Conseguenze della guerra in Ucraina: Interruzioni del GPS: Navigazione astronomica facilitata da un'app
Jochen Rieker
· 16.03.2022
È considerata il Santo Graal della marineria e chi ha studiato a fondo l'astronautica sa che può essere definita come la scuola superiore di ricerca della posizione. Anche chi ha già imparato a misurare gli angoli, a calcolare, a confrontare e a disegnare deve ritrovare la routine dopo una stagione invernale senza uscite a secco.
Questo è probabilmente uno dei motivi per cui l'uso del sestante e della relativa letteratura è un mestiere in via di estinzione. Sempre meno skipper intraprendono la formazione per ottenere la licenza di skipper d'altura da diporto, che richiede tali competenze. Anche sulle navi professionali, la navigazione satellitare è ormai sufficiente; nessun capitano che abbia a bordo un sistema Ecdis ridondante ha più bisogno di portare con sé un sestante.
Le barche a vela non dispongono di questa tecnologia, ma anche lì il plotter GPS in tutte le sue varianti ha preso il sopravvento da tempo. E da quando sono stati lanciati altri sistemi satellitari internazionali, la preoccupazione di un guasto sembra appartenere al passato o, al massimo, è teorica.
Ora, però, la guerra di aggressione di Putin contro l'Ucraina dimostra che Astro non è affatto obsoleto. Come ha spiegato ieri il redattore di YACHT Hauke Schmidt, i trasmettitori di disturbo terrestri operati dalle forze armate russe nel Mar Baltico meridionale stanno attualmente causando un parziale malfunzionamento del posizionamento satellitare ( Link diretto all'articolo, cliccare qui! ). L'autorità finlandese per i trasporti Traficom ha quindi già lanciato un avvertimento.
Questo è esattamente il tipo di scenario che Helmut Hoffrichter ha utilizzato per programmare la sua applicazione gratuitaNavigazione del cerchio di posizione ha preso il via. Il proprietario di un Hanse 575 e abbonato di lunga data a YACHT, egli stesso appassionato di astrofilia, vuole ridurre la complessità della determinazione della posizione di un'imbarcazione utilizzando le stelle e quindi semplificare radicalmente la navigazione.
In realtà, con un po' di pratica e alcune nozioni teoriche di base, anche i non esperti possono familiarizzare con l'applicazione. Per ottenere una posizione, basta misurare due angoli con il sestante e la posizione viene visualizzata su una mappa elettronica, proprio come nel plotter.
Sebbene si perda la magia della navigazione astronomica, si risparmiano tutte le seccature e, per di più, la natura incline all'errore dei metodi astronomici classici. L'applicazione è attualmente disponibile solo per i dispositivi Apple iOS, ma Helmut Hoffrichter afferma che seguirà una versione per Android.
Leggi qui,
In viaggio con il sole
Da Helmut Hoffrichter
Quando ho avuto la mia prima barca navigabile, la navigazione satellitare esisteva già da tempo, ma io volevo essere in grado di navigare come i vecchi marinai. Così comprai un sestante e un libro per imparare a farlo e presto capii come determinare una posizione secondo Marcq Saint Hilaire. Dopo la prima pausa invernale, però, tutto è stato nuovamente dimenticato. Lo sforzo richiesto rispetto alla navigazione satellitare era enorme. I libri da tavolo, le mappe cartacee, le carte bianche, le calcolatrici e gli utensili da disegno sono un'imposizione del XXI secolo.
L'unica differenza tra una stella e un satellite è che una stella, a differenza di un satellite, non invia segnali radio per informare un ricevitore della sua distanza. La sua distanza da un luogo deve quindi essere misurata dalla terra con un sestante. Non ci sono altre differenze, a parte le prestazioni, e un computer è del tutto indifferente al metodo di misurazione della distanza. In entrambi i casi, può calcolare la posizione in modo non spettacolare e visualizzarla su una mappa elettronica come simbolo della nave.
Ma perché non si può fare a meno del metodo di altitudine indiretto che opera con linee standard? In 100 anni di navigazione in tutto il mondo, questo metodo di altitudine di Saint Hilaire si è affermato a tal punto da essere ormai sinonimo di astronautica. In realtà, è nato per necessità, perché non c'erano i computer. Ma, stranamente, oggi abbiamo i computer e i programmi di navigazione astronomica imitano semplicemente i macchinosi passaggi della costruzione delle curve di livello di allora, con tutti i suoi svantaggi.
Inoltre, è necessario stimare una posizione separata e non è possibile utilizzare altezze superiori a 75°. Il risultato non è nemmeno la posizione, ma semplicemente una posizione che sarebbe stata una stima migliore.
L'applicazione "Circle of Position Navigation" calcola la posizione direttamente dall'intersezione di due cerchi di altitudine sovrapposti. Il funzionamento dell'applicazione si basa sul metodo di Gauss. Funziona con le altitudini del sole.
Il sole non può essere confuso con nessun'altra stella ed è quindi una stella affidabile per la navigazione. Le stelle devono essere identificate, il che richiede esperienza. Le stelle possono essere utilizzate per determinare la propria posizione solo al crepuscolo, perché di solito l'orizzonte non è abbastanza chiaro da vedere di notte. Si tratta di un periodo breve durante il quale bisogna orientarsi rapidamente. Anche la luna non è sempre visibile durante il giorno. Di notte è addirittura completamente invisibile, poiché la sua luce solleva il cielo otticamente, rendendo impossibile l'osservazione delle stelle. In un'app di navigazione che deve essere utilizzabile ad hoc, il sole è quindi l'unico astro di navigazione razionale.
Nelle impostazioni dell'applicazione, si utilizza una latitudine a nord o a sud della declinazione per specificare quale delle possibili intersezioni deve essere calcolata come posizione. Ulteriori informazioni riguardano l'uso dei sestanti e la correzione degli indici.
Nelle impostazioni è possibile attivare una modalità di prova. Si tratta di un secondo sistema completamente separato con le proprie impostazioni di base. Funziona in modo indipendente e parallelo alla navigazione in corso. La modalità di test può essere utilizzata anche per verificare il comportamento di qualsiasi ingresso.
Il menu "Osservazioni", che consiste in due blocchi per una prima e un numero qualsiasi di seconde osservazioni, viene utilizzato per la navigazione. In ogni blocco è necessario inserire solo l'ora dell'osservazione e l'angolo letto sul sestante.
È possibile scegliere tra Cerchio di posizione e Latitudine di mezzogiorno. Ciò significa che è possibile determinare la posizione anche utilizzando la latitudine di mezzogiorno. Il sestante viene caricato automaticamente. Non è necessario un annuario nautico.
Il modulo Dead Reckoning consente di registrare la distanza navigata nell'intervallo di tempo tra le osservazioni. I dati relativi alla rotta e alla velocità attuali devono quindi essere inseriti dopo ogni bordeggio, strambata o correzione sostenuta della velocità o della rotta. Se necessario e noto, è possibile tenere conto anche delle correnti marine.
Un modulo cartografico consente di scaricare online le carte dell'area di navigazione prevista ad alta risoluzione. Queste carte sono poi disponibili offline. La grafica enfatizza l'essenza dell'astro-navigazione mostrando anche i cerchi di altitudine. Tutte le linee della carta hanno un significato specifico, indicato dal colore e dalla forma.
Il vero metodo di Gauss non è stato tramandato nella letteratura nautica. Ne ripercorriamo quindi brevemente la storia:
Nel XVI secolo, Tycho Brahe, un astronomo danese, utilizzò un metodo con il quale riuscì a dedurre la posizione di una stella sconosciuta dalla posizione di due stelle note. La stessa costellazione esiste anche se la posizione dello zenit di una nave sconosciuta può essere ricavata dalle posizioni di due corpi celesti noti. Dopo tutto, le posizioni dello zenit sulla sfera celeste e del punto immagine sulla terra sono proiezioni identiche.
Ciò ha portato alla ricerca di una soluzione matematicamente semplice al cosiddetto problema delle due altezze. Alla ricerca parteciparono matematici e scienziati famosi come Leonhard Euler e Daniel Bernoulli. Tuttavia, all'epoca la matematica non faceva parte del mestiere del marinaio e quindi non fu possibile trovare una soluzione praticabile e adatta al mare.
La ricerca di possibili soluzioni divenne una sfida intellettuale. Mentre numerosi autori, evitando la trigonometria sferica, cercavano metodi per calcolare l'ampiezza ϕ da altri elementi di un modello grafico noto, Carl Friedrich Gauss adottò un approccio completamente diverso. Utilizzò un modello astratto anziché visivo. Si trattava di un sistema di equazioni che descriveva chiaramente il disegno.
In questo sistema di equazioni, la latitudine ϕ e l'angolo orario τ sono le incognite da calcolare. La sua risoluzione, a partire dal 1808, consisteva in sei formule chiare che avrebbero persino permesso un calcolo logaritmico diretto.
Le formule sono ottimizzate nella loro applicazione. Non è necessario tenere conto se le altezze sono state osservate al mattino o al pomeriggio o se gli orari di osservazione vanno oltre una data corrente.
Secondo le attuali conoscenze, il tempo intermedio delle osservazioni espresso in gradi è 𝜃 = Grt' - Grt. Il punto di intersezione meridionale Y dei cerchi di altitudine è calcolato utilizzando W come valore negativo.
La longitudine del sito è la somma di τ e dell'angolo di Greenwich Grt e deve essere suddivisa in longitudine ovest (-λ*) e longitudine est (360° - λ*).
Il metodo Gauss è ideale per la digitalizzazione. Non è necessario stimare la posizione, non ci sono limiti di altezza e il risultato è matematicamente esatto.
Tuttavia, le formule risolutive erano molto più astratte rispetto all'approccio formulativo e nessuno era in grado di ricavarne un'idea. Gauss era troppo avanti rispetto ai suoi tempi. Gauss calcolò anche l'angolo orario τ che, sommato all'angolo stellare, forniva l'ora da cui si poteva determinare la longitudine.
Tuttavia, questo tempo calcolato deriva dai tempi di osservazione. Non è quindi detto che il metodo di Gauss possa essere utilizzato anche per determinare la longitudine senza un cronometro.
Le formule sono ottimizzate nella loro applicazione. Non è necessario tenere conto se le altezze sono state osservate al mattino o al pomeriggio o se gli orari di osservazione vanno oltre una data corrente.
Secondo le attuali conoscenze, il tempo intermedio delle osservazioni espresso in gradi è 𝜃 = Grt' - Grt. Il punto di intersezione meridionale Y dei cerchi di altitudine è calcolato utilizzando W come valore negativo.
La longitudine del sito è la somma di τ e dell'angolo di Greenwich Grt e deve essere suddivisa in longitudine ovest (-λ*) e longitudine est (360° - λ*).
Il metodo Gauss è ideale per la digitalizzazione. Non è necessario stimare la posizione, non ci sono limiti di altezza e il risultato è matematicamente esatto.
