Hvorfor var sekstanten så viktig? Når ble kompasset oppfunnet? Og hvorfor heter det knop? Finn ut hvordan fortidens navigatører kunne finne trygt i havn uten GPS.
Ved hjelp av en sekstant, et kompass og en nøyaktig klokke kan navigatøren bestemme sin posisjon – selv på åpent hav.
Hvordan fant sjøfolk frem før kompasset og sekstanten?
Tidlige tiders sjøfolk forflyttet seg ikke langt fra kysten hvis de kunne unngå det. Landkjenning betydde faste landemerker som fjell og kløfter, kyster og byer – noe statisk og ubevegelig som navigatøren kunne beregne posisjonen ut fra. Derfor foregikk det store flertallet av fortidens seilaser langs kysten.
Men enkelte sivilisasjoner fostret dyktige sjøfolk som dristet seg ut på åpent hav, også i en tid uten kompass og sekstant til å vise vei: Stillehavets polynesiske sjøfarere fant f.eks. frem ved å studere bølgeretninger og strømforhold tusenvis av kilometer fra land.
I Middelhavet viser etterlatte kart at minoerne også hadde inngående kunnskap om navigasjon og navigerte kyndig etter stjernebilder når de skulle finne veien fra Kreta til Egypt og Syria. Lenger nord tilbakela vikingene også mange hundre kilometer over åpent hav med solen og månen til å vise vei.
Hvem oppfant sekstanten?
Sekstanten var kulminasjonen på den vinkelmålingen i forhold til horisonten som begynte med astrolabiet. Prinsippet bak ble oppfunnet av den engelske matematikeren og instrumentmakeren John Hadley. Han presenterte sin såkalte oktant første gang i 1731. På 1750-tallet var oktanten hans blitt videreutviklet til den sekstanten vi kjenner i dag.
Det geniale med sekstanten er at en sjømann ved hjelp av to speil og en enkel kikkert kan bringe sitt peilemerke – for eksempel solen eller Polarstjernen – «ned» i flukt med horisonten i synsfeltet. Når de flukter, kan han låse målingen og lese av peilemerkets vinkel til horisonten på instrumentets vinkelskala.
Uansett hvor mye skipet gynger, er vinkelen mellom peilemerket og horisonten låst, og observasjoner med sekstanten er derfor langt mer pålitelige enn med f.eks. et astrolabium.
«Sekstanten er en naturlig forlengelse av skipsnavigatørens arm – den har blitt en del av ham.» Brian Callison, forfatter.
Hvorfor heter det sekstant?
Sekstanten har fått navnet sitt fordi instrumentets bunnramme utgjør en sjettedel av en sirkel, dvs. 60 grader. På grunn av instrumentets doble speilsystem er imidlertid den vinkelen instrumentet kan avlese av himmelen det dobbelte, dvs. 120 grader.
Hadleys oktant kunne bare måle 90 grader i alt, så sekstantens større rekkevidde var en merkbar forbedring. Havets folk kunne nå benytte flere av himmelens peilemerker og dermed drastisk øke nøyaktigheten på avlesningene sine. Sekstanten ble ikke fastet ut før på 1970-tallet, da satellittnavigasjon fikk sitt gjennombrudd på åpent hav.
Slik fungerer sekstanten
1. To bilder blir ett
Navigatøren fokuserer skarpt på horisonten (også kalt kimingen) gjennom kikkerten. Bildet består av to deler: Venstre side stammer fra det stasjonære horisontspeilet, høyre side fra det bevegelige alhidadespeilet.
2. Solen tvinges ned
Navigatøren løsner nå siktearmen (alhidaden) der det store speilet sitter. Han skyver alhidaden fremover til han har solen i siktet på høyre side av bildet. Før dette har han vippet sekstantens solfilter ned for å beskytte øynene.
3. Vinkel låses fast
Navigatøren justerer slik at solens underside flukter med horisonten og låser deretter alhidaden. På sekstantens gradinndelte ramme (limbus) kan han nå lese av solens vinkel over horisonten – i dette tilfellet 70 grader.
4. Målingen kontrolleres
Navigatøren kontrollmåler ved å svinge sekstanten fra side til side. Solen skal beskrive en bue hvis laveste punkt berører horisonten. Etter kontrollen slår navigatøren opp i solhøydetabellen for å bestemme sin posisjon.
Hva var et astrolabium?
Astrolabiet var en forløper for sekstanten. Forskerne kan spore opprinnelsen tilbake til oldtidens grekere, men det var særlig araberne som utviklet astrolabiet til et avansert multiverktøy på 800-tallet. Det kunne f.eks. brukes til å bestemme tiden for bønn, finne veien til Mekka og måle opp land. Mange av de fineste bevarte eksemplarene bærer arabiske skrifttegn og har vært brukt i bl.a. Córdoba og Kairo.
Den grunnleggende tanken med astrolabiet er å måle forskjellige himmellegemers vinkel i forhold til horisonten, f.eks. solens eller stjernenes, noe den har felles med mange tidlige navigasjonsinstrumenter.
Arabiske astronomer utviklet astrolaben – et finmekanisk multiverktøy som ble brukt til å måle vinkler og bestemme posisjoner før sekstanten ble oppfunnet.
Vinkelen kan nemlig brukes til å bestemme navigatørens posisjon på jorden. For å finne breddegraden – det vil si hvor langt man befinner seg nord eller sør for ekvator – kunne navigatøren f.eks. måle vinkelen mellom solen og horisonten. I områdene rundt ekvator er vinkelen alltid høy midt på dagen fordi jordens sentrum, i motsetning til polene, alltid vender rett mot solen.
Bare her, i ekvatorialområdene, kan solen stå i den maksimale 90-graders vinkelen til horisonten ved middagstid. Jo lenger man beveger seg nord eller sør for ekvator, desto mindre blir den maksimale vinkelen sjøfareren kan måle ved middagstid.
I Danmark når solen sin maksimale høyde på 58 grader i juni. Krysser man polarsirklene, er vinkelen null når solen forsvinner helt i vintermånedene.
I teorien burde det med andre ord være en enkel sak å finne sin breddegrad: Hvis man måler solens vinkel over horisonten ved middagstid, vet man hvor langt man er fra ekvator. Men i praksis var det alt annet enn enkelt, først og fremst fordi jorden ikke roterer loddrett om sin akse. Den heller 23,5 grader, noe navigatøren måtte ta høyde for ved hjelp av ganske kompliserte beregninger.
Og så måtte han ha tilgang til tabeller som viste solens posisjon i forhold til ekvator på det gitte tidspunkt på det gitte stedet. I tillegg måtte han flukte astrolabiet med horisonten. Oppgaven er overkommelig på land, men nesten umulig på et gyngende skipsdekk, og dermed ble målingene unøyaktige.
Hvem fant opp kompasset?
Sjøfartshistorikere klarer ikke å bli enige om hvor og når den første magnetiske nålen i et kompass svingte mot nord, men kinesiske kilder nevner allerede for 2000 år siden en oppfinnelse med den maleriske betegnelsen «den sør-pekende fisken».
Betegnelsen gjaldt en innretning der en liten fisk av tre ble senket ned i et kar med vann. Inne i fisken lå en jernbit – magnetitt – som fra naturens hånd er magnetisk og derfor orienterer seg langs jordens nord–sør-akse.
Oppfinnelsen ble tilsynelatende først og fremst brukt i forbindelse med spådommer og til å finne riktig fengshui under oppføring av nye bygninger, men allerede på 800-tallet kan kinesiske sjømenn ha brukt kompasset som navigasjonsinstrument. Fra Kina kom det til de arabiske landene og Europa – historikerne er ikke enige om i hvilken rekkefølge det skjedde.
Tidlige kinesiske kompass fantes i mange utgaver. Felles for dem var at et stykke magnetitt orienterte seg i sør–nord-retning – her en skjeformet versjon som er plassert på en bronseplate med inngraverte stjernekonstellasjoner.
Men på slutten av 1100-tallet hadde kompasset med sikkerhet nådd Europa. Her beskriver den engelske munken og naturforskeren Alexander Neckam hvordan sjømenn kan finne frem ved hjelp av en magnetisert nål som kan bestemme retningen mot de fire verdenshjørnene.
På 1300-tallet var kompasset blitt innkapslet i glass og utstyrt med gradinndelinger – trolig av florentinske kjøpmenn. Samtidig ble det utstyrt med den såkalte kompassrosen der verdenshjørnene er tydelig markert slik at sjømannen kunne følge den opptrukne kursen med et kjapt øyekast.
Når ble verden delt inn i lengde- og breddegrader?
Tanken om å legge et usynlig «nett» over kloden kan spores tilbake til antikken og astronomen Hipparkhos fra Nikaia (ca. 190 – ca. 125 f.Kr.). Detaljene har dessverre gått tapt, men Hipparkhos’ tanke var den gang som nå at en rekke breddekretser deler inn kloden i nord–sør-aksen. Tilsvarende strimler lengdekretser opp kloden i intervaller i retningen øst–vest.
Til begge deler trenger man et referansepunkt, en såkalt nullmeridian som man beregner gradene ut fra. Den naturlige nullmeridianen for breddegraden er ekvator, som derfor utgjør nulte breddegrad.
Lengdegradens nullmeridian har ikke noen tilsvarende naturlig tilhørighet – den må bare vedtas av kartografen. Hipparkhos mente at nulte lengdegrad skulle gå gjennom hans hjemøy Rhodos.
Men det var først på 1500-tallet at systemet ble utviklet og benyttet i praksis. En av de første som systematisk brukte lengde- og breddegrader, var den flamske geografen Gerhard de Kremer – senere kjent som Gerardus Mercator. Han skal visstnok ikke ha vært spesielt plaget av utlengsel, men besøkte de over tusen bøkene i biblioteket sitt når han produserte sine svært etterspurte kart og atlaser.
I 1569 presenterte han et verdenskart der han hadde projisert den runde jorden på et flatt verdenskart på en slik måte at ekvator og nullmeridianen vises som rette linjer på kartet.
Den såkalte Mercator-projeksjonen er i bruk den dag i dag. Riktignok forvrenger den proporsjonene jo lenger man beveger seg bort fra ekvator, men projeksjonen gjør det mulig for navigatøren å stikke ut kursen i rette linjer.
Den berømte kartografen Gerardus Mercator var en av de første som utstyrte kartene sine med parallelle lengde- og breddegrader.
På 1600-tallet ble systemet ytterligere forbedret av andre forskere, deriblant den franske matematikeren og kartografen Jean Picard. Med uendelig tålmodighet triangulerte han seg frem til en forbløffende nøyaktig gjengivelse av jordens form, som ikke var rund som en kule, som tidligere antatt. Den var litt flatpresset og bulet ut på midten, en såkalt ellipsoide.
Etter Picards målinger kunne ekvator plasseres med større nøyaktighet. Nullmeridianen endret derimot plass på kartene alt etter kartografens lune og de geopolitiske maktforholdene. Det var først i 1884 at det ble bestemt at den skulle gå gjennom Royal Observatory i Greenwich, noe den fortsatt gjør.
Det geniale ved sekstanten er at sjømannen kan dra peilemerket ned til horisonten ved hjelp av to speil og en kikkert.
Hva brukte sjøfarerne timeglass til?
For en landkrabbe byr livet til sjøs på forvirrende mange ukjente navn og regler. F.eks. angis skipets fart i knop, og livets gang om bord er ikke delt inn i timer, men i «glass». Når det gjelder sistnevnte, er betegnelsen en levning fra den gang timeglasset dikterte rytmen om bord. Dagen var – og er fortsatt – delt inn i syv vakter, som igjen er delt inn i «glass» som tilsvarer en halv time hver.
Begrepet «knop» stammer også fra seilskutenes tid. For å beregne skipets fart kastet mannskapet et brett festet til en såkalt loggline i vannet. På logglinen var det bundet knuter – knob – med faste mellomrom. Ved å telle antall knuter som passerte et punkt på skipet i løpet av et gitt tidsrom, kunne de sjøfarende beregne farten gjennom vannet.
I dag tilsvarer én knop at man tilbakelegger én nautisk mil i timen (1852 m/t).
Hvordan fant sjøfolk lengdegraden?
Fire år etter at John Hadley la frem prinsippet bak sekstanten, sto hans navnebror og landsmann mekanikeren John Harrison for nok en revolusjon innen navigasjon til sjøs: den første prototypen på et nøyaktig ur med betegnelsen H1.
Før Harrisons kronometer, som det ble kalt den gang, var ikke urene robuste nok til å klare de ubarmhjertige forholdene om bord. Drønnende støt når skipet pløyde gjennom bølgene, den fuktige tropiske varmen og iskald polarluft, de konstante endringene i temperatur og atmosfærisk trykk – påkjenningene var ødeleggende for urenes fine mekaniske deler.
Men Harrisons nye kronometre – de siste og beste gikk under betegnelsen H4 – var solid bygget og holdt tiden. Dermed gikk navigatørens eldste og mest brennende ønske i oppfyllelse: Å kunne bestemme lengdegraden nøyaktig.
Det var ikke før en fingernem mekaniker lanserte H4, skipstrafikkens første nøyaktige ur, at havets folk kunne bestemme sin lengdegrad nøyaktig.
Som tidligere beskrevet kunne breddegraden bestemmes med observasjoner gjort med sekstanten, men lengdegraden kunne ikke bestemmes uten å kjenne tidsforskjellen mellom skipets posisjon og nullmeridianen – dvs. hvor langt vest eller øst for nullmeridianen skipet befant seg.
Dette skyldes at jorden dreier om sin egen akse, én runde på 360 grader tar 24 timer. Derfor angis lengdegradene på de fleste kart og globuser med et intervall på 15 grader som svarer til en time.
Med Harrisons kronometer om bord kunne navigatøren sammenligne den lokale tiden (bestemt ved å måle solhøyden med en sekstant) med tiden på det medbrakte uret, som fulgte Greenwich-tid. Hvis klokken f.eks. var 12 om bord, og klokken du hadde med, viste at klokken var 10 i Greenwich, hadde du «tapt» to timer.
Dette betydde at skipet befant seg 30 (2 × 15) grader øst for Greenwich. Hvis breddegraden samtidig viste f.eks. 40 grader sør for ekvator, hadde navigatøren funnet sin posisjon – i dette tilfellet hadde skipet rundet Afrikas Kapp det gode håp, og kapteinen ville kanskje stikke ut en ny kompasskurs mot nordøst for å nå Indias rikdommer.