Navigazione astronomica: Dalla tacca nel legno all'applicazione per computer

I Vichinghi sapevano già che l'ombra a mezzogiorno di una nave rivela la latitudine della sua posizione. Intagliarono una tacca sulla panca di voga nel punto in cui la fine dell'ombra cadeva dalla mastra quando l'ombra del giorno era più corta. Questo permetteva loro di trovare la latitudine di un luogo come le Shetland, l'Islanda o la Groenlandia. Naturalmente, l'ombra non dipende solo dalla latitudine, ma anche dalle stagioni. È noto che l'ombra è più lunga in inverno che in estate. Ma se ogni anno si parte dalla Norvegia per l'Islanda a giugno e si torna indietro ad agosto, servono solo due tacche per la panca a remi: una per l'andata e una per il ritorno.

In linea di principio, la navigazione non funzionò in modo molto diverso fino a ben oltre il XVIII secolo. Con strumenti sempre più precisi (sestante) e un "Annuario Nautico" sempre più accurato per determinare la latitudine del sole (declinazione), era possibile determinare sempre meglio la propria latitudine.

Ma solo la latitudine! Navi come quella di Colombo, ad esempio, navigavano ostinatamente verso sud o sud-ovest dalle Isole Canarie fino a quando, osservando il sole, trovavano la latitudine desiderata. A quel punto giravano verso ovest e aspettavano semplicemente di vedere la terraferma. Il navigatore era in grado di utilizzare la velocità della nave per stimare almeno approssimativamente quando ciò sarebbe avvenuto.

Metodo del cronometro e metodo della distanza lunare

John Harrison compì un salto di qualità nell'astronautica. Nel 1736 mise a punto il suo primo cronometro, così preciso da consentire di determinare una posizione non solo in base alla latitudine ma anche alla longitudine. Tuttavia, esistevano anche altri modi per determinare la longitudine, ad esempio utilizzando il metodo della distanza lunare, che misurava la distanza angolare tra la luna e gli altri corpi celesti.

La teoria era già stata avanzata nel 1524, ma solo molti anni dopo lo sviluppo del cronometro preciso da parte di Harrison, a partire dal 1763, le tabelle per il metodo lunare furono così ben sviluppate da essere utilizzate fino alla metà del XIX secolo. Il metodo lunare era in realtà il metodo più robusto, in quanto non era necessario portare a bordo un cronometro costoso e sensibile. Tuttavia, i calcoli erano molto complicati e non potevano essere eseguiti ogni giorno del mese.

È difficile da immaginare oggi, ma alla fine del XVIII secolo il prezzo di un cronometro Harrison rappresentava ben il 30% del valore totale di una nave! Tuttavia, era solo questione di tempo prima che i costi di produzione di un cronometro si riducessero a tal punto da sostituire del tutto il metodo lunare.

Il metodo HO249

Fino alla Seconda Guerra Mondiale, i marinai dovevano lottare con le ingombranti tavole logaritmiche che, per inciso, non sono state completamente eliminate dalle aule di astronautica fino ad oggi. Chiunque abbia completato l'SHS ne sa qualcosa. Ma perché renderlo così complicato quando potrebbe essere più semplice?

Furono gli americani che a metà degli anni Trenta pubblicarono "Tables of Computed Altitude and Azimuth 1936-1945" come "H. O. Pub. No. 214". Un'altra pietra miliare nella storia dell'astronautica. I bombardieri statunitensi a lungo raggio avevano bisogno di determinare rapidamente la loro posizione, e così furono create le ingegnose tavole HO249 "per la navigazione aerea" in soli tre volumi, che sono ancora oggi utilizzate dai marinai che non sono interessati alle tavole logaritmiche. Sebbene esistano anche le più precise tavole nautiche HO224, composte da sei volumi, le tavole meno complete per l'aviazione sono del tutto sufficienti per i marinai.

Ma cosa c'è di così ingegnoso? Invece di dover fare i calcoli da soli con l'aiuto di tabelle di logaritmi, l'angolo di elevazione rispetto al sole (Hc) e la direzione rispetto al sole (azimut) da misurare sono già stati calcolati in anticipo per un numero quasi inimmaginabile di posizioni. Entrambi i valori possono essere facilmente letti sui libri. Quindi il calcolo è già fatto per il navigatore!

Se il marinaio si trovasse in uno di questi luoghi di calcolo, dovrebbe anche misurare l'angolo di elevazione (Hc) stampato sul proprio sestante. Si tratterebbe ovviamente di un'enorme coincidenza, per cui in pratica si osserva un angolo diverso da quello nominale del luogo di calcolo. Pertanto, l'angolo di osservazione al sestante (Ho) deve essere confrontato con quello della tabella HO249 (Hc). L'obiettivo è trovare la differenza tra i valori reali e quelli target. La differenza tra Hc e Ho indica la distanza dal luogo di calcolo (intercetta). In altre parole, si dimostra che non ci si trova nel punto di calcolo, ma si calcola l'esatta deviazione da esso. La posizione di calcolo viene prima tracciata sulla carta nautica e poi la deviazione calcolata verso il sole o lontano dal sole lungo l'azimut. Il risultato è una linea di rilevamento.

Astronavigazione elettronica

Bobby Schenk è stato uno dei primi a utilizzare abilmente le calcolatrici tascabili programmabili per l'astronautica, appena arrivate sul mercato negli anni Ottanta. Il vantaggio: se con una calcolatrice tascabile si possono calcolare da soli Hc e azimut per qualsiasi luogo, non si ha più bisogno di tabelle!

Oggi esistono applicazioni moderne che fanno esattamente ciò che l'"Astro Classic" di Bobby poteva già fare: determinare la direzione del sole (Zn, azimut) e l'angolo di elevazione previsto rispetto al sole (Hc) nella posizione stimata (EP, estimated position) con la semplice pressione di un pulsante. Alcune app sono splendidamente illustrate e calcolano la posizione direttamente per due misurazioni consecutive e le vele intermedie. In questo modo si risparmia anche il disegno.

L'uso dei programmi Astro è ovviamente pratico e conveniente. Anche se si rimane dipendenti dall'alimentazione del computer, del tablet o dello smartphone. In ogni caso, la maggior parte delle persone non capisce quasi mai i retroscena dei calcoli quando utilizza un'app. Al contrario, sono semplicemente soddisfatti del risultato. Si inseriscono due altitudini solari a distanza di circa due o tre ore l'una dall'altra, insieme all'ora esatta di osservazione e alla distanza percorsa nel frattempo. L'applicazione fornisce la posizione della nave!

Di conseguenza, la soddisfazione personale nell'uso di un sestante e di un computer non è molto grande. Se si ha bisogno di un programma informatico per l'astronavigazione, tanto vale navigare con il GPS, Galileo o altri sistemi satellitari. D'altra parte, chi fa a meno degli ausili elettronici e trova la strada per arrivare a destinazione sarà molto più soddisfatto delle proprie conoscenze e capacità. Nei prossimi webinar YACHT, i velisti interessati avranno l'opportunità di rinfrescare queste conoscenze o di acquisirle.

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