Nautisk mil
Från Rilpedia
En nautisk mil förkortat M[1] också uttryckt som distansminut eller det i Sverige ofta använda sjömil är den längdenhet baserat på längdmåttet meter som används internationellt inom all sjöfart och luftfart. En nautisk mil definieras som exakt 1852 meter.
Innehåll |
Historisk bakgrund till definitionen
Den nautiska milen definieras utifrån båglängden på det geografiska sfäriska kooordinatsystem som har en radie lika med radien från jordens medelpunkt till jordytan och vinkeln 1/60-dels grad, även kallat minut. Enheten minut i dessa sammanhang har inget med tiden att göra utan att man valde att dela upp gradtalet i 60 delar. Vinkeln 1/60-dels grad uppdelad i 60 delar kallas sekunder. Det totala vinkelområdet för sfären är i detta fall 360 grader eller 2 π radianer oberoende om det gäller längs nord-sydlig eller ost-västlig riktning. Se även vinkel.
Behovet tidigt i sjöfartens utveckling av att kunna faställa sin position på öppet hav utan möjlighet till visuell kontakt med referenspunkter på fastlandet och det omöjliga i att kunna mäta en tillryggalagd sträcka med hög noggrannhet i en viss riktning på havet, ledde tidigt fram till att man fastställde ett geografiskt sfäriskt koordinatsystem för jordklotet som följer jordytans sfäriska form. Man kom inom navigationtekniken tidigt underfund med att man med utgångspunkt från vinkelmätning mot solen eller någon annan synlig himlakropp i förhållande till horisonten och en klocka med stor noggrannhet kunde bestämma sin position på jordytan under antagandet att jorden hade en idealisk sfärisk form. I det geografiska sfäriska koordinatsystemet utgår man således inte från sträckor utan från vinklar i förhållande till jordaxeln i två mot varandra vinkelräta referensplan som skär jordytan:
- latituden definierar vinkeln i nord-sydlig riktning mot jordaxeln; nord 0-90° respektive syd 0-90° där 0° motsvarar ekvatorn och 90° motsvarar nordpolen respektive sydpolen.
- longituden definierar vinkeln i ost-västlig riktning med utgångspunkt från nollmeridianen; ost 0-180° respektive väst 0-180°. Nollmeridianen 0° går igenom Greenwich och 180° definerar datumlinjen på motsatt sida av jordklotet.
Lägespositionen på havet anges således inte av sträckor i meter eller km från någon referenspunkt utan som vinklar utifrån ovanstående referenser. Ursprunget till det ojämna talet 1852 meter för en nautisk mil har sin grund i hur man efter många olika förslag på slutet av 1700-talet hade ett önskemål att definiera måttenheten meter utifrån en naturkonstant och som skulle gälla som standardiserat basmått över hela världen. Efter verkliga uppmätningar av långa sträckor på jordytan, bl. annat från Dunkerque till Barcelona och motsvarande gradtalsområde med flera oberoende sextanter, bestämde man att båglängden utefter jordytan från nordpolen till ekvatorn d.v.s. 90° skulle motsvara längden med det hela talet 10 000 000 meter (10 miljoner meter). 1/60-dels grad av detta mått, skulle vara grunddefinitionen för 1 nautisk mil. En beräkning av båglängden utefter jordytan ger:
- 1 nautisk mil = 10 000 000/90°/60 = 1851,851852 meter. Detta tal förkortade man till 1852 meter.[2]
Man övergav senare definitionen av metern utifrån båglängden från nordpolen till ekvatorn och använde i stället andra referensmått för att få en internationell likare på metern, men behöll det hela talet 1852 m som sträckan i enheten [meter] för en nautisk mil. Sträckan 1852 meter motsvarar fortfarande med tillräcklig hög noggrannhet båglängden av 1/60-dels grad i de allra flesta tillämpningar över hela jordklotet inom både sjöfart och luftfart där man för navigationsändamål önskar uttrycka en längd i meter. Man fick på detta sätt en lämplig måttenhet på sjön för att ange en sträcka som också är lätt visuellt gripbar. Utifrån den nautiska milen definierade man enheten för hastighet till sjöss och i luftrummet som nautiska mil per timme, kallat knop som egentligen avser 1/60-dels grad per timme:
- 1 knop = 1 nautisk mil per timme
Senare tiders mer noggranna uppmätningar visade att sträckan från nordpolen till ekvatorn utefter en meridian inte var exakt 10 000 000 meter och att krökningsradien varierar genom att jorden inte är idealiskt klotformad utan tillplattad vid polerna. Detta förhållande har i praktiken ingen som helst betydelse genom att avvikelsen från det ursprungligen fastslagna helt sfäriska geografiska koordinatsystemet mot verkliga förhållanden utefter jordytan ger ett fel i beräkningar på maximalt 10 m. Även vid en översättning av den nautiska milen till meter har det ingen praktisk betydelse att man förkortade 1/60-dels grad, motsvarande 1851,851852 meter, till 1852 meter genom att positionen alltid hänförs till ett fastlagt geografisk koordinat system uttryckt i grader. Skillnaden mellan det avrundade talet och det beräknade talet med 3 decimaler blir endast 0.148 meter. På en sträcka av 100 nautiska mil, exempelvis den kortaste sträckan mellan Sandhamn utanför Stockholm och Visby på Gotland blir felet endast cirka 15 meter.
Det viktiga inom sjöfarten eller flyget är inte tillryggalagd sträcka eller beräknad sträcka i meter med högsta noggrannhet utan den aktuella positionen med hög noggrannhet, hänfört till jordytan. I samband med introduktionen av GPS-systemet fastslogs det nya systemet WGS 84 som tar hänsyn till att jorden inte är idealiskt klotformad och som alla sjökort att uppritade efter.
Genom att positioner med dagens positioneringsteknik utgår från WGS 84 och man direkt kan få sin position i detta system automatiskt beräknad 1 gång per sekund (beroende på vilken satellitnavigeringsutrustning som används) var helst på jordklotet man befinner sig, har behovet av att logga sin färdväg eller bestämma sin position med sextant eller exempelvis radiopejling, i praktiken försvunnit. Inom yrkessjöfarten sker dock en kontinuerlig inprickning på de tryckta sjökorten för att eliminera risken för fel på navigationsutrustningen eller de aktuella GPS-satelliterna som även inbegriper differentiell GPS (DGPS). Man har även andra system för minst tre- eller fyrdubbel säkerhet i högtrafikerade och kustnära farvatten som exempelvis DECCA-systemet som baseras på radiopejling mot noggrannt uppmätta referenspositioner på fastlandet.
Enheten 1 nautisk mil uppdelas även i så kallade distanssekunder d.v.s. 1/3600-del av en grad, vilket motsvarar ungefär 30,9 meter (beräknat som 10 000 000/90/60/60 = 30,864 meter).
Begreppet distansminut är djupt rotad i språkbruket inom sjöfarten och lever kvar som enhet för nautisk mil genom hur den ursprungligen definierades i 60-dels grad., där en uppdelningen i 60 delar motsvarar ett räknesystem som baseras på talet 60, även kallat minut. I talspråk i Sverige används oftast enbart benämningen ”distans” när det gäller specifikt sträckor på sjön och även ”sjömil” som är en försvenskning av det engelska uttrycket nautical mile.
En tiondels nautisk mil kallas i Sverige för en kabellängd[3] och är således lika med 185,2 meter. Denna enhet anges på sjökorten i skala 1:50 000 (den oftast använda skalan för kustnära navigering) som en delskala inom varje markerad nautisk mil. För större skalor som 1:25 000 eller som är vanligt på detaljerade båtsportkort i skala 1:10 000 är varje 1/10-dels minut uppdelad 5 eller 10 delar. I äldre svensk litteratur definierades en sjömil som längden av 1/15° längs ekvatorn, vilket blir 7 420 meter. Huruvida begreppet "sjömil" bör användas om den nautiska milen har varit en pågående diskussion under decennier. Risken för sammanblandning är dock minimal då de flesta sjöfarare idag accepterar uttrycket "sjömil" som helt synonymt med nautisk mil, om inte annat särskilt anges.
Positionsbestämning i det geografiska sfäriska koordinatsystemet WGS 84
Vid positionsangivelser i det sfäriska koordinatsystemet WGS 84 med angivelse av gradtal i latitud och longitud uppges positionen i grader, minuter och sekunder, med följande symboler angivet efter talen:
- Grader anges med den vedertagna symbolen för grader, en upphöjd ring: °
- Minuter anges som en apostrof (rakt vertikalt kort upphöjt streck): '
- Sekunder anges som två apostrofer: ''
Sjökorten är graderade i grader, minuter och tiondels minuter motsvarande 185,2 meter. Sekunder anges inte utan minuten i decimal form, vanligtvis med 3 decimalers noggrannhet vilket motsvarar en noggrannhet på cirka 1,8 meter. En positionsangivelse i talvärden från en navigator i Stockholms skärgård kan se ut som följande:
- Latitud, nord: N59° 32,335'
- Longitud, ost: E18° 55,735'
Utifrån dessa värden kan man utan behov av några beräkningar direkt pricka in positionen på sjökortet med tillräckligt hög noggrannhet. I innerskärgården finns det normalt någon verklig referenspunkt (en grynna, holme eller dylikt) att jämföra med som ger den faktiska positionen som enbart beror av noggrannheten i uppritning av sjökortet.
En ordinär GPS-mottagare har inte en högre noggrannhet än cirka 10 meter. Om GPS-utrustningens automatiska medelvärdesberäkning av flera oberoende beräkningar i samma position utnyttjas kan ofta en noggrannhet ner mot 5 meter uppnås under gynnsamma förhållanden där signaler från 12 satelliter tas emot. Vid bestämning av positioner inom lantmäterieverksamhet för exempelvis fastställande av fastighetsgränser, ligger man på en noggrannhet på 1 cm där man förutom ordinär GPS använder parallella system för att kalibrera de mindre noggranna GPS-positionerna mot fastlagda referenspunkter på land.
Källor
- ↑ Sjöfartsverket, beteckningar i svenska sjökort.
- ↑ Beräknad båglängd för 1/60-dels grad på jordytan efter officiella jordradier vid ekvatorn respektive vid polerna ligger i området max. 1,855 - min. 1,849 m.
- ↑ Kabellängd syftar på de repslagarbanor som användes av exempelvis flottan som uppfördes med ungefär den längden. Detta resulterade i att trossar, inom det marina språkbruket på svenska "kablar", kom att bli just en kabellängd, 185 meter.
