Η Απόσταση και η Ταχύτητα στον Ωκεανό

 

 Πριν από την Εποχή των Ανακαλύψεων, οι αποστάσεις μεταξύ των λιμανιών της Μεσογείου - και γενικότερα της Ευρώπης - θεωρούνταν δεδομένες. Μέχρι τότε, οι ναυτικοί έδιναν μεγαλύτερη σημασία στην εκτιμώμενη διάρκεια ενός ταξιδιού, βασιζόμενοι κυρίως στην εμπειρία, καθώς οι διαδρομές ήταν σε μεγάλο βαθμό καθορισμένες. Οι πλεύσεις πραγματοποιούνταν κατά κύριο λόγο κοντά στις ακτές, και οι ναυτικοί αξιολογούσαν την ταχύτητα του πλοίου από το χρονικό διάστημα που απαιτούνταν για να αντικρίσουν γνώριμα παράκτια σημάδια, όπως νησιά ή ακρωτήρια.

Όταν όμως οι Ευρωπαίοι ξεκίνησαν τις υπερωκεάνιες εξερευνήσεις και χρειάστηκε να διασχίσουν τεράστιες αποστάσεις χωρίς οπτικά σημεία αναφοράς για εβδομάδες, η εκτίμηση της στιγμιαίας ταχύτητας ενός πλοίου κατέστη απαραίτητη. Με βάση την ταχύτητα και την κατεύθυνση του πλοίου, οι θαλασσοπόροι υπολόγιζαν την απόσταση που είχαν διανύσει, ώστε - σε συνδυασμό με αστρονομικές παρατηρήσεις - να προσδιορίσουν τη θέση τους στον ωκεανό (στίγμα). Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιούνταν για αιώνες, μέχρι που η τεχνολογική εξέλιξη έφερε τη λύση από τον ουρανό, με τη χρήση δορυφόρων και την ανάπτυξη του Παγκόσμιου Συστήματος Εντοπισμού Θέσης (GPS).

Ένας λανθασμένος υπολογισμός μπορούσε να παρατείνει σημαντικά τον πλου - από μερικές ημέρες έως και εβδομάδες - με συνέπειες όπως η εξάντληση των τροφίμων και η εμφάνιση ασθενειών λόγω υποσιτισμού, που οδηγούσαν ακόμη και στην απώλεια μελών του πληρώματος ή και του ίδιου του πλοίου. Επιπλέον, η καθυστέρηση ενδεχομένως να έφερνε το πλοίο αντιμέτωπο με επικίνδυνες καιρικές συνθήκες, που υπό άλλες συνθήκες θα μπορούσαν να είχαν αποφευχθεί. Για παράδειγμα, ένα πλοίο που ξεκινούσε από την Ευρώπη με προορισμό την Ινδία έπρεπε να υπολογίσει και να αποφύγει την περίοδο των θερινών μουσώνων.

  Όπως είναι γνωστό, ταχύτητα ορίζεται η διανυθείσα απόσταση σε δεδομένο χρόνο. Στη ναυσιπλοΐα, η απόσταση μετριέται με το ναυτικό μίλι, το οποίο ισούται με 1852 μέτρα και αντιστοιχεί στο ένα πρώτου της μοίρας ενός μεσημβρινού της Γης. Μεσημβρινοί ονομάζονται οι νοητές γραμμές που συνδέουν τον Βόρειο με τον Νότιο Πόλο. Εφόσον η Γη είναι σφαιρική, οι γραμμές αυτές μετρώνται σε μοίρες, και κάθε μοίρα υποδιαιρείται σε εξήντα πρώτα. Οι παράλληλοι, δηλαδή οι γραμμές που τέμνουν κάθετα τους μεσημβρινούς, καθορίζουν τα γεωγραφικά πλάτη. Η σύνδεση του ναυτικού μιλίου με την υποδιαίρεση του γεωγραφικού πλάτους εξυπηρετεί τη μέτρηση αποστάσεων στους ναυτικούς χάρτες: οι υποδιαιρέσεις των γεωγραφικών πλατών, που εμφανίζονται στις αριστερές και δεξιές πλευρές των χαρτών, λειτουργούν ως κλίμακα απόστασης. Έτσι, η απόσταση μεταξύ δύο λιμανιών μπορούσε να υπολογιστεί εύκολα. Το ναυτικό μίλι καθιερώθηκε σε διεθνές επίπεδο στις αρχές του 20ού αιώνα, αν και προηγουμένως είχε χρησιμοποιηθεί εκτενώς από τους Άγγλους. Πριν από αυτό, πολλοί θαλασσοπόροι χρησιμοποιούσαν τη ναυτική λεύγα, η οποία αντιστοιχούσε στο ένα εικοστό της μοίρας και ισοδυναμούσε με τρία ναυτικά μίλια, δηλαδή περίπου 5556 μέτρα.

Τι γινόταν όμως όταν το πλοίο ταξίδευε προς το άγνωστο; 

   Μία από τις πρώτες μεθόδους που επινοήθηκαν ήταν η χρήση του μήκους του ίδιου του πλοίου. Καθώς το πλοίο βρισκόταν σε κίνηση, ένας ναύτης έριχνε ένα κομμάτι ξύλο από την πλώρη και μετρούσε τον χρόνο μέχρι αυτό να φτάσει στην πρύμνη. Στη συνέχεια, με απλή μαθηματική αναγωγή, υπολόγιζαν την ταχύτητα. Ας πάρουμε, για παράδειγμα, μια καραβέλα μήκους 35 μέτρων. Κατά τον διάπλου, ένας ναύτης ρίχνει ένα ξύλο μπροστά από την πλώρη. Όταν το ξύλο φτάσει σε παράλλαξη με την πλώρη (δηλαδή όταν ευθυγραμμιστεί οπτικά προς τα δεξιά ή αριστερά), ξεκινά η χρονομέτρηση. Όταν το ξύλο έρθει σε παράλλαξη με την πρύμνη, ο αξιωματικός σταματά τον χρονομετρητή. Ο χρόνος που καταγράφηκε είναι 12 δευτερόλεπτα. Αν σε 12 δευτερόλεπτα το πλοίο διανύει 35 μέτρα, τότε σε μία ώρα (3600 δευτερόλεπτα) θα έχει διανύσει 10.500 μέτρα. Διαιρώντας το με 1852 (το μήκος του ναυτικού μιλίου), η ταχύτητα προκύπτει σε κόμβους:
10.500 ÷ 1852 = περίπου 5,67 κόμβοι.

Φυσικά, αυτή η πράξη δεν γινόταν κάθε φορά. Κάθε πλοίο διέθετε πίνακα ταχυτήτων, στον οποίο για κάθε χρονική διάρκεια αντιστοιχούσε συγκεκριμένη ταχύτητα, ανάλογα με το μήκος του πλοίου. Οι ναυτικοί, λόγω εμπειρίας και επανάληψης, συχνά τις γνώριζαν απ’ έξω. Όσο για τη μέτρηση του χρόνου σε εποχές χωρίς χρονόμετρα, αυτή γινόταν είτε με κλεψύδρες είτε με εμπειρικές μεθόδους, βασισμένες στην παρατήρηση και τη συνήθεια των ναυτικών.

 Τον 16ο αιώνα, οι Άγγλοι ναυτικοί ανέπτυξαν έναν νέο τρόπο μέτρησης της ταχύτητας του πλοίου. Αρχικά, έριχναν στη θάλασσα από την πρύμνη ένα ειδικά κατασκευασμένο ξύλο, γνωστό ως chip log, το οποίο ήταν δεμένο σε κουβάρι με λεπτό σχοινί. Καθώς το πλοίο προχωρούσε, το σχοινί ξετυλιγόταν και η απόσταση που ξεδιπλωνόταν μετρούταν είτε με τις παλάμες είτε με γνωστά μήκη, όπως η οργιά, η οποία αντιστοιχούσε σε περίπου 1,83 μέτρα. Σύντομα η διαδικασία αυτή εξελίχθηκε. Γύρω στο 1570, οι Άγγλοι πρόσθεσαν κόμπους στο σχοινί σε σταθερές αποστάσεις – περίπου 47 πόδια και 3 ίντσες (δηλαδή λίγο περισσότερο από 7 οργιές) – και περιόρισαν τη διάρκεια της μέτρησης σε 28 δευτερόλεπτα, με τη χρήση ειδικής κλεψύδρας. Με αυτόν τον τρόπο, κάθε κόμπος που περνούσε από τα χέρια των ναυτών εντός του χρονικού αυτού διαστήματος αντιστοιχούσε σε ένα ναυτικό μίλι ανά ώρα, δηλαδή σε έναν κόμβο.

Από αυτή τη διαδικασία προήλθε και η σημερινή μονάδα μέτρησης ταχύτητας στα πλοία, ο κόμβος (knot), που καθιερώθηκε διεθνώς τον 19ο αιώνα.

Κατά τον 19ο αιώνα, οι Άγγλοι εξέλιξαν περαιτέρω τις μεθόδους μέτρησης, με την επινόηση του δρομομέτρου (patent log), σε μορφή παρόμοια με αυτή που γνωρίζουμε σήμερα. Το δρομόμετρο ήταν μια μηχανική συσκευή με προπέλα που τοποθετούνταν εκτός του πλοίου, συνήθως στην πρύμνη ή σε έλκηθρο, και περιστρεφόταν από την κίνηση του νερού. Η περιστροφή της προπέλας μεταφερόταν μέσω καλωδίου σε μετρητή τοποθετημένο στη γέφυρα του πλοίου, επιτρέποντας την απευθείας ανάγνωση της ταχύτητας. Ωστόσο, ακόμα και τότε, το πρόβλημα της ακρίβειας δεν είχε επιλυθεί πλήρως. Οι δρομομετρητές μετρούσαν την ταχύτητα του πλοίου σε σχέση με την κινούμενη επιφάνεια της θάλασσας και όχι σε σχέση με τον σταθερό βυθό. Έτσι, τα θαλάσσια ρεύματα μπορούσαν να επηρεάσουν σημαντικά τους υπολογισμούς της θέσης, δημιουργώντας αποκλίσεις και σφάλματα στην πλοήγηση. Το πρόβλημα αυτό λύθηκε με την εμφάνιση του Παγκόσμιου Συστήματος Στιγματοθέτησης (GPS), το οποίο επιτρέπει πλέον τον υπολογισμό της ταχύτητας ενός πλοίου σε σχέση με τον βυθό και όχι απλώς σε σχέση με το νερό.