ASTRONOMISCHE NAVIGATIE

Astronomische Navigatie houdt in de plaatsbepaling door middel van de hoogtemeting van hemellichamen als zon en sterren. In principe is het instrument daartoe een sextant. Maar met eenvoudige hulpmiddelen en materialen als hout, papier, karton, touw, spiegelglas  en vindingrijkheid zijn er ook mogelijkheden. Zoals het maken van een kwadrant, een octant of een sextant.

Hoogtemeting van hemellichamen

In de huidige tijd wordt er genavigeerd op satellietnavigatie, verschijnen posities en locaties op digitale beeldschermen. Tot minder dan een halve eeuw geleden navigeerden zeelieden, maar ook piloten in de luchtvaart op de zon, de planeten en de sterren. Dat deden zij met behulp van een sextant en exacte tijdwaarneming. Op deze pagina grijpen we terug naar deze hulpmiddelen, al ontdekkende hoe de astronomische navigatie ofwel de astronavigatie nog altijd werkt. Door de hoogte boven de horizon te meten van hemellichamen met behulp van een zelfgemaakt sextant, een kwadrant en een meetlat. De principes van de astronomische navigatie.

Navigeren op de Poolster

Zeelieden zoals de Vikingen bemerkten dat hoe meer noordwaarts zij voeren, hoe meer de Poolster hoger aan de nachtelijke hemel boven hen kwam te staan. Zeilden zij zuidwaarts dan zagen zij de Polaris lager aan de hemel en dichter bij de horizon. Op de evenaar van de aarde staat de Polaris ofwel Poolster (indien waarneembaar) vlak boven de horizon, recht in het noorden. Daarmee fungeerde de Poolster ook als een ‘kompas’, een aanduiding voor de noordelijke richting. Maar ook als aanduiding van hun positie op aarde. Of zij de aarde als bolvormig of plat beschouwden, dat blijft in deze een vraag. Maar voor de Vikingen gold: hoe lager de Poolster, hoe verder van huis.

Sterrenbeeld Grote – en Kleine Beer met voor de navigatie geselecteerde sterren

Sterhoogte meten met een kwadrant

Een leuk experiment is het maken van een kwadrant uit stevig papier of hout. 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°33’ de noordelijke- en de zuidelijke poolcirkels. 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. Richt bij een heldere hemel op de Poolster en je leest de breedtegraad af. Een andere ‘methode’ is de onderstaande: een kartonnen kwadrant zoals op onderstaande foto met houtlijm lijmen op een houten achtergrond. Een handgreep aan de achterzijde, en blank lakken van zowel de voor- als achterzijde maakt er een duurzaam instrument van.

Sterrenbeeld Orion en omgeving met voor de navigatie geselecteerde sterren

Kwadrant

Astronomische Navigatie
Kartonnen kwadrant aangebracht op multiplex, voorzien van RVS gewicht
astronomische navigatie met een kwadrant
Hoogtemeting met kwadrant

Sterhoogte meten met een kwadrant

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 Zenit 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.

Astronomische Navigatie
Hoogte van de Poolster: Poolshoogte Ho° = Breedte AW°

Disclaimer:

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

Sterhoogte bepalen met een meetlat

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

Een ‘maak het zelf’ instrument om de hoogte in booggraden van hemellichamen te meten is de volgende: 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°. Uit de formule Pi * D (ca. 3,14 maal de diameter van de cirkel) kan de omtrek van de cirkel worden bepaald.

Omtrek = π * d
360° = π * d
360° = π * 2 r

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 ernstig en verblindend letsel aan het menselijk oog!

Zelfbouw Sextant en Octant klik op afbeelding

Zelfbouw sextant
Klik op afbeelding en ga naar zelf maken van een werkend sextant
Zelfbouw Octant
Klik op afbeelding en ga naar zelf maken van een werkend octant

Astronomische Navigatie

Zonnetje schieten

De bovenstaande uitleg en benaderingen zijn zo betrouwbaar mogelijk uitgelegd. Maar de uitleg geeft geen garantie tot 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.