Η θέση του σκάφους στο απέραντο γαλάζιο – Μερος Α!
Απλές έννοιες ναυσιπλοΐας
Του Ιάσονα Θαλασσινού
Το GPS δεν είναι πανάκεια. Ακόμα και για το διάβασμά του χρειάζονται κάποιες επιπλέον γνώσεις. Το ταξίδεμα στη θάλασσα προϋποθέτει απλές γνώσεις και πρώτα απΆ όλα, το να μπορούμε να προσδιορίσουμε στη ναυτική γλώσσα τη θέση μας στην απεραντοσύνη της θάλασσας. Απαραίτητες, λοιπόν, είναι λίγες γνώσεις γεωδαισίας και απεικόνισης της υδρογείου σφαίρας στο επίπεδο του χάρτη. Στο πρώτο αυτό μέρος θα δούμε θέματα γεωδαισίας και πως σχεδιάζεται ο ναυτικός χάρτης, ενώ στο δεύτερο μέρος θα αναλύσουμε πως γίνεται η μέτρηση των αποστάσεων και θα δούμε έννοιες όπως είναι η Αληθής Πορεία, η Αντιστοιχία και η Διόπτευση.
Όπως γνωρίζουμε, η γη είναι ένα ελλειψοειδές ουράνιο σώμα, εξογκωμένο στον ισημερινό και πεπλατυσμένο στους πόλους. Στη ναυσιπλοΐα θεωρούμε τη γη σαν ένα σφαιρικό σώμα χάριν των υπολογισμών μας, χωρίς όμως σημαντικά σφάλματα. Ο άξονας της γης γύρω από τον οποίο περιστρέφεται (σχ. 1), δηλαδή μια νοητή ευθεία, που διαπερνά τη σφαίρα, ορίζει τη θέση των σημείων των γεωγραφικών πόλων, του βορείου Β (North Pole Ν) και του νοτίου Ν (South Pole S).
Ο βόρειος πόλος βρίσκεται προς το μέρος του Πολικού Αστέρα, δηλαδή του τελευταίου και πιο λαμπερού άστρου του αστερισμού της Μικρής ?ρκτου, που οδηγούσε για αιώνες τους θαλασσινούς του βόρειου ημισφαιρίου, δείχνοντάς τους το βορρά. Ο νότιος πόλος βρίσκεται προς το μέρος του αστερισμού του Σταυρού του Νότου. Τα δύο αυτά σημεία του βόρειου και νότιου πόλου είναι βέβαια εκ διαμέτρου αντίθετα. Αν διαγράψουμε ένα κύκλο, το επίπεδο του οποίου τέμνει τη γη στο κέντρο της, αυτός ο κύκλος λέγεται μέγιστος κύκλος της γης (σχ. 2).
Αν, πάλι, διαγράφουμε ένα κύκλο, το επίπεδο του οποίου δεν τέμνει τη γη στο κέντρο της, ο κύκλος αυτός λέγεται μικρός κύκλος της γης (σχ. 3). Ο μέγιστος κύκλος της γης, που τέμνει κάθετα τον άξονά της και περνάει από το κέντρο της, είναι ένας και μοναδικός και λέγεται Ισημερινός της γης (σχ. 4).
Οι μικροί κύκλοι, που τέμνουν κάθετα τον άξονά της, χωρίς να περνούν από το κέντρο της, άρα είναι παράλληλοι του Ισημερινού, λέγονται παράλληλοι της γης (. 5).
Οι μέγιστοι κύκλοι, που περνούν από τους πόλους της γης και περιέχουν τον άξονά της είναι πολλοί και ονομάζονται Μεσημβρινοί της γης (σχ.6). Ο μεσημβρινός που διέρχεται από το αστεροσκοπείο του Greenwich, ενός μικρού προαστίου του Λονδίνου, λέγεται Μεσημβρινός του Greenwich (σχ.7).
Οι παράλληλοι και οι μεσημβρινοί της γης μάς επιτρέπουν να προσδιορίζουμε ακριβώς τη θέση μας πάνω στον πλανήτη μας, στη στεριά και στη Θάλασσα, είναι δηλαδή οι γεωγραφικές συντεταγμένες του σημείου όπου βρισκόμαστε, όταν θέλουμε να κάνουμε αναφορά ως προς τη θέση ή το στίγμα μας. Οι συντεταγμένες αυτές, δηλαδή το γεωγραφικό μήκος (longitude), που
διαγράφεται από το βορρά προς το νότο και το γεωγραφικό πλάτος (latitude), που διαγράφεται παράλληλα με τον Ισημερινό, δίνονται με έναν ορισμένο τρόπο, για να αποφεύγονται οι συγχύσεις και τα σφάλματα.
Από το σχήμα 8 μπορούμε να δούμε ότι το γεωγραφικό μήκος μετριέται ανάλογα με τη θέση ανατολικά ή δυτικά του Μεσημβρινού του Greenwich. Ξεκινώντας, λοιπόν, από τον πρώτο Μεσημβρινό της γης στο Greenwich (0°), έχουμε ένα γεωγραφικό μήκος από 0° μέχρι 180° ανατολικό και 0° μέχρι 180° δυτικό. Για παράδειγμα, το Νέο Φάληρο βρίσκεται περίπου πάνω στο μεσημβρινό με γεωγραφικό μήκος 23º 40Ά ανατολικά του Greenwich. Λέμε, δηλαδή, ότι το γεωγραφικό μήκος του Νέου Φαλήρου είναι 23º 40Ά Α. Το γεωγραφικό μήκος σε σύντμηση εκφράζεται με το γράμμα λ.
Στο σχήμα 9 τώρα, μπορούμε να δούμε ότι το γεωγραφικά πλάτος μετριέται και αυτό
ανάλογα με τη γωνιακή απόσταση του σημείου από τον Ισημερινό της γης. Ξεκινώντας, λοιπόν, από τον Ισημερινό (0º) έχουμε ένα γεωγραφικό πλάτος από 0º μέχρι 90º βόρεια και 0º μέχρι 90º νότια. Για παράδειγμα, το Νέο Φάληρο βρίσκεται περίπου πάνω στον παράλληλο με γεωγραφικό πλάτος 37º 56Ά Βόρεια του Ισημερινού. Λέμε, δηλαδή, ότι το γεωγραφικό πλάτος του Νέου Φαλήρου είναι 37º 56Ά Β. Το γεωγραφικό πλάτος σε σύντμηση εκφράζεται με το γράμμα φ.
Επειδή οι ευθείες γεωγραφικού μήκους και πλάτους είναι κάθετες, αυτές τέμνονται σε κάποιο σημείο, που δεν είναι άλλο από το στίγμα ενός τόπου επάνω στην επιφάνεια της γης (σχ. 10). Λέμε, δηλαδή, ότι το γεωγραφικό στίγμα κάποιου σημείου στο Νέο Φάληρο είναι 37º 56Ά Β 23º 40Ά Α. Αν
αναφερθούμε, για παράδειγμα στη μαρίνα της Ζέας, λέμε πως βρίσκεται 37º 56Ά Β και 23º 39Ά Α. Αυτό σημαίνει ότι η τομή του πλάτους φ και του μήκους λ μας δίνει το γεωγραφικά στίγμα της μαρίνα ς της Ζέας.
Θα ήταν πρακτικώς αδύνατον να ταξιδέυουμε, να χαράξουμε μια πορεία και να μετρήσουμε αποστάσεις με ακρίβεια πάνω σε μια κυρτή επιφάνεια όπως είναι η γη. Έπρεπε, λοιπόν, να απεικονίσουμε τη γη πάνω σε ένα επίπεδο όπως αυτό του χάρτη. Υπάρχουν πολλοί τρόποι απεικόνιση ς ενός σφαιρικού σώματος σε επίπεδη επιφάνεια, όλοι όμως έχουν τα πλεονεκτήματα και τα
μειονεκτήματά τους. Οι ναυτικοί χάρτες που χρησιμοποιούμε είναι βασισμένοι σε αυτή που λέμε Μερκατορική Προβολή. Αν φανταστούμε τη γη σαν μια διάφανη σφαίρα, τυλιγμένη με ένα χαρτί που σχηματίζει κύλινδρο γύρω από αυτήν και ένα δυνατό φως τοποθετημένο ακριβώς στο κέντρο της σφαίρας, τότε θα δούμε ότι σχηματίζονται σκιές από τη στεριά στο εσωτερικό μέρος του κυλίνδρου, Αν τώρα διαγράψουμε τα σημεία που η θάλασσα ακουμπά τη στεριά επάνω στο χάρτινο κύλινδρο, θα έχουμε την απεικόνιση της γης πάνω στο επίπεδο του ξετυλιγμένου χαρτιού του κυλίνδρου. Αν, τώρα, πάρουμε ένα μικρό κομματάκι από το χαρτί του κυλίνδρου, θα έχουμε ένα ναυτικό χάρτη της περιοχής. Σημειώνοντας τις μοίρες γεωγραφικού μήκους και ανάλογα αν η περιοχή βρίσκεται ανατολικά ή δυτικά του πρώτου μεσημβρινού, δηλαδή του Μεσημβρινού του Greenwich στις 0º και τις μοίρες γεωγραφικού πλάτους βόρεια ή νότια του Ισημερινού, έχουμε έναν ολοκληρωμένο ναυτικό χάρτη Μερκατορικής προβολής. Βέβαια, η γεωμετρική προβολή αυτή δεν είναι μια απλή προβολή, αλλά ένας μαθηματικός τρόπος για να μπορέσουμε να χαράξουμε την πορεία ενός σκάφους επάνω στο χάρτη, με μια ευθεία γραμμή και γωνιακές μετρήσει, που να μην παρουσιάζουν παραμορφώσεις και σφάλματα. Η πραγματική πορεία ενός σκάφους είναι η γωνία, που σχηματίζεται από την κατεύθυνση του γεωγραφικού βορρά και την κατεύθυνση του σκάφους. Αν χαράξουμε μια ευθεία πορεία του σκάφους μας, η ευθεία αυτή θα τέμνει όλους τους μεσημβρινούς με την ίδια γωνία και συγχρόνως όλους τους παράλληλους πλάτους επίσης με την ίδια γωνία (σχ. 11).
Αυτή η γραμμή τη πορείας μας λέγεται λοξοδρομική καμπύλη Αν προεκτείνουμε την ευθεία αυτή στο χάρτη, που στην ουσία είναι καμπύλη, θα διαγράψουμε πολλές περιστροφές γύρω από τη γη, πλησιάζοντας προς τους πόλους, που όμως θεωρητικά δεν θα φτάσουμε ποτέ, αφού η πορεία μας τέμνει τους μεσημβρινούς υπό την ίδια γωνιά. Η απεικόνιση της γης πάνω στο επίπεδο του χάρτη παρουσιάζει μια τεράστια παραμόρφωση όσο απομακρυνόμαστε από τον Ισημερινό και πλησιάζουμε προς τους πόλους. Έτσι, ο Βόρειος Πόλος για παράδειγμα, που στην ουσία είναι ένα σημείο, στο χάρτη, καταλαμβάνει όλο το πλάτος του. Η Γροιλανδία φαίνεται να είναι τρεις φορές πιο «φαρδιά» επάνω στο χάρτη απ’ ότι είναι στην πραγματικότητα. ?λλη μια ιδιομορφία των χαρτών Μερκατορικής προβολής είναι η απόσταση μεταξύ των παραλλήλων, η οποία αυξάνεται όσο απομακρυνόμαστε από τον Ισημερινό και πλησιάζουμε προς τους πόλους, κάτι που μας υποχρεώνει να μετράμε τις αποστάσεις πάνω στο χάρτη με συγκεκριμένο τρόπο, κάτι που θα δούμε στο Β! μέρος.
