नेविगेशन सिस्टम के बिना हमें कैसे पता चलेगा कि हम कहाँ हैं?

मान लीजिए आप पृथ्वी पर कहीं खो गए? क्या आप ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (GPS) पर भरोसा करेंगे? ठीक है, लेकिन अगर सिग्नल न हो और कोई डिवाइस भी न हो तो क्या होगा? नक्शा? बढ़िया विचार है, लेकिन अगर आप खुले समुद्र में यात्रा कर रहे हों और आपको कोई निशान दिखाई न दे तो क्या होगा? हजारों वर्षों में, कई लोगों ने इस समस्या का पता लगाया है। तब साहसी नाविकों ने दिशा जानने के लिए सूर्य और तारों का उपयोग करना शुरू कर दिया। इसके लिए उन्हें ज्यामिति, विशेष रूप से त्रिकोणमिति का विशेष ज्ञान आवश्यक था।

मान लीजिए आप खुले महासागर में हैं और अक्षांश स्थिति की गणना करना चाहते हैं।सूर्य और अधिकांश तारे समय के साथ आकाश में अपनी स्थिति बदलते रहते हैं, लेकिन कुछ तारे हमेशा एक ही स्थान पर दिखाई देते हैं। उदाहरण के लिए, ध्रुव तारा (जिसे उत्तरी तारा भी कहा जाता है) हमेशा उत्तरी ध्रुव के ठीक ऊपर दिखाई देता है।आपका अक्षांश उस कोण के बराबर होता है जिस पर ध्रुव तारा क्षितिज के ऊपर होता है।.

इसे समझने के लिए, आइए एक नज़र डालते हैं।द्वि-आयामी छवि.

मान लीजिए कि एक समतल है जिसमें उत्तरी ध्रुव, आपका बिंदु X और पृथ्वी का केंद्र O शामिल हैं। सख्ती से कहें तो, ध्रुवारिस X के ठीक ऊपर स्थित नहीं है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, लेकिन यह पृथ्वी से इतनी दूर है कि X से ध्रुवारिस तक की दृष्टि रेखा लगभग लंबवत है, इसलिए हम मान सकते हैं कि यह लंबवत है।

"क्षितिज के ऊपर पोलारिस तारामंडलचित्र में कोण θ दर्शाया गया है। यह कोण ध्रुव तारे (जिसे l से दर्शाया गया है) की ओर हमारी दृष्टि रेखा और पृथ्वी पर बिंदु X की स्पर्श रेखा t (जो क्षितिज की ओर हमारी दृष्टि रेखा है) के बीच बनता है।

t और l को आगे बढ़ाने पर, हमें प्रतिच्छेदन बिंदु X के दूसरी ओर कोण θ फिर से दिखाई देता है:

बिंदु X पर अक्षांश को O से r तक खींची गई रेखा के रूप में परिभाषित किया जाता है।भूमध्य रेखा वाले समतल द्वारा निर्मित कोण Φ।हमारी द्वि-आयामी छवि में, भूमध्यरेखीय तल केवल O से गुजरने वाली एक क्षैतिज रेखा e है।यह ऊर्ध्वाधर रेखा l को बिंदु L पर और स्पर्श रेखा t को बिंदु T पर काटती है।

चूंकि r वृत्त की त्रिज्या है और t वृत्त की स्पर्श रेखा है, हम जानते हैं कि r और t बिंदु X पर एक समकोण बनाते हैं, और चूंकि t और l एक कोण θ बनाते हैं, हम जानते हैं कि l और r के बीच का कोण 90°-θ है।

अब O, X और L को शीर्ष मानकर त्रिभुज पर विचार करें। जैसा कि हम देख सकते हैं, बिंदु X पर कोण 90°-θ है। चूंकि l और e एक दूसरे के लंबवत हैं, इसलिए बिंदु L पर कोण 90° है। हम यह भी जानते हैं कि त्रिभुज के आंतरिक कोणों का योग 180° होता है, इसलिए कोण Φ, जो हमारे स्थान का अक्षांश है, होगा:

इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि आपका अक्षांश क्षितिज के ऊपर उस कोण θ द्वारा निर्धारित होता है जिस पर ध्रुव तारा स्थित होता है।यूनानी खगोलशास्त्री हिप्पार्कस ने 2,000 साल पहले अक्षांश को इस तरह परिभाषित किया था। उस समय उन्हें यह भी नहीं पता था कि पृथ्वी गोल है, लेकिन यहां दिए गए चित्र यह समझा सकते हैं कि हिप्पार्कस की परिभाषा आधुनिक परिभाषाओं के अनुरूप क्यों है।

दक्षिणी गोलार्ध में उसी अर्थ में कोई उत्तरी तारा नहीं होता है, लेकिन यदि आप दक्षिणी गोलार्ध में हैं, तो आप दक्षिणी क्रॉस नामक तारामंडल (ऑस्ट्रेलियाई ध्वज पर दर्शाया गया) और दक्षिणी पॉइंटर नामक दो तारों का उपयोग करके अपना अक्षांश ज्ञात कर सकते हैं।

हजारों वर्षों से, नाविक क्षितिज के ऊपर तारों के प्रकट होने के कोण को मापने के लिए विभिन्न उपकरणों का उपयोग करते रहे हैं। इनमें सुंदर एस्ट्रोलैब और सेक्स्टेंट शामिल हैं, जिन्हें आप अक्सर प्राचीन वस्तुओं की दुकानों और संग्रहालयों में देख सकते हैं।

इससे अक्षांश की समस्या तो हल हो जाती है, लेकिन देशांतर की गणना करना एक अलग ही मामला है।

हमने देखा है कि ज्यामितीय आकृतियों के कुछ ज्ञान के अनुप्रयोग ने साहसी नाविकों को अक्षांश निर्धारित करने में कैसे मदद की।लोग हजारों वर्षों से तारों का उपयोग करके ऐसा करते आ रहे हैं। लेकिन देशांतर एक अलग ही कहानी है।देशांतर को मापने का एक विश्वसनीय तरीका 18वीं शताब्दी तक नहीं मिल पाया था - और उससे पहले, समुद्र में अनगिनत लोग मारे गए थे, और इस समस्या का समाधान अंततः घड़ियों द्वारा प्रदान किया गया था।

ध्रुव तारे की क्षितिज के ऊपर की स्थिति का उपयोग अक्षांश मापने के लिए इसलिए किया जा सकता है क्योंकि उत्तर या दक्षिण की ओर बढ़ने पर उसकी स्थिति बदल जाती है (अर्थात, अक्षांश भी बदल जाता है)। देशांतर के मामले में ऐसा नहीं है: पूर्व या पश्चिम की ओर बढ़ने पर ध्रुव तारे की स्थिति का देशांतर नहीं बदलता।आप इसे नीचे दिए गए 2डी चित्र में देख सकते हैं। बिंदु P और Q अलग-अलग देशांतरों पर स्थित हैं, लेकिन ध्रुव तारा की स्थिति के कारण बनने वाले कोण समान हैं।

पूर्व या पश्चिम की ओर बढ़ने पर जो चीज़ बदलती है, वह है दिन का समय। हर 15° पूर्व की ओर बढ़ने पर स्थानीय समय एक घंटा आगे बढ़ जाता है, और हर 15° पश्चिम की ओर बढ़ने पर एक घंटा पीछे हो जाता है। इसलिए, यदि आपको स्थानीय समय और जीएमटी (ग्रेटेस्ट ऑफ़ मैटेरियल्स) पता है, तो आप इसका उपयोग कर सकते हैं।विमान यात्रा से हुई थकानदेशांतर की गणना करने के लिए। घड़ी के बिना भी, स्थानीय समय का पता लगाना आसान है: बस सूर्य की स्थिति का अवलोकन करें। लेकिन ग्रीनविच समय जानने का एकमात्र तरीका है...अपने साथ एक (कैलिब्रेटेड) घड़ी रखें।

जॉन हैरिसन (1693-1776)

आज यह आसान लग सकता है, लेकिन हाल तक यह एक बहुत बड़ी समस्या थी।मौजूदा घड़ियाँ इतनी संवेदनशील थीं कि उन्हें जहाज पर लाना संभव नहीं था: हिलने-डुलने से वे गलत समय बताने लगती थीं।नाविकों की देशांतर निर्धारित करने में असमर्थता के विनाशकारी परिणाम हुए। इसका एक उदाहरण 1707 में हुई सिली द्वीप समूह की दुर्घटना है, जिसमें चार ब्रिटिश जहाज पोर्ट्समाउथ बंदरगाह के निकट, सिली द्वीप समूह के पास डूब गए थे। नाविकों द्वारा अपनी सटीक स्थिति का पता न लगा पाने और खराब मौसम के कारण जहाज चट्टानों से टकरा गए, जिसमें लगभग 2,000 लोग मारे गए और यह ब्रिटिश इतिहास की सबसे भीषण समुद्री आपदाओं में से एक बन गई।

नीदरलैंड और स्पेन समेत कई देशों ने देशांतर की समस्या को हल करने वाले किसी भी व्यक्ति को भारी इनाम देने की घोषणा की। ब्रिटेन ने भी 1714 में ऐसा ही किया और 20,000 पाउंड तक के भारी इनाम की घोषणा की, जिसके बाद कई समाधान प्रस्तावित किए गए। एक व्यक्ति के पास जहाज पर एक घायल कुत्ता था, जिसके बारे में उसने कहा कि एक रहस्यमय रासायनिक उपचार के कारण वह हर ग्रीनविच समय पर दोपहर में भौंकता था। अन्य समाधान अधिक वैज्ञानिक थे। उदाहरण के लिए, चंद्रमा की स्थिति की तुलना अन्य तारों की स्थिति से करके और फिर एक विस्तृत तारा सूची देखकर स्थानीय समय का काफी सटीक निर्धारण किया जा सकता है। हालांकि, यह विधि समय लेने वाली और त्रुटिपूर्ण है।

अंततः लिंकनशायर के एक मजदूर वर्ग के व्यक्ति - एक बढ़ई - ने बड़ा पुरस्कार जीता।जॉन हैरिसन 1730 से समुद्री घड़ियों पर काम कर रहे थे, और उनकी नवीनतम दो घड़ियाँ इतनी सटीक थीं कि उन्हें पुरस्कार मिले। हालाँकि, देशांतर समिति ने पूरा पुरस्कार देने से इनकार कर दिया, जिसके चलते पुरस्कार रद्द करने की प्रक्रिया लंबी खिंच गई। उन्होंने पहले राजा जॉर्ज तृतीय से और फिर संसद से इस मामले को सुलझाने की अपील की। ​​कहा जाता है कि राजा जॉर्ज ने कहा था, "हे हैरिसन, मैं देखूंगा कि तुम्हारे साथ न्याय हो!" अंततः 1773 में हैरिसन को शेष राशि और उनके योग्य सम्मान प्राप्त हुए। तीन साल बाद 83 वर्ष की आयु में उनका निधन हो गया।

इसके अतिरिक्त, देशांतर समस्या की कहानी दावा सोबेल की " में पाई जाती हैदेशान्तर"इस पुस्तक में अच्छा विवरण भी दिया गया है। यदि आपकी रुचि हो तो आप इसे पढ़ सकते हैं।"

यह लेख चीनी विज्ञान अकादमी के "मैरिएन इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स" से पुनर्प्रकाशित किया गया है, जो बौद्धिक संपदा अधिकारों के संरक्षण का समर्थन करता है। पुनर्प्रकाशन करते समय कृपया मूल स्रोत और लेखक का उल्लेख करें। यदि कोई उल्लंघन होता है, तो कृपया इसे हटाने के लिए हमसे संपर्क करें।