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. Pozvánka - Astronomická expedice 2023
  2. Astronomická expedice 2022
  3. Pozvánka – Astronomická expedice 2022
  4. Astronomická expedice v Sítinách 2021
  5. Jaká byla Astronomická expedice 2020?
  6. Pozvánka - Astronomická expedice 2020
  7. Pozvánka - Astronomická expedice Úpice 2019
  8. Pozvánka - Astronomická expedice Úpice 2018
  9. Zahráli jsme si na oděvní návrháře a vyzkoušeli kyanotypii – historickou fotografickou techniku
  10. Astronomická expedice Úpice 2017 - nejlepších 16 dnů v roce
  11. Hon na Mezinárodní vesmírnou stanici
  12. Astronomická expedice 2017
  13. Lampička pro astronomy se superkondenzátorem
  14. Astronomická expedice: Modely raket
  15. Astronavigace na Astronomické expedici
  16. Experiment: rozbíjeli jsme “asteroid”
  17. Toužíte po letním dobrodružství? Pojeďte s námi na Astronomickou expedici!
  18. Astronomická expedice 2015
  19. Astronomická expedice Úpice 2014
  20. Astronomická expedice 2013
  21. Astronomická expedice 2012
  22. Astronomická expedice 2009 - Procestujte Galaxii
  23. Astronomická expedice 2008 – Mezi nebem a Zemí
  24. Astronomická expedice 2007 - Vaše cesta do vesmíru
  25. Astronomická expedice 2005 - Vesmír v hrsti
  26. Astronomická expedice - Váš první kontakt s vesmírem
  27. Astronomická expedice Úpice


O autorovi

Štítky: Astronomická expedice


38. vesmírný týden 2023

38. vesmírný týden 2023

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 18. 9. do 24. 9. 2023. Měsíc bude v první čtvrti a večer je pouze velmi nízko nad obzorem. Večer je nejlépe pozorovatelný Saturn, který později doplňuje také jasný Jupiter. Ráno se k nepřehlédnutelné Venuši přidává Merkur. Slunce vyvrhlo oblak hmoty směřující k Zemi. Kometa Nišimura po pěkném ranním představení zmizela i z večerní oblohy. Astronomický ústav vydal analýzu bolidu z 10. září. Na ISS dorazila posádka v lodi Sojuz MS-24. ISS můžeme vidět přelétat večer na obloze. Startovaly další starlinky a řadu teček letící oblohou spatřilo mnoho pozorovatelů. Před 20 lety zanikla v atmosféře Jupiteru sonda Galileo.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Zbytky supernovy v Plachtách

Titul Česká astrofotografie měsíce za srpen 2023 obdržel snímek „Zbytky supernovy v Plachtách“, jehož autorem je Jakub Korbel     Titul Česká astrofotografie měsíce za srpen 2023 obdržel snímek „Zbytky supernovy v Plachtách“, jehož autorem je Jakub Korbel. 9 000

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Velký počet skvrn na Slunci

Další informace »