Pozycja – określenie miejsca, w którym znajduje się nasz statek, to podstawowa umiejętność każdego nawigatora. Aby ułatwić tą czynność, stworzono specjalny system odniesienia bazujący na równoleżnikach i południkach. Nazywamy go siatką geograficzną.

Południki są to linie biegnące od geograficznego bieguna północnego do geograficznego bieguna południowego. Jeżeli poprowadzimy je co 1° to uzyskamy ich 360. Południk przechodzący przez miejscowość Greenwich pod Londynem - uznany za południk zerowy oraz południk 180° dzielą Ziemię na dwie półkule: wschodnią i zachodnią. Tak więc mamy 180 południków na półkuli wschodniej i 180 na półkuli zachodniej.

Południki

Równoleżniki są to linie będące śladami „przecięcia” powierzchni kuli ziemskiej płaszczyznami prostopadłymi do jej osi. Jeżeli przeprowadzimy je co 1 ° to uzyskamy ich 180. Równoleżnik powstały w wyniku „przecięcia” kuli ziemskiej płaszczyzną przechodzącą przez środek Ziemi prostopadłą do jej osi nazywamy równikiem. Dzieli on kulę ziemską na półkule północną i południową. Tak więc mamy 90 równoleżników na półkuli północnej i 90 na półkuli południowej. Nakładając na siebie równoleżniki i południki otrzymamy siatkę geograficzną.

Równoleżniki

Siatka geograficzna

Siatka geograficzna - układ południków i równoleżników, w którym południk zerowy i równik tworzą układ odniesienia, względem którego wyznacza się współrzędne geograficzne. Podobnie jak w zwykłym układzie współrzędnych z tym, że zamiast podawać wartości (–) i (+) lub precyzować ćwiartkę, w której znajduje się dany punkt, podajemy szerokość i długość geograficzną z informacją, czy dany punkt jest na półkuli północnej, południowej, wschodniej czy zachodniej.

Każdemu równoleżnikowi na półkuli północnej i każdemu na półkuli południowej przypisano wartość kątową od 0 do 90°. Podobnie każdemu południkowi nadano wartość od 0 do 180° na półkuli wschodniej i od 0 do 180° na półkuli zachodniej. Wartości te rosną od południka zerowego na wschód i na zachód oraz od równika na północ i na południe. Odległość kątowa pomiędzy poszczególnymi równoleżnikami i południkami to 1°. Każdy stopień dzielimy na 60’ (minut), a każdą minutę dodatkowo na 10 części.

Podział stopni na minuty i dziesiąte części minut

Długość geograficzna - jest to kąt zawarty między południkiem zerowym, a dowolnym innym południkiem. Symbolem długości geograficznej jest litera λ (lambda). Wszystkie punkty na wschód od południka 0° do 180° mają długość wschodnią, więc przy zapisie współrzędnych dodaje się znak [+] lub E i zapisuje w następujący sposób λ = +012°47,3' lub λ = 012°47,3'E. Wszystkie punkty na zachód od południka 0° do 180° mają długość zachodnią, więc przy zapisie współrzędnych dodaje się znak [-] lub W i zapisuje w następujący sposób λ= –012°47,3' lub λ = 012°47,3' W.

Szerokość geograficzna - jest to kąt zawarty między równikiem, a dowolnym innym równoleżnikiem. Szerokość geograficzną mierzy się od równika na północ lub południe. Symbolem szerokości geograficznej jest litera φ (fi). Wszystkie punkty na północ od równika do 90° mają szerokość północną, więc przy zapisie współrzędnych dodaje się znak [+] lub N i zapisuje tak: φ=+55°32,5' lub φ=55°32,5'N. Wszystkie punkty na południe od równika do 90° mają szerokość południową, przy zapisie współrzędnych dodaje się [–] lub S i zapisuje się tak: φ=-55°32,5' lub φ=55°32,5'S.

Tak więc dzięki długości i szerokości geograficznej można odkreślić położenie dowolnego punktu na świecie.

Pamiętać należy, że w związku z tym, iż szerokość geograficzna może osiągnąć wartości od 0° do 90° (północna lub południowa), a długość od 0° do 180° (wschodnia lub zachodnia) należy w przypadku szerokości podawać zapis dwucyfrowy, a w przypadku długości trzycyfrowy, np. długość geograficzną 80° wschód zapiszemy λ=080°E, długość geograficzną 3° zachód zapiszemy 003°W. Szerokość geograficzną 3° północ zapiszemy 03°N

W związku z tym, że globus jest oczywiście zbyt mało dokładny, do nawigacji używamy mapy. Mapa (łac. Mappa – obrus) – uogólniony obraz Ziemi lub jej części, wykonany na płaszczyźnie, w skali, powstały w wyniku odwzorowania (rzutu). To na niej znajdziemy takie informacje jak:

• ukształtowanie wybrzeża 
• ukształtowanie dna morskiego
• głębokości
• wraki 
• pływy
• prądy

a także:

• obiekty nawigacyjne 
• porty
• łowiska
• trasy ruchu statków

W celu zobrazowania na płaszczyźnie powierzchni Ziemi (lub jej fragmentu) stosuje się trzy podstawowe odwzorowania - walcowe, stożkowe i azymutalne.

Odwzorowanie walcowe

Odwzorowanie stożkowe

Odwzorowanie azymutalne

Żadne z nich nie jest jednak doskonałe. Nie da się bowiem odwzorować na płaszczyźnie kuli lub jej fragmentu zachowując wierność kątów, a te w nawigacji są najważniejsze. Wierność ta zachowana jest tylko w miejscu bezpośredniego „przyłożenia” płaszczyzny, na którą nastąpiło odwzorowanie. Linię taką nazywamy równoleżnikiem konstrukcyjnym. Tak wiec trzeba było stworzyć mapę, która będzie przede wszystkim wiernokątna. Nasze kursy bowiem to nic innego jak kąt. Gdyby zatem kąt (kurs) odczytany na mapie nie odpowiadałby rzeczywistości, mapa byłaby nieprzydatna. 

Aby rozwiązać ten problem w żegludze morskiej stosuje się mapy Merkatora. Swoją nazwę zawdzięczają one XVI-wiecznemu flamandzkiemu uczonemu Gerhardowi Merkatorowi. Ich nadrzędną zaletą jest właśnie wiernokątność. Oznacza to, że zachowują one takie same kąty jak te, które występują w rzeczywistości. Pozwala to na wykreślanie na nich kursów statków.

Metoda tworzenia mapy Merkatora opiera się na skomplikowanych obliczeniach matematycznych. Można ją jednak zobrazować w następujący sposób:

• Powierzchnię ziemskiego globusa pokrywamy cienką elastyczną powłoką, na którą nanosimy obraz powierzchni Ziemi.
• Nacinamy ww. powłokę (tak jak skórkę pomarańczy) i zdejmujemy ją z globusa.
• W związku z tym, że na takiej „mapie” nie dałoby się pływać „naciągamy” południki doprowadzając do prostokątności siatki. Powoduje to jednak zniekształcenie odwzorowanej powierzchni – kąt α zmienia się, a odległość z punktu A do B wydłuża. 
• Aby zniwelować efekt zaburzenia odwzorowania kątów „rozciągamy" (wydłużamy) równoleżniki dzięki czemu kąt α odzyskuje swoją pierwotną wartość, akwen ponownie przybiera kształt kwadratu, choć jego boki oraz odległość A - B nadal są większe. 
• Zauważmy, że również odległość pomiędzy równoleżnikami zwiększa się wraz z oddalaniem się od równoleżnika konstrukcyjnego – w tym wypadku równika.

Znajomość siatki geograficznej oraz metody opracowywania mapy pozwoli na opanowanie kolejnych umiejętności potrzebnych nawigatorowi. O tym w kolejnych częściach cyklu.

Kpt. Krzysztof Piwnicki
4WINDS Szkoła żeglarstwa
www.4winds.pl