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Richtung versus PeilungBearbeiten
Eine Peilung einzuhalten ist im Allgemeinen nicht dasselbe wie sich in gerader Richtung auf einem Großkreis zu bewegen. Umgekehrt kann man einen Großkreis einhalten und die Peilung kann sich ändern. So ändert sich die Peilung eines geraden Weges, der den Nordpol durchquert, am Pol abrupt von Nord nach Süd. Wenn man nach Osten oder Westen reist, kann man nur am Äquator die Peilung nach Osten oder Westen beibehalten und geradeaus fahren (ohne lenken zu müssen). Überall sonst erfordert die Beibehaltung des Breitengrades eine Richtungsänderung, ein Lenken. Diese Richtungsänderung wird jedoch zunehmend vernachlässigbar, wenn man sich in niedrigere Breitengrade begibt.
Magnetischer KompassBearbeiten
Die Erde hat ein Magnetfeld, das ungefähr mit ihrer Rotationsachse ausgerichtet ist. Ein Magnetkompass ist ein Gerät, das dieses Feld nutzt, um die Himmelsrichtungen zu bestimmen. Magnetische Kompasse sind weit verbreitet, aber nur mäßig genau. Der Nordpol der Magnetnadel zeigt in Richtung des geografischen Nordpols der Erde und umgekehrt. Das liegt daran, dass der geografische Nordpol der Erde sehr nahe am magnetischen Südpol der Erde liegt. Dieser magnetische Südpol der Erde, der sich in einem Winkel von 17 Grad zum geografischen Nordpol befindet, zieht den Nordpol der Magnetnadel an und umgekehrt.
Die Sonne
Die Position der Sonne am Himmel kann zur Orientierung genutzt werden, wenn die allgemeine Tageszeit bekannt ist. Morgens geht die Sonne etwa im Osten auf (nur zur Tagundnachtgleiche genau im Osten) und wandert nach oben. Am Abend geht sie im Westen unter, wiederum ungefähr und nur an den Tagundnachtgleichen genau nach Westen. In der Mitte des Tages ist er für die Betrachter auf der Nordhalbkugel, die nördlich des Wendekreises des Krebses leben, im Süden und für die Betrachter auf der Südhalbkugel, die südlich des Wendekreises des Steinbocks leben, im Norden. In Äquatornähe (d. h. zwischen dem Wendekreis des Krebses und dem Wendekreis des Steinbocks) funktioniert diese Methode nicht sehr gut, da die Sonne auf der Nordhalbkugel im Sommer direkt über oder sogar im Norden stehen kann. Umgekehrt kann die Sonne in niedrigen Breitengraden auf der Südhalbkugel im Sommer südlich vom Beobachter stehen. An diesen Orten muss man zunächst feststellen, ob sich die Sonne von Osten nach Westen durch Norden oder Süden bewegt, indem man ihre Bewegungen beobachtet – von links nach rechts bedeutet, dass sie durch den Süden geht, während von rechts nach links bedeutet, dass sie durch den Norden geht; oder man kann die Schatten der Sonne beobachten. Wenn sie sich im Uhrzeigersinn bewegen, steht die Sonne zur Mittagszeit im Süden, und wenn sie sich gegen den Uhrzeigersinn bewegen, steht die Sonne zur Mittagszeit im Norden. Die Sonne geht im Osten auf und im Westen unter.
Aufgrund der Achsenneigung der Erde gibt es, unabhängig vom Standort des Betrachters, nur zwei Tage im Jahr, an denen die Sonne genau im Osten aufgeht. Diese Tage sind die Tagundnachtgleichen. An allen anderen Tagen geht die Sonne, je nach Jahreszeit, entweder nördlich oder südlich des wahren Ostens auf (und geht nördlich oder südlich des wahren Westens unter). An allen Orten geht die Sonne von der Nord-Tagundnachtgleiche bis zur Süd-Tagundnachtgleiche nördlich von Osten auf (und nördlich von Westen unter), und von der Süd-Tagundnachtgleiche bis zur Nord-Tagundnachtgleiche geht sie südlich von Osten auf (und südlich von Westen unter).
ZifferblattBearbeiten
Es gibt eine traditionelle Methode, mit der eine analoge Uhr verwendet werden kann, um Norden und Süden zu bestimmen. Die Sonne scheint sich in einem Zeitraum von 24 Stunden am Himmel zu bewegen, während der Stundenzeiger einer 12-Stunden-Uhr zwölf Stunden für eine Umdrehung benötigt. Wird die Uhr in der nördlichen Hemisphäre so gedreht, dass der Stundenzeiger auf die Sonne zeigt, zeigt der Punkt auf halber Strecke zwischen dem Stundenzeiger und 12 Uhr Süden an. Auf der Südhalbkugel funktioniert diese Methode, wenn die 12 zur Sonne zeigt und der Punkt auf halbem Weg zwischen Stundenzeiger und 12 Uhr Norden anzeigt. Während der Sommerzeit kann dieselbe Methode angewandt werden, wobei 1 Uhr anstelle von 12 verwendet wird. Der Unterschied zwischen Ortszeit und Zonenzeit, die Zeitgleichung und (in der Nähe der Tropen) die ungleichmäßige Änderung des Sonnenazimuts zu verschiedenen Tageszeiten schränken die Genauigkeit dieser Methode ein.
SonnenuhrEdit
Eine tragbare Sonnenuhr kann als genaueres Instrument als eine Uhr zur Bestimmung der Himmelsrichtungen verwendet werden. Da die Konstruktion einer Sonnenuhr den Breitengrad des Beobachters berücksichtigt, kann sie auf jedem Breitengrad verwendet werden. Siehe: Sonnenuhr#Verwendung einer Sonnenuhr als Kompass.
AstronomieBearbeiten
Die Astronomie bietet eine Methode zur Richtungsbestimmung bei Nacht. Alle Sterne scheinen auf der imaginären Himmelskugel zu liegen. Aufgrund der Rotation der Erde scheint sich die Himmelskugel um eine Achse zu drehen, die durch den Nord- und Südpol der Erde verläuft. Diese Achse schneidet die Himmelskugel am nördlichen und südlichen Himmelspol, die für den Beobachter direkt über dem Nord- bzw. Südpol am Horizont zu liegen scheinen.
Beim Betrachten des Nachthimmels auf beiden Hemisphären ist zu erkennen, dass sich die sichtbaren Sterne aufgrund der Erdrotation auf kreisförmigen Bahnen zu bewegen scheinen. Dies lässt sich am besten auf einer Langzeitbelichtung erkennen, bei der der Verschluss für den größten Teil des sehr dunklen Teils einer mondlosen Nacht geöffnet wird. Die resultierende Aufnahme zeigt eine Vielzahl konzentrischer Bögen (Teile perfekter Kreise), aus denen der genaue Mittelpunkt leicht abgeleitet werden kann, der dem Himmelspol entspricht, der direkt über der Position des wahren Pols (Nord oder Süd) am Horizont liegt.
Eine veröffentlichte Aufnahme, die fast 8 Stunden lang belichtet wurde, demonstriert diesen Effekt.
Der nördliche Himmelspol befindet sich derzeit (aber nicht dauerhaft) innerhalb eines Bruchteils von 1 Grad des hellen Sterns Polaris. Die genaue Position des Pols ändert sich im Laufe der Jahrtausende aufgrund der Präzession der Tagundnachtgleichen. Polaris ist auch als Nordstern bekannt und wird im Allgemeinen als Polarstern oder Leitstern bezeichnet. Der Polarstern ist für die Bewohner der nördlichen Hemisphäre nur bei schönem Wetter in der Nacht sichtbar, und die Sterngruppe „Großer Wagen“ kann zum Auffinden des Polarsterns verwendet werden. Die beiden Ecksterne der „Pfanne“ (die dem Griff gegenüberliegenden Sterne) zeigen über die Spitze der „Pfanne“ zum Polarstern.
Während Beobachter in der nördlichen Hemisphäre den Stern Polarstern zur Bestimmung des nördlichen Himmelspols verwenden können, ist der Südstern des Sternbilds Octans kaum sichtbar genug, um ihn zur Navigation zu verwenden. Aus diesem Grund ist die bevorzugte Alternative das Sternbild Crux (Kreuz des Südens). Der südliche Himmelspol liegt im Schnittpunkt von (a) der Linie entlang der Längsachse des Crux (d.h. durch Alpha Crucis und Gamma Crucis) und (b) einer Linie, die die Verbindungslinie zwischen den „Zeigern“ (Alpha Centauri und Beta Centauri) senkrecht halbiert.
KreiselkompassBearbeiten
Am Ende des 19. Jahrhunderts wurde der Kreiselkompass für den Einsatz an Bord von Schiffen entwickelt, und zwar als Reaktion auf die Entwicklung von Kriegsschiffen mit großen durchfahrbaren Kanonen, die die Magnetkompasse beeinträchtigten, und möglicherweise auch, um zu vermeiden, dass man nachts auf schönes Wetter warten musste, um die Ausrichtung auf den geografischen Norden genau zu überprüfen. Da er nicht den magnetischen, sondern den wahren Norden findet, ist er immun gegen Störungen durch lokale oder bordeigene Magnetfelder. Sein größter Nachteil ist, dass er von einer Technologie abhängt, die für viele Menschen zu teuer ist, um sie außerhalb eines großen kommerziellen oder militärischen Einsatzes zu rechtfertigen. Außerdem müssen die Motoren ständig mit Strom versorgt werden, und es muss möglich sein, das Gerät eine Zeit lang an einem Ort stehen zu lassen, während es sich selbst ausrichtet.
Gegen Ende des 20. Jahrhunderts wurde mit dem Aufkommen satellitengestützter globaler Positionierungssysteme (GPS) eine weitere Möglichkeit geschaffen, mit der jeder Einzelne den geografischen Norden genau bestimmen kann. GPS-Empfänger (GPSR) funktionieren am besten bei klarer Sicht auf den gesamten Himmel, aber auch bei Tag und Nacht und bei jedem noch so schlechten Wetter. Die für die Satelliten zuständigen Regierungsstellen überwachen und justieren sie ständig, um ihre genaue Ausrichtung zur Erde aufrechtzuerhalten. Im Gegensatz zum Kreiselkompass, der am genauesten ist, wenn er stillsteht, muss sich der GPS-Empfänger, wenn er nur eine Antenne hat, bewegen, in der Regel mit mehr als 0,2 km/h, um die Kompassrichtung korrekt anzuzeigen. Auf Schiffen und in Flugzeugen sind die GPS-Empfänger oft mit zwei oder mehr Antennen ausgestattet, die separat am Fahrzeug angebracht sind. Die genauen Breiten- und Längengrade der Antennen werden bestimmt, so dass die Himmelsrichtungen in Bezug auf die Struktur des Fahrzeugs berechnet werden können. Innerhalb dieser Grenzen gelten GPSRs als genau und zuverlässig. Das GPSR ist somit die schnellste und bequemste Methode, um eine überprüfbare Ausrichtung nach den Himmelsrichtungen zu erhalten.