NAVIGEREN MET HOUTJES, TOUWTJES EN VONDSTEN

Poolshoogte en breedtebepaling

‘Poolshoogte nemen’. Dit begrip stamt van het navigeren op de Poolster, mogelijk op het noordelijk halfrond van de aarde. Door de sterrenbeelden Grote Beer, Kleine Beer of Weegschaal kunnen we de Poolster vinden: trekken we een lijn van de poolster loodrecht naar beneden tot aan de horizon, is dat de aanduiding van het noorden. Bewegen we ons over de aard met de Poolster aan onze rechterhand of aan stuurboord,  dan bewegen we ons in westelijke richting. Houden we de Poolster aan de linkerhand of aan bakboord, dan bewegen we ons naar het oosten. Houden we de poolster achter ons, bewegen we ons zuidwaarts. Daarmee is de Poolster bruikbaar als ‘kompas’.

De Poolster staat vrijwel recht in het verlengde van de aardas, recht boven het ware noorden. Zeelieden zoals de Vikingen wisten dat hoe meer noordwaarts zij voeren, hoe meer de Poolster boven hen kwam te staan. Zeilden zij zuidwaarts dan zakte de Polaris naar de horizon. Op de evenaar van de aarde staat de Poolster (indien waarneembaar) op de horizon, recht in het noorden. Waarmee de Polaris zowel als (globaal) controlemiddel van de koers / het kompas kan zijn als hulpmiddel bij de bepaling van de breedtegraad waarop men zich bevindt. Waarbij omrekenen van gemeten hoogte met bijvoorbeeld de meetlat of sextant achterwege kan blijven De gemeten hoogte in booggraden komt vrijwel overeen met de breedtegraad waarop men zich bevindt. Vandaar dat de zeelieden in de oudheid al vrij nauwkeurig konden navigeren op de Polaris.

De Polaris ofwel de Poolster staat praktisch recht boven de Noordpool van de aarde en daarmee in het verlengde van de denkbeeldige aardas. Daarmee is de Polaris al sinds mensenheugenis een betrouwbare ster aan het firmament om op te navigeren. het begrip ‘poolshoogte nemen’ is verwant aan de Poolster

Hoogte meten van hemellichamen

De hoogte van een hemellichaam kan genomen worden met een meetlat, waarbij de ‘lengtematen’ omgezet kunnen worden in ‘booggraden’.

Een ‘maak het zelf’ hoekmeetinstrument om de hoogte in booggraden van hemellichamen te meten: vele malen goedkoper en simpeler dan een sextant maar best nauwkeurig: Neem een meetlat met een onderverdeling in centimeters. We weten: de omtrek van een cirkel omvat 360° booggraden. Uit de formule Pi * D (ca. 3,14 maal de diameter van de cirkel) kan de omtrek van de cirkel worden bepaald. Bij een omtrek van 360 centimeter komt iedere centimeter van de omtrek van die cirkel overeen met 1°. De diameter volgt uit 360 / 3,14 = 114,6 centimeter. Gedeeld door twee geeft de straal R = 57,3 centimeter.

Nemen we een touwtje van 57,3 centimeter lengte aan de lineaal zoals op de tekening tussen de tanden, dan kan iedere centimeter op de meetlat beschouwen als 1° van de boog en iedere millimeter als 6’. Één graad is verdeeld in 60′ en één centimeter in 10 millimeters, dus een millimeter op de meetlat bedraagt 60’ / 10 = 6′.

Disclaimer:
Niet toepasbaar op de zon, uitsluitend op de maan, sterren en planeten.
Zonlicht brengt letsel aan het menselijk oog!

Breedtekwadrant

Een leuk experiment is het maken van een kwadrant uit stevig papier of liever uit een ander stevig materiaal. In een klein uurtje tijd is er wel een kwadrant gezaagd uit bijvoorbeeld een plaat multiplex, een houten knop aan de achterzijde gelijmd voor houvast, een gaatje in diezelfde hoek geboord om het touwtje van het schietlood te doen, met een lus om de houten knop. Met pen, potlood of likjes verf zo nauwkeurig mogelijk een verdeling booggraden op de rand, met eventueel de breedtegraden op 66,5 graden de noordelijke- en de zuidelijke poolcirkels, en de Kreefts- en Steenbokskeerkringen op globaal 23,5 graden noordelijk en zuidelijk van de evenaar. Voor de aardigheid daarbij de breedtegraden van 52,5 graden van Nederland en bijvoorbeeld van 38,3 graden van de Azoren. Allemaal zo nauwkeurig mogelijk, een graad op de houten rand van het kwadrant is vertaald naar de aardbol een afstand van 60 Zeemijlen ofwel zo’n 111,12 kilometer. Maar het is een mooie bevinding dat het werkt toen ik zojuist met het kwadrant buiten voor de deur poolshoogte heb genomen.

Poolshoogte meten met een kwadrant

Principe

In de rechte hoek van het kwadrant is een schietlood bevestigd, dat vrij naar beneden hangende loodrecht op de horizon en richting het middelpunt van de aarde zal staan, en in het verlengde van het schietlood boven de Aangenomen Waarnemer het Zenith aan zal duiden. Het principe is dat de Aangenomen Waarnemer zo nauwkeurig mogelijk over de zijde heenkijkende de Polaris ofwel Poolster in het zicht neemt, met de rechte hoek van het kwadrant van zich af. Het vrij naar beneden (ofwel naar het middelpunt van de aarde wijzende en recht op de schijnbare horizon staande) schietlood duidt een aantal booggraden aan. Anders dan bij een hoogtemeting met een sextant is een zichtbare horizon niet nodig, als de Poolster maar wordt gezien. Omdat de Poolster ofwel Polaris in het verlengde van de denkbeeldige aardas staat komt het aantal afgelezen booggraden overeen met de breedte waarop de Aangenomen Waarnemer zich bevindt.

Zonnekompas

Neem een rond bord, een ronde plank kan ook, en zet met letters op de rand de windstreken. Maak in het midden van het bord een recht opstaande pen, bijvoorbeeld een potlood dat gezet wordt in een op het bord gelijmd kokertje. Wanneer de zon schijnt valt de schaduw van de pen op de rand van het bord waar de windstreken staan aangemerkt. De peiling van de zon is dan de windstreek recht tegenover de windstreek die door de schaduw aangeduid. Van een rond bord en verticale staaf is zo een zonnekompas te maken. Op het noordelijk halfrond staat de zon om 12.00 uur in het zuiden, de zo’n komt op in het oosten en gaat op in het zuiden. Dit wetende kunnen zo ook de andere windstreken worden herleid. Wel rekening houden met de declinatie van de zon.

Kompasroos & Windroos

Zeezeiler Henk Bezemer gebruikte bij zijn avontuurlijke en experimentele zeiltocht van het Engels Kanaal naar de Azoren zonder moderne navigatiemiddelen ook een dergelijk ‘zonnekompas’ of ‘strekenkompas’ om op te sturen aan de stand van de zon en de afgeworpen schaduw. Hij gebruikte daarbij tabellen die duidden in welke richting op welk tijdstip van de dag de zon dagelijks zou staan. Van daaruit stuurde Henk Bezemer langs de te varen koers.

Het ‘zonnekompas’ kan op verschillende manieren gebruikt worden. Stel we hebben geen beschikking over een kompas maar wel over een tijdaanduiding (horloge, uurwerk, telefoon). Rond het middaguur staat de zon (uitgaande van het noordelijk halfrond) zuidelijk aan de hemel. Door het bord zo te draaien dat de schaduw over de noordelijke windstreek valt worden ook de andere windstreken aangeduid.

Stel, we hebben geen beschikking over een uurwerk maar wel over een kompas. Wanneer we de windstreken van het zonnekompas zo draaien dat deze overeenkomen met de windstreken van het kompas dan wordt het locale middaguur aangegeven rond de tijd dat de schaduw van het potlood over de noordelijke windstreek valt (uitgaande van het noordelijk halfrond).

Sterrenkompas en Sterrenpad

Een bijzonder kompas is het ‘Sterrenkompas’ dat een ‘Sterrenpad’ aanduidt. Geen kompas of kaart in de gebruikelijke zin maar een windroos met daarlangs aantekeningen van een aantal geselecteerde sterren om op te sturen. Volgens de overlevering gebruikten de Polynesiërs dit principe en bezeilden zij hiermee de Stille Oceaan. Maar op experimentele wijze hebben diverse zeilers op deze wijze genavigeerd. Het principe is als volgt: wanneer een oostelijke koers gevaren wil worden wordt allereerst de Polaris aan de linkerhand ofwel aan bakboord genomen. De aarde draait om haar as van west naar oost. Met het voorschip in oostelijke richting einde Polaris aan stuurboord verschijnen de aan de horizon de geselecteerde sterren (uiteraard tussen tal van andere hemellichamen). Het ‘Sterrenpad’ volgen in oostelijke richting komt neer op het aansturen van de geselecteerde sterren. Oostwaarts wordt aangestuurd op Altair (51), daarna Vega (49), Antares (42) enzovoort. Westwaarts varend verloopt het proces andersom, met de Polaris aan de rechterhand ofwel aan stuurboord aansturen op Aldebaran (10), Alnilam (15), Sirius (18) enzovoort. Op het zuidelijk halfrond wordt het zuiden gezocht met behulp van het Zuiderkruis en Acrux (30).

Sterrenkompas om te sturen op het Sterrenpad zoals de Polynesiërs gebruikten
Polynesisch Sterrenpad / Sterrenkompas opgemaakt door JJdV

Drifthoekmeter

Een varend schip met zijdelingse wind is onderhevig aan afwaaien van de koers ofwel ‘drift’. Het varende schip drijft zijdelings weg ofwel ‘is op drift’. Bij een leeg binnenvaartschip bijvoorbeeld varende op een kanaal waar de wind dwars overheen waait is dat goed te zien; de schipper stuurt voortdurend op en het schip vaart als het ware schuin door het kanaal over een breed spoor. De schipper compenseert door opsturen het afwaaien, ofwel de drift.

Wanneer hetzelfde schip op open water een kompaskoers zou gaan varen wordt die drift zichtbaar in het kielzog of het schroefwater. Het schuimspoor van boeggolf, hekgolf en scheepsschroef gaat niet recht achteruit in het verlengde van de lijn tussen de stevens van het schip, maar wijkt af naar stuurboord of bakboord. Wanneer de schipper vanuit de kaart een koerslijn heeft opgemaakt en die op het kompas zou gaan varen zonder rekening te houden met het afwaaien ofwel de drift, dan komen schip en schipper niet goed uit.

De ‘drifthoek’ kan op het oog of op basis van ervaring opgemaakt worden, afhankelijk van windsterkte, windrichting ten opzichte van het vaartuig en de belading of windvang. Nauwkeuriger is de richting van een kanaal bepalen en die richting vergelijken met de kompaskoers die gevaren dient te worden om het kanaal te volgen. In vroeger tijden werd de drift ook wel gemeten met een drifthoekmeter, een gradenboog waarover een dun touwtje werd gelegd dat achter het schip in het kielzog werd neergelaten. Op de drifthoekmeter werd het aantal graden in booggraden afgemeten, het aantal graden dat de roerganger meer of minder moest sturen om op de berekende grondkoers te blijven.

‘De zon komt op, de zon gaat onder,
en altijd snelt ze naar de plaats
waar ze weer op zal gaan.’

Pr 1

‘Hij bepaalt het getal van de sterren,
Hij roept ze alle bij hun naam.
Groot is onze Heer en oppermachtig,
zijn inzicht is niet te meten.’

PS 147

Disclaimer De bovenstaande uitleg en benaderingen zijn zo betrouwbaar mogelijk uitgelegd maar geven geen arantie op een veilige navigatie ter land, ter zee of in de lucht. Het bovenstaande is uitsluitend bedoeld om het begrip van en de belangstelling voor de astronomische navigatie te verbreden.