Ναυτική Αστρονομία

Ως Ναυτική Αστρονομία ή Αστρονομική Ναυτιλία (celestial navigation) χαρακτηρίζεται γενικά η μέθοδος κατά την οποία η ασφαλής πλεύση και κατ΄ επέκταση το στίγμα ενός πλοίου προσδιορίζεται από την παρατήρηση ουρανίων σωμάτων.

Από το 8.000 π.Χ. έως το τέλος της ελληνιστικής περιόδου οι έλληνες ανέπτυξαν τόσο πολύ τη ναυτική τέχνη ώστε για αιώνες ήταν οι κυρίαρχοι της Μεσογείου. Η δύναμή τους αυτή στηρίχτηκε πάνω στη γνώση της αστρονομίας που συνέβαλλε, συν το χρόνο, στην ανάπτυξη της γεωγραφίας, της χαρτογραφίας, της ναυπηγικής. Στηρίχτηκε ακόμη σε πλήθος ναυτικών οργάνων, χαρτών, ανεμολογίων και άλλων βοηθημάτων ναυτιλίας όπως πυξίδα, ανεμοσκόπιο, αστρολάβοι, ανεμολόγια, ηλιακά ρολόγια, δρομόμετρα, ουράνιες σφαίρες, περίπλοι και σταδιασμοί.

Για την ασφαλή εκτέλεση των ταξιδιών οι ναυτικοί ήταν υποχρεωμένοι να χρησιμοποιούν ορισμένα ναυτικά όργανα για την εφαρμογή των κανόνων της ναυσιπλοΐας. Ανάλογα με το μέγεθός τους, την κατηγορία τους και την έκταση των ταξιδιών τους, τα πλοία ήταν εφοδιασμένα με τα απαραίτητα ναυτικά όργανα. Τα πιο σημαντικά όργανα ήταν ο αστρολάβος, ο εξάντας, η πυξίδα και η γυροπυξίδα. Άλλα σημαντικά όργανα ήταν το ανεμολόγιο, το γυροσκόπιο, το δρομόμετρο, το βυθόμετρο κ.α. Ας δούμε όμως τη χρήση, τη μορφή και την προέλευση των σημαντικότερων ναυτικών οργάνων που βασίζονταν σε αστρονομικές μετρήσεις, από την αρχαιότητα μέχρι τη σύγχρονη εποχή.

1. Τα όργανα

Αστρολάβος

Ο αστρολάβος είναι αρχαίο αστρονομικό όργανο που χρησιμοποιούνταν για να παρατηρηθούν τα αστέρια και να προσδιοριστεί το ύψος τους επάνω στον ορίζοντα. Σύμφωνα με όσα αναφέρουν οι αρχαίοι, ο αστρολάβος εφευρέθηκε τον 2ο π.X. αι. από τον Ίππαρχο. Σύμφωνα με τον Πτολεμαίο ο αστρολάβος ήταν ένα είδος γεωγραφικού χάρτη. Στον Μεσαίωνα ο αστρολάβος ήταν το κύριο όργανο ναυσιπλοΐας, αργότερα όμως αντικαταστάθηκε από τον εξάντα. Ο ναυτικός αστρολάβος και ο παραπλήσιος τεταρτοκυκλικός κατασκευάστηκαν για αποκλειστική χρήση επάνω στα πλοία και μεθόδευαν την εύρεση του γεωγραφικού πλάτους στην ανοικτή θάλασσα με αστρονομικό τρόπο.

Ο αρχαιότερος και βασικός τύπος καλείται επιπεδοσφαιρικός αστρολάβος. Ανακαλύφθηκε, πιθανότατα, από τους Έλληνες ή Αλεξανδρινούς γύρω στο 100 π.Χ. ή και ακόμη παλαιοτέρα και εξελίχθηκε αργότερα από τους Άραβες. Στην αρχαία μορφή του ο αστρολάβος αποτελούνταν από ένα ξύλινο δίσκο που ήταν κρεμασμένος από έναν κρίκο. Στην άκρη του δίσκου ήταν χαραγμένες οι υποδιαιρέσεις του κύκλου. Ακόμη, υπήρχε ένα σκόπευτρο το οποίο περιστρέφονταν πάνω σε ένα κεντρικό άξονα με το οποίο μπορούσε κάποιος να σκοπεύσει τον ήλιο και τα αστέρια. Με το πέρασμα του χρόνου οι αστρολάβοι εξελίχθηκαν. Έγιναν μεταλλικοί και με αυτούς με αυτούς μπορούσες να προσδιορίσεις ακόμη και την ώρα. Στις αρχές του 20ου αιώνα είχαμε την εμφάνιση του πρισματικού αστρολάβου που επέτρεπε την ανάκλαση των ακτινών ενός ουράνιου σώματος πάνω σε υδραργυρική επιφάνεια και προσδιόριζε τη χρονική στιγμή που ο αστέρας έφθανε σε ορισμένο ύψος πάνω από τον ορίζοντα.

Κατά βάση ο αστρολάβος είναι ένα απλό μοντέλο ή πιο σωστά, ένα ανάλογο της γης και του ουρανού πάνω σε δύο επίπεδους δίσκους. Αυτοί είναι, συνήθως, κατασκευασμένοι από ορείχαλκο και έχουν διάμετρο μέχρι 25 εκατοστά. Ο ένας από τους δίσκους αναπαριστά τη γη και είναι χαραγμένος με γραμμές, που αναπαριστούν τους μεσημβρινούς, τους παράλληλους, τον ορίζοντα του παρατηρητή και άλλες γωνίες πάνω από τον ορίζοντα. Επειδή είναι σχεδιασμένος, για να χρησιμοποιηθεί σε ένα ορισμένο παράλληλο, συνήθως υπάρχουν πολλοί δίσκοι της γης, για να χρησιμοποιείτε το όργανο σε διάφορα πλάτη. Ο άλλος δίσκος ονομάζεται «δίχτυ» ή «ιστός» εξαιτίας του σχήματός του. Είναι ένας απλός χάρτης του ουρανού, όπου οι θέσεις των λαμπερών αστέρων σημειώνονται με καμπυλομένους δείκτες. Σημειώνεται, επίσης, και η εκλειπτική γραμμή, η διαδρομή, δηλαδή, του ήλιου ανάμεσα στα άστρα. Οι δίσκοι αυτοί επικάθονται σε έναν τρίτο, το «μητρικό», που διαθέτει κλίμακα με ώρες στην περιφέρεια του εξωτερικά. Το δίχτυ είναι ελεύθερο να περιστρέφεται γύρω από το κέντρο.

Ο μηχανισμός αυτός έχει τη δυνατότητα να ρυθμιστεί, για να μας δείξει οποιαδήποτε ημέρα και ώρα την εικόνα του ουρανού. Όταν έχουμε σκοπό να μετρήσουμε την πραγματική θέση του ήλιου και των άστρων, πάνω στον ίδιο άξονα, αλλά στο πίσω μέρος του μητρικού δίσκου, τοποθετείται ένας σκοπευτικός μηχανισμός, που καλείτε κλιτομετρικός κανόνας και έχει μια βαθμονομημένη κλίμακα γύρω από το εξωτερικό του χείλος. Ο αστρολάβος κρεμιέται από την κορυφή με ένα δαχτυλίδι, για να διατηρείται πάντα κατακόρυφος. O κλιτομετρικός κανόνας μπορεί, επίσης ,να χρησιμοποιηθεί για χωρομέτρηση ,π.χ. για να βρούμε το ύψος ενός κτιρίου. Σε αυτή την περίπτωση χρησιμοποιούταν μια ορθογωνική κλίμακα, που είχε ένα οριζόντιο σκέλος, για να αναπαριστά το έδαφος και ένα κατακόρυφο σκέλος για το κτίριο. Ο παρατηρητής στεκόταν στο άκρο της σκιάς του κτιρίου και κρατούσε τον αστρολάβο, έτσι, ώστε η σκιά του ενός άκρου του κλιτομετρικού κανόνα να πέσει στο άλλο άκρο. Τότε η γωνία στο πίσω μέρος του αστρολάβου ήταν η ίδια με τη γωνία, που σχηματίζει το κτίριο με τη σκιά του, όποτε το ύψος του κίτρου ήταν δυνατό να υπολογισθεί.



Πριν μπουν σε χρήση τα αστρονομικά ημερολόγια και οι πίνακες, ο αστρολάβος χρησιμοποιούταν, για να ανευρίσκεται η ώρα της ημέρας, ώρα της ανατολής και δύσεως του ήλιου και των άστρων κ.ο.κ. Για ανθρώπους, που ήταν εξαρτημένοι από τον ήλιο, τα άστρα και την αστρολογία περισσότερο από ό,τι εμείς, ο αστρολάβος ήταν ένα ανεκτίμητο όπλο. Ο αστρολάβος πέρασε σε αχρηστία, όταν οι αστρονομικοί υπολογισμοί έγιναν περισσότερο ακριβείς και τα μηχανικά ωρολόγια, τα οποία είναι περισσότερο ακριβή. Παρόλα, όμως, αυτά η χρήση του συνεχιζόταν στις αραβικές χώρες μέχρι και το 19ο αιώνα. Χρησιμοποιήθηκε, επίσης, πολύ στη Δυτική Ευρώπη το 14ο αιώνα και αργότερα, όταν πέρασε σε αχρηστία το 17ο αιώνα, ήταν ένα διακοσμητικό αντικείμενο της εποχής.

Ο ναυτικός αστρολάβος αναπτύχθηκε, κυρίως, από τους Πορτογάλους στο 15ο αιώνα σαν ένα βασικό και απλό όργανο παρατηρήσεως. Τον χρησιμοποιούσαν για να μετρήσουν το ύψος του ήλιου, ή ενός άστρου πάνω από τον ορίζοντα , ώστε να βρίσκουν το πλάτος. Ακόμη, και χωρίς τους δίσκους του ήταν αρκετά βαρύ όργανο, ώστε να μπορεί να κρέμεται κατακόρυφα παρά τους κλυδωνισμούς του πλοίου. Με την ανακάλυψη του τετράντα, του πρόδρομου του εξάντα, το 17ο αιώνα μπήκε σε αχρηστία.

Είναι ακόμη, δυνατό ένα είδος αστρολάβου να αγοραστεί φθηνά, παρόλο που τα πολύπλοκα και όμορφα κλασικά όργανα είναι τώρα σπάνια. Μια μοντέρνα κατασκευή , φτιαγμένη από πλαστικό , μπορεί να κανονιστεί, για να δείχνει την εικόνα του νυχτερινού ουρανού σε κάθε ώρα κατά τη διάρκεια του χρόνου.

Εξάντας

Ο Εξάντας ή Παλίστρα, αποτελεί είδος γωνιομετρικού οργάνου με το οποίο μετράμε στη θάλασσα τα ύψη των ουρανίων σωμάτων καθώς και τις κατακόρυφες και οριζόντιες γωνίες γήινων αντικειμένων.



Ο εξάντας είναι όργανο που οι ναυτικοί το χρησιμοποιούσαν για να μετρήσουν τα ύψη των ουράνιων σωμάτων από αεροσκάφη, διαστημόπλοια ή καταστρώματα πλοίων, παρά τη μη σταθερότητα του παρατηρητή. Οι κυριότεροι τύποι εξάντων είναι ο ναυτικός εξάντας και ο εξάντας φυσαλίδας, ο οποίος χρησιμοποιούνταν μόνο σε αεροσκάφη. Ο ναυτικός εξάντας αντικατέστησε τον αστρολάβο και έγινε το κύριο όργανο ναυσιπλοΐας. Με τη βοήθεια του ναυτικού εξάντα προσδιορίζονταν η γωνία ανάμεσα στον υποτιθέμενο ορατό ορίζοντα και σ' ένα ουράνιο σώμα, που συνήθως ήταν ο ήλιος.

Πρισματική Διόπτρα

Χρησιμοποιείται για την μέτρηση διοπτεύσεων γήινων αντικειμένων και του Αζιμούθιου των ουρανίων σωμάτων



Οκτάντας

Πρόγονος του Εξάντα. Χρησιμεύει για τον προσδιορισμό της θέσης των αστέρων στον "ουράνιο θόλο". Μπορεί να μετρήσει γωνιακές αποστάσεις μέχρι 100 μοίρες. Έχει κατασκευαστεί στην Αγγλία στο τέλος του 19ου αιώνα.



Τετράντας

Ουράνιο ρολόι αραβικής επινόησης για τη μέτρηση του χρόνου ο χειριστής του οργάνου στόχευε τον ήλιο μέσα από τα δύο στόχαστρα. Ένα κινητό κουµπί πάνω στο νήµα του βαριδιού ρυθµιζόταν µε βάση τα ζωδιακά σηµεία (µήνες) που υπήρχαν στο χείλος του οργάνου. Το νήµα κρεµόταν ελεύθερα και την ώρα έδειχνε η θέση του κουµπιού πάνω στους ωριαίους κύκλους που ήταν χαραγµένοι πάνω στο όργανο.

2. Μάθημα Ναυσιπλοΐας

Ένας παλιός ναυτικός μας περιγράφει πως χαραζόταν η πορεία του πλοίου, βρίσκοντας διαδοχικά στίγματα της θέσης του. Ο κύριος Βασίλης Απειρανθίτης, μετά από 35 χρόνια στη θάλασσα, μας έκανε την τιμή να μας εξηγήσει από πρώτο χέρι το Μάθημα Ναυσιπλοΐας, γιατί έτσι ονομάζουν οι ναυτικοί τη διαδικασία αυτή.

Τα άστρα που χρησιμοποιούσαν ήταν ο Ήλιος στην διάρκεια της ημέρας και τα πολύ λαμπερά αστέρια το βράδυ. Τα άστρα για το βράδυ ήταν ο Σείριος για το βόρειο ημισφαίριο και ο Σταυρός του Νότου για το νότιο ημισφαίριο. Επίσης χρησιμοποιούσαν την Αφροδίτη και τον Δία. Πάντα ήθελαν αστέρια με σταθερό φως, για να έχουν απόλυτα κυκλικό σχήμα (και για αυτό το λόγο κάποιοι πλανήτες ήταν ιδανικοί) και έτσι να μην έχουν σφάλματα στην μέτρηση του εξάντα. Αν το αστέρι έκανε ακτίνες και λαμπύρισε έντονα, τότε δεν ήταν καλό για την εύρεση του στίγματος. Ένα σφάλμα της τάξης του δευτέρου της μοίρας, θα μπορούσε να τους δώσει 60 μίλια σφάλμα στην θέση τους….

Αφού έβαζαν το άστρο ή τον ήλιο στο φακό του εξάντα, το ‘κατέβαζαν’ στον ορίζοντα της θάλασσας και μετρούσαν το ύψος. Μετά πήγαιναν σε ένα ναυτικό βιβλίο, το αλμανάκ, και εκεί με τριγωνομετρικούς υπολογισμούς έβρισκαν το στίγμα. Το βιβλίο αυτό έγραφε επίσης πότε μεσουρανούσε ο ήλιος ανάλογα με την εποχή του χρόνου και το γεωγραφικό πλάτος, γιατί οι μετρήσεις με τον ήλιο γίνονταν κατά προτίμηση όταν μεσουρανούσε. Σφάλματα προκαλούσε ακόμη και ένας μη σταθερός ορίζοντας (τρικυμία στην θάλασσα) όπως και η κορώνα του ήλιου. Τον υπολογισμό της θέσης με τα νυχτερινά άστρα την έκαναν την αυγή και το σούρουπο, όταν ανέτειλαν και έδυαν τα αστέρια, γιατί τότε υπήρχε λίγο φως και είχαν ορίζοντα. Το βράδυ δεν φαίνεται καθόλου ο ορίζοντας στην θάλασσα. Το φεγγάρι δεν το χρησιμοποιούσαν ποτέ γιατί ήταν υπερβολικά κοντά και υπερβολικά μεγάλο! Την εντόπιση του στίγματος την έκαναν οι ανθυποπλοίαρχοι την ημέρα και ο υποπλοίαρχος, και μόνο, με τα άστρα, τη νύχτα. Ο καπετάνιος οποιαδήποτε ώρα, φυσικά.

Πηγή:Astronomy Magazine, Μηνιαίο Περιοδικό, Τεύχη ετών 1997, 1998