Úvodní strana  >  Články  >  Ostatní  >  Astronavigace na Astronomické expedici

Astronavigace na Astronomické expedici

Měření sextantem za pomoci umělých horizontů
Autor: Petr Scheirich

Víte, kde je Hvězdárna v Úpici? Inu, stačí se podívat do mapy, nebo najít její souřadnice na webu? Co když ale nechceme hledat, ale určit si její polohu sextantem, jak to dělávali po staletí mořeplavci? O to se letos pokusili účastníci Astronomické Expedice v Úpici.

Projektu astronavigace, či spíše měření polohy hvězdárny sextantem (protože jsme se nikam nenavigovali), se zúčastnilo 11 účastníků. Ke stanovení polohy jsme používali metodu Interceptu, kterou zde ovšem není možné popsat do detailu, a proto zájemce odkážeme např. na knížku Základy astronavigace [1]. Ve stručnosti spočívá metoda v tom, že se několikrát za den měří výška Slunce nad ideálním horizontem, přičemž z jednoho měření vznikne přímka v mapě, která je kolmá k azimutu Slunce v okamžiku měření. Někde na této přímce je naše poloha, a máme-li takové přímky alespoň dvě, můžeme polohu určit jako jejich průsečík.

Na souši používáme k měření tzv. umělý horizont, což je nádobka s kapalinou, v jejíž hladině se odráží Slunce. Sextantem se měří úhel mezi Sluncem na obloze a odrazem Slunce v hladině, který je roven dvojnásobku úhlové výšky Slunce nad ideální horizontální rovinou. Kapalina použitá v umělém horizontu by bylo téma na samostatný článek. Nejjednodušší na manipulaci je voda, ovšem její hladina se při sebemenším vánku rozvlní tak, že je odraz Slunce nepozorovatelný. Proto se nad umělým horizontem staví stříška ze skla, která před větrem hladinu ochrání. Ale pokud měříme výšku Slunce, tak to pochopitelně znamená, že slunce na umělý horizont svítí - voda se odpařuje a kondenzuje na vnitřní straně stříšky. Obvykle tak rychle, že po pár minutách přes ni není vidět nic. A tak se různě improvizuje a experimentuje. Např. tak, že zakryjeme jen půlku stříšky - tu návětrnou, aby druhou stranou umělý horizont “dýchal”. Pokud nefouká moc, celkem to funguje. Nebo se dá použít jiná kapalina. Ideálně dostatečně hustá a vazká (ale současně lesklá!), aby se ve větru nerozvlnila a stříšku nepotřebovala vůbec. Za poslední roky expedic jsme jich vystřídali několik, až jsme se letos poníženě opět vrátili k použití vody.

Výbornou kapalinou je vyjetý motorový olej. Dobře odráží a zároveň je tmavý, proto i odraz Slunce se v něm příjemně pozoruje. Je dobře hustý a vazký a ve větru se příliš nevlní. Jeho přednosti ale končí po skončení měření, kdy hodláme horizont i jeho náplň uschovat pro příště.  Vymýt jej dobře z umělého horizontu lze pouze pomocí technického benzinu. Smrdí. Vzlíná pozvolna po stěnách horizontu, takže po několikadenním uskladnění je horizont mastný i z vnějšku, a také skříň, nebo podlaha, kde byl uložen. Řadí se mezi nebezpečné odpady, takže když ho rozlijete, máte problém.

Vyjetý olej jsme časem nahradili olejem stolním. Je ale méně vazký, proto se ve větru více vlní, a o to více také vzlíná po stěnách… Po letech zkušeností jsme přešli na jar (mycí prostředek na nádobí). Je tak strašně vazký, že ani otevřená hladina se ve větru nehne. A je tak strašně vazký, že pokud si při jeho nalévání do umělého horizontu nedáte pozor a vytvoří se bublinky, už se jich nezbavíte a hladina zůstane pokřivená. Dobrá, nalijeme jar den předem - do druhého dne bublinky vyprchají. Ale jar také vysychá, a po pár dnech je z něj v umělém horizontu tuhá hmota, která už téměř neteče a tudíž odmítá vytvořit vodorovnou hladinu. Busted. Letos se vracíme k vodě.

Každé “jedno měření” v praxi sestává z několika (obvykle tří) měření po sobě, které se poté zprůměrují za účelem snížení chyby. Nováčci u sextantu obvykle těžce bojují s tím, aby vůbec dostali do zorného pole obě Slunce - to z oblohy a to z hladiny. Do toho chodí mraky, pofukuje a hladina se vlní. První měření tak může někdy zabrat i půl hodiny, ale komu se to už podaří, má obvykle vyhráno i do budoucna, protože už má sextant “v ruce” a další měření zvládá rychle.

Někteří účastníci projektu vlivem počasí, programu a nutnosti vstávat na dopolední měření již v 9 h, tedy 1,5 hodiny před oficiálním budíčkem, mají pouze jedno měření a z něj pouze jednu přímku v mapě. Nemohli tudíž určit svou polohu. I přesto má pouhá jedna přímka vypovídací hodnotu - její vzdálenost od skutečné (známé) polohy udává, jak přesné bylo měření. V ideálním případě by tedy všechny naměřené přímky měly procházet skutečnou polohou. Jeden z účastníků (Vít L.) se naopak dostavil na měření dokonce 4x a má tedy v mapě čtyři přímky. Poloha z více než dvou přímek je pak určena matematickým vzorečkem (najdete jej také v knize Základy astronavigace), který všechna měření průměruje. Ten za nás spočetl program Navigator [2], který jsme pro zpracování měření používali. Vítem určená poloha je také nejblíže ke skutečné poloze hvězdárny, což dobře ilustruje, že více měření dává přesnější výsledek.

Naopak Honza M. má sice dvě měření, ale obě jsou dopolední. Azimut Slunce byl u obou měření velice podobný a tudíž i orientace přímek v mapě (které, jak jsme si uvedli výše, jsou kolmé na azimut) je téměř rovnoběžná. Stačí tedy malá chyba měření a průsečík přímek “odcestuje” do tak velké vzdálenosti, že jej ani nemá smysl určovat. Obě přímky ale v mapě necháváme, aby byla vidět přesnost jeho měření.

Přesnost měření obvykle můžeme vyjádřit v úhlových minutách. Sextanty, které jsme používali (především model Davis Mk 15), mají odečet hodnoty s přesností na 0,2′; jejich reálná přesnost se ale pohybuje okolo 1′, ovšem za předpokladu dokonale seřízených zrcátek. Toho bohužel není snadné dosáhnout, protože sextanty jsou vyrobeny z plastu, který na Slunci vlivem teplotních změn různě pracuje a tyto sextanty se časem samy “rozštelují”. Výška změřená s chybou 1′ se projeví jako chyba v poloze přímky v mapě o velikosti jedné námořní míle (1,852 km), která byla historicky definována jako jedna úhlová minuta na zemském poledníku.

Poziční linie v mapě s vyznačenou polohou hvězdárny v Úpici Autor: Petr Scheirich
Poziční linie v mapě s vyznačenou polohou hvězdárny v Úpici
Autor: Petr Scheirich
V mapě na obrázku jsou uvedeny všechny přímky, které “astronavigátoři” na Expedici naměřili. Jde o značně nepřehlednou změť čar, která ale na první pohled vypovídá především o tom, že vzdálenosti přímek od skutečné polohy - polohy hvězdárny (na mapě je vyznačena černým čtverečkem uprostřed) - nejsou příliš velké. Dobrá práce! Přímky jsou pro snazší orientaci barevně odlišeny; neplatí ovšem, že by každý účastník měl svou vlastní barvu. Všechna měření jednoho účastníka mají ale stejnou barvu; kterou ale může mít účastníků více. Pro rozlišení která přímka přísluší komu, je třeba použít přiložená čísla. Kroužky vyznačují polohu získanou z alespoň dvou přímek.

Seznam účastníků projektu a jejich přímek v mapě (tzv. pozičních linií) uvádí tato tabulka. U účastníků, kteří mají více než jedno měření, je také uvedena poloha, kterou z měření získali.

Jméno Čísla pozičních linií Poloha
Hvězdárna   50° 30,5′ N; 16° 00,7′ E
Ája S. 1, 2 50° 18,9′ N; 16° 04,9′ E
Filip B. 3, 4 50° 24,1′ N; 15° 58,5′ E
Tomáš M. 5, 6 50° 32,2′ N; 16° 04,7′ E
Štěpánka K. 7, 8 50° 42,0′ N; 16° 01,1′ E
Vít L. 9, 10, 11, 12 50° 30,6′ N; 15° 59,1′ E
Jakub M. 13
Katka M. 14
Standa J. 15
Honza M. 16, 17
Míša V. 18, 19 50° 21,2′ N; 15° 55,6′ E
David S. 20

Jak je patrné z mapy výsledků, nejlepší poloha byla jen několik kilometrů od hvězdárny. Myslíte, že byste to zvládli lépe? Přijeďte příští rok na Expedici [3] a zkuste to také.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Základy astronavigace pro začátečníky
[2] Program Navigator
[3] Astronomická Expedice Úpice



Seriál

  1. Astronomická expedice 2017
  2. Lampička pro astronomy se superkondenzátorem
  3. Astronomická expedice: Modely raket
  4. Astronavigace na Astronomické expedici
  5. Experiment: rozbíjeli jsme “asteroid”
  6. Toužíte po letním dobrodružství? Pojeďte s námi na Astronomickou expedici!
  7. Astronomická expedice 2015
  8. Astronomická expedice Úpice 2014
  9. Astronomická expedice 2013
  10. Astronomická expedice 2012
  11. Astronomická expedice 2009 - Procestujte Galaxii
  12. Astronomická expedice 2008 – Mezi nebem a Zemí
  13. Astronomická expedice 2007 - Vaše cesta do vesmíru
  14. Astronomická expedice 2005 - Vesmír v hrsti
  15. Astronomická expedice - Váš první kontakt s vesmírem
  16. Astronomická expedice Úpice


O autorovi

Petr Scheirich

Petr Scheirich

Mgr. Petr Scheirich, Ph.D. (*1979) je český astronom a popularizátor astronomie. Zabývá se především meziplanetární hmotou a malými tělesy Sluneční soustavy. Tohoto času je zaměstnán v Astronomickém ústavu AV ČR v Ondřejově, a to v Oddělení meziplanetární hmoty. Dále je členem sdružení Amatérská prohlídka oblohy a Společnosti pro meziplanetární hmotu. Ve volném čase se vášnivě zabývá astronavigací a historií navigace, a to i jako aktivní námořník. Více na jeho stránkách.

Štítky: Astronomická expedice


13. vesmírný týden 2017

13. vesmírný týden 2017

Přehled událostí na obloze od 27. 3. do 2. 4. 2017. Měsíc je kolem novu. Venuše je vidět ve dne po dolní konjunkci se Sluncem. Na večerní obloze jsou Mars a Merkur. Jupiter je vidět téměř celou noc, ráno je nejvýše Saturn. Večer je pěkně vidět kometa 41P nad Velkým vozem. Z nabídky 100 pozorování se podíváme na elongaci Merkuru a galaxii Sombrero a pochopitelně i kometu 41P. V oblasti letů do kosmu se schyluje k dalšímu „poprvé“. Letu již použitého stupně rakety.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

M51 HaLRGB

Česká astrofotografie měsíce je soutěž astronomická. Jak se však přesvědčíme vzápětí, i ona nám přináší obrázky skutečných krásek. Krásek, schovávajících se za jemný závoj. Ten však, jak už to i na barokních obrazech bývá, spíše odhaluje, než zahaluje. Nuže, pojďme se na ni podívat. Ve starší

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Mliecna Draha z Chopku

Canon 6D+Sigma 50mm, f1.4 Art@f2.0, ISO 1600, 120 sec

Další informace »