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1 Navigazione

1-4 Navigazione astronomica

1-4-1 Generalita

La navigazione astronomica non consente di determinare una posizione, ma solo di calcolare l'errore tra posizione stimata e posizione vera.
Cio' significa che è necessario avere un punto stimato, ottenuto tenedo conto della rotta e della distanza percorsa ( vedi Rotta magnetica).
Mentre nella navigazione costiera si puo' percorrere un ampio tratto di navigazione e fare il punto nave al primo punto cospiquo per ottenere la posizione vera indipendentemente dal percorso effettuato, nella navigazione astronomica è necessario tracciare la rotta ad intervalli molto ravvicinati in modo da avere un punto stimato il piu' possibile esatto.
Dato questo punto e rilevata la posizione di un astro ( il Sole), si calcola la differenza tra punto stimato e punto vero riferita all'astro preso in esame.
Oltre alle difficolta di rilevamento della posizione dell'astro, la navigazione astronomica richiede molta accuratezza nella determinazione della rotta e del percorso effettuato, valori la cui precisione dipende dall'abilita del timoniere nell'evitare troppi scostamenti dalla rotta prevista o variazioni di velocita non memorizzate.
Per limitare gli errori, i rilevamenti di rotta,velocita e tempo si eseguono con notevole frequenza in modo da minimizzare l'effetto delle piccole variazioni sempre presenti, analogamente i rilevamenti dell'astro di riferimento devono essere eseguiti anche piu' volte al giorno.

1-4-2 La sfera celeste

Le stelle sono lontanissime dalla Terra, tanto da apparire come tutte collocate su una sfera, che prende il nome di "Sfera Celeste".
Supponiamo che un osservatore si trovi sulla Terra nel punto P ( vedi figura a lato), la sua visione della sfera celeste è limitata dal piano dell'orizzonte cioè dal piano che passa per P ed è tangente alla superfice della Terra.
Questo piano interseca la sfera celeste secondo l'orizzonte celeste dell'osservatore ( nella figura, che rappresenta una sezione, l' orizzonte celeste è costituito dal piano, perpendicolare allo schermo, che passa per i punti P1 e P2).
Poichè le dimensioni della Terra sono puntiformi rispetto alla sfera celeste, tutti gli osservatori, sulla Terra, si trovano nel centro della sfera celeste e ne hanno una visione limitata solo dall'orizzonte.
Nel punto P in cui si trova l'osservatore passa il piano perpendicolare all'orizzonte celeste individuato dalla direzione del filo a piombo, che quindi passa anche per il centro della Terra, e che incontra la sfera celeste nel punto chiamato Zenit e, dalla parte opposta dell'osservatore nel Nadir.
L'Equatore Terrestre incontra la Sfera Celeste nell'Equatore Celeste e il piano passante per i poli Terrestri incontra la Sfera celeste nei poli celesti.
L'angolo compreso tra il piano equatoriale e l'orizzonte celeste si chiama Colatitudine.
Con riferimento alla figura è evidente che la colatitudine è 0° ai poli (ai poli terrestri il piano dell'equatore celeste è parallelo all'orizzonte), mentre all'equatore la colatitudine è 90° (equatore celeste e orizzonte sono perpendicolari), quindi è evidente che latitudine e la colatitudine sono legate dalla relazione :

Latitudine = Colatitudine - 90

La sfera celeste ha due movimenti simultanei :

• Ogni 24 ore compie un giro completo su se stessa da Est verso Ovest ( cio' è dovuto alla rotazione terrestre da Ovest ad Est, che equivale a ruotare la sfera celeste in senso opposto).
• Ogni 365 giorni compie un giro su se stessa da est ad ovest ( analogamente alla rotazione giornaliera, la rotazione annuale è speculare rispetto a quella che compie la Terra intorno al Sole da Ovest ad Est).

La posizione di un astro sulla sfera celeste è indicata da due angoli (vedi figura a lato) :

Distanza zenitale
E' l'angolo formato dalla semiretta che conguinge l'intersezione tra orizzonte e piano azimutale (P in figura) con l'astro.
Altezza
E' l'angolo tra piano dell'orizzonte ed astro.
Questo angolo, misurato con il Sestante è la grandezza di base per i calcoli relativa alla navigazione astronomica.

1-4-3 Punto Subastrale

Se si unisce un qualsiasi astro con il centro della Terra la retta di unione incontra la superfice terrestre in un punto detto Punto Subastrale.Nella figura a lato è schematizzato il punto subastrale del Sole.
E' evidente dalla definizione che il punto subastrale si trova esattamente sotto il Sole e si muove continuamente sulla superfice terrestre.
Il punto subastrale, essendo un punto della superfice terrestre puo' essere individuato da coordinate geografiche, ma , per motivi che appariranno chiari in seguito, viene definito con Declinazione e Angolo Orario :

Declinazione

La declinazione di un astro ( vedi figura) è l'angolo formato tra la retta subastrale ed il piano dell'equatore, cioè è la Latitudine del suo punto subastrale.
La declinazione del sole varia tra 23° nord in estate e 23° sud in inverno.All'equatore, durante gli equinozi, è zero.

Angolo orario

Il meridiano del punto subastrale, che rappresenta la sua Longitudine si misura con l'angolo orario (vedi figura a lato) cioè l'angolo formato tra un riferimento sulla superfice terrestre (meridiano di Greenwich) ed il punto subastrale alla latitudine dell'osservatore.
L'angolo orario si misura sempre verso Ovest e varia tra 0° e 360°, inoltre si puo' misurare in tempo invece che in gradi, infatti la circonferenza su cui si muove il punto subastrale ( vedi figura) in gradi è 360° e poichè la rotazione terrestre dura 24 ore significa che 360° valgono 24 ore da cui :

1° = 24 ore/360 ° = 4 minuti
1' = 4 secondi

1 ora = 15°
1 minuto = 15'
1 secondo = 0,25'

Il riferimento per la misura dell'angolo orario puo' essere il punto in cui si trova l'osservatore, in questo caso prende il nome di angolo orario locale o puo' essere il meridiano di Greenwich in questo caso prende il nome di angolo orario di Greenwich ed è indicato con T.
La posizione del punto subastrale dei diversi astri ( luna ,sole, pianeti) è riportata in termini di declinazione ed angolo orario ( di Greenwich), nelle "Effemeridi Nautiche" che sono pubblicate annualmente e contengono i dati relativi all'anno di pubblicazione.
L'uso delle tavole è indispensabile in quanto la rivoluzione del Sole ha delle piccole variazioni che non consentono di calcolarne la posizione con sufficente precisione.
Se non esistesse questa imprecisione sarebbe facile calcolare la posizione del sole rispetto a Greenwich, infatti alle ore 12 00 di Greenwich (mezzoggiorno) il sole è perpendicolare quindi l'angolo orario è zero ( T = 0), dopo un'ora si sposta di 15° ( vedi sopra), quindi T=15°, dopo 5 ore, cioè alle ore 17 00 di Greenwich, si avrebbe T=75° ecc.
In realta il Sole anticipa o ritarda rispetto all'orologio, quindi per conoscerne la posizione occorre utilizzare le Effemeridi dell'anno in corso.
Ad esempio per l'anno 1985, il giorno 9 Luglio 1985 si ha ( Vedi esempio di tavola delle Effemeridi):

Alle ore 12 00 il Sole ha T = 358° 42,6' al posto di 360°
Alle ore 17 00 il Sole ha T = 73° 42,2' al posto di 75°

Una volta noto l'angolo orario del Sole rispetto a Greenwch per ricavare quello relativo ad una qualsiasi localita' ( angolo orario locale, si indica con t), basta aggiungere, algebricamente, la longitudine del luogo all'angolo orario di Greenwich .
Ad esempio per ricavare l'angolo orario a mezzoggiorno relativo al porto di Piombino ( longitudine 10°33,1'E) basta sommare 10°33,1' all'angolo orario di Greenwich :

t = T + longitudine del luogo per longitudini Est
t = T - longitudine del luogo per lungitudini Ovest

Quindi :

t = 358° 42,6' + 10° 33,1' = 368° 75,7' = 369° 15,7' = 9° 15,7'

1-4-4 Posizione delle stelle

Ciascun punto della sfera celeste è individuato da una coppia di coordinate (in modo analogo ai punti della superfice terrestre, vedi : Coordinate geografiche).
Nel caso di un corpo celeste le coordinate sono (vedi figura a lato):


Azimut:

E' misurato in gradi sull'orizzonte verso Ovest.
I valori dell'Azimut, indicati con la sigla az sono compresi tra 0° e 360°.
Per comodita' si utilizza l'angolo azimutale, indicato con Z che varia nel nostro emisfero, da Nord fino a 180° Est in senso orario e da Nord a 180° Ovest in senso antiorario.
Il valore, numerico, dell'Azimut è fornito dalle tavole, per sapere in quale direzione (Est in senso orario o Ovest in senso antiorario) occorre riferirsi al meridiano del luogo.

Se l'astro ha superato il meridiano si misura verso Ovest in senso antiorario, altrimenti si misura verso Est in senso orario (vedi figura a lato).


Altezza:

Misurata in gradi sul cerchio di altezza (vedi figura precedente), cioè sul cerchio passante per : la stella in esame (S), lo Zenit e il Nadir.
I valori dell'altezza sono compresi tra 0° e 90°.
Questo angolo si misura con il Sestante ed utilizzato per fare il punto nave.