Astronawigacja krok po kroku – wyznaczaj kierunki świata po gwiazdach i Księżycu

Wielu z Was na pewno słyszało o możliwości orientowania się w terenie za pomocą gwiazd i Księżyca. Jeżeli temat ten Was interesuje, to na pewno słyszeliście o Gwieździe Polarnej i o tym, że wyznacza północ. Na początku tego artykułu oczywiście opiszemy wyznaczanie Gwiazdy Polarnej, gdyż jest to najpopularniejszy sposób orientacji po nocnym niebie. Temat ten jednak nie jest zagadnieniem przewodnim tego artykułu. W tym artykule sięgniemy dużo głębiej w złożone zagadnienie, jakim jest astronawigacja i zawrzemy w nim informacje, dzięki którym zrozumiecie mechanikę jej działania i będziecie w stanie zorientować się w terenie w praktycznie każdych warunkach, jeżeli widać, chociaż część nocnego nieba przez chmury.

Ten artykuł został napisany przez ekspertów z Survivor Group (artykuł gościnny).

Zobacz pozostałe artykuły

Jesteśmy grupą wieloletnich pasjonatów survivalu. Szkoła przetrwania to zagadnienie, które zgłębiamy od 2010 roku. Od 2016 roku przekazujemy również techniki survivalowe innym. Wywodzimy się z grup proobronnych, armii, oraz po prostu “z lasu”.

Prowadzimy szkolenia survivalowe, kursy survivalu i obozy survivalowe. Oprócz tego, promujemy wiedzę o survivalu w postaci artykułów oraz filmów instruktażowych na YouTube.

• Oferta szkoleniowa
• Link do kanału YouTube

Technika najbardziej popularna: Znajdowanie Gwiazdy Polarnej po Wielkim Wozie

Najłatwiejszym do nauczenia się i do wykonania sposobem jest zlokalizowanie, gdzie jest Wielki i Mały Wóz na niebie. Jak znaleźć Gwiazdę Polarną? Otóż Duży i Mały Wóz na niebie przypominają dwa przeciwstawne rondle lub taczki, co widać na zdjęciu powyżej. Interesują nas dwie gwiazdy z przodu większego rondla/taczki, czyli Wielkiego Wozu. Wyobrażamy sobie przechodzący przez te gwiazdy odcinek X i przesuwamy wzrok od dołu rondla/taczki wzdłuż linii przedłużającej odcinek X. Po około pięciu długościach odcinka X napotkamy gwiazdę (wcale nie najjaśniejszą na niebie ani nie super charakterystyczną, ale dość dobrze widoczną). Jest to właśnie nasza Gwiazda Polarna.

Możemy to potwierdzić, wypatrując od niej Małego Wozu. Jak już wspomniałem, Mały Wóz na niebie jest to taki mniejszy rondel/taczki i Gwiazda Polarna jest w tym rondlu/taczce czubkiem rękojeści. Jednak jak go nie widzimy, to nie wpadajmy w panikę i polegajmy na naszym pomiarze z Wielkiego Wozu. Gwiazdy wchodzące w skład Małego Wozu są dużo mniej jasne niż te w Wielkim Wozie i jeżeli nie ma naprawdę dobrych warunków (albo po prostu mamy słaby wzrok), to ich nie zobaczymy. Potwierdzanie po Małym Wozie jest to nieobowiązkowy element potwierdzania Gwiazdy Polarnej.

Jest tutaj pewien niuans, że Gwiazda Polarna nie znajduje się idealnie na północy niebieskiej, a orbituje ją w maksymalnej odległości około 2/3 stopnia. Podaję to jako ciekawostkę, ponieważ dwie trzecie stopnia jest to tak mało, że dużo większa niedokładność będzie zawsze z naszej strony, kiedy nie do końca precyzyjnie wyznaczymy azymut na kompasie, a potem w praktyce jeszcze mniej precyzyjnie na niego pójdziemy. Warto to jednak wiedzieć. Powyższy GIF przedstawia niebo w ogromnym przybliżeniu – każda zielona linia to 1/3 stopnia.

Technika mniej popularna ale dalej znana: znajdowanie Gwiazdy Polarnej za pomocą konstelacji Kasjopei

Jak znaleźć Gwiazdę Polarną, kiedy nie widzimy Wielkiego Wozu? Istnieje drugi sposób na efektywne znalezienie Gwiazdy Polarnej, szczególnie przydatny w sytuacji, gdy Wielki Wóz jest częściowo lub całkowicie zasłonięty i mamy problem, aby go znaleźć. Kasjopea jest to konstelacja, która zajmuje dużo mniej miejsca na niebie niż Wielki Wóz i jest większa szansa, że przebije się między chmurami w całości.

Kasjopea jest to taki jakby „radar” zrobiony z gwiazd (zaznaczony zielonymi liniami). Traktujemy ją właśnie jak taki „radar”, który patrzy w kierunku X (oś radaru). Teraz, aby znaleźć Gwiazdę Polarną, należy zidentyfikować „oś radaru” i odchylić się od niej około 30 stopni w kierunku tego kolanka „radaru”, który ma JEDNĄ gwiazdję, a nie dwie. Tutaj akurat byłoby to „na górę”. Ale NIGDY nie używamy pojęć góra/dół odnosząc się do kosmosu. W kosmosie nie ma ani góry, ani dołu. Po 12 godzinach lub o innej porze roku Kasjopea byłaby z drugiej strony i wtedy musielibyśmy iść od osi „w dół”. Dlatego powtarzam – przesuwamy wzrok około 30 stopni od osi w kierunku kolanka z jedną gwiazdą, a nie z dwoma – tak jak widać na obrazku.

Co do odległości, to tutaj nie ma już wyliczeń „x, 5x itp.”. Tutaj już po prostu trzeba poćwiczyć, zapamiętać ten układ i Gwiazdę Polarną po prostu wypatrzeć. Później, można ją ewentualnie potwierdzić za pomocą Wielkiego Wozu, kiedy będzie widoczny, lub za pomocą Małego Wozu, jeżeli jesteśmy go w stanie zobaczyć.

Obie techniki znajdywania Gwiazdy Polarnej, zarówno za pomocą Wielkiego Wozu i Kasjopei, są opisane w większych detalach na tym filmie.

Technika jeszcze mniej popularna: Wyznaczenie orientacyjnego południa za pomocą gwiazdozbioru Oriona.

Co zrobić, jeśli nie jesteśmy w stanie znaleźć ani Wielkiego Wozu, ani Kasjopei? Wtedy możemy zamiast północy, szukać na niebie południa (i dzięki temu również wydedukować północ i inne kierunki). Bardzo dobrym gwiazdozbiorem do tego jest gwiazdozbiór Oriona. Oto jak to się robi:

Znajdujemy na niebie konstelację Oriona. Jest to taki jakby „ludzik”, co trzyma łuk, nosi pas i z tego pasa zwisa miecz. Interesuje nas miecz Oriona. Są to trzy gwiazdy w mniej więcej jednej linii, patrzącej w dół, w stronę horyzontu. Wyobrażamy sobie taką linię i jedziemy za nią ręką aż do horyzontu. Na tym nie poprzestajemy, tylko jedziemy dalej pod horyzont do momentu, kiedy nasza ręka dotknie naszego ciała, a linia dotknie naszych stóp. Wówczas od tego punktu dotknięcia, jedziemy ręką najkrótszą możliwą drogą do horyzontu. Ten punkt styku horyzontu i nieba jest to nasze orientacyjne południe. Czasami będzie bardziej lub mniej dokładne, czasami będzie to idealne południe. Zależy to od ułożenia Oriona i miecza Oriona na niebie.

Aby poznać te szczegóły, zapraszamy do obejrzenia filmu o tej technice.

Jeżeli mamy problem ze znalezieniem Oriona, to często możemy na niebie znaleźć Plejady i Byka. Są to dużo mniejsze konstelacje i podobnie jak przy Kasjopei, jest większa szansa, że się w całości przebiją przez chmury. Kiedy je widzimy, to prowadzimy linię od Plejad przez Byka i niedaleko będzie Orion. Orion jest bardzo charakterystyczny na niebie i ciężko go z czymkolwiek pomylić, ale jak mamy wątpliwości, to tych dwóch konstelacji możemy użyć celem potwierdzenia.

Świat się jednak wtedy nie kończy, ponieważ po Słońcu też spokojnie wyznaczymy kierunki świata. A najdokładniej techniką gnomona. Ale ponieważ jesteśmy w tym artykule przy sposobach nocnych, to technikę gnomona opiszemy dalej, jako jedną z technik wyznaczania orientacyjnego południa za pomocą Księżyca.

Wyznaczanie orientacyjnego południa za pomocą Księżyca

Księżyc krąży po nieboskłonie w podobny sposób co Słońce. Jednak z takim mankamentem, że codziennie o tej samej porze będzie w innym miejscu i będzie wyglądał inaczej ze względu na fazy księżyca. NIE będzie wskazywał południa o północy tak jak Słońce w południe (patrz wyjaśnienie poniżej).

Właśnie przez to, NIE używamy pozycji Księżyca samej w sobie do określania południa. Używamy jego biegunów. Widać je bardzo dobrze od trzeciej kwadry do pierwszej kwadry. Od poszerzonego do garbatego gorzej, najgorzej podczas pełni. Ale również da się je wydedukować. Podczas pełni najskuteczniej można je rozpoznać z układu kraterów. Na potrzeby tego artykułu uznamy, że „rogi rogala” Księżyca (lub miejsca, gdzie powinny być, kiedy jest pełnia) pokrywają się z biegunami. Nie jest to do końca celne astronomicznie, ale na potrzeby nawigacji zdaje egzamin i niedokładność jest dużo mniejsza niż niedokładność którą, tak czy siak będziemy mieli odczytując po Księżycu orientacyjne południe.

Aby zgłębić to bardziej, zapraszam do osobnej lektury innych źródeł naukowych o astronomii oraz do eksperymentowania w programie Stellarium. Program ten pozwoli Wam bardzo dobrze zrozumieć ruchy ciał niebieskich na niebie, szczególnie na potrzeby nawigacji w terenie.

Od trzeciej kwadry do pierwszej kwadry biegunami są końcówki osi tworzonej przez granicę oświetlonej i zacienionej części Księżyca oraz „rogi rogala”. W przypadku poszerzonego i garbatego biegunami są miejsca gdzie oświetlony okrąg zmienia kąt krzywizny i zamienia się w owal (mogą być to też rogi „zacienionego rogala”, ponieważ czasem nieoświetloną część Księżyca również możemy dostrzec). W przypadku pełni tymi biegunami są końce osi przechodzącej mniej więcej przez granicę Mare Imbrium oraz punkt około trzech szerokości kratera Tycho w stronę M.Fecunditatis. Albo jak kto woli w stronę tej połowy Księżyca, gdzie kratery zajmują mniejszą powierzchnię.

Ponownie – nie używamy w kosmosie pojęć „góra, dół, prawo, lewo”. Teraz kiedy już wiemy jak oceniać bieguny za pomocą „rogów rogala”, zmian kąta oraz kraterów, to czas przejść do trzech realnych sposobów wyznaczania orientacyjnego południa za ich pomocą.

Sposób pierwszy – używany kiedy Księżyc jest wysoko nad horyzontem

Kiedy Księżyc jest zauważalnie wysoko nad horyzontem, to „rogi rogala” łączymy od góry do dołu – wyobrażamy sobie linię, która przez nie przechodzi i biegnie dalej do horyzontu. Punkt, w którym owa linia sięgnie horyzontu jest to orientacyjne południe (na półkuli północnej). Mniej dokładne niż w przypadku Oriona, ale zawsze.

UWAGA! W tej technice linii nie przedłużamy pod horyzont do naszych stóp i nie wracamy nią do horyzontu tak jak w przypadku techniki z użyciem gwiazdozbioru Oriona.

Dlaczego?

W ogromnym skrócie: Oś Księżyca NIE jest równoległa do osi Ziemi oraz jego orbita również NIE jest równoległa do orbity Ziemi. Gdyby tak było, to nasza linia przeprowadzana przez „rogi rogala”, kiedy Księżyc jest w zenicie, stykałaby się z horyzontem idealnie na południu.

Niestety tak nie jest i przez to, kiedy Księżyc jest w zenicie, to nasza linia będzie wskazywała około 10 stopni od południa. Ten efekt będzie mniejszy, kiedy Księżyc jest do 10 stopni od zenitu po stronie nieba, która niweluje tę różnicę kąta – wówczas linia będzie nam wskazywała południe dokładniej albo nawet celnie. Jeżeli jednak Księżyc jest do 10 stopni po tej stronie nieba, która potęguje ten efekt, to nasza linia chwilowo będzie wskazywała stosunkowo daleko od południa i wykonanie techniki z gwiazdozbioru Oriona sprawi, że „wylądujemy” od południa jeszcze dalej.

Kiedy księżyc jest po tej złej stronie nieba, ale więcej niż 10 stopni od zenitu, to jego nachylenie na nieboskłonie zacznie przeważać różnicę w osi i orbicie i linia od „rogów rogala” znowu zacznie pokazywać w kierunku południa dokładniej.

Dlatego, biorąc pod uwagę powyższe, traktujemy punkt styku linii prowadzonej od „rogów rogala” jako orientacyjne południe z dokładnością do około 15 stopni. Szczegóły tej mechaniki możecie zobaczyć na wyżej wspomnianym programie Stellarium oraz nieco głębiej pokazane na tym filmie na YT.

Sposób drugi – używany kiedy Księżyc jest nisko nad horyzontem.

Im niżej Księżyc jest nad horyzontem, tym linia łącząca „rogi rogala” mniej dokładnie pokazuje południe. Zatem kiedy Księżyc dopiero wszedł lub chyli się ku zachodowi, używamy tego „skąd i dokąd jedzie”, aby wydedukować wschód i zachód, i od nich południe i północ. Księżyc zawsze „jedzie” po niebie od wchodu do zachodu. Przez to na półkuli północnej Księżyc będzie zawsze „jechał” od lewej do prawej. Jeżeli chodzi o fazy Księżyca, to zawsze będzie się on „oświetlał” i „zacieniał” od prawej do lewej tak jak na poniższym gifie:

Wiedząc to, zawsze będziemy wiedzieli skąd i dokąd „jedzie” Księżyc. Jeśli jest jasny z prawej strony, to „jedzie” w kierunku strony oświetlonej. Jeżeli jest jasny z lewej strony, to „jedzie” w kierunku strony zacienionej. Teraz – zarówno strony oświetlonej, jak i wydedukowanej strony zacienionej używamy jak strzałki wskazującej w kierunku zachodu (czyli tam, gdzie Księżyc zmierza) lub wschodu (czyli tam skąd Księżyc zaczął drogę po niebie). Przykład pokazuję poniżej, ale również zachęcam do eksperymentowania w programie Stellarium i do obejrzenia wspomnianego powyżej filmu.

Jak widać powyżej, oś przecinająca oświetlone półkole Księżyca wskazuje mniej więcej kierunek zachodni.

UWAGA! Księżyc przez większość roku NIE wschodzi idealnie na wschodzie i NIE zachodzi na zachodzie. Jest to jedynie wskazanie orientacyjne. Nawet samo wskazanie osią półkola nie jest dokładne, ponieważ Księżyc nie będzie „jechał” do horyzontu po linii prostej a po paraboli, co dodatkowo go przechyli i zmieni punkt styku naszej linii z horyzontem.

Przy tej technice, bardzo dobrze jest oglądać Księżyc często i znać mniej więcej jego realistyczną drogę po niebie. Wówczas będzie nam dużo łatwiej, w miarę celniej określić wschód oraz zachód (a co za tym idzie północ oraz południe). Powyższe techniki z Księżycem pozwalają orientacyjnie wyznaczyć kierunki świata w miarę szybko. Jest to dobre, kiedy mamy mapę z charakterystycznymi punktami terenowymi oraz podłużnymi elementami topografii terenu, które wybaczą nam niedokładności.

Ale co jeśli kierunek musimy wyznaczyć dokładnie? Wtedy z pomocą przychodzi nam technika gnomona.

Gnomon – technika bardziej dokładna, ale wymagająca co najmniej 15 minut (da się zastosować również ze Słońcem).

Kolejnym sposobem na wyznaczenie osi wschód — zachód za pomocą Księżyca, jest technika gnomona. Tutaj jest coś za coś – do jej wykonania musimy odczekać co najmniej 15 minut, ale za to nasz pomiar będzie precyzyjny. Szczególnie przydatna w czasie pełni, kiedy Księżyc daje dużo światła, a my nie jesteśmy pewni co do osi jego „biegunów”. Jednak można ją wykorzystywać również w innych fazach. Jedynym warunkiem jest to, aby odbijał on wystarczająco dużo światła, dzięki któremu będziemy w stanie zobaczyć cienie rzucane przez przedmioty.

Aby wykonać tę technikę, potrzebujemy trzech patyków. Jednego wysokiego mniej więcej tak jak my i jak najprostszego. Dwa pozostałe patyki mogą być nawet tak krótkie, jak nasz palec wskazujący – ich jedyną rolą będzie zaznaczenie pozycji na ziemi. Oto jak wykonać technikę:

1. Znajdujemy kawałek otwartego terenu oświetlonego przez Księżyc.
2. Długi, prosty patyk wbijamy w ziemię jak najbardziej pod kątem prostym. Patyk ten rzuci cień.
3. Tam, gdzie cień się kończy, wbijamy jeden z naszych krótkich patyków.
4. Odczekujemy minimum 15 minut – nasz cień w tym czasie się przemieści.
5. W miejscu, gdzie się będzie kończył po 15 minutach, wbijamy drugi z naszych krótkich patyków.
6. Linia przechodząca przez nasze dwa krótkie patyki jest to dokładna oś wschód-zachód. Teraz wystarczy już wydedukować północ i południe.

Można to zrobić na dwa sposoby:

1. Na półkuli północnej południe będzie zawsze po tej stronie osi gdzie jest Księżyc. Na półkuli północnej – odwrotnie.
2. Jeżeli cień się przemieścił w kierunku X, to Księżyc przemieścił się w dokładnie przeciwną stronę. Jak wiemy Księżyc „jedzie” ze wschodu na zachód.
3. Możemy też użyć wyżej opisanej techniki, aby określić skąd dokąd „jedzie” po niebie Księżyc i na tej podstawie stwierdzić, gdzie jest wschód a gdzie zachód.

Na powyższym obrazku zwizualizowałem, jak to mniej więcej będzie wyglądać. Tak jak wspomniałem wcześniej, technikę tą można wykonywać zarówno w nocy z Księżycem, jak i w dzień ze Słońcem.

Ale co jeśli nie ma Księżyca na niebie, jest lato przez co nie ma Oriona, a chmury zasłaniają większość nieba przez co nie widzimy ani Kasjopei, ani Wielkiego Wozu?

Wówczas uciekamy się do techniki LURD, która również wymaga minimum 15 minut odczekania, ale pozwala nam ocenić w miarę dokładnie kierunek, w którym patrzymy za pomocą jakiejkolwiek gwiazdy na niebie, która spełnia pewne warunki. Dokładny opis tej techniki znajdziesz poniżej.

Wyznaczanie kierunków świata po prawie jakiejkolwiek gwieździe – technika LURD (left, up, right, down)

Technika LURD pozwala nam na w miarę dokładną ocenę kierunku, w który patrzymy. Do wykonania tej techniki nie musimy znaleźć żadnej konkretnej gwiazdy. Wystarczy, żeby gwiazda ta znajdowała się WYŻEJ niż Gwiazda Polarna na nieboskłonie.

Jak się upewnić, że tak jest? Otóż Gwiazda Polarna znajduje się 90 stopni od horyzontu (dokładnie nad nami), jeżeli jesteśmy na biegunie północnym. Większość Polski znajduje się na 52 równoleżniku i co za tym idzie, 38 stopni od bieguna. Zatem Gwiazdę Polarną będziemy widzieć 52 stopnie nad horyzontem. Dlatego dla pewności i bezpieczeństwa, przyjmujemy, że interesują nas tylko gwiazdy, które znajdują się 60 stopni i więcej od horyzontu. Czyli mniej więcej dwie trzecie i więcej do punktu na niebie, znajdującego się centralnie nad naszymi głowami. Gwiazdy znajdujące się bezpośrednio nad nami również nas nie interesują ze względu na trudności w pomiarze. Zatem interesują nas najbardziej gwiazdy w zakresie 60-70 stopni nad horyzontem.

Dlaczego tak jest? W ogromnym skrócie: Jeżeli mamy pecha i dokonamy pomiaru na podstawie gwiazdy, która znajduje się akurat na północ, ale jest niżej niż Gwiazda Polarna, to nasz odczyt będzie kompletnie odwrotny. Szczegółowo jest to opisane w tym filmie.

Jak wykonać technikę LURD:

1) Znajdujemy dwa patyki mniej więcej naszej wysokości (gdzie jeden jest około 10-20cm dłuższy od drugiego) i zaostrzamy je z dwóch stron.

2) Patyki wbijamy obok siebie w odległości około pół metra, tak aby końcówka tego dalszego od nas była wyżej od tego bliższego.

3) „Celujemy” przez końcówki patyków w którąkolwiek gwiazdę spełniającą powyższe kryteria traktując końcówki patyków jak swego rodzaju muszkę i szczerbinkę. Gwiazdę przez te końcówki patyka będziemy widzieć mniej więcej tak:

4) Jak już mamy „wycelowane” w gwiazdę to pod żadnym pozorem nie dotykamy patyków. Każda zmiana pozycji patyka sprawi, że pomiar będziemy musieli brać od nowa. Odczekujemy tak minimum 15 minut.

5) Po odczekanym czasie gwiazda się przemieści. Odczytujemy a najlepiej odrysowujemy na ziemi dokładny kierunek lewo/góra/prawo/dół, w który przemieściła się gwiazda.

Kierunki oznaczone literami czarnymi to kierunki lewo/góra/prawo/dół (left/up/right/down), w które przemieściła się gwiazda. Kierunki oznaczone literami NESW to kierunki świata, w które wycelowane są nasze przyrządy celownicze z patyków. Na powyższym przykładzie, gwiazda przemieściła się 45 stopni prawo dół. Oznacza to, że nasze przyrządy celownicze z patyków są skierowane na południowy zachód.

Dla ułatwienia możemy już po odrysowaniu schemat obrócić lub kiedy narysowaliśmy go na ziemi, stanąć z drugiej strony tak, aby NESW były zorientowane tak, jak na kompasie:

Mając to, możemy nawet użyć kątomierza lub innych sposobów, aby wyznaczyć za pomocą tego sposobu orientacyjny azymut. Orientacyjny, ponieważ nie mamy jak dokładnie pobrać pomiaru kierunku realnego przemieszczenia się gwiazdy oraz sam ruch gwiazd na nieboskłonie nie odzwierciedla kierunku co do stopnia ze względu na czynniki astronomiczne takie jak krzywizna, trajektoria i inne. Ale z tymi aspektami ponownie polecam się pobawić w programie Stellarium. Pozwoli Wam on naprawdę dobrze zrozumieć ruch ciał niebieskich na niebie pod kątem nawigacji (i nie tylko, jeżeli interesujecie się zagadnieniem).

Podsumowanie

Znając wszystkie wyżej opisane sposoby, będziesz w stanie praktycznie zawsze mniej lub dokładniej nawigować w terenie, jeśli tylko widoczna jest, chociaż część nieba. Niektóre techniki są proste i dokładne (jak na przykład Wielki Wóz i Gwiazda Polarna), a niektóre są trudniejsze i mniej dokładne (jak na przykład Księżyc w niekorzystnych dla nas fazach). Ale każda technika da Wam odniesienie w terenie i kiedy znamy chociaż orientacyjny kierunek, jest to dużo lepsze niż marsz na chybił trafił. Ponownie — aby lepiej zrozumieć tę mechanikę, jeszcze raz polecamy program Stellarium lub Stellarium Online.

• Również ponownie polecamy obejrzenie naszej serii o tej tematyce na naszym kanale na YT:
• Gwiazda Polarna,
• Orion,
• Księżyc,
• LURD.

A może chcesz pouczyć się topografii albo survivalu pod okiem doświadczonych instruktorów? Zajrzyj na stronę Survivor Group i sprawdź ofertę szkoleniową.

Źródła:
1) Grafika tytułowa i zdjęcia w artykule – Zasoby partnera