Navigasyon sistemi olmadan nerede olduğumuzu nasıl bilebiliriz?

Peki ya Dünya üzerinde bir yerde kaybolursanız? Küresel konumlandırma sistemine mi güveneceksiniz? Tamam, ama ya sinyal yoksa ve hiçbir cihaz yoksa? Harita? Harika fikir, ama ya açık denizlerde seyahat ediyorsanız ve kara işaretlerini göremiyorsanız? Binlerce yıldır birçok insan bu sorunu keşfetti. Cesur denizciler daha sonra yön bulmak için güneşi ve yıldızları kullanmaya başladılar. Bunun için belirli bir geometri bilgisine, özellikle trigonometriye ihtiyaç duyuyorlar.

Diyelim ki açık denizdesiniz ve enlem konumunu hesaplamak istiyorsunuz.Güneş ve çoğu yıldız zamanla gökyüzündeki konumlarını değiştirir, ancak bazı yıldızlar her zaman aynı yerdeymiş gibi görünür. Örneğin, Polaris (Kuzey Yıldızı olarak da bilinir) her zaman Kuzey Kutbu'nun tam üzerinde gibi görünür. Bunun nedeni ise şudur:Bulunduğunuz enlem, Kutup Yıldızı'nın ufuk çizgisinin üzerinde bulunduğu açıya karşılık gelir..

Bunun nedenini anlamak için bir göz atalım.iki boyutlu görüntü.

Kuzey Kutbu'nu, X noktasını ve Dünya'nın merkezi O'yu içeren bir düzlem düşünün. Kesin olarak söylemek gerekirse, Polaris şekilde gösterildiği gibi X'in tam üzerinde dikey olarak yer almaz, ancak Dünya'dan o kadar uzaktadır ki, X'ten Polaris'e olan görüş hattı neredeyse dikeydir, bu nedenle orada olduğunu varsayabiliriz.

"Ufukta Polaris"θ açısı, diyagramda gösterilen açıdır. Bu açı, Polaris'e olan görüş hattımız (l ile gösterilir) ile Dünya üzerindeki X noktasına teğet olan t doğrusu (ufka doğru görüş hattımız) arasında oluşan açıdır."

t ve l'yi uzattığımızda, kesişme noktası X'in diğer tarafında yine θ açısını görüyoruz:

X noktasındaki enlem, O noktasından X noktasına uzanan r doğrusu olarak tanımlanır.Ekvatoru içeren düzlemin oluşturduğu Φ açısı.İki boyutlu görüntümüzde, ekvator düzlemi basitçe O noktasından geçen yatay bir e doğrusudur.Bu doğru, dikey çizgi l'yi L noktasında ve teğet çizgi t'yi T noktasında keser.

Çemberin yarıçapı r ve çembere teğet olan doğru parçası t olduğundan, r ve t'nin X noktasında dik açı oluşturduğunu ve t ile l'nin θ açısı oluşturduğunu biliyoruz; dolayısıyla l ile r arasındaki açının 90°-θ olduğunu biliyoruz.

Şimdi O, X ve L noktalarını köşeleri olarak kabul ettiğimiz üçgeni ele alalım. Gördüğümüz gibi, X noktasındaki açı 90°-θ'dir. L ve E doğruları birbirine dik olduğundan, L noktasındaki açı da 90°'dir. Ayrıca bir üçgenin iç açılarının toplamının 180° olduğunu biliyoruz, bu nedenle konumumuzun enlemi olan Φ açısı şöyledir:

Dolayısıyla enleminiz, kutup yıldızının bulunduğu ufuk çizgisinin üzerindeki θ açısı tarafından belirlenir.Yunan gökbilimci Hipparchus, 2,000 yıl önce enlemi bu şekilde tanımlamıştı. O zamanlar dünyanın yuvarlak olduğunu bile bilmiyordu, ancak burada gördüğümüz çizimler, Hipparchus'un tanımının modern tanımlarla neden tutarlı olduğunu açıklayabilir.

Güney Yarımküre'de aynı anlamda bir Kuzey Yıldızı bulunmamaktadır, ancak Güney Yarımküre'deyseniz, Güney Haçı (Avustralya bayrağında da yer almaktadır) adı verilen bir takımyıldızı ve Güney İşaretçisi adı verilen iki yıldızı kullanarak enleminizi bulabilirsiniz.

Binlerce yıldır denizciler, yıldızların ufuk çizgisinin üzerinde göründüğü açıları ölçmek için farklı cihazlar kullanmışlardır. Bunlar arasında, antika dükkanlarında ve müzelerde sıkça görebileceğiniz güzel usturlaplar ve sekstantlar da bulunmaktadır.

Bu, enlem sorununu çözüyor, ancak boylamı hesaplamak başka bir konu.

Geometrik şekiller hakkındaki bazı bilgilerin, maceracı denizcilerin enlem belirlemesinde nasıl yardımcı olduğunu gördük.İnsanlar bunu binlerce yıldır yıldızlardan yapıyorlar. Ama boylam bambaşka bir konu.Boylamı güvenilir bir şekilde ölçmenin yolu ancak 18. yüzyılda bulundu ve bundan önce sayısız insan denizde hayatını kaybetmişti; sorunun çözümü ise nihayetinde saatler sayesinde sağlandı.

Kutup yıldızının ufuk üzerindeki konumunu enlemi ölçmek için kullanabilmemizin nedeni, kuzeye veya güneye doğru hareket ettikçe bu konumun değişmesidir (yani enlem de değişir). Boylam için aynı şey söylenemez: Kutup yıldızının konumu doğuya veya batıya doğru hareket ettikçe boylamı değiştirmez.Bunu aşağıdaki 2 boyutlu resimde görebilirsiniz. P ve Q noktaları farklı meridyenler üzerinde yer almaktadır, ancak Polaris'in konumundan kaynaklanan açılar aynıdır.

Doğuya veya batıya doğru hareket ettikçe değişen şey günün saatidir. Her 15° doğuya doğru hareket için yerel saat bir saat ileri alınır ve her 15° batıya doğru hareket için bir saat geri alınır. Dolayısıyla yerel saati ve GMT'yi biliyorsanız, şunları kullanabilirsiniz:jet gecikmesiBoylamı hesaplamak için. Saate ihtiyaç duymadan bile yerel saati bulmak kolaydır: sadece güneşin konumunu gözlemlersiniz. Ancak Greenwich saatini bilmenin tek yolu şudur:Yanınızda (kalibre edilmiş) bir saat bulundurun.

John Harrison (1693-1776)

Bu bugün kolay gibi görünebilir, ancak yakın zamana kadar bu çok büyük bir sorundu.Mevcut saatler çok hassastı ve gemiye alınamazdı: sallanma ve yuvarlanma onların doğruluğunu bozardı.Denizcilerin boylamı belirleyememesi felaketle sonuçlandı. Bunun bir örneği, 1707'deki Scilly Adaları Batığı'dır; bu olayda dört İngiliz gemisi, ana limanları Portsmouth'a çok yakın olan Scilly Adaları yakınlarında battı. Denizciler tam konumlarını belirleyemedikleri ve kötü hava koşullarında gemiler kayalara çarparak 2,000'e yakın insanın ölümüne neden oldu ve bu olay İngiliz tarihinin en kötü deniz felaketlerinden biri oldu.

Hollanda ve İspanya da dahil olmak üzere birçok ülke, boylam sorununu çözebilecek herkese büyük ödüller teklif etti. Britanya da 1714'te aynı yolu izleyerek 20,000 sterline kadar büyük ödüller sundu ve çeşitli çözümler önerildi. Bir adam, gemisinde yaralı bir köpeği olduğunu ve gizemli bir simya tedavisi sayesinde her Greenwich öğleninde havladığını söyledi. Diğerleri daha bilimseldi. Örneğin, ayın konumunu diğer yıldızların konumuyla karşılaştırıp ardından ayrıntılı bir yıldız kataloğuna bakarak yerel saat oldukça doğru bir şekilde belirlenebilir. Ancak bu yöntem zaman alıcı ve hataya açıktır.

Sonunda büyük ödülü Lincolnshire'lı bir işçi sınıfından adam, bir marangoz kazandı.John Harrison, 1730 yılından beri denizcilik saatleri üzerinde çalışıyordu ve son iki saati ödül kazanacak kadar doğruydu. Ancak, Boylam Komitesi ödülün tamamını ödemeyi reddettiği için, ödülü kınama süreci uzadı. Önce Kral III. George'a, ardından da Parlamento'ya başvurarak durumu düzeltmelerini istedi. Kral George'un, "Tanrı şahit olsun ki, Harrison, sana gereken muameleyi göstereceğim!" dediği rivayet edilir. Harrison nihayet 1773 yılında hak ettiği onurla birlikte kalan parayı aldı. Üç yıl sonra 83 yaşında vefat etti.

Ayrıca, boylam sorununun öyküsü Dava Sobel'in " adlı eserinde de yer almaktadır.boylam"Kitabın açıklaması da oldukça iyi. İlginizi çekerse okuyabilirsiniz."

Bu makale, fikri mülkiyet haklarının korunmasını destekleyen "Çin Bilimler Akademisi Marianne Fizik Enstitüsü"nden yeniden basılmıştır. Yeniden basım yaparken lütfen orijinal kaynağı ve yazarı belirtin. Herhangi bir telif hakkı ihlali durumunda, lütfen silinmesi için bizimle iletişime geçin.