****************************************
Geografische breedte bepalen
****************************************
Voor het bepalen van de geografische breedte op het noordelijk halfrond zou men de hoek kunnen meten tussen de
Poolster en de horizon (lijnstuk AC). Aangezien de Poolster vrijwel boven de noordpool staat en bij benadering oneindig ver weg, is de hoek die de ster maakt met het horizontale vlak ter plaatse gelijk aan de breedtegraad. Met een
sextant is dit meetbaar en zodoende weet men de breedtegraad en dus hoe noordelijk men zit. Dit noemt men poolshoogte nemen. Op het zuidelijk halfrond kan men het
Zuiderkruis nemen (hoewel dat vrij ver van de zuidelijke hemelpool af staat), maar met een sterrenalmanak kan men een keuze maken uit veel sterren. Vandaar de uitdrukking een 'sterretje schieten'. Men zou eigenlijk de hoek met de aardas willen meten, maar ter plaatse van het schip zijn geen referenties daarvan aanwezig. Wel kan men de Poolster als meetpunt nemen, aangezien deze vrijwel boven de geografische noordpool staat en (in vergelijking met aardse afstanden) oneindig ver weg. Als gevolg zal de lijn naar de Poolster evenwijdig lopen met de aardas (lijnstuk AB). Als men nu de hoek tussen de lijn naar de Poolster en het plaatselijk horizontaal vlak meet, dan meet men een hoek α. De lijn naar de poolster (groene lijn) en de aardas (zwarte lijn) lopen evenwijdig en worden gesneden door de horizonlijn (rode lijn). Dus zijn de hoeken 1 en 2 gelijk (verwisselende binnenhoeken). De driehoek ABC is een rechthoekige driehoek waarvan de scherpe hoeken nu gekend zijn. Ook de driehoek BCD is een rechthoekige driehoek met gekende scherpe hoeken (zie tekening). De gemeten hoek α is gelijk aan de breedtegraad.
Geografische lengte
De lengtegraad was veel lastiger te bepalen. Pas toen er klokken werden uitgevonden die niet met een slinger werkten (een slingerklok op zee is geen goed idee), had men een redelijke tijdreferentie aan boord. Aangezien het middaguur in Greenwich werd bepaald op het moment dat daar de zon op het hoogste punt stond, zou men plaatselijk kunnen bekijken hoe laat daar de zon op het hoogste punt stond, de
meridiaansdoorgang van de zon — de zonsbovendoorgang. Als dat drie uur later dan in Greenwich was, dan was men 3 keer 15 lengtegraden westelijker dan Greenwich (in 24 uren draait de aarde 360 graden, dus 15 graden per uur). Men diende dus een klok te hebben om daarmee het verschil in zonnehoogtepunt te bepalen. Het tijdstip zelf kon men met een sextant bepalen, door het moment van de zonsbovendoorgang te nemen.
Plaatsbepaling. Klik hier.
Tijdmeting. Klik hier.
**********************************************************
De hemelbol en enkele belangrijke definities
**********************************************************
Hemelse Coördinaten: Ultieme Gids. Wat is de hemelsfeer? Klik hier.
Om de positie van een ster aan de hemel vast te leggen, speelt de afstand van de waarnemer tot de ster geen rol. Alleen de kijkrichting aan de hemel is hier van belang. Daarom kan men, in gedachte, alle hemelobjecten projecteren op een bol met de waarnemer als middelpunt en met oneindig grote straal. Deze denkbeeldige bol noemen we de
hemelbol. De
horizon is de snijcirkel van het horizonvlak (raakvlak aan de aardbol op de plaats van de waarnemer) met deze hemelbol. De horizon verdeelt de hemelbol in een zichtbaar halfrond en een onzichtbaar halfrond. Het punt op de hemelbol vlak boven de waarnemer heet het
zenit; het punt daar recht tegenover op het onzichtbare hemelhalfrond heet het
nadir. Voor de overzichtelijkheid tonen de figuren alleen het zichtbare hemelhalfrond. Het zichtbare snijpunt (b) van de
aardas (rode pijl) met de hemelkoepel noemt men de noordelijke hemelpool, of kortweg de hemelnoordpool. Daar recht tegenover ligt uiteraard de hemelzuidpool. De snijcirkel van het aardse evenaarsvlak (roze pijl) met de hemelkoepel noemen we de
hemelevenaar. De hemelevenaar verdeelt de hemelkoepel op een andere manier in tweeën, namelijk in een noordelijk en een zuidelijk hemelhalfrond. De grote cirkel gedefinieerd door hemelnoordpool en zenit noemen we de
meridiaan. De snijpunten van de meridiaan met de horizon noemen we het noorden (aan de kant van de hemelnoordpool) en het zuiden (aan de andere kant). Eens deze punten gekend, worden oost en west op de gebruikelijke manier gedefinieerd. De hemelevenaar gaat door oost en west en staat het hoogst boven de horizon in het zuiden.
Aardas (rode pijl) en hemelevenaar (rose pijl) staan loodrecht op elkaar. Stel dat de hoek tussen de horizon van de waarnemer en de aardas 50 graden NB is, dan is de hoek tussen de aardas (rode pijl) en het zenit van de waarnemer (blauwe pijl) 40 graden. De hoek tussen het zenit van de waarnemer (blauwe pijl) en de hemelevenaar (rose pijl) is dan ook 90 - 40 = 50 graden. De hoek tussen de hemelevenaar (rose pijl) en de horizon van de waarnemer is 90 - 50 = 40 graden.
Uitleg bij de zichtbaarheidsdiagrammen en schemerdiagrammen. Klik hier.
***************************
Horizoncoördinaten
***************************
Hemelse Coördinaten: Ultieme Gids. Hoogte & azimuth (Horizontaal systeem). Klik hier.
Voor horizoncoördinaten is de referentiecirkel de horizon, het referentiepunt het zuiden en de meetrichting op de horizon mét de schijnbare dagelijkse beweging mee. De coördinaten heten hoogte h en azimut A. Azimut kan worden aanzien als een continue schaal om een richting aan te geven. Zuid correspondeert met 0°, west met 90°, noord met 180° en oost met 270°. Hoogte en azimut hebben het voordeel dat zij gemakkelijk kunnen worden gemeten, en, omgekeerd, gemakkelijk kunnen worden gebruikt om een object aan de hemelkoepel te lokaliseren. Gedurende de schijnbare dagelijkse beweging, veranderen deze coördinaten echter voortdurend. Ze zijn bovendien ook plaatsafhankelijk. Horizoncoördinaten zijn dus waardeloos voor bijvoorbeeld het catalogeren van sterren.
Zie ook coördinatenstelsels. Klik hier.
Sterren kijken. Klik hier.
***************
Obliquiteit
***************
Obliquiteit of axiale variatie is een astronomische term en beschrijft de hellingshoek of inclinatie (Engels: tilt) van de
equator of evenaar ten opzichte van het omloopvlak, het vlak van de Aarde in de baan om de zon, de
ecliptica. Een planeet met een rotatie-as loodrecht op het omloopvlak heeft een axiale variatie van 0°. Een planeet die een rotatie-as op het omloopvlak heeft, ongeveer zoals de planeet
Uranus (98°), heeft een axiale variatie van 90°.
Aarde
De Aarde heeft op het moment een axiale variatie van 23,45°. Het gevolg van de obliquiteit is dat er op aarde
seizoenen heersen: hoe groter de helling, des te groter het verschil tussen zomer en winter.
De hellingshoek is niet constant maar varieert met een periode van ongeveer 41.000 jaar. Het laatste maximum viel 10.700 jaar geleden en bedroeg 24,4°, het volgende minumum zal over 9800 jaar vallen en uitkomen op ongeveer 22,6°. Over de afgelopen 5 miljoen jaar schommelde de hoek tussen ongeveer 24,5° en 22,0°.
Het
noordelijk halfrond kent een "
zomer" tussen 21 maart en 21 september en een "
winter" tussen 21 september en 21 maart. Het
zuidelijk halfrond kent precies het omgekeerde. Als de inclinatie kleiner wordt zal de zon niet de
Kreeftskeerkring (op 23,5° noorderbreedte) als hoogste punt op 21 juni kennen, maar een
parallel dichter bij de evenaar. Bij een maximale obliquiteit, van 24,4°, zal de zon juist 1° dichter bij de polen kunnen komen.
De obliquiteit is, naast de
precessie en de
excentriciteit, een van de
Milanković-parameters en is van invloed op het ontstaan van
glacialen en
interglacialen.
Gedurende het jaar is de aarde in dezelfde richting gekanteld, de aardas wijst steeds naar de poolster. Over een periode van 26.000 jaar verandert de richting van de aardas, dit wordt precessie genoemd.
De invloed van de maan op de stand van de aardas is van belang voor het leven op aarde. Er zijn een aantal aspecten waarmee de aanwezigheid van onze Maan de evolutie van het leven op Aarde kan beinvloed hebben:
- De helling van de aardas - die hoek van 23 graden die de seizoenen veroorzaakt - is er wellicht gekomen bij de botsing die de Maan uiteindelijk in een baan omheen de Aarde bracht. Indien de Aarde rechtop was blijven staan ten opzichte van de Zon, dan zou het contrast tussen pool en evenaar wellicht veel groter zijn geweest, en de wereld minder gezellig om leven te laten ontwikkelen.
- De Maan oefent nu een stabiliserende invloed uit op diezelfde helling van 23 graden. Men heeft berekend (op zich een beetje ingewikkeld...) dat zonder de Maan de storingen van de andere planeten er oorzaak van zouden zijn dat de aardas in de loop der tijden serieus zou schommelen, en het is niet zeker dat dit zo gunstig is voor de ontwikkeling van leven.
- De getijden die vooral door de Maan worden uitgeoefend, zorgen voor interactie tussen zee en land. Het leven is in zee ontstaan, en misschien hebben de getijden de kolonisatie van het land in de hand gewerkt.
Allemaal interessant, en wellicht relevant. Maar of we hieruit moeten besluiten dat we zonder de Maan er nooit geweest waren, is wel meteen een hele grote stap zetten. En geen van die argumenten lijkt van die aard om het ontstaan van eenvoudige levensvormen tegen te gaan.