Månavstånd (navigering)

För historien om månavståndsmetoden, se Historia om longitud .
Hitta Greenwich-tid när du är till havs med hjälp av ett månavstånd. Månavståndet är vinkeln mellan månen och en stjärna (eller solen). används stjärnan Regulus . De två kropparnas höjder används för att göra korrigeringar och bestämma tiden.

I himmelsnavigering är månavståndet vinkelavståndet mellan månen och en annan himlakropp . Månavståndsmetoden använder denna vinkel , även kallad en mån , och en nautisk almanacka för att beräkna Greenwich-tid om så önskas, eller i förlängningen någon annan tidpunkt. Den beräknade tiden kan användas för att lösa en sfärisk triangel . Teorin publicerades första gången av Johannes Werner 1524, innan de nödvändiga almanackorna hade publicerats. En fullständigare metod publicerades 1763 och användes fram till omkring 1850 då den ersattes av den marina kronometern . En liknande metod använder positionerna för Jupiters galileiska månar .

Syfte

Vid himmelsnavigering tillåter kunskap om tiden vid Greenwich (eller annan känd plats) och de uppmätta positionerna för ett eller flera himlaobjekt navigatorn att beräkna latitud och longitud . Pålitliga marina kronometrar var otillgängliga förrän i slutet av 1700-talet och inte överkomliga förrän på 1800-talet. Efter att metoden först publicerades 1763 av den brittiske astronomen Royal Nevil Maskelyne , baserad på banbrytande arbete av Tobias Mayer , använde sjömän som saknade en kronometer i ungefär hundra år (fram till omkring 1850) metoden med månavstånd för att bestämma Greenwich-tid som en nyckel steg för att bestämma longitud. Omvänt kan en sjöfarare med en kronometer kontrollera dess noggrannhet med hjälp av en månbestämning av Greenwich-tid. Metoden användes ända fram till början av 1900-talet på mindre kärl som inte hade råd med en kronometer eller var tvungna att förlita sig på denna teknik för korrigering av kronometern.

Metod

Sammanfattning

Metoden är beroende av månens relativt snabba rörelse över bakgrundshimlen, och slutför en krets av 360 grader på 27,3 dagar (den sideriska månaden), eller 13,2 grader per dag. På en timme kommer den att röra sig ungefär en halv grad, ungefär sin egen vinkeldiameter , i förhållande till bakgrundsstjärnorna och solen.

Med hjälp av en sextant mäter navigatorn exakt vinkeln mellan månen och en annan kropp . Det kan vara solen eller en av en utvald grupp ljusstarka stjärnor som ligger nära månens väg, nära ekliptikan . I det ögonblicket kommer alla på jordens yta som kan se samma två kroppar, efter att ha korrigerat för parallax , observera samma vinkel. Navigatorn konsulterar sedan en förberedd tabell över månavstånd och tidpunkter då de kommer att inträffa. Genom att jämföra det korrigerade månavståndet med de tabellerade värdena, hittar navigatorn Greenwich-tiden för den observationen. Genom att känna till Greenwich-tid och lokal tid kan navigatorn räkna ut longitud.

Lokal tid kan bestämmas från en sextantobservation av solens eller en stjärnas höjd. Sedan beräknas longituden (relativt Greenwich) enkelt från skillnaden mellan lokal tid och Greenwich Time, vid 15 graders skillnad per timme.

I praktiken

Efter att ha mätt månens avstånd och höjderna på de två kropparna kan navigatören hitta Greenwich-tiden i tre steg.

Steg ett – Preliminära
almanackstabeller förutsäger månens avstånd mellan månens centrum och den andra kroppen (publicerad mellan 1767 och 1906 i Storbritannien). Observatören kan dock inte exakt hitta månens centrum (eller solen, som var det mest använda andra objektet). månens (eller solens) skarpt upplysta ytterkant (lemmet, inte terminatorn ). Den första korrigeringen av månens avstånd är avståndet mellan månens lem och dess centrum. Eftersom månens skenbara storlek varierar med dess varierande avstånd från jorden, ger almanackor månens och solens halvdiameter för varje dag. Dessutom rensas de observerade höjderna från halvdiameter.
Steg två – Rensa
Rensa månavståndet innebär att korrigera för effekterna av parallax och atmosfärisk refraktion på observationen. Almanackan ger månens avstånd som de skulle se ut om observatören var i mitten av en genomskinlig jord. Eftersom månen är så mycket närmare jorden än vad stjärnorna är, förskjuter observatörens position på jordens yta månens relativa position med upp till en hel grad. Clearing-korrigeringen för parallax och refraktion är en relativt enkel trigonometrisk funktion av det observerade månavståndet och de två kropparnas höjder. Navigatörer använde samlingar av matematiska tabeller för att arbeta med dessa beräkningar med någon av dussintals distinkta rensningsmetoder.
Steg tre – Hitta tiden
Navigatören, efter att ha rensat månavståndet, konsulterar nu en förberedd tabell över månavstånd och tidpunkter då de kommer att inträffa för att bestämma Greenwich-tiden för observationen. Dessa bord var dagens högteknologiska underverk. Att förutsäga månens position flera år i förväg kräver att man löser problemet med tre kroppar , eftersom jorden, månen och solen alla var inblandade. Euler utvecklade den numeriska metoden de använde, kallad Eulers metod , och fick ett bidrag från Board of Longitud för att utföra beräkningarna.

Efter att ha hittat den (absoluta) Greenwich-tiden, jämför navigatorn den antingen med den observerade lokala skenbara tiden (en separat observation) för att hitta sin longitud, eller jämför den med Greenwich-tiden på en kronometer (om tillgänglig) om man vill kontrollera kronometer.

Fel

Almanacksfel

År 1810 hade felen i almanacksförutsägelserna reducerats till ungefär en fjärdedel av en bågminut. Omkring 1860 (efter att månavståndsobservationer mestadels hade försvunnit i historien), reducerades almanacksfelen till slut till mindre än felmarginalen för en sextant under idealiska förhållanden (en tiondels bågminut).

Månavståndsobservation

Senare sextanter (efter ca 1800 ) kunde indikera vinkel till 0,1 bågminuter, efter att användningen av vernier populariserades genom dess beskrivning på engelska i boken Navigatio Britannica publicerad 1750 av John Barrow , matematikern och historikern. I praktiken till sjöss var de faktiska felen något större. Om himlen är molnig eller om månen är ny (dold nära solens bländning) kunde inte observationer av månavstånd utföras.

Totalt fel

Ett månavstånd ändras med tiden med en hastighet av ungefär en halv grad, eller 30 bågminuter, på en timme. De två felkällorna, kombinerade, uppgår vanligtvis till ungefär en halv bågminut i månavstånd, motsvarande en minut i Greenwich-tid, vilket motsvarar ett fel på så mycket som en fjärdedel av en longitudgrad, eller ca. 15 nautiska mil (28 km) vid ekvatorn.

I litteraturen

Kapten Joshua Slocum , när han gjorde den första solo -omseglingen av jorden 1895–1898, använde han något anakronistiskt månmetoden tillsammans med dead reckoning i sin navigering . Han kommenterar i Sailing Alone Around the World en syn tagen i södra Stilla havet . Efter att ha korrigerat ett fel han hittade i sina loggtabeller blev resultatet förvånansvärt korrekt:

Jag fann från resultatet av tre observationer, efter lång brottning med måntabeller, att hennes longitud överensstämde inom fem miles från det genom dödräkning. Det här var underbart; båda kan dock vara felaktiga, men på något sätt kände jag mig säker på att båda var nästan sanna, och att jag om några timmar till skulle se land; och så hände det, för då såg jag ut ön Nukahiva , den sydligaste av Marquesas -gruppen, tydlig och hög. Den verifierade longituden vid jämna steg var någonstans mellan de två beräkningarna; detta var extraordinärt. Alla navigatörer kommer att berätta för dig att ett fartyg från en dag till en annan kan förlora eller vinna mer än fem mil på sitt seglingskonto, och återigen, när det gäller månar, anses till och med experter på månarna göra smart arbete när de i genomsnitt inom åtta mil av sanningen...

Resultatet av dessa observationer kittlade naturligtvis min fåfänga, för jag visste att det var något att stå på ett stort fartygsdäck och med två assistenter ta månobservationer ungefär nära sanningen. Som en av de fattigaste amerikanska sjömän var jag stolt över den lilla bedriften ensam på slupen, även om det av en slump kan ha varit...

Månens arbete, även om det sällan praktiseras i dessa tider av kronometrar, är vackert utvecklande, och det finns inget inom navigeringsområdet som lyfter ens hjärta mer i tillbedjan.

Se även

  • Ny och komplett symbol för praktisk navigering som innehåller all nödvändig instruktion för att hålla ett fartygs räkning till sjöss ... till vilken läggs en ny och korrekt uppsättning tabeller - av JW Norie 1828
  • Andrewes, William JH (Red.): The Quest for Longitude . Cambridge, Mass. 1996
  • Forbes, Eric G.: Navigationsvetenskapens födelse . London 1974
  • Jullien, Vincent (Red.): Le calcul des longitudes: un enjeu pour les mathématiques, l`astronomy, la mesure du temps et la navigation . Rennes 2002
  • Howse, Derek: Greenwich Time and the Longitude . London 1997
  • Howse, Derek: Nevil Maskelyne. Sjömansastronomen. Cambridge 1989
  • National Maritime Museum (Ed.): 4 steg till longitud . London 1962

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Lunar_distance_(navigation)&oldid=1136354937 "