Pokud bych měl vybrat dvě země, které se nejvíce zasloužily o rozvoj námořní astronavigace, byly by to Portugalsko a Anglie.
Počátky oceánské mořeplavby v 15. a 16. století byly převážně v režii Portugalců, kteří pod vedením prince Jindřicha Mořeplavce expandovali podél afrických břehů, až dopluli do Indie (Vasco de Gama, 1498). Naučili se stavět dostatečně bytelné lodě a vypracovali navigační postupy použitelné na širém moři, včetně astronavigace. Zavedli navigační přístroje (Jákobova hůl), námořní almanach (Abraham Zacuto, 1496) a astronomický rámec pro plavbu na jižní polokouli pomocí Jižního kříže.

Během 18. století se centrum inovací přesunulo do Anglie, ze které se stala největší námořní velmoc světa. Anglii vděčíme za objev sextantu (John Hadley, 1731) a námořního chronometru (John Harrison, 1735), dvou přístrojů, které umožnily přesné určení zeměpisné šířky a délky kdekoliv na světě.

Global Surveyor

Měl jsem proto velkou radost, když jsem se mohl nedávno zúčastnit přeplavby z Lisabonu v Portugalsku do Falmouth v Anglii na sedmdesátistopé plachetnici Global Surveyor od Go West Sailing. Jaká plavba by byla symbolicky vhodnější pro praktickou oceánskou astronavigaci, než tato?

Loď byla vedena moderními navigačními postupy. Naším cílem bylo provádět paralelní astronavigaci během celé plavby. K dispozici jsme měli dva sextanty:

• celokovový Freiberger Trommelsextant, který byl předlohou známého ruského sextantu SNO-T
• plastový sextant Davis Mark 3

Freiberger Präzisionsmechanik Trommelsextant

Cílem bylo ověřit možnosti astronavigace v podmínkách jarního severního Atlantiku. Očekávali jsme proměnlivé podmínky s velkou oblačností, deštěm a silným větrem. Naše očekávání se vyplnila.

Zároveň jsme jsme byli zvědaví na porovnání měření kovovým a plastovým sextantem, jak z hlediska přesnosti, tak jednoduchosti použití, zejména v nepříznivých podmínkách.

Všechny výpočty probíhaly na papíře bez použití výpočetní techniky. Vyhodnocení na počítači a porovnání astronavigačních pozic se záznamem z GPS proběhlo až po ukončení plavby.

Záznamy z měření jsou v textu uvedeny bez úprav a přikrašlování. Jen tak si lze udělat obrázek o reálných možnostech astronavigace v prostředí, do kterého je určena.

Vyrazili jsme z lisabonské maríny Alcantara 20.4.2021 po poledni. Na výjezdu z řeky Tejo jsme uskutečnili první sadu kontrolních měření.

Kontrolní měření při výjezdu na oceán.

Zelené linie na obrázku jsou měření Briana, člena posádky, který nikdy předtím nedržel sextant v ruce. Přesnost jeho měření byla od začátku uspokojivá a neustále se zlepšovala.

Po výjezdu na oceán se zatáhla obloha a znemožnila další měření. Ve středu 21.4.2021 se povedlo uskutečnit pouze jedno měření během ranní hlídky, kdy se dírou v mracích podařilo na chvíli zahlédnout hvězdu Arcturus. Ukazuje se, že v nepříznivých klimatických podmínkách je potřeba být připraven na měření jakéhokoli nebeského tělesa, spoléhat se na Slunce nestačí.

Ranní hlídka 21.4.2021 – Arcturus

Hvězda Arcturus se během měření nacházela téměř přesně na západ od nás, získaná poziční linie tedy velmi dobře odpovídá zeměpisné délce. Vzhledem k tomu, že jsme pluli podél portugalského pobřeží na sever, bylo by pro nás užitečnější určit zeměpisnou šířku, ale žádné jiné nebeské těleso nebylo k dispozici.

Pokud můžete uskutečnit jen jedno měření, vybírejte nebeské těleso podle směru poziční linie, kterou z měření získáte.

Ve čtvrtek 22.4.2021 se vyjasnilo a od rána jsme mohli měřit Slunce. Několik členů posádky se střídalo s oběma sextanty.

Dopolední měření 22.4.2021 – různí lidé, různé sextanty

Měření sextantem Davis Mark 3 jsou v obrázku značena tlustou čarou, měření sextantem Freiberger Trommelsextant tenkou čarou. Měření oběma sextanty dávají uspokojivé výsledky. Dva členové posádky, kteří dosud se sextantem nepracovali, se shodují, že měření sextantem Davis bez optického okuláru je pro ně jednodušší díky většímu zornému poli sextantu.

Pravé poledne

Naše pozice byla přibližně 9° západně od Greenwiche, dalo se tedy očekávat, že pravé poledne nastane okolo 14:30 středoevropského času. Plánoval jsem začít měřit výšku Slunce cca půl hodiny před kulminací, ale jiné povinnosti mi umožnily vrátit se k měření až ve 14:24. Zaznamenal jsem výšku Slunce a postupně co minutu pozoroval, jak Slunce stále ještě stoupá nahoru, pomaleji a pomaleji. V tu chvíli se podle zákona schválnosti objevily mraky a zakryly slunce. Okamžik kulminace a výšku Slunce jsem musel odhadnout. Stejné výšky jako při měření ve 14:24 dosáhlo Slunce ve 14:45, tentokrát již bez mraků.

měření metodou pravého poledne

Zeměpisná šířka byla určena s přesností cca 7 mil, zeměpisná délka do 3 mil. Oblačnost v okamžiku kulminace ovlivnila přesnost měření. Při metodě pravého poledne si nelze okamžik měření vybrat, pokud jej propásneme např. z důvodů nepřízně počasí, musíme čekat 24 hodin do další kulminace.
Je ale potřeba poznamenat, že jedna poziční linie vypočítaná z měření do cca 15 minut před a po kulminaci dokáže měření v pravé poledne s velkou přesností nahradit, pokud dokážeme z měření stejných výšek vypočítat zeměpisnou délku (viz obrázek výše).

Měření v pravé poledne lze nahradit jednou poziční linií z měření blízko kulminace (do 15 minut před či po), známe-li zeměpisnou délku

V pátek 23.4.2021 nám počasí opět nepřálo, podařilo se uskutečnit pouze jedno měření slunce odpoledne.

Brian měří

Sextant s mikrometrickým šroubem usnadňuje sledování Slunce při metodě pravého poledne.

Sobota 24.4.2021 se ohlásila silnějším větrem a hezkým počasím. Měřili jsme od rána do večera, abychom měli dostatek dat pro přenášení pozičních linií (running fix)

rozkmit měření roste

Je zajímavé pozorovat, jak roste nepřesnost chybných měření. Celková přesnost je i nadále na dobré úrovni, ale některá měření jsou zjevně mimo toleranci. Příčinou může být únava posádky. V takové situaci je důležité opakovat měření několikrát, aby se mohly vytřídit ty nejhorší.

Pravé poledne

Při měření pravého poledne si s námi počasí opět pohrálo. První z měření stejných výšek a měření v kulminaci proběhly úspěšně, třetí měření na stejnou výšku po kulminaci však zhatily mraky. V takovém případě nezbývá, než vzít časový údaj pro zjištění zeměpisné délky z měření kulminace. Ještě lepší je uskutečnit několik měření výšky před polednem a zvýšit tak šanci, že se podaří stejnou výšku změřit i po poledni.

Pro přesné určení zeměpisné délky z metody pravého poledne je dobré uskutečnit několik měření stejné výšky.

pravé poledne, třetí měření chybí

Přesnost určení zeměpisné šířky z pravého poledne byla cca osm mil, o něco méně než před dvěma dny.

Metoda interceptu – running fix

Sada odpoledních měření nám umožnila zjistit polohu z průsečíku pozičních linií získaných dopoledne a odpoledne. Protože jsme se během té doby posunuli o cca 20 mil na sever, bylo potřeba dopolední poziční linii posunout na naší odpolední pozici. Říká se tomu running fix. Místo dopoledního měření bychom mohli stejně tak použít poziční linie získané z metody pravého poledne.

odpolední měření

Poslední dvě měření jsou Měsíc, který se blížil k úplňku. Pokud je na obloze vidět Slunce a Měsíc zároveň, lze získat dvě poziční linie v jeden okamžik a vypočítat fix. V období kolem úplňku je to ovšem obtížné, protože poziční linie Slunce a Měsíce jsou téměř rovnoběžné.

V neděli 25.4.2021 ráno se podařilo uskutečnit jedno měření Měsíce. Poté jsme vyjeli z Biskajského zálivu do kanálu La Manche a podmínky plavby přestaly být vhodné pro další měření z důvodu ochrany přístrojů před mořskou vodou (vlny se přelévaly přes kokpit)

jedno měření Měsíce před výjezdem z Biskaje

V pondělí 26.4.2021 dopoledne jsme dopluli k jihozápadnímu cípu Anglie a zakotvili v zátoce východně od Penzance. V noci jsem uskutečnil několik pokusných měření na jasné hvězdy s horizontem osvětleným Měsícem a také separační měření dvou hvězd.

Měření s horizontem osvětleným Měsícem se ukázala jako velmi nepřesná a pro určení polohy nepoužitelná. Separační měření mělo chybu necelé dvě úhlové minuty a i zde jsem očekával lepší přesnost. Při metodě lunárních vzdáleností by to představovalo odchylku větší než 30 mil.

Závěr

Přeplavba z Portugalska do Anglie nabídla dostatečně obtížné podmínky pro realistické zhodnocení astronavigačních možností v severním Atlantiku. Rozhodujícím faktorem bylo počasí. Více než polovinu plavby bylo zataženo a v poslední části přes kanál La Manche nám foukal poměrně silný vítr (přes 40 uzlů), který v kombinaci se strmými vlnami způsobenými proudem neumožňoval měření.
Když byly podmínky příznivější, dosahovali jsme přesnosti určení polohy do cca 10 mil. Nebyl příliš velký rozdíl v přesnosti při použití kovového sextantu Freiberger Präzisionsmechanik v porovnání s plastovým sextantem Davis Mark 3. Je to zřejmě proto, že sextant s optickým zvětšujícím okulárem (a tudíž menším zorným polem) je náročnější na použití při zvlněném moři.
Svědčí pro to i fakt, že nejméně přesná měření byla vždy dosažena s Davis Mark 3, protože obdobné měření s Freiberger Präzisionsmechanik se nepodařilo uskutečnit.
Pro eliminaci vyloženě nepřesných měření je vhodné provádět vždy sérii měření a vyloučit ta, která se příliš liší od průměru.
Ve složitějších klimatických podmínkách nelze rovněž spoléhat jen na měření Slunce přes den. Stalo se nám, že se za celý den udělala jen jednou díra v mracích těsně po setmění a umožnila nám na chvíli měření hvězdy Arcturus.
I přes obtížnější podmínky byla astronavigace ve spojení s kompasem a terestrickou navigací (zejména majáky) plně použitelnou alternativou k moderním metodám. Předpokládaná odchylka od ideálního kurzu při přejezdu Biskajského zálivu by byla do deseti námořních mil.

list z lodního deníku