A navigáció története, fejlődése a tengeren.
A navigáció (tájékozódás) fejlődése a tengeren
A Föníciaiak nappal a Nap állása szerint tájékozódtak. Éjjel a Sarkcsillag volt az útmutató. Ködben vagy felhős időben - úgy mondták - "disznót" vagyis fadarabot dobtak a vízbe, mert tudták, hogy az mindig a legközelebbi part felé úszik.
A Sarkcsillag régóta megbízhatóan mutatta az irányt az északi földgömb hajósai számára, a déli tengerek hajósait pedig a Dél Keresztje csillagkép segítette.
Pálcika térképek, portolán térképek
A polinézek, akiket a Csendes-óceán vikingjeinek is szokás nevezni, az Új-Zéland és a Hawaii-szigetek között elterülő hatalmas víztükör, sziget-útvesztőiben csak a maguk készítette ún. pálcika térképek segítségével tudtak eligazodni. A képen látható térkép alapanyagait a tengerparton találták: kagylók, kókuszdiók, pálmalevél erezet és vékony pálcikák. A hosszú pálcikák a hullámtörés vonalait jelképezték, és a rájuk erősített kagylók a szigetek helyét jelölték.
1.
2.
Pálcika térkép Portolántérkép
Afrika északi része Közel-Kelet (1590)
Európában, partközelben, az egyéni tapasztalatok mellett, kezdetben az ún. portolántérképek is nagy segítséget nyújtottak. Tartalmazták az összegyűjtött tapasztalatokat pl. partok jellegzetes sziklaalakulatait, vízmélységet, az árapály idejét, a zátonyokat stb.
Tájékozódás a csillagok segítségével
Az északi irány meghatározása az északi féltekén: A Nagy Medve csillagkép hátsó két csillagának (alfa és béta) összekötő vonalát képzeletben meghosszabbítjuk, majd a két csillag közötti távolságot ötször rámérjük a meghosszabbított vonalra. Ott található az északi sarkcsillag, amely a Kis Medve csillagkép legfényesebb csillaga.
3.a.
A Dél keresztje segítségével a déli féltekén, amely a Kentaur csillagkép aljánál helyezkedik el. A Dél Keresztjének γ és α csillaga közötti vonal meghosszabbítása lefelé és a Kentaur α és β csillaga közötti szakasz felénél az erre merőlegesen húzott vonal kereszteződése mellett találjuk az Oktáns σ csillagot, amelyik nagyjából megfelel déli sarkcsillagnak. Egyszerűbben, az alfa és a béta csillag, tehát a hosszabbik tengely dél felé mutat.
3.b.
Világítótorony
A világítótorony jelzőfényt vagy/és jelzőhangot adó épület, torony, esetleg vázszerkezet, ami segíti a tengeri hajósokat a navigációban. Már az ókorban is épültek ilyen tornyok, legismertebb közülük a pharosz-i. A világításról kezdetben tűzzel, a modern korban elektromos lámpákkal gondoskodnak.
3.
4.
A fároszi világítótorony i.e.3.század A lindesnesi világítótorony, Norvégia
Természetesen minden világítótorony más-más ütemben villog, hogy meglehessen különböztetni őket. Az ütem fajtáját a hajózási térképeken is feltüntetik.
Sosincs két egyforma karakterisztikájú világítótorony egymás közelében, hogy még véletlenül se keverjük össze őket.
5.
A villogás ütemei
Mercator Gerhardus 1569-ben kiadott hajózási világtérképén a föld vetületének képét gömbi ábrázolás helyett hengerpalástra vetítette.
6.
Mercator egyik világtérképe
A nyílt tengeren, nappal a delelő Nap, éjjel pedig az északi sarkcsillag után lehetett tájékozódni. Az iránytű, (amit a kínaiak már i.e.1000-ben használtak a szárazföldön) leírása: neve csi-nan-cse. Egy kis két kerekű kocsiról van szó, amelynek a balján egy faemberke állt, kinyújtott karjával. Akármerre fordult a kocsi, a bábu mindig déli irányba mutatott.
7.
Kínai iránytű (i.e.1000)
11. század folyamán, valószínűleg az arabok útján került a Földközi-tenger térségébe. Az olasz hajósok vették át először.
Az iránytűt Flavio Gioia továbbfejlesztette: A mágneses lemezke közepét függőleges tengely végére erősítette úgy, hogy azon körbeforoghasson. A tengelyt dobozba foglalta, és a dobozt hajója középvonalába helyezte el. Ezzel lehetővé tette, hogy a fokbeosztásnak megfelelő pontossággal meghatározhassák, mennyire tér el a hajó iránya a mágneses északtól. A készülék hátránya volt, hogy az csak akkor működött, amikor a hajó nyugodt vízen haladt, és a fedélzet többé- kevésbé vízszintes volt.
Azt a felfüggesztést, amivel az iránytű a hánykolódó hajón is megőrizhette vízszintes helyzetét a 16. században találta fel Gerolamo Carnado olasz fizikus. Ez volt a döntő lépés a tájoló kifejlesztéséhez vezető úton.
Az iránytű szelencéjében elhelyezett skála lehet:
Fokrendszerű, amikor a kör kerületét 360 fokra, azon belül percekre oszthatják be.
Vonás-rendszernél a kör kerületét egységesen 6400 vonásra vagy 6000 vonásnak megfelelő szögértékre osztják be. A vonás értéke egy olyan szög, amelynek szárai 1 km távolságon 1 m hosszú ívet zárnak be.
Átszámítások:
Fokról vonásra. 1 fok=6400/360=17,78 vonás, 1 fok=6000/360=16,65 vonás.
Vonásról fokra: 1 vonás/360/6400=0,0563 fok, 1 vonás=360/6000=0,06 fok.
A szélességi fok mérése:
Az asztrolábium (megjelenése i.sz. 1. század) egy réz gyűrű, amelynek közepén egy tengely van, ezen pedig egy rúd, amelynek két oldalára egy-egy furattal ellátott lapot helyeztek el. A rudat először vízszintesbe állították, és a gyűrűn lévő skálán a 0-hoz állították, majd pedig a rudat addig kezdték el forgatni, amíg az égitestet meg nem látta a két furaton át a navigátor. Ekkor a gyűrűn lévő beosztáson megnézhették, milyen magasan jár az égitest.
A nehézkes asztrolábiumot az egyszerűbb Jákob-botja kezdte el kiváltani a 15. század körül, amely egy lécen keresztbe elhelyezett, elcsúsztatható másik lécből állt. A pálcát a szem elé helyezve addig csúsztatták el a keresztlécet, amíg a horizont az alsó, és az égitest a felső részen volt látható. A szemtől való távolság alapján már ki lehetett számolni, hány fokot zár be ez a kettő. Egy táblázat segítségével megállapítható volt, hogy a hajó hányadik szélességi fokon hajózik.
8.
9.
Asztrolábium (i.sz. I. század) Jákob botja (1472. század)
10.
Szélrózsa
A szélrózsa vagy iránylap a mágneses tájoló (iránytű) kör alakú lapjára rajzolt fokbeosztás, amely a fő- és mellék-égtájakat tünteti föl. Az északi irányt régebben, egy stilizált liliom alakú nyílfej jelezte.
1594 - Kvadráns
I. Erzsébet angol királynő főnavigátora volt John Davis. Az ő találmánya a róla elnevezett Davis-kvadráns. Első verzióját 1594-ben írta le. A műszer még csak 45 fokos szögmagasság mérésére volt alkalmas.
11.
Davis-kvadráns (1594)
1731 - Oktáns
1731-ben John Hadley angol matematikus szerkesztett egy dupla tükrös oktánst. Egy teleszkópból és előtte két tükörből álló oktánsnak, vagyis egy nyolcad körcikknek nevezett műszere 90 fokos szögmagasságot mérhetett, és már nagyon hasonlított a szextánsra.
12.
Oktáns (1731)
1757 - Szextáns
John Campbell brit admirális, tengeri megfigyelései során rájött, hogy az oktáns 90 fokos méréshatára nem elegendő, azt legalább 120 fokra kell kiterjeszteni. Ezek alapján 1757-ben John Bird neves műszergyártó megépítette az első szextánst. A műszer neve latin eredetű, s egy hatod kört jelent. Az egy hatod kör 60 fok, a két tükör használata révén a szextáns 120 fokos ívben tud mérni. Míg az oktánsokat főleg fából készítették, a szextáns már bronzból készült.
A szextáns működési elve: függőlegesen tartva a horizont és a kiválasztott égitest közötti szöget tudjuk meghatározni vele.
A szextáns segítségével nem csak délben és nem csak nappal lehet a helyzetünket meghatározni, hanem amennyiben van egy kellően pontos csillagászati atlaszunk, illetve pontosabban előre meghatározott égitestek helyzetét táblázatba foglaló (tengerészeti) évkönyvünk (Natutical Almanac), akkor azok alapján meghatározhatjuk a pozíciónkat némi számolgatás árán.
13.
Cook kapitány szextánsa (1768)
Hosszúsági fok mérése (1730)
A földrajzi helymeghatározás másik adata a hosszúsági fok. A Földet az angliai
Greenwich-ben 1677-ben alapított csillagvizsgálótól számítva, nyugat és kelet felé 180-180, összesen tehát háromszázhatvan képzeletbeli, ún. hosszúsági vonal (délkör vagy meridián) hálózza be. A hajó pontos helyzetének bemérését végül a kronométer tette lehetővé.
A tengerészeti kronométert John Harrison órásmester találta fel 1730-ban, 40 évnyi kitartó munkával.
Hogy lehet a fenti órával a hosszúsági fokot kiszámítani?
Induljunk ki abból, hogy az óránk a greenwichi helyi idő szerint jár. Tudjuk, hogy a Föld 24 óra alatt tesz meg egy fordulatot a saját tengelye körül, keleti irányban. Kiszámíthatjuk, hogy a nap 24 x 60=1440 percében 1440:360=4 percenként a nyugati irányban az egymás után következő délkörök felett delel a Nap. Tehát amennyiben Greenwichben dél van, a 15. délkört Greenwich után éppen egy óra múlva éri el a delelő nap.
A hajó sebességének mérése. (1577)
Eleinte még homokórával mérték azt az időt, amíg a hajó orránál kidobott faforgács elhalad a hajótest mellett. A hajó ismert hosszából és a mért időből megközelítően kiszámíthatták a hajó sebességét.
1577-től a hajó sebességének a mérésére az ún. logot használták. Humprey Cole volt az első, aki a log (tuskó) ötletét felvetette. Az egyszerű készülék egy vastagabb deszkából kivágott körcikk, amelyre az íves oldalán ólomnehezékkel láttak el. Ily módon a log függőleges helyzetben úszott a vízen.
14.
A log (1577)
A zsinóron a kifutási szakasz után kezdődtek a csomók. Ezek 14,4 méterre voltak egymástól, vagyis a tengerész ujjának súrlódását (és a kézi log elmozdulását) is figyelembe vették. ( A tengeri mérföld 1/120 része 15,43 m lett volna). Egy csomóval halad a hajó, amennyiben egy óra alatt egy mérföldet tesz meg, azaz egy csomó: 1,852 km/h.
A patentlog (propeler log) azon az elven működik, mint a mai autó-sebességmérők. Csak 20 csomós sebességig használható. Ezért áttértek a hidrodinamikus log használatára. A hajófenékből kitolható készülék menet közben megméri a víz statikus és dinamikus nyomását. Az adatokat elektromos úton sebességértéké alakítják.
A dátumválasztó vonal
A fejlődő világban szükség lett egységes időzónák kialakítására. 1876-ban, Sandford Fleming, egy skót származású mérnök és feltaláló javasolta az időzónák bevezetését az egész Földre kiterjedően. Greenwich-től Keletre 12 és nyugatra is 12 zóna. A földgolyó körbeutazásakor adódó időnyereség vagy veszteség (15 fokonként egy óra.) Természetesen ezek nem egyenes vonalak. Figyelembe vették a politikai realitásokat, az országok határait. Mivel a Föld geoid alakú, egyszer mindennek vége szakad - szükség volt egy dátumválasztó kialakítására.
15.
Az időzónatérkép két szélén látható zöld vonal a dátumválasztó.
Napjainkban a dátumválasztó nagyjából a földrajzi keleti hosszúság 180. fokát követi.
Amikor a dátumválasztó mentén nulla óra nulla perc van, akkor egy lépéssel kelet felé éjfélt mutatnak az órák. Azaz a dátumválasztótól keletre egy nappal korábbi dátum érvényes, míg tőle nyugatra már egy nappal előbbre tartanak ( mindkettőnél a a másik dátumhoz képest.
Amennyiben egy utazó a dátumválasztót nyugatról kelet felé haladva lépi át, akkor visszaugrik az előző napra, ha pedig keletről nyugat felé halad, akkor előre kell állítani a naptárját a következő napra.
Javaslat azoknak, akik nem szeretik a hétfőt: Vasárnap este át kell repülni a dátumválasztó vonalon, így újra vasárnap lesz, majd következő este, mikor jönne a hétfő, vissza kell repülni a kiindulási helyre, ahol akkor már kedd lesz.
A dátumválasztó átlépését általában megünneplik a tengerészek.
1844 morse távíró
1791. április 27.-én született az amerikai Finley Breese Morse. Több éves munka után kifejlesztette az első vezetékes elektromágneses távírót. A mintadarab sikeres bemutatóján a papírszalagon a következő számok álltak: 214-36-2-58-112-04-01837. Ez annyit jelentett, hogy "sikeres kísérlet a telegráffal 1837. szeptember 4." Az első mondat pedig 1844. május 24.-én futott végig rajta: "What hath God wrought" azaz, "Mit mívelt Isten".
16.
17. Morse távíró (1844) Morse kódok
1896 - A hírközlésben fontos szerepe volt a drótnélküli szikratávírónak.
18.
Nicola Tesla
Marconi 1901-ben sikeresen bemutatta a rádióhullámok vezeték nélküli sugárzását és vételét, velük információ továbbítását. A rádió feltalálásáért 1909-ben fizikai Nobel-díjat kapott. Nicola Tesla beperelte, azzal a váddal, hogy Marconi ellopta a találmányát. A tárgyalások többször megszakadtak és elhúzódtak, végül 1943-ban, Tesla halála után Az Amerikai Egyesült Államok Legfelsőbb Bírósága hivatalosan is neki tulajdonította a rádió feltalálását.
A jelentés alapján Tesla a szabadalmát már 1896-ban (tehát 5 évvel Marconi előtt) bemutatta, továbbá a rádió más feltalálók eredményeit is tartalmazza, ezért Marconitól megvonták a rádió feltalálásának érdemét.
A 20. században a nyílt tengeren a csillagászati navigációt a szikratávíró, a rádió, a radar, majd a GPS. szorította ki. A különféle járművek tájékozódását jelenleg műholdak segítik.
A déli irány meghatározása órával:
Az órát vízsintesen tartjuk és úgy fordítjuk, hogy a kismutató a Nap felé mutasson. Ezután már csak felezni kell a kismutató és a tizenkettes szám által bezárt szöget. Ez adja meg a déli irányt.
19.
Marjai Imre: Hajómodellezés
Marjai Imre Pataky Dénes: A hajó története
Marjai Imre: Nagy hajóskönyv
Marjai Imre: Felfedezések Könyve
Stefan Gulas Dusan Lescinsky: A vitorlás hajók története
Franco Giorgetti: Vitorlás hajók
Tony Gibson: Hajók enciklopédiája
Marjai Imre: Készítsünk hajómodellt
Somoskői Ernő: Élethű versenyhajó modellek építése
Képjegyzék, felhasznált képek forrásai:
1.kép: http://lazarus.elte.hu/hun/dolgozo/jesus/gyerterk/princ/alapism/alap3/alap3-1.htm
2.kép: https://hu.wikipedia.org/wiki/Portol%C3%A1nt%C3%A9rk%C3%A9p#/media/F%C3%A1jl:.jpg
3.a kép: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a6/Sarkcsillag.jpg
3.b kép: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2c/D%C3%A9li_sarkcsillag.jpg
3.kép: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/22/Lighthouse_-_Thiersch.png/250px-Lighthouse_-_Thiersch.png
4.kép: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7d/Lindesnes_fyr_IMG_1234.-Lindesnes_fyr_IMG_1234.JPG
5.kép: http://tengerikalandok.com/wp-content/uploads/2017/11/LH1.jpg
6.kép: https://hirmagazin.sulinet.hu/hu/pedagogia/tudomanytortenet-gerardus-mercator
7.kép: http://lazarus.elte.hu/hun/dolgozo/jesus/gyerterk/princ/alapism/images/2-4.jpg
8.kép: https://hu.wikipedia.org/wiki/Asztrol%C3%A1bium
9.kép https://www.nkp.hu/tankonyv/tortenelem_6/lecke_02_009
10.kép: http://leporollak.hu/tudomany/berget/BERGET19.HTM
11.kép: https://sailing.hu/2019/11/08/kvadrans-oktans-szextans/
12.kép: https://sailing.hu/2019/11/08/kvadrans-oktans-szextans/
13.kép: https://sailing.hu/2019/11/08/kvadrans-oktans-szextans/
14.kép: https://porthole.hu/cikk/4761-miert-csomo
15.kép: http://www.vilaglex.hu/Lexikon/Kepek/Idozona.jpg
16.kép: http://hirarena.com/mit-mivelt-az-isten--170-eves-az-elso-taviro-uzenet_326
17.kép: http://hirarena.com/_user/image/majus/morse_4.jpg
18.kép: https://www.akademiaklub.hu/erdekessegek-nikola-tesla-eleterol-es-talalmanyairol.html
19.kép: http://lazarus.elte.hu/hun/dolgozo/jesus/gyerterk/princ/alapism/images/2-18.jpg
Címkék:
navigáció, tájékozódás, pálcika, tengeren, története, fejlődése, térkép, portolán, mercator, asztrolábium, jákob botja, szélrózsa, kvadráns, oktáns, szextáns, iránytű, kronométer, greenwich, dátumválasztó, világító torony, szélességi, hosszúsági, fok, vonás, log, morse, távíró, marconi, pharosz, szikra távíró,
