A Navegação Astronômica

A NAVEGAÇÃO ASTRONÔMICA É
SIMPLES?
2005
Curso de Capitão Amador:
PROGRAMA E INSTRUÇÕES GERAIS PARA O EXAME DE CAPITÃO
O exame para a categoria de Capitão Amador constará de uma prova escrita, com
duração máxima de quatro horas e trinta minutos.
A prova escrita constará de quatro partes:
Œ-NAVEGAÇÃO ASTRONÔMICA (Valendo 1,0 ponto, )
Problemas de Passagem Meridiana.
•- NAVEGAÇÃO ELETRÔNICA (Valendo cinco pontos)
Perguntas sobre: RADAR, RADIOGONIO, GPS e ECOBATÍMETRO
Ž-ESTABILIDADE E FLUTUABILIDADE DE EMBARCAÇÕES (Valendo 1,0 pontos)
•- METEOROLOGIA BÁSICA (Valendo 1,0 ponto)
y- SOBREVIVÊNVIA NO MAR (Valendo 1,0 ponto)
z- COMUNICAÇÕES ( Valendo 1,0 ponto)
SERÁ APROVADO O ALUNO QUE OBTIVER O GRÁU 5 (CINCO) NO TOTAL DE 10,
ISTO É DEVERÁ ACERTAR 50% DA PROVA.
Obs: O acesso à categoria de Capitão Amador será concedido ao Mestre Amador maior de 21 anos de idade
.Atualmente não é mais obrigatório o intervalo de dois anos entre a habilitação de Mestre e
de Capitão Amador, mas é obrigatório ter a habilitação de Mestre.
A NAVEGAÇÃO ASTRONÔMICA
É SIMPLES?
Sinopse:
1-PARTE:
Mostramos a importância que foi a observação do céu para criar
modelos conceituais que induziram a criação de formas práticas para
determinar a posição no Globo Terrestre.
Como construir o Sistema de Coordenadas Geográficas.
2-PARTE:
Mostramos que para a determinação da posição quando temos
costa a vista, nada melhor que um medidor de altura (sextante).
3-PARTE:
Com a definição da esfera celeste e com a ajuda da 2-parte, criamos
uma maneira simples e indispensável de determinar a posição usando a
medida das alturas dos Astros em relação ao Horizonte.
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1-PARTE
a)-A interação de conceitos e
observações. A TERRA REDONDA.
Voltemos aos tempos da Babilônia 2500 anos atrás.
As observações mostravam a eles que a terra era plana,
mas apesar deles nunca terem visto o fim da terra, era
suposto que a terra era finita, isto é, se viajassem para
bem longe poderiam chegar onde o céu e a Terra se
encontravam.
Mas o modelo da terra plana envolta pelo Universo
possuía alguns problemas: Se tudo caia para baixo,
porque não a TERRA?
Será que a terra era de tamanho infinito?
Naquela época não existia o conceito de
infinito nem de gravidade, mas os gregos não ignoraram
o problema e conceberam a Terra como cilíndrica
estando situada exatamente no "Centro do Universo".
Desde que ela no centro do uni verso não tendo
nenhuma direção particular para ir, ficar
permanentemente no mesmo lugar.
Isto resolvia o problema da Terra não ser infinita, mas
tinham ainda outros problemas com o modelo.
Os Gregos eram marinheiros e sabiam de
longas datas, que quando um navio se afastava muito da
costa, não só diminuía de tamanho, mas parecia que
entrava na água. Isto é facilmente explicado se a Terra é
de fato curva.
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Observavam também, em viagens para o Sul ou para o
Norte, que algumas estrelas desapareciam, enquanto outras
se tornavam visíveis, que é mais uma evidencia de a Terra
não ser plana.
Outra forma de demonstrar foi pelos eclipses da Lua
Os Gregos tinham consciência de que o eclipse da Lua
era causado pela passagem da Terra entre o Sol e a Lua.
A linha de sombra na face da lua durante o eclipse era
observada ser curva e de mesma curvatura.
Somente um objeto que sempre mostra uma sombra
circular independente da orientação é a "ESFERA", e
conseqüentemente a TERRA era uma esfera.
Supondo que a terra era esférica, os Gregos também
resolveram a questão da direção em que caiam os objetos,
era em direção ao centro da Terra. Este modelo satisfez os
Gregos perfeitamente, pois em suas mentes a esfera era
considerada ser a forma geométrica mais perfeita.
Os Gregos estavam aplicando basicamente A VERSÃO
DOS MÉTODOS CIENTÍFICOS MODERNOS para seus
estudos de Astronomia.
Suas observações cuidadosas deram condições de
formar uma hipótese razoável para explicar fatos
observados.
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b)-O movimento do céu.
Ainda no campo das observações, os antigos tinham a sensação
de que a terra estava parada e o céu é que se movimentava.
Como tudo isso começou no Hemisfério Norte, lá era observada
uma estrela com uma característica fantástica: Ela estava parada no
céu e as outras rodavam em torno dela , era a ESTRELA POLAR.
Com esta observação, foi deduzido facilmente que o céu rodava
em torno de um eixo o qual passava pela estrela polar, pois isto
explicava porque ela estava parada.
O CÉU SERIA ENTÃO UMA GRANDE ESFERA CONCENTRICA
COM A TERRA, ONDE ESTAVAM LOCALIZADOS TODOS OS
ASTROS DO FIRMAMENTO.
Era criado o modelo do céu que até hoje é usado em navegação
Astronômica:
"A ESFERA CELESTE“
O eixo de rotação do céu cruzava a superfície da terra em dois
pontos, que viriam a ser chamados de Pólos, Norte e Sul.
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c)-O problema da determinação da posição no
globo terrestre
Vamos imaginar a Terra plana, como vemos nos Atlas, o Mapa
Mandi.
Para criar uma maneira de obter uma posição num plano,
necessito de duas operações:
i)- Determinar uma "ORIGEM” de referência.
ii)- A partir da origem definir direções.
Definimos uma origem de referência na Terra plana e a partir dela
determino quatro direções com duas retas perpendiculares entre si.
Poderíamos chama-las as de Norte, Sul, Leste e Oeste.
Note que a cada ponto na superfície da Terra plana posso associar
um único par de direções e de distâncias. Como exemplo, localizo um
ponto genérico “A” se for dado o par:
(100k m Sul, 300k m Oeste)
Mas a terra não é plana, ela é uma esfera, então temos que criar
um sistema adequado para determinar uma posição na sua superfície.
Sigo o mesmo raciocínio anterior, crio uma origem e eixos de
referências (direções)
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Para isto tenho que introduzir a seguinte definição:
O CIRCULO MÁXIMO
Se cortar uma esfera dividindo-a em duas partes iguais, estou
criando dois hemisférios. O circulo criado na superfície da esfera
devido a este corte é denominado de CÍRCULO MÁXIMO.
Então o Equador e os Meridiano são Círculos Máximos.
Foi criada a ORIGEM para o sistema terrestre utilizando-se da
intersecção da linha do Equador com um Meridiano que passava em
Greenwich (O Meridiano de Greenwich) e as DIREÇÕES a partir
dessa origem são. Norte, Leste, Sul e Oeste.
De novo posso associar a cada ponto da superfície da terra esférica
com um par de distâncias e direções.
Localizo um ponto genérico "B" se forem dados o par.
(1.800 km Sul, 3 600 km Oeste)
mas sabemos que a posição de um ponto é dada por um par de
coordenadas.
Latitude = 30° S (SuI)
Longitude = 60° W (Oeste)
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Como são usados graus em vez de distâncias?
A resposta é simples: Foi definida a MILHA NÁUTICA.
Se do centro da terra abro um ângulo de um minuto num Meridiano
qualquer, a distância do arco na superfície da Terra é definida de
UMA MILHA NÁUTICA ou 1852 metros.
Note que se cria uma relação entre a medida de distância na
superfície da terra e o ângulo no centro da Terra.
Formaliza-se o
"SISTEMA DE COORDENADAS GEOGRÁFICAS”.
A qualquer ponto na superfície da Terra posso associar a
dupla :
 SUL
Latitude = 0° ⇒ 90° 
 NORTE
 OESTE
Longitude = 0° ⇒ l80° 

LESTE
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2-PARTE
A Navegação Costeira .
Como medir distâncias no mar?
Esta é uma pergunta que qualquer mestre deveria
responder, mas na verdade esta prática não é muito
utilizada, não pela dificuldade, mas pela falta de
conhecimento.
Encontramos nas cartas náuticas alturas de faróis e de
picos de montanhas (que se sobressaem) em relação ao
nível do mar. Com a altura de um ponto observado podemos
fazer o seguinte desenho:
Note que se medirmos o ângulo "θ“, podemos com uma
relação trigonométrica obter a distância "d" que estamos do
ponto notável.Para se obter a cotg θ uso uma calculadora ou
as tábuas do ângulo vertical.
Como medir o Angulo Vertical “θ“?
Uso um instrumento de medir ângulos chamado
SEXTANTE.
Ele foi inventado para medir ângulos não só astronômicas
como também geográficos.
A invenção do Sextante substituiu o antigo Astrolábio e
todos os outros instrumentos de medição antigos.
Apesar do grande desenvolvimento da navegação
oceânica a base de aparelhos eletrônicos, o Sextante
representa um instrumento indispensável à navegação e é
um elemento de segurança preventiva contra as falhas
sempre possíveis da parafernália eletrônica.
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Voltando ao mar, com o sextante nas mãos, determino o
Ângulo Vertical de dois pontos notáveis.
Um pode ser um farol e o outro o pico mais alto de uma
Ilha.
Pela fórmula, determino as distâncias e com centro nos
pontos notáveis, traço os círculos de posição.
Ploto na carta os dois círculos de posição, e onde eles se
cruzarem é a posição desejada.
Note que tenho como apoio às coordenadas dos dois
pontos notáveis, nos quais é centralizado o circulo de posição.
Veremos a frente, que em alto mar não temos nenhuma
referência visível para obtenção de um ponto como temos em
navegação costeira. Vamos usar certamente recursos
astronômicos.
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3-PARTE
A Navegação Astronômica.
Numa situação em alto mar, o que nos parece é estar no meio de um
grande pires de onde só se avistam os astros e o horizonte, não tendo
nenhum ponto notável para ser usado na determinação da posição.
Numa noite limpa, observando o céu em alto mar, temos a
impressão de que todas as estrelas estão encravadas numa grande
cúpula, e que elas nascem e desaparecem no horizonte.
Esta observação levou a criação do modelo do céu como sendo
uma grande esfera de raio infinito, a ESFERA CELESTE.
Observo ainda que Sol e a Lua também nascem raspando o
horizonte, dando a impressão de que eles estão também na esfera
celeste.
Esta observação dos astros rasparem o horizonte, nos dá a
impressão de que o horizonte chega até a Esfera Celeste, isto é, tem
raio infinito.
O modelo da esfera celeste considera que todos os astros estão
em sua superfície. e que o centro da Terra é o centro do Universo.
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Usando este modelo, coloco uma estrela na esfera celeste. Se
ligar a estrela com o centro da terra, num certo instante, observo que
esta linha marca um ponto na superfície da terra, este ponto é
chamado de PONTO GEOGRÁFICO ou o “PG ".
Como o "PG" é um ponto localizado na superfície da terra posso
associar a ele uma Latitude e uma Longitude.
Como obter a "PG"?
Para se obter o "PG" num certo instante, temos o ALMANAQUE
NAUTICO, que é uma publicação editada pela Marinha.
O "PG" é o ponto notável que estávamos procurando na carta
para ser usado como ponto de apoio.
Exatamente como foi feito no 2-parte.
Lembre que na navegação costeira, para determinar a distância
que estávamos do farol, medimos com o sextante o ângulo vertical
do farol e usamos a sua altura que foi tirada da carta.
Numa situação de alto mar, temos no barco o sextante e lá fora
só temos o horizonte e os astros.
O que significará, se medirmos o ângulo que a estrela faz com o
horizonte. Este ângulo é denominado de “ALTURA” da estrela.
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RESUMO:
Com o almanaque Náutico obtenho o "PG" da estrela.
Com o sextante obtenho a "ALTURA” da estrela em relação ao
horizonte.
Com estes dois dados uso o seguinte raciocínio:
Está-se sobre o"PG" implica que a estrela esta sobre minha
cabeça ,ou que a altura é de 90°.
Se me afasto do "PG" (supondo que a esfera celeste está
parada) a altura da estrela vai diminuindo até que ela fique beirando
o horizonte, isto é, sua altura será de 0°.
Conclusão:
Quanto mais
afastado estivermos do "PG" menor
a ALTURA da ESTRELA.
Se fizermos um desenho disto
tudo, notamos que a distância que
estamos do "PG" é exatamente o
arco do ângulo formado no centro da
Terra entre o observador e o "PG.“
Mas surpreendentemente verifico
que esta distância está relacionada
com a altura da estrela por um ângulo
de 90°.
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Isto significa que quando tiro a altura de um astro, estou medindo a um ângulo que convertido em
distância pela definição da milha náutica, será a distância que estou do "PG".
Com a distância e compasso no "PG", posso traçar um circulo de posição, exatamente da mesma forma
como fizemos na obtenção do circulo de posição na navegação costeira.
Em alto mar teremos que medir no mínimo três estrelas simultaneamente, para obter três círculos de
posição, traçados dos respectivos "PG"'s.
A interseção dos três círculos será a posição obtida.
O PRINCÍPIO BÁSICO DA NAVEGAÇÃO ASTRONÔMICA SE RESUME NA OBTENÇÃO, NUM
CERTO INSTANTE, DA ALTURA DE UM ASTRO E DO "PG", USANDO RESPECTIVAMENTE, O
RELÓGIO, O SEXTANTE E O ALMANAQUE NÁUTICO.
Fim da apresentação