Esimerkki pituuspiirin ja leveyspiirin määrittämisestä auringosta keskipäivällä

Pituuspiirin merellä määrittämisen historia on mielenkiintoinen. Käytännössä sen ratkaisi John Harrison, Yorkshireläinen puuseppä. Hänen rakentamansa kronometri pystyi ensimmäistä kertaa mittamaan ajan kulun riittävän tarkasti keinuvalla laivalla.

Yksinkertaisin tapa pituuspiirin määrittämiseksi on mitata auringon ylämeridiaanin ohituksen ajanhetki. Kun aurinko on horisontista korkeimmillaan, on se suoraan laivan sijainnin pituuspiirin yläpuolella. Silloin auringon projektiopiste maan pinnalla on meistä joko suoraan pohjoiseen tai suoraan etelään. Jos tiedämme sen hetkisen ajan Greenwichissä ja sen ajan milloin aurinko oli Greenwichin meridiaanin yläpuolella, voimme laskea oman sijaintimme pituuspiirin. Kuten viime kappaleesta luit, siirtyy auringon projektiopiste maan pinnalla 1 asteen 4 minuutissa pitkin päiväntasaajan tasoa eli 1 pituuspiirin verran 4 minuutissa.

Maapallon rata auringon ympäri ei ole täysin ympyrä vaan ellipsi.

Maa pyörii akselinsa ympäri 23 tunnissa, 56 minuutissa ja 4,091 sekunnissa. Sen lisäksi maa etenee radallaan auringon ympäri ja siksi keskimäärin 24 tunnissa aurinko on takaisin saman meridiaanin yläpuolella kuin 24 tuntia aikaisemmin. Keskimäärin. Käytännössä, johtuen maan elliptisestä radasta, tämä luonnollinen vuorokausi voi olla 22 sekuntia vähemmän tai 29 sekuntia enemmän.

Edellistä kappaletta ei tarvitse muistaa ulkoa. Pitää vain ymmärtää ettei aurinko ole Greenwichin meridiaanin yläpuolella aina kello 12:00 vaan ajankohta vaihtelee. Joskus aurinko on Greenwichissä korkeimmillaan jo 11:58 ja joskus vasta 12:02.

Jos mittaat auringon olevan korkeimmillaan kello 14:28:15 Greenwichin aikaa, mikä on pituuspiirisi?

Nautical Almanacista näet, että tänään aurinko oli Greenwichissä korkeimmillaan kello 11:58:40.

Keskipäivien aikaero on 14:28:15 - 11:58:40 = 02 tuntia, 30 minuutia 35 sekuntia

Koska aurinko on sijaintimme yläpuolella keskipäivän jälkeen, voimme arvella olevamme Greenwichistä länteen. Kappaleesta Tuntikulman ja ajan suhde toisiinsa näemme ajan ja asteiden suhteen toisiinsa. 02 tuntia, 30 minuutia 35 sekuntia vastaa siis 37° 38,75’. Sijaintimme on täten meridiaanilla 37° 38,75’ läntistä pituutta.

Samalla mittaamme että auringon korkeus korkeimmillaan, keskipäivän aikaan oli 70° 21,5’. Mikä on siis leveyspiirimme?

Nautical Almanacista näemme että kyseisenä päivänä auringon deklinaatio on 10° 43,7’ N. Aurinko on siis reilun kymmenen astetta päiväntasaajan tason yläpuolella.

Tilanne on tämä.

Yksinkertaisemmin piirrettynä, tilanne on tämä

Latitudin ja horisontin välinen kulma on 90°. Horisontin ja päiväntasaajan tason välinen kulma on 70° 21,5’ - 10° 43,7’. Latitudi + horisontin ja päiväntasaan tason välinen kulma = 90°.

Eli X + 70° 21,5’ - 10° 43,7’ = 90°. Tästä ratkaisemalla saadaan:

X = 90° - 70° 21,5’ + 10° 43,7’ = 19° 39,5’ + 10° 43,7’ = 30° 23,2’. Sijaintimme on siis 30° 23,2’ pohjoista leveyttä, 37° 38,75’ läntistä pituutta.

s i s ä l l y s

Hamburg VII 2013