Göksel Navigasyon (Yükseklik Hesaplaması)

Gökyüzündeki bir cismin pozisyonu (görünür ? apparent – pozisyonu) ?Koordinatların Ufuk Sistemi? adlı bir sistemde tanımlanır. Buna göre, gözlem yapan kişi, ufuk çizgisinin ikiye böldüğü sonsuz yarıçaplı hayali bir kürenin merkezinde bulunur.

Gözlemi yapılan cismin ufuk çizgisinden yüksekliği altitude olarak ifade edilir ve derece cinsinden söylenir. Eğer altitude 0 derece ile +90 derece arasında ise cisim ufuk çizgisinin üzerindedir ve görünüyordur. Eğer -90 derece ile 0 derece arasında ise cisim ufuk çizgisinin altındadır ve görünmez. Zenit uzaklığı, gözlemcinin tam tepesindeki noktadan cismin açısal uzaklığıdır. Zenitin tam karşısındaki nokta ise nadir olarak isimlendirilir. Gerçek azimut (semt) cismin ufuk üzerinde gerçek kuzeye göre ölçülen doğrusal yönüdür.

Deniz sekstantı iki ayna ve bir teleskopun metal bir çerçeveye aşağıdaki şekilde monte edilmesiyle oluşmuş bir sisteme dayanır. Sabit ufuk camı (horizon glass) yarı saydam bir aynadır ve çerçeveye monte edilmiştir. Tamamen yansıtıcı olan indeks aynası ise, çerçeveye dik olan bir pivot etrafında döndürülebilen bir kola monte edilmiştir.

Bir cismin yüksekliği ölçülmek istendiğinde, çerçeve dikey tutulur, ve görünür ufuk çizgisi teleskop ve ufuk camı ile aynı düzleme getirilir. Gözlemlenen cisimden gelen ışık, önce indeks aynasından ufuk camına yansır, oradan da teleskopa gelir. İndeks aynasını pivot etrafında yavaşça döndürerek cismin ve ufkun üst üste binmiş görüntüsü elde edilir. Bu esnada indeks aynası ile ufuk camının düzlemleri arasında kalan açının iki katı, gözlemlenen cismin yüksekliğini (altitude) verir. Sekstantın çerçevesinin altındaki kavisli ayaktan bu değeri okuyabiliriz.

Ancak okuduğumuz bu değer aletten ve kullanıcıdan kaynaklanan bazı hataları içerir. Bu hatalardan birisi indeks hatası (IE) olarak isimlendirilir ve hesaplama yapılmadan önce bulduğumuz açıdan çıkarılması gerekir. Bu hata sekstanttan kaynaklanır.

1. düzeltme: H1 = Hs ? IE
Hs : sekstantla yapılan ölçüm sonucu bulunan yükseklik (derece cinsinden)
IE : indeks hatası

Gözlem yapılan nokta dünyanın tam üzerinde yapılmadığı ve dünya sonsuz büyüklükte bir düzlem olmadığı için, hissedilen ufuk ile görünen ufuk arasında bir açı vardır. Atmosferde ışığın kırılması nedeniyle görünen ufuk çizgisi ile geometrik ufuk çizgisi de aynı düzlemde değildir.

Hissedilen ufuk ile görünen ufuk arasında kalan açı dip olarak adlandırılır ve gözün deniz seviyesinden yüksekte olmasından kaynaklanan bir hatadır.

Dip ? 1.76 * ?HE[m]

Bu formül deneyseldir ve dünya yüzeyinin eğikliği ile atmosferden kaynaklanan kırılmayı da hesaba katar. Dip?i daha doğru hesaplayabilmek için gözlemcinin önündeki ve arkasındaki görünür ufuk çizgileri arasında kalan açının hesaplanması gerekir. Bu değeri 180 dereceden çıkartıp ikiye böldüğümüzde doğru dip değerini buluruz. Ancak iki ufuk çizgisi arasındaki açıyı deniz üzerinde hassas olarak ölçmek oldukça zordur ve sekstanta benzer özel bir alete daha ihtiyacımız vardır.

2. düzeltme: Ha = H1 ? dip

Bir uzay cisminden gelen ışık, atmosfere girdikten sonra dünyadan uzaklaşacak şekilde kırılır. Bu nedenle cisimler olduklarından daha yüksekte görünürler.

Kırılma Ha?ya bağlı olarak değişir. ?Standart kırılma?, Ro, yükseklik 90 derece iken 0?dır. Yükseklik düştükçe kırılma artar ve 0 derecede yaklaşık 34? olur. Ro değişik şekillerde hesaplanabilir. Kesin olmamakla beraber, aşağıdaki formül yaklaşık bir kırılma hesaplamasında kullanılabilir:

Eğer atmosfer standart kabul edilen durumlardan (1010 mb atmosferik basınç ve 10 derece sıcaklık) çok farklıysa, özellikle düşük yükseklikler çok hatalı ölçülür.

3. düzeltme: H3 = Ha ? R0

Dünyanın tam merkezinde olmadığımız için, 3. düzeltmeden sonra ulaştığımız ?hissedilen ufuk? da sistemin temel aldığı ?göksel ufuk?la çakışmaz. İki ufuk arasındaki bu fark ?paralaks, HP? olarak isimlendirilir. Navigasyonda kullanılan gezegenlerin paralaksları almanaklarda belirtilmiştir.

4. düzeltme: H4 = H3 ? P

Ayı ve güneşi gözlemlediğimizde, cismin merkezini tam olarak belirleyemeyebiliriz. Bu durumda cismin üstünden veya altından ölçüm yaparız ve almanakta belirtilen yarıçap değerini bu ölçümden çıkarırız. Kullandığımız yarıçap değeri derece cinsindendir ve paralaks ile cismin yarıçapına bağlıdır.

5. düzeltme: H5 = H4 ± SD

KAYNAKLAR:

Neslihan Gerek ? Boğaziçi Universitesi Yelken Takımı PDF kitaplarından

[1] http://home.t-online.de/home/h.umland/
(An introductory guide for celestial navigation)
[2] http://www.celestialnavigation.net/
(provides useful information and links to other sites about celestial navigation)
[3] http://www.tecepe.com.br/nav/ (navigator software)
[4] http://jacq.istos.com.au/sundry/navig.html (navigation and related subjects)
[5] http://aa.usno.navy.mil/faq/docs/celnav.html (celestial navigation resources)
[6] http://www.seamanship.co.uk/deck/navigator/ASNAv/ASNAv%20Site/index.htm
(astronomic navigation software)

 

Bir cevap yazın