt im Bildpunkt des jeweiligen Gestirns. Der Radius wird vom Rechner mit 2830,9 nm ausgegeben, ist also sehr groß. Bei diesem Radius würde zwischen Kreisbogen und Linie im westlichen Mittelmerer kaum ein Unterschied feststellbar sein. Erst in direkter Nähe zum Bildpunkt hätte das Auswirkungen. Der eigene Standort befindet sich irgendwo auf dieser Standlinie. Wo genau, das bringt erst die zweite Messung.

Versegeln der Standlinie

Der Wind weht mäßig aus Nord und wir kommen mit 5 Knoten durchschnittlicher Fahrgeschwindigkeit bei anliegendem Westkurs von 270° gut voran. Die nächste Messung erfolgt kurz nach 15 Uhr. Das wären dann 5 ½ Stunden Fahrzeit mit 5 Knoten und somit eine nach West zurückgelegte Strecke von 27,5 nm. Diesen Schlag zeichnen wir nun ein, beginnend von einem beliebigen Punkt der Standlinie 1 um 27,5 nm in Richtung 270°. Jetzt verschieben wir unsere Standlinie 1 parallel bis zum Ende des eingezeichneten Schlags. Wir erhalten die versegelte Standlinie 1.

Kurs und Strecke können aber auch unter Versegelung der Standlinie 1 in den Rechner eingegeben werden.

Zweite Messung

Es ist genau 15:5:29 UT1 und wir haben auf unserem Sextanten den Winkel 32° 44,5' für die aktuelle Sonnenhöhe abgelesen. Dafür gibt unser Rechner aus:

  • Azimut von Alicante aus                                     242,3°
  • wir sind weiter weg von der Sonne um                  75,5 nm

Jetzt zeichnen wir einen zweiten Azimutstrahl durch  unseren Wegpunkt an der Hafeneinfahrt von Alicante in Richtung des Bildpunktes der Sonne in 242,5 Grad, verlängern diesen aber um 75,5 nm in die entgegengesetzte nordöstliche Richtung, denn wir sind ja weiter weg vom Bildpunkt als der Rechenort. Dort setzen wir senkrecht zum Azimutstrahl die zweite Standlinie 2 an. Diese schneidet die gerade eingezeichnete versegelte Standlinie 1 und das ist unser momentaner Standort.

Es ist jetzt ein Kinderspiel, den Kurs nach Alicante mit Hilfe eines Winkelmessers abzugreifen. Wir messen 263 Grad. Unser bisheriger Kurs von 270 Grad war also schon ganz richtig gewählt.

 

Ohne Papier

Wir haben nur gezeichnet, um alles besser verstehen zu können. Mit etwas Erfahrung können wir uns das sparen, denn die EXCEL-Datei produziert auch eine Grafik. dazu müssen wir nur etwas herunterscrollen. Auf einem extra Blatt der Arbeitsmappe ist die Grafik zum Ausdrucken vorbereitet. Der Kurs zum Rechenort, den wir mit 263° gemessen haben wird mit 263,06° ausgegeben und außerdem die noch zurückzulegende Strecke von 81,54 nm. Unser momentaner Standort wird mit 38° 27,36'N 001° 13,97'E ausgegeben. Das Ergebnis inklusive Grafik kann auch ausgedruckt werden.

Diese Daten könnten sehr einfach mit Zirkel und Winkelmesser auf eine richtige Seekarte übertragen werden oder man folgt diesem Kurs einfach.

Eine derartige Zielnavigation ist nur anwendbar, wenn das Ziel nicht mehr weit entfernt ist, vielleicht 100 nm. Ist man weiter weg, muss eine Standortbestimmung durchgeführt werden. Zu diesem Zweck ist ein sog. Rechenort festzulegen, der nicht das Ziel ist aber in der Nähe liegen sollte. Praktischerweise sollte dazu der letzte Koppelort gewählt werden, wobei eine Angabe in ganzzahligen  Längen- und Breitengraden völlig genügt. Sobald das geschehen ist muss nur noch ein Fehler zwischen dem wahren Standort und dem Rechenort berechnet werden. Das wäre dann der schwarze Vector in vorstehender Zeichnung. Weil der Rechenort bekannt ist weist der Vector, wenn man ihn umdreht direkt auf den eigenen wahren Standort. Diese Methode geht auf den französischen Seeoffiziers Marcq de Saint-Hilaire zurück und wird in der Astronavigation ausschließlich zur Standortbestimmung verwendet.

hier ein Animationsvideo:

 


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