| KN-13 - Astronomische Navigation der einfachen Art - Einführung
verfasst 2012 - geändert am 04.07.2012
Wenn man im Mittelmeer eine Seekajaktour nach meinem Motto: Küstentörn und Inselsprung durchführt, wird man sicherlich auf eine astronomische Navigation verzichten können. Mit einer Seekarte des östlichen Mittelmmers aus dem Jahre 2000, Maßstab 1:750.000, ich verwende noch die vom Deutsche Hydrographische Institut (DHI), heute heißt es Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH), habe ich noch nie Probleme gehabt, meine Lagerposition auch ohne Hilfsmittel festzustellen.
Ich gehe aber davon aus, dass man die einfachsten Grundlagen der astronomischen Navigation schon kennen sollte, damit man die Richtigkeit z. B. einer GPS-Ortung abschätzen kann. Mit diesem und den nächsten beiden Beiträgen möchte ich eine einfache astronomische Ortsbestimmung in der nördlichen Hemisphäre ohne große technische Hilfsmittel auf eine Genauigkeit von rund 5 bis 10 km vorstellen und erklären. Mit diesen Erkenntnissen hat man dann eine Basis geschaffen, um weiterführende Techniken erlernen und Hilfsmittel über ihre Wirksamkeit einschätzen zu können.
Jetzt werden einige Leser sicherlich behaupten, dass diese Genauigkeit völlig unzureichend ist. Bei der vorhandenen, entsprechenden technischen Ausrüstung (GPS), einem überaus genauen Kartenwerk (großmaßstäbige Küstenkarten bis 1:100.000) haben diese Einwände ihre volle Berechtigung! Aber was ist, wenn man als „Segeltourist“ auf einer Jacht angeheuert hat, dann das Schiff havariert und man sich als einziger auf eine unbekannte Insel (Robinson lässt grüßen) retten kann oder auf dem Weg zu einem Jagdausflug zum Baikalsee über Sibirien mit dem Flugzeug abstürzt und irgendwo in der Wildnis landet, vom militärischen Survival einmal ganz abgesehen - ganz allein und nur mit seinem hoffentlich richtig zusammengestellten Survival-Kit.
Bestimmt wird keiner von uns Usern in so eine vertrackte Situation kommen, da ist uns unsere Couch viel zu nah. Aber wir spielen doch gerne Outdoor und Survival - warum kann man sich da nicht einmal so eine „romantische“ Outdoor-Situation vorstellen und mental durchspielen? Versuchen wir es einmal.
Nehmt einfach an, Ihr befindet Euch alleine irgendwo auf der nördlichen Halbkugel. Das einzige, was Ihr dabeihabt, ist Eure Survival-Box und das, was Ihr am Körper tragt. Die Ursachen, wie Ihr in diese Situation gekommen seid, überlasse ich Eurer blühenden Phantasie (Flugzeugabsturz, Schiffbruch, Flucht, Aussetzung ...).
Um wieder in eine Euch „vertrauensvolle“ Zivilisation zu kommen (Bei einem kriegerischen Konflikt, wie er heutzutage überall unverhofft ausbrechen kann, ist das gar nicht so leicht.), müsst Ihr zunächst einmal wissen, wo Ihr Euch ungefähr befindet. Ich hoffe, Ihr habt in Eurem Survival-Kit auch eine Landkarte des betreffenden Gebiets. Ich verwende z.B. in meiner Blechbüchse eine Europakarte aus einem alten Atlas mit dem Maßstab 1:20 Millionen (Mio), etwas größer als DIN A4. Ich bin halt der Meinung, ich komme mit meinem Seekajak und mein Faible für das Mittelmeer aus Europa niemals heraus (Smiley „zwinkern“). Sie zeigt ganz Europa von Nordafrika bis zum Eismeer und von der Iberischen Halbinsel bis über den Ural. Auf der Rückseite kleben noch ein paar Tabellen, auf die ich später eingehen werde. In meinem Survival-Kit habe ich außerdem noch eine Angelschnur, einen Bleistiftstummel und paradoxerweise ein zusammengerolltes Maßband (vermutlich aus Nostalgie zu den letzten 150 Tagen meiner Bundeswehrzeit ... oder aus einem ganz bestimmten anderen Grund) mit eingepackt. Mit diesen wenigen Utensilien und meiner Quartz-Armbanduhr, die ich hoffentlich genau eingestellt habe, kann ich nun meinen Standort bestimmen.
Zunächst einmal ein paar Grundlagen
Hinweise: Die folgenden Tabellen und Grafiken für die astronomische Navigation habe ich dem Buch „Navigation für Expeditionen, Touren, Törns und Reisen. Orientierung in der Wildnis“, 1. Auflage, 1991 von Willi Kahl entnommen, das bei Schettler Publikationen, Oderstr. 49, 3415 Hattorf am Harz erschienen ist. Die Unterlagen sind von mir für meine Beiträge entsprechend bearbeitet und abgeändert worden. Karten habe ich von Google-earth kopiert und den entsprechenden Maßstäben einigermaßen angepasst, damit keine Probleme mit dem Urheberrecht wie beim gedruckten Kartenmaterial entstehen.
Benötigte Genauigkeit:
Wenn ich mit dem Bleistift mein Lager in meiner Karte mit einem Maßstabvon 1:20 Mio markiere und damit man auch etwas erkennen kann, der Punkt rund 1 mm Durchmesser aufweist, deckt die Markierung in der Karte einen Kreis von 20 km ab. Siehe dazu meinen Beitrag KN-05 - „Verwendung von topographischen Karten, Kartenmaßstäbe im Vergleich“.
Mit Google-earth möchte ich einmal die Größenordnung demonstrieren.
Bild 1: Eine Karte von Google earth im einem Maßstab von etwa 1:20 Mio (auf rund 71 Prozent verkleinert). Eine Papier-Karte in diesem Maßstab ist natürlich viel genauer, als ein Satellitenfoto. Man kann bei Google-earth z.B. an der Iberischen Halbinsel die Verzerrungen durch die Kugelform der Erde deutlich erkennen. Als Markierungspunkt mit 1 mm Durchmesser habe ich zum leichteren Auffinden den allgemein bekannten „Isthmus von Korinth“ ausgewählt. Man kann den schwarzen stecknadelkopfgroßen Fleck auf dieser Karte kaum erkennen, obwohl er eine Fläche von 20 km Durchmesser abdeckt.
Bild 2: Mit dem Maßstab von 1:1 Mio vom Isthmus von Korinth (auf rund 71 Prozent verkleinert), wächst dieser kleine Punkt zu einem beachtlichen Kreis von rund 20 mm und bestreicht dabei die Meerenge selbst und nahezu vollkommen die westliche und östliche Bucht. Man muss sich das einfach einmal vorstellen: Irgendwo innerhalb diese Kreises befindet sich mein Standort/Lager, obwohl der Punkt in der Karte 1:20 Mio kaum zu erkennen ist. Möchte ich mich aber nach Norden, in Richtung z.B. Ungarische Tiefeben „absetzen“, um zum Donauknie zu gelangen, reicht eine einfache Ortsbestimmung und der Bereich mit einem Radius von 10 km für meinen ungefähren Standort völlig aus.
Natürlich, in der westeuropäischen Zivilisation hat man kein Problem, eine Ortschaft zu erreichen. Nur nebenbei: Ich habe ein leichtes allgemein verständliches Beispiel für meine Erklärungen zum Kartenmaßstab gewählt. Aber schon in Osteuropa, z.B. nördlich des Kaspischen Meers und westlich des Urals, alles noch auf meiner Karte im Survival-Kit enthalten, wird es schon schwieriger, größere Ansiedlungen zu finden. Da sollte man eigentlich seinen ungefähren Standort schon kennen, damit man weiß, in welche Richtung man sich bewegen muss.
Die Romantiker unter Euch könnten auch den Weg von Clemens Forell aus Martin Bauers Roman „Soweit die Füße tragen“, aus den Jahre 1955, in einer modernen Version mit allen Survival-Elementen in Gedanken nachspielen. Allerdings würden sich dabei die wenigsten etwas vorstellen können, wenn ich erklären will, dass ein ungefährer Standort (20 km Durchmesser) irgendwo am Fluss Anadyr völlig ausreicht, um sich erfolgreich zum Zusammenfluss von Lena und Wiljuj durchzuschlagen und von da, den Wiljuj flussauf zu folgen, über das Mittelsibirische Bergland zur Unteren Tunguska und weiter zum Jennissej zu gelangen. Ehrlich gesagt, da hätte ich in Geographie besser aufpassen müssen, als wir die ehemalige Sowjetunion in der Schule durchgenommen haben.
Auf alle Fälle, in Sibirien, östlich des Urals bis zum Pazifik wäre man sicherlich sehr froh, eine Karte mit dem Maßstab 1:20 Mio in einem Notfall dabei zu haben. In der Regel sind das dann schon Kartenmaßstäbe 1:30 Mio, die noch einigermaßen in ein Survival-Kit passen.
Wie genau muss ich meinen Standort bestimmen? Nun, genauer als 10 km werde ich meine Position nicht benötigen, das klingt äußerst ungenau, entspricht aber dem Radius meines winzigen Markierungspunkts in der Karte. Man muss sich nur einmal den Maßstab 1:20 Mio vergegenwärtigen: Die Luftlinie München - Frankfurt beträgt rund 300 km, in der Karte sind das nur ganze 15 mm. Aber heutzutage werden Strecken von 4.000 km durch ganz Amerika in einer Tour gewandert. Also, warum nicht einmal eine ebenso lange Strecke in Russland, wie oben erwähnt? - Alles ist relativ.
Navigatorische Hilfsmittel in der Natur:
In der nördlichen Hemisphäre wird man auf einfache Art, in der Regel mit der Nordsternbreite (Polarishöhe) und der Mittagslänge der Sonne navigieren. Das heißt, eine Ortsbestimmung zieht sich, ohne technische Hilfsmittel über einen ganzen Tag hinweg. Zum Schmunzeln: Ich hoffe, Ihr habt Euer Lager entsprechend dem üblichen Survivalkurs-Standard mit den obligatorischen Grundbedürfnissen bequem eingerichtet, bereits für genügend Nahrung und Wasser gesorgt und ein kleines Survivalfeuer entfacht. Zum Feuermachen habe ich eine kleine Schachtel „bengalische“ Zündhölzer in mein Survival-Kit gepackt. Mit ein wenig Zunder gelingt mir das Anzünden garantiert mit einem einzigen Streichholz. Das Feuerschlagen mit Messerrücken und Feuerstein (Modern natürlich macht man das mit einem „firestick“.) habe ich eigentlich nur bei uns im „Keltenverein“ gesehen, der während der Schulferien die Bronzezeit in einem Erlebnispark wieder aufleben lässt.
Der Nordstern steht nicht genau im Norden, sondern beschreibt einen Kreis von etwas über 1 Grad Durchmesser (1990: 1,54 Grad - 2000: 1,46 Grad - 2010: 1,36 Grad - ist also abnehmend). Er liegt verschoben in Richtung zum Sternbild der Cassiopeia, dem großen Himmels-W. Ihm gegenüber leuchtet der „Große Wagen“. Auf der Verbindungslinie der Sterne Skora (Cassiopeia) und Mizar (Großer Wagen) liegt genau der Nordstern. Mit dieser Verbindungslinie kann man Norden in Länge (präziser als mit einem Marschkompass) und Breite genau definieren.
Eine wichtige Annahme ist außerdem: Das Licht des Nordsterns fällt infolge seiner extrem weiten Entfernung parallel auf die Erde. Das hat den großen Vorteil, dass überall auf der Nordhalbkugel die Peilung von Polaris identisch und eine Korrektur deshalb nicht nötig ist. Allgemein gilt: Der Höhenwinkel des Nordhimmelspols ist gleich der geographischen Nordbreite des Beobachters. Dies ist für den Südhimmelspol ebenso gültig. Allerdings ist die Bestimmung des Südhimmelspols nicht ganz so einfach.
Bild 3: Die Zusammenhänge zwischen Polaris, Himmelspol, Nordsternbreite und Standortbreite
Die rechte Grafik zeigt, wie Polaris zum Himmelspol steht und seine Versetzung in Richtung des Sternbilds Cassiopeia. Befindet sich der Verbindungspfeil vom Stern Skora zum Stern Mizar (Richtung ist eigentlich gleichgültig) parallel zum Horizont/Kimm, kann ich die genaue Nordsternbreite anpeilen, steht er senkrecht, wie hier im Bild, erhalte ich die exakte Nordrichtung, die ich, umgekehrt in Südrichtung, zu Mittag zur Längenbestimmung benötige. Um die präzise Breite und Länge zu erhalten, liegt dazwischen aber eine Zeitspanne von 6 Stunden. Die Sternbilder müssen um einen Viertelkreis (90 Grad) im Gegenuhrzeigersinn um Polaris herumwandern. Ein kleiner Seitenhieb: Aber bei einem romantischen Lagerfeuer, dessen dichter Rauch hoffentlich die Mücken vertreibt, dem Brühen eines schmackhaften Brennesseltees in der leeren Survival-Box aus Alu (Modernisten nehmen dafür natürlich Titan.) und dem Verzehr von ein paar leckeren, knackig gerösteten Maden als Snack, im Deckel derselben „Überlebens-Schachtel“ als Pfanne verwendet, vergeht die Zeit ja wie im Flug.
Die linke Grafik beschreibt die Identität von Nordsternbreite (Sie entspricht dem Nordhimmelspol, wenn der Verbindungspfeil von Cassiopeia zum Großen Wagen parallel zum Horizont liegt.) und Standortbreite. Dabei ist zu beachten, dass man die Tangente zum Erdradius durch das Lot zum Erdmittelpunkt und den daran angelegten „Rechten Winkel“ (90 Grad) erhält. Zu sehen am Nordpol (NP); da bilden die Tangente zum Erdradius und der Peilwinkel beide genau 90 Grad.
Bild 4: Zur Einstimmung auf die Ermittlung der Standortbreite: Der Pendel-Quadrant - ein einfaches Beispiel aus der Schulzeit. Die Gradeinteilung habe ich von einem Geodreieck herunterkopiert und dann vergrößert. Auf diese simple Art kann man Winkel von rund 15 Minuten (ein viertel Grad) ablesen. Das heißt, man erreicht mit dieser einfachen Methode eine Genauigkeit von rund 30 km im Gelände. Er soll aber nur das Prinzip verdeutlichen, wie man eine Nordsternbreite messen kann. Polaris wird dabei von der haltenden Hand aus, über die obere Kante (mit dem blauen Pfeil) angepeilt.
Wenn man die Gradeinteilung einfach vergrößern würde (DIN-A-0-Plotter!? - Das gefaltete Papier wird aber dann für das Survival-Kit etwas unhandlich; Smiley „zwinkern“.), könnte man wesentlich genauere Daten erzielen. Gerade das möchte ich in meinem nächsten Beitrag vorstellen - den Fishline-Sextanten. Es ist im Prinzip nur eine Frage der Dimension.
(Ironie an) Das hatten ja die Orientalen vom Mittelmeer bis hinüber zum Pazifik mit ihren großartigen, gigantischen Observatorien zur Genüge bewiesen. Aber just zu jener Zeit schwelgte Europa noch im finsteren Mittelalter, war ja die „moderne“ Wissenschaft der Antike, Bildung und kritisches Denken ihrer „Schäfchen“ der vorherrschenden, machtbesessenen Kirchensekte, beseelt mit dem Glauben und Verstand eines archaischen Hirtenvolkes, schon immer ein Dorn im Auge. Reinhard May hat es in seinem Song: „Sei wachsam“ auf den Punkt gebracht: Da nimmt der Fürst den Bischof flüsternd beim Arm: „Halt du sie dumm - ich halt sie arm!“ (Ironie aus)
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