Jak poznám, kde jsem na moři – s úhloměrem, hodinkami a tabulkami

V dnešní době, kdy je celý svět zmapovaný a na oběžných drahách kolem nás poletují družice, je námořní navigace velmi snadná věc. Ti, kdo v dávných dobách nová území prozkoumávali a zmíněné mapy teprve tvořili, se museli spolehnout na orientaci podle nebeských těles. Ta může i dnes být užitečná mořeplavcům, kteří nemají satelitní spojení a nevidí kolem sebe žádnou pevninu.

Poloha lodi se tradičně určovala ve dne podle Slunce, v noci podle Polárky. Původně poskytovaly jen základní informaci o světových stranách, podobně jako kompas. Ten byl ostatně znám už ve starověké Číně. Mořeplavci si proto kromě toho zapisovali směr a rychlost lodi a z toho dopočítávali svou polohu. Při delších plavbách už ale tento způsob navigace přestával být přesný, upozorňuje astronom a mořeplavec Petr Scheirich.

Vynález sextantu přepsal mapy

„Kdyby se orientovali jen podle kompasu a rychlosti lodi, tak například při plavbě přes Atlantik jim ta nepřesnost vyrostla třeba na dvě stě kilometrů. Astronavigace v 15. a 16. století umožnila polohu zpřesnit na deset kilometrů, když dobře měřili. V 18. století byl vynalezen kvalitnější přístroj na měření výšek. S pomocí tohoto sextantu byli schopni určit svoji polohu s přesností na jednu námořní míli, necelé dva kilometry.“

Sextant získal své pojmenování podle toho, že rameno úhloměru opisuje zpravidla šestinu kruhu. Kdybychom chtěli být přesní, řada "sextantů" jsou ve skutečnosti kvadranty, kvintanty, oktanty...|foto: NOAA, licence Public Domain, volné dílo

Sextant je přístroj, kterým se určuje výška nebeských těles nad obzorem. Jeho základem je úhloměr. Navíc je vybaven zrcátky, kterými člověk vidí v zorném poli zároveň mořský horizont i objekt na obloze. To je na moři nesmírně důležité. Kdyby měl člověk obracet pohled z moře na oblohu nebo naopak, loď se mezitím zhoupne a není možné úhel změřit přesně.

Měření sextantem|foto: NOAA

Co nám říká úhel nad obzorem

Z polohy Slunce nad obzorem můžeme zjistit zeměpisnou šířku. Úhel se ovšem mění nejen během dne, ale kvůli sklonu zemské osy i během roku. V létě sluneční kotouč stoupá výše na obloze na severní polokouli, v zimě zase na jižní. Mořeplavci si proto s sebou vozili tabulky pro každý den v roce a všechny zeměpisné šířky. Dočetli se v nich, jak vysoko má být Slunce v poledne. To mohli změřit i bez hodinek.

„Měřili výšku Slunce dostatečně dlouhou dobu. Zkušený námořník poznal, že se blíží poledne. Před polednem začali měřit. Když byla výška maximální, tak věděli, že je poledne. Z této maximální výšky pak počítali zeměpisnou šířku,“ popisuje Petr Scheirich.

Kolik hodin je v Greenwichi

Zeměpisná délka se dlouhou dobu určovala jen z rychlosti lodi. V 18. století byl ale vynalezen chronometr – přesné hodiny, podle kterých mořeplavci zeměpisnou délku dopočítali mnohem přesněji. Jde totiž o porovnávání dvou časových údajů, vysvětluje Petr Scheirich.

„Jeden z nich je místní čas. V poledne, kdy je Slunce nejvýš, je místního času dvanáct hodin. Druhý údaj, který potřebujeme, je čas na nějakém referenčním poledníku. Dnes používáme světový čas, což je čas na Greenwichském poledníku. Ten si musíme na lodi nějakým způsobem vézt s sebou. To až do konce 18. století nebylo možné. Hodinky existovaly, ale nebyly dost přesné.“

Pohledem na chronometr mořeplavci zjistili, kolik hodin je v Greenwichi, když u nich na moři bylo poledne. Každá hodina, o kterou se čas lišil, odpovídá rozdílu 15 stupňů v zeměpisné délce. Za celý den se totiž Země otočí o 360°.

Aspoň dvě nebeská tělesa

Až do poloviny 19. století si mořeplavci vystačili s měřením Slunce, případně Polárky. V případech, kdy je část oblohy zatažená, se však hodí i orientace podle jiných nebeských těles. Způsob, jak počítat polohu podle dvou libovolných hvězd (pokud je ovšem uvádějí astronomické tabulky), vynalezli astronomové právě v předminulém století.

„Když změřím úhlovou výšku jedné hvězdy, vím, že jsem na povrchu Země na jakési kružnici. Ve středu té kružnice bych danou hvězdu viděl přesně nad svojí hlavou. Oni změřili výšku jinou než 90° a podle tabulek určili na povrchu Země kružnici. Když změřili druhou hvězdu, dostali druhou kružnici. V jejich průsečíku byla jejich poloha,“ popisuje Petr Scheirich, „čas samozřejmě k tomu byl nutný taky.“

Příklad stanovení polohy pomocí dvou nebeských těles: modře Měsíc, červeně Slunce. Kružnice (zde zkreslené zobrazením glóbu na rovnou plochu) propojují místa, odkud je dané těleso vidět stejně vysoko nad obzorem, jako naměřil pozorovatel.|foto: Public domain

Hvězdy mezi kapitány

Zní to jako dávná historie, ale ještě před dvaceti roky to byl jediný možný způsob námořní navigace pro běžné smrtelníky. Až potom byl veřejnosti zpřístupněn první systém satelitní navigace GPS. Na školách se astronavigace stále vyučuje, ovšem kvůli satelitům na ni kapitáni rychle zapomínají.

„Ještě před pár lety to byla povinná znalost kapitánů na vojenských lodích. Velké lodi jsou ještě stále vybaveny sextantem. Z pohodlnosti to většina kapitánů už neovládá. Ti, co to dělají, to dělají jako koníčka. Když jsou podmínky dobré a když to člověk má trošku v ruce, dokáže polohu i s jednoduchými přístroji určit na jednu námořní míli,“ říká Petr Scheirich, který mimo jiné zažil plavbu na replice pirátské lodi z 18. století. Astronavigaci rovněž sám vyučuje.

„Není ani tak důležitá praxe u samotného měření, důležitější je spíš zpracování. Je to práce s mnoha čísly a s tabulkami. To dělá začátečníkům větší problémy. U měření pokud člověk neudělá hrubou chybu, tak se dokáže dostat i začátečník na přesnost jedné nebo několika mil.“