La patente nautica
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La patente nautica
Varrone Terenzio La patente nautica Come superare l’esame per il comando delle imbarcazioni a vela e a motore, entro e oltre le 12 miglia, e imparare a navigare Programma d’esame per il conseguimento delle abilitazioni al comando e alla condotta di unità da diporto a motore nonché delle unità a vela con o senza motore ausiliario e motovelieri, per la navigazione entro 12 miglia dalla costa. Legenda Argomenti previsti per il conseguimento della patente entro le 12 miglia e della patente senza alcun limite dalla costa Argomenti previsti per il conseguimento della sola patente senza alcun limite dalla costa © 2008 Nutrimenti srl Prima edizione febbraio 2008 Quarta edizione maggio 2013 www.nutrimenti.net via Marco Aurelio, 44 - 00184 Roma Art director: Ada Carpi ISBN: 978-88-6594-261-1 ISBN: 978-88-6594-122-5 (ePub) ISBN: 978-88-6594-123-2 (mobiPocket) Prova teorica 1.a) Elementi di teoria della nave, limitatamente alle strutture principali dello scafo. Elica, timone. Effetti dell’elica sul timone. 1.b) Teoria della vela (solo per l’abilitazione alla navigazione a vela). 1.c) Attrezzatura e manovra delle imbarcazioni a vela (solo per l’abilitazione alla navigazione a vela). L’esame teorico sulla vela di cui alle precedenti lettere b) e c) è svolto contemporaneamente alla prova pratica. 2.a) Funzionamento dei motori a scoppio diesel. 2.b) Irregolarità e piccole avarie che possono verificarsi durante il loro funzionamento e modo di rimediarvi. 2.c) Calcolo dell’autonomia in relazione alla potenza del motore e alla quantità residua di carburante. 3.a) Regolamento di sicurezza con particolare riferimento a: • tipi di visite e loro periodicità; • dotazioni di sicurezza in relazione alla navigazione effettivamente svolta. 3.b) Provvedimenti da adottare in caso di sinistro marittimo (incendio, falla, collisione, incaglio, uomo in mare). 3.c) Provvedimenti per la salvezza delle persone a bordo in caso di sinistro marittimo e di abbandono nave. 3.d) Precauzioni da adottare in caso di navigazione con tempo cattivo. 3.e) Assistenza e soccorso, segnali di salvataggio e loro significato. 4.a) Regolamento per evitare gli abbordi in mare e norme di circolazione in acque interne. 4.b) Precauzioni in prossimità della costa o di specchi d’acqua in cui si svolgono altre attività nautiche (nuoto, sci nautico, pesca subacquea ecc.). 5) Bollettini meteorologici per la navigazione marittima, strumenti meteorologici e loro impiego. 6.a) Coordinate geografiche. 6.b) Orientamento e rosa dei venti. 6.c) Carte nautiche. Proiezione di Mercatore. 6.d) Bussole magnetiche. 6.e) Rotta e prora: correzione e conversione, effetto del vento e della corrente sul moto della nave (deriva e scarroccio). 6.f) Elementi di navigazione stimata: tempo – spazio – velocità. 6.g) Elementi di navigazione costiera: concetto di luogo di posizione (con esclusione del carteggio). 6.h) Solcometri e scandagli. 6 La patente nautica – Programma di esame Prova pratica La prova pratica può essere effettuata in mare, nei laghi o, per l’abilitazione a motore, nei fiumi. Durante la prova pratica il candidato deve dimostrare di saper condurre l’unità alle diverse andature, effettuando con prontezza d’azione e capacità, le manovre necessarie, l’ormeggio e il disormeggio dell’unità, il recupero dell’uomo a mare, i preparativi per fronteggiare il cattivo tempo e l’impiego delle dotazioni di sicurezza, dei mezzi antincendio e di salvataggio. Programma d’esame per il conseguimento delle abilitazioni al comando e alla condotta di unità da diporto a motore nonché delle unità a vela con o senza motore ausiliario e motovelieri, per la navigazione senza alcun limite dalla costa. Prova teorica 1.a) Elementi di teoria della nave, limitatamente alle strutture principali dello scafo. 1.b) Teoria della vela (solo per l’abilitazione alla navigazione a vela). 1.c) Attrezzatura e manovra delle unità a vela (solo per l’abilitazione alla navigazione a vela). L’esame teorico di cui alle precedenti lettere b) e c) è svolto contemporaneamente alla prova pratica. 1.d) Tipi di elica e di timone e loro effetti. 1.e) Cenni sul galleggiamento e la stabilità – Centri di spinta e di gravità delle unità da diporto. 2.a) Funzionamento dei motori a scoppio diesel. 2.b) Irregolarità e piccole avarie che possono verificarsi durante il loro funzionamento e modo di rimediarvi. 2.c) Calcolo dell’autonomia in relazione alla potenza del motore e alla quantità residua di carburante. 3.a) Regolamento di sicurezza con particolare riferimento a: • tipi di visite e loro periodicità; • mezzi di salvataggio e dotazioni di sicurezza, in relazione alla distanza della costa; • prevenzioni incendi ed esplosioni – conoscenza dei sistemi antincendio. 3.b) Provvedimenti da adottare in caso di sinistro marittimo (incendio, falla, collisione, incaglio, uomo in mare). 3.c) Provvedimenti per la salvezza delle persone a bordo in caso di sinistro marittimo e di abbandono nave. 3.d) Precauzioni da adottare in caso di mare cattivo. 3.e) Assistenza e soccorso – Cassetta dei medicinali di pronto soccorso – Segnali di salvataggio e loro significato. 4.a) Regolamento per evitare gli abbordi in mare e norme di circolazione in acque interne. Pogramma di esame 7 4.b) Precauzioni in prossimità della costa o di specchi d’acqua in cui si svolgono altre attività nautiche (nuoto, sci nautico, pesca subacquea ecc.). 5.a) Cenni sulla meteorologia in generale – Atmosfera: pressione, temperatura, umidità e strumenti di misurazione – Venti – Correnti – Lettura della carta del tempo. 5.b) Bollettini meteorologici per la navigazione marittima – Previsioni meteorologiche locali. 6.a) Coordinate geografiche: differenza di latitudine e di longitudine – Latitudini crescenti. 6.b) Orientamento e rosa dei venti. 6.c) Elementi di magnetismo terrestre e navale. 6.d) Bussole magnetiche: compensazione e tabella delle deviazioni residue. 6.e) Rotta e prora: correzione e conversione – Effetto del vento e della corrente. 6.f) Concetto di ortodromia e lossodromia. 6.g) Cenni di astronomia: riconoscimento della stella polare – Cenni sulla misurazione dell’altezza degli astri e degli angoli con l’uso del sestante e con l’impiego delle effemeridi nautiche. 6.h) Navigazione stimata: tempo – spazio – velocità. 6.i) Navigazione costiera: risoluzione dei relativi problemi anche in presenza di vento e corrente. 6.l) Cenni sugli apparecchi radioelettrici di bordo e loro impiego. 6.m)Radionavigazione – Sistemi di navigazione iperbolica e satellitare. 6.n) Fusi orari: calcolo dell’ora locale. 6.o)Carte nautiche, varie rappresentazioni e impiego – Pubblicazioni nautiche. 6.p) Comunicazioni radiotelefoniche e relative procedure. 7) Prova di carteggio e di calcolo sulla navigazione costiera. 8) Leggi e regolamenti che disciplinano la navigazione da diporto – Codice della navigazione per quanto attinente alla navigazione da diporto con particolare riferimento a: • il comandante della nave: doveri e responsabilità; • attribuzioni dell’autorità marittima e della navigazione interna – potere di ordinanza; • documenti da tenere a bordo delle unità da diporto; • disciplina dello sci nautico; • cenni sulla locazione e noleggio delle unità da diporto. Prova pratica La prova pratica deve essere effettuata in mare. Durante la prova pratica il candidato deve dimostrare di saper condurre l’unità alle diverse andature, effettuando con prontezza e capacità d’azione le manovre necessarie, l’ormeggio e il disormeggio, il recupero di un uomo in mare, i preparativi necessari per fronteggiare il cattivo tempo e l’impiego delle apparecchiature tecniche 8 La patente nautica – Programma di esame per la navigazione, delle dotazioni di sicurezza e dei mezzi di salvataggio e antincendio. Indice Lezione 1 – Riferimenti geografici fondamentali Sfera terrestre e suoi riferimenti Coordinate geografiche: latitudine e longitudine Unità di misura della distanza e della velocità Relazione velocità, spazio, tempo Le coordinate sulla carta nautica: uso del compasso Differenza di latitudine e di longitudine Latitudine media pag.19 pag.21 pag.26 pag.27 pag.28 pag.33 pag.35 Lezione 2 – L’orientamento Orientamento: principi fondamentali Azimuth e altezza Rosa azimutale e quadranti Direzioni dell’orizzonte: rotta, prora e rilevamento Misura degli angoli e uso delle squadrette nautiche pag.37 pag.38 pag.38 pag.39 pag.42 Lezione 3 – La carta nautica Approfondimenti sulla rotta: ortodromia e lossodromia pag.49 Carte nautiche: rappresentazione di Mercatore e proiezione gnomonica pag.51 Lettura e interpretazione di una carta nautica: tipologia e scala pag.58 Lettura e interpretazione di una carta nautica: informazioni pag.61 Lezione 4 – Elementi di magnetismo Declinazione magnetica Deviazione magnetica Variazione magnetica Conversione e correzione di prora e rilevamenti pag.67 pag.71 pag.72 pag.75 10 La patente nautica – Indice Indice 11 Bussola magnetica Giri di bussola: tabella delle deviazioni pag.79 pag.81 Lezione 5 – Navigazione stimata La navigazione stimata: vettore velocità, velocità propulsiva, effettiva, della corrente Effetti perturbatori meteomarini: scarroccio e deriva Problema della corrente Problema della corrente: esercizi guida Errori strumentali e di governo Punto nave stimato: zona di incertezza Pianificazione e condotta della navigazione pag.83 pag.86 pag.90 pag.96 pag.103 pag.105 pag.106 Lezione 6 – Navigazione costiera La navigazione costiera: il punto nave rilevato Luoghi di posizione di uguale azimuth: rilevamento vero Rilevamenti polari e grafometro Luoghi di posizione di uguale differenza di azimuth Allineamento Luoghi di posizione di uguale distanza Luoghi di posizione di uguale profondità Luoghi di posizione isolati: guida e sicurezza Punto cospicuo isolato: rilevamenti successivi Metodo di tracciamento Metodo del 45° e 90° pag.109 pag.109 pag.112 pag.116 pag.117 pag.118 pag.120 pag.120 pag.124 pag.127 pag.129 Lezione 7 – Elementi strutturali, manovre e teoria della vela Organi direzionali e propulsivi pag.131 Manovre fondamentali: ormeggio e disormeggio pag.134 Teoria della vela pag.141 Come eseguire le manovre principali pag.152 Lezione 8 – Fanali e segnali acustici Generalità Fanali di via Fanali e segnali diurni speciali Manovre per evitare gli abbordi Navigazione in acque ristrette Segnali acustici di manovra pag.161 pag.163 pag.164 pag.165 pag.172 pag.175 Lezione 9 – Pubblicazioni nautiche e segnalamenti marittimi Pubblicazioni nautiche nazionali pag.183 Segnalamento marittimo pag.189 Pubblicazioni edite da istituti idrografici stranieri pag.196 Lezione 10 – Abilitazione, documenti, regole di navigazione Unità da diporto pag.201 Iscrizione nei registri pag.204 Abilitazione, patente e documenti di bordo pag.204 Dotazioni di sicurezza e loro uso pag.209 Navigazione marittima e sicurezza pag.211 Doveri e attribuzioni del comandante pag.216 Eventi straordinari, sinistri marittimi pag.221 Soccorso: assistenza e salvataggio pag.223 Lezione 11 – Lo scafo e il motore Elementi costruttivi dello scafo Galleggiamento Stabilità Il motore Linea d’asse Consumi e autonomia di navigazione Norme antincendio pag.225 pag.227 pag.228 pag.231 pag.235 pag.236 pag.237 Lezione 12 – Meteorologia nautica e maree Meteorologia nautica: generalità Situazione barica: alta e bassa pressione I venti Circolazione delle masse d’aria Carte del tempo Servizi meteo radiomarittimi italiani Maree e correnti di marea pag.241 pag.244 pag.245 pag.249 pag.251 pag.252 pag.257 Lezione 13 – Ancoraggio e condotta in situazioni particolari Provvedimenti in caso di cattivo tempo pag.265 Governo dell’imbarcazione in caso di navigazione con cattivo tempo pag.266 Ancoraggio pag.269 Provvedimenti in caso di incaglio e falla pag.270 Uomo in mare pag.271 Lezione 14 – Comunicazioni e navigazione elettronica Comunicazioni radiotelefoniche (Rtf) Messaggi di soccorso, urgenza e sicurezza Messaggio di sicurezza Rotta d’intercettazione Sistema globale per la sicurezza e il soccorso Il radar Navigazione satellitare Gps pag.273 pag.275 pag.278 pag.278 pag.278 pag.279 pag.281 12 La patente nautica – Indice Nota dell’editore Lezione 15 – Navigazione astronomica Cenni sulla navigazione astronomica Calcolo della latitudine Il sestante La misurazione del tempo Appendice – Esercizi e questionario Esercizi di carteggio Risposte esercizi carteggio Esercizi di carteggio a tempo Risposte esercizi di carteggio a tempo Questionario di preparazione all’esame Domande con risposta multipla. Programma comune per l’abilitazione entro le 12 miglia e senza limiti. Domande con risposta multipla. Programma solo per l’abilitazione senza limiti. Risposte alle domande pag.283 pag.289 pag.290 pag.294 pag. pag. pag. pag. pag. 301 311 317 324 327 pag. 333 pag. 347 C’è un pericolo sicuro nell’affrontare l’esame per la patente nautica. Quello di pensare che si tratti solo di un ostacolo burocratico da superare, di un pezzo di carta da aggiungere al già nutrito portfolio che molti possono vantare fra brevetti, licenze, autorizzazioni. Navigare non è un gioco (o almeno non solo). Molte delle nozioni all’apparenza capziose su cui vi troverete a faticare si riveleranno domani preziose, in qualche caso persino determinanti nel rendere sicura la vostra navigazione, più piacevole e rilassata la vostra crociera. Ecco perché questo manuale per la patente nautica si vuole distinguere dai tanti già in commercio proprio per l’obiettivo di fornire una base più solida all’abilitazione al comando di un’imbarcazione. Un obiettivo del resto particolarmente in sintonia con l’esperienza del suo autore. Il contrammiraglio Terenzio Varrone ha infatti una lunga esperienza di comando nella Marina militare, compreso il comando della nave scuola Palinuro, ma anche una lunga esperienza di navigazione diportistica. Questo manuale è inoltre il frutto di un’esperienza didattica concreta. Nasce infatti sulla base delle lezioni svolte dall’autore in qualità di direttore didattico presso la scuola di vela Granlasco di Roma. Gli appunti, man mano, hanno preso corpo diventando un testo di studio organico suddiviso in quindici lezioni. Si tratta insomma di un testo pensato concretamente per chi voglia imparare la difficile arte della navigazione e testato praticamente in una esperienza didattica pluriennale. Per questo le lezioni iniziano con la navigazione piana in modo che l’allievo possa prendere subito interesse e confidenza con il carteggio, evitando di iniziare con la copiosa messe di nozioni (importanti, ma inevitabilmente noiose) sulle regolamentazioni. La distribuzione delle varie lezioni è inoltre modulare e permette dunque una pianificazione flessibile della didattica, a eccezione delle prime sei lezioni che sono sequenziali. 14 La patente nautica – Nota dell’editore Nota dell’autore La materia è esposta con concetti essenziali, ma ben articolati, per consentirne lo studio anche agli autodidatti, cosa che è in genere impossibile con un’esposizione troppo scarna e sintetica, povera di una adeguata spiegazione minima. La parte che riguarda la soluzione dei problemi di carteggio è corredata di ‘esercizi guida’ che illustrano i metodi di calcolo, che saranno sempre gli stessi, mentre varieranno i dati che saranno diversi da situazione a situazione. L’elaborazione di questi esercizi è pertanto fondamentale per acquisire una sufficiente sicurezza di calcolo. Le formule sono quelle strettamente necessarie e raccolte in un’apposita ‘tavoletta di calcolo’ di grande utilità, volta a facilitare l’esecuzione degli esercizi. Il manuale è corredato poi di quaranta esercizi ‘autocorrettivi’ per i quali l’allievo troverà la soluzione corretta dopo averli eseguiti. E dieci esercizi ‘autovalutativi’ per i quali, oltre alla soluzione, viene indicato anche il tempo ottimale di svolgimento. Un modo per verificare la propria preparazione e sicurezza nell’affrontare una prova di esame. Per capire in sostanza a che punto si è. Non bisogna mai dimenticare che la patente nautica è un’abilitazione al comando, e le attribuzioni del comandante diportista sono sostanzialmente quelle del comandante di unità maggiore e previste dal Codice della navigazione. È pertanto opportuno riflettere attentamente e considerare questo studio come base minima, sulla quale costruire l’esperienza e la capacità che un comandante deve avere. Credo che l’umiltà sia una qualità fondamentale soprattutto quando si parla di mare. Sento però di poter rivolgere alcuni semplici consigli a tutti coloro che si accingono a prepararsi su questo manuale per poi affrontare gli esami per il conseguimento della patente nautica. • Calma e razionalità sono fondamentali: inutile essere preparati per perdersi al cospetto della commissione esaminatrice. • Capire bene le domande poste: ricordarsi che talvolta le risposte sono meno complicate di quanto si creda. • Rispondere in modo mirato alla domanda, senza strafare: una risposta ‘allargata’ potrebbe contenere inesattezze che a loro volta testimoniano di qualche lacuna. • Leggere sempre con grande attenzione le caratteristiche della carta nautica sulla quale si deve lavorare. • Leggere e interpretare correttamente il testo in caso di esame scritto: è meglio perdere un minuto in più che partire a testa bassa nella direzione sbagliata. • Carteggiare con metodo e attenzione. • Durante la prova pratica valutare con calma la situazione e dare ordini pertinenti, precisi, che devono essere trasmessi con voce chiara e forte: dimostrate di avere ‘in pugno’ la situazione! Colgo qui l’occasione per ringraziare Franco Guerrieri, presidente dell’associazione Granlasco ed esperto velista, per avermi dato la possibilità di maturare questa esperienza e per i buoni consigli, che sono stati utili nella stesura della parte di teoria della vela. Nel testo il termine ‘nave’ ha senso generale che comprende anche le unità da diporto. Buon vento a tutti! Lezione 12 Meteorologia nautica e maree Meteorologia nautica: generalità La meteorologia nautica è la scienza che studia i fenomeni atmosferici e la loro influenza sullo stato del mare, in modo da prevedere l’evoluzione della situazione in una certa area. I fattori meteorologici che interessano il navigante sono essenzialmente tre: • lo stato del mare, che è influenzato dalla forza del vento; • la visibilità orizzontale, che dipende dall’umidità e dalla temperatura; • la forza del vento, che dipende dalla variazione di pressione, cioè dallo squilibrio (gradiente) di pressione presente sull’area; è un parametro importante perché influisce direttamente sullo stato del mare ed è la forza motrice per la navigazione a vela. L’atmosfera è l’involucro gassoso che avvolge la terra. La parte dell’atmosfera in cui si svolgono i fenomeni meteorologici è la troposfera. I parametri fondamentali che identificano una massa d’aria sono: la temperatura, l’umidità e la pressione. Temperatura La temperatura è l’indice della quantità di calore presente nell’atmosfera. Si misura sia in gradi Celsius (°C) sia in gradi Fahrenheit (°F). I due tipi di scala fanno riferimento al punto di congelamento e a quello di ebollizione dell’acqua alla pressione al livello del mare. Il primo è pari a 0°C, 32°F, il secondo a 100°C, 212°F. La conversione da gradi Celsius a gradi Fahrenheit e viceversa si ottiene usando le seguenti formule: F = 9/5 (C+32) C = 5/9 (F–32) 242 La patente nautica Umidità L’umidità è determinata dalla quantità di vapore acqueo presente nell’atmosfera. Nello spazio libero immediatamente sopra uno specchio liquido (acqua) può essere presente una maggiore o minore quantità di vapore acqueo a seconda dei valori di temperatura e pressione che insistono sullo specchio medesimo: più alta è la temperatura e più bassa è la pressione, più risulta elevata la quantità di vapore acqueo libero nell’atmosfera e viceversa. Per un dato valore di temperatura e di pressione esiste, pertanto, una determinata quantità di vapore acqueo, che può permanere al di sopra dell’acqua che l’ha generato. In tale condizione l’atmosfera è satura. In meteorologia è usata l’umidità relativa che, per le condizioni di riferimento considerate, indica il rapporto in percentuale tra l’umidità effettiva e quella di saturazione: se per esempio l’umidità relativa è al 70 per cento, ciò significa che nell’atmosfera è presente il 70 per cento della quantità di acqua che potrebbe essere effettivamente presente in quelle stesse condizioni di temperatura e pressione. Gli strumenti per la misura dell’umidità relativa sono l’igrometro a capello e lo psicrometro. L’igrometro a capello ha come elemento sensibile delle fibre sintetiche che variano la propria lunghezza a seconda dell’umidità, permettendo così la misura diretta dell’umidità secondo una determinata scala. Lo psicrometro è costituito da due termometri uguali: uno dei due bulbi è mantenuto umido mediante una garza imbevuta d’acqua. Per una data temperatura di riferimento l’acqua evapora, assorbendo dal bulbo una certa quantità di calore che determina il raffreddamento del termometro bagnato, sulla cui scala si legge una temperatura inferiore rispetto al valore letto su quello asciutto. Tale differenza di temperatura è usata per determinare l’umidità relativa mediante l’uso di un’apposita tavola riportata sulle tavole nautiche. La stessa tabella permette anche di determinare la temperatura di rugiada a partire dalla quale si forma la nebbia. Una massa d’aria umida, in via di raffreddamento raggiunge il livello di saturazione trasformandosi in nebbia. Nuvole Le nuvole si formano per effetto della condensazione del vapore acqueo contenuto in una massa d’aria che giunge in quota in condizioni di saturazione. Infatti l’aria salendo incontra minore pressione e tende a espandersi con conseguente raffreddamento. Tale abbassamento della temperatura consente la saturazione del vapore acqueo e la formazione della nube, costituita da minutissime goccioline di condensazione che rimangono in sospensione. Quando queste goccioline raggiungono le giuste dimensioni cadono, dando luogo alle varie forme di precipitazione. Le nuvole hanno aspetti diversi a seconda della quota, della temperatura e della rapidità di sollevamento della massa d’aria. Sono classificate in funzione Lezione 12 – Meteorologia nautica: generalità 243 della forma e dell’altezza tra la superficie e la base. Più avanti nel capitolo è riportata una classificazione e descrizione delle nuvole, corredata da fotografie. Nebbia La nebbia come la nube è formata da minuscole goccioline d’acqua. Un repentino raffreddamento provoca la saturazione e la conseguente condensazione del vapore acqueo contenuto nell’aria a contatto del suolo. A seconda delle modalità di raffreddamento esistono due tipi di nebbia: avvezione e irraggiamento. • Avvezione: è la tipica nebbia che si forma, sul mare e sulle coste, a causa del lento scivolamento di aria umida a contatto del suolo e della superficie marina che hanno una temperatura più fredda. L’aria si raffredda fino a raggiungere il livello di saturazione e quindi la generazione della nebbia. • Irraggiamento: si forma generalmente con cielo sereno, alta pressione e aria stazionaria. In tali condizioni il suolo disperde per irraggiamento una notevole quantità di calore, abbassando notevolmente la sua temperatura con conseguente raffreddamento e saturazione dell’aria pressoché ferma a bassa quota. La differenza tra nebbia e foschia è legata esclusivamente alla distanza di visibilità: la nebbia ha visibilità inferiore a 1 Km mentre la foschia supera tale limite. Pressione atmosferica La pressione atmosferica è il parametro principale nella meteorologia nautica. La pressione atmosferica rappresenta localmente il peso della colonna d’aria che insiste su una superficie unitaria. L’unità di misura è l’ettopascal (hPa), pari a 100 Newton per metro quadrato, che ha sostituito il millibar (mb). La pressione media al livello del mare è di 1013.3 hPa (o millibar). Gli strumenti di misura della pressione sono: il barometro e il barografo (fig.32). Il barometro può essere aneroide (senza liquido) o a mercurio: nella nautica da diporto il tipo aneroide è più diffuso. Esso è costituito da un sensore (capsula metallica elastica al cui interno c’è il vuoto) che si deforma al variare della pressione il cui valore è indicato, su una scala graduata, da una “lancetta” Figura 1. Alta e bassa pressione, saccatura, promontorio, pendio ANTICICLONE DEPRESSIONE 1000 1000 996 1004 1008 1012 L H a) SACCATURA PROMONTORIO PENDIO 1004 b) H 1020 1016 1012 c) L H L 1020 1016 1012 H L d) 1012 1016 1020 1024 e) 12 244 La patente nautica collegata al sistema di misura. Lo strumento è dotato di un controindice (concentrico all’indicatore della pressione e ruotabile manualmente) utile per la lettura della tendenza barometrica nel tempo. Il valore istantaneo della pressione non fornisce utili informazioni sull’andamento della pressione nella zona di interesse. È quindi necessario spostare il controindice fino a sovrapporlo alla “lancetta” e osservare ad intervalli regolari (2-3 ore) di quanto la pressione è aumentata o diminuita rispetto al valore della pressione indicata dal controindice. Alcuni esempi, intervallo di osservazione 2-3 ore: • diminuzione della pressione di 2-3 hPa indica un deciso peggioramento del tempo; • diminuzione della pressione di 4-5 hPa indica l’approssimarsi di una tempesta; • deboli variazioni di pressione indicano tempo stazionario. Il barografo registra l’andamento grafico settimanale della pressione. È costituito da una serie di capsule aneroidi collegate ad una punta scrivente che registra, su di un apposito stampato applicato intorno alla circonferenza del tamburo ruotante con un sistema ad orologeria, la variazione temporale della pressione. Tale parametro è molto utile per capire l’evoluzione del tempo in zona. Situazione barica: alta e bassa pressione Si definisce alta pressione una pressione il cui valore sia superiore a quello medio di 1013 hPa, bassa pressione quando invece è inferiore. Nella pratica, però, ha importanza la differenza di pressione esistente tra due zone. È quindi più esatto parlare di alta e bassa pressione relative. In altre parole, rispetto a una zona con un massimo di pressione di 1010 hPa, una zona contigua con un minimo di 990 hPa è di bassa pressione rispetto alla prima. Le linee che uniscono i punti di uguale pressione si chiamano isobare. L’anticiclone (figura 1, sezione a) è una zona anticiclonica in cui le isoFigura 2. Gradiente barico bare si raccolgono intorno a una alta pressione. È indicato con la lettera A o H (dal termine high). La depressione (figura 1, sezione b) è una zona ciclonica in cui le isobare si racchiudono intorno a una H A B bassa pressione. È indicata con la lettera B o con la lettera L (dal termine low). 1020 1016 Inoltre, a seconda della distribu1012 1008 zione della pressione, si hanno le se1004 guenti situazioni: Lezione 12 – Situazione barica: alta e bassa pressione 245 • saccatura (tendenza di una bassa pressione a insaccarsi in un campo barico di pressione più alta – figura 1, sezione c). • promontorio (espansione di un’alta pressione in una zona di pressione inferiore; le isobare hanno la forma di un cuneo con l’estremità tondeggiante – figura 1, sezione d). • pendio (le isobare hanno un andamento parallelo dando luogo a un gradiente debole; situazione di pressione livellata – figura 1, sezione e). Gradiente barico orizzontale o squilibrio di pressione Il gradiente barico rappresenta il valore dello squilibrio di pressione in una determinata area. Può essere più o meno forte in funzione della variazione della pressione e della distanza tra due punti considerati. Quindi il gradiente barico è definito come il rapporto tra la differenza di pressione tra due isobare vicine e la distanza in miglia che le separa (figura 2): Gradiente ∆ p diff. pressione = barico D mg dist. in miglia In una determinata zona più alto è il gradiente più forte è il vento. Quindi: • alto gradiente = vento forte; • basso gradiente = vento debole o nullo. Nelle rappresentazioni bariche le varie isobare sono sempre indicate con l’intervallo di 4 hPa, pertanto la differenza di pressione sarà sempre di tale valore. Il valore del gradiente dipende quindi dalla distanza tra le isobare: • isobare vicine = gradiente alto = vento forte; • isobare lontane = gradiente basso = vento debole. I venti Il vento consiste nello spostamento di una massa d’aria. Figura 3. Movimento delle masse d’aria nell’emisfero settentrionale H L 12 246 La patente nautica Lezione 12 – I venti 247 Bisogna distinguere fra: • venti sinottici: sono causati dal gradiente barico e legati alla situazione meteo su vasta scala; • venti costieri o locali (in regime di brezza): sono dovuti essenzialmente alle differenze di temperatura e di pressione tra terra e mare. La direzione del vento è misurata con l’anemoscopio. La velocità del vento è misurata con l’anemometro. Venti sinottici In presenza di uno squilibrio di pressione l’aria è sollecitata a muoversi dall’alta pressione verso la bassa con maggiore o minore velocità a seconda del gradiente. Se la Terra fosse piana e ferma, l’aria tenderebbe a spostarsi dalla alta verso la bassa pressione con un percorso perpendicolare alle isobare. In realtà la rotazione terrestre produce un’accelerazione apparente (detta accelerazione di Coriolis) che agisce su tutto ciò che è in movimento sulla superficie della Terra, deviandone la traiettoria: • verso destra, nell’emisfero Nord; • verso sinistra, nell’emisfero Sud. La forza deviante è massima ai poli e nulla all’equatore. Dato che l’aria è in movimento, anche la direzione del vento è modificata dalla presenza della predetta accelerazione. Sulla superficie del mare la deviazione è di circa 15 gradi. La figura 3 mostra il movimento della massa d’aria nel nostro emisfero: • esce ruotando in senso orario dalle zone di alta pressione (anticicloniche); • entra ruotando in senso antiorario nelle zone di bassa pressione (cicloniche). Questa dinamica di rotazione dei venti è utile per stabilire la direzione di un centro depressionario, applicando la legge di Buys-Ballot: ponendosi con le spalle al vento reale e allargando le braccia, la bassa pressione si trova: • nell’emisfero Nord, verso il braccio sinistro; Figura 4. Brezza di mare Brezza di mare diurna Brezza di terra notturna • nell’emisfero Sud, verso quello destro. La rotazione dei venti in senso antiorario è indice di peggioramento del tempo. La rotazione in senso orario indica miglioramento delle condizioni. La forza del vento e la sua rotazione devono essere misurati o apprezzati lontano dalle coste, perché l’orografia può modificarne velocità e direzione. Prima dell’arrivo della perturbazione i venti tendono a disporsi da Sud Est o comunque dai quadranti meridionali, per ruotare al passaggio del fronte o subito dopo verso SW, NW, NE ecc. Nelle zone anticicloniche il vento può essere forte, ma non raggiunge la violenza della tempesta. Nelle zone di bassa pressione il vento è di forte intensità e, per quanto possibile, è opportuno evitare di navigare nelle aree depressionarie, aggirandole con opportune rotte, per non andare incontro a situazione critiche. Nelle informazioni meteo è indicata la forza del vento, secondo la scala Beaufort, che a sua volta condiziona lo stato del mare. È corretto dire, per esempio, burrasca forza 8, alla quale corrisponde una determinata velocità del vento, che potrà produrre, lontano dalla costa, un mare forza 5/6 (scala Douglas del mare vivo). Le scale Beaufort e Douglas sono riportate più avanti nel capitolo. Il mare vivo è quello generato dall’azione diretta del vento e l’entità del moto ondoso dipende dalla forza del vento e dal fetch, cioè il tratto di mare sottovento alla costa in cui il vento soffia ma non abbastanza forte da conferire impulso al moto ondoso. Una volta cessata l’azione del vento, il moto ondoso perde energia e le onde si allungano sempre di più con il passare del tempo. Il moto ondoso residuo è il mare di scaduta denominato mare morto o lungo. Esiste anche la scala Douglas per il mare lungo, che trova applicazione nell’oceano. Venti costieri o locali (in regime di brezza) I venti in regime di brezza sono venti locali generati dalla differenza di temperatura, diurna e notturna, tra la terra e il mare. Si dividono in: • brezza di mare (diurna): di giorno il suolo si riscalda più velocemente del mare; l’aria calda sale verso l’alto (con il cosiddetto moto convettivo ascensionale) e permette l’arrivo di aria più fresca dal mare; in sintesi, sulla terra si provoca una bassa pressione locale, mentre sul mare la pressione è più alta (aria più fredda) e si genera pertanto uno spostamento di aria (dal mare verso la terra) che tende a ristabilire l’equilibrio (figura 4); • brezza di terra (notturna): di notte il ciclo termico e di pressione si inverte, perché l’acqua del mare si raffredda più lentamente del suolo; il moto convettivo ascensionale di aria calda avviene quindi sul mare, generando uno spostamento di aria fresca (dall’alta alla bassa pressione locale) dalla terra verso il mare. 12 248 La patente nautica Lezione 12 – Circolazione delle masse d’aria 249 Figura 5. Fronte freddo Fronte freddo Linea frontale Cirri Cumunembo Figura 7. Formazione dei fronti Aria fredda Altostrati Nembostrati A) Contatto tra l’aria fredda e quella calda. Inizialmente scorrono parallelamente: aria fredda verso w, aria calda verso E. Aria fredda che avanza B) Inizia l’ondulazione della superficie frontale: lingue di aria fredda si incuneano nell’aria calda e viceversa All’alba e al tramonto si ha una situazione di equilibrio termico, quindi di assenza di vento. Un’alternanza regolare di brezza di mare e di terra è indice di buon tempo. La direzione di provenienza della brezza di mare non è costante ma varia in sintonia con il movimento ascendente del sole sull’orizzonte (fenomeno noto come ‘effetto girasole’) e ha un andamento anticiclonico. Al mattino si ha la brezza leggera, che tende a disporsi perpendicolarmente alla costa. Il graduale riscaldamento del sole incrementa progressivamente la velocità della brezza, che tende a disporsi parallelamente alla costa, generalmente nel tardo pomeriggio, quando il vento locale raggiunge la massima velocità. Inoltre la velocità delle brezze varia con la latitudine del luogo considerato. Alle medie latitudini le brezze possono raggiungere velocità di circa 5/18 nodi. L’intensità maggiore è raggiunta dalla brezza diurna. Nella zona equatoriale le velocità sono elevate e possono raggiungere valori massimi compresi Figura 6. Fronte caldo Fronte caldo Cirri Cumunembo Aria calda che avanza Altostrati Nembostrati Aria fredda C) L’ondulazione aumenta. L’aria fredda insegue quella calda e viceversa. Si formano il fronte freddo e quello caldo. La lettera L indica la bassa pressione. Con il trascorrere del tempo il fronte freddo raggiuge e si sovrappone a quello caldo originando il fronte occluso. tra 20/40 nodi. Alle alte latitudini, oltre i 60 gradi N o S, sono pressoché inesistenti per la scarsa escursione termica dovuta alla bassa elevazione del sole. Circolazione delle masse d’aria Quando due masse d’aria (fredda e calda) si incontrano non si mischiano, ma tendono a rimanere separate e a scorrere tra di loro. La superficie di separazione di discontinuità termica, denominata superficie frontale, è la zona dove avvengono i fenomeni principali. La traccia al suolo di detta superficie è la linea frontale. Dalla figura 7.c si nota che la pronunciata e continua ondulazione della superfice frontale origina i fronti che prendono il nome dal tipo di massa d’aria che spinge: • fronte freddo: è generato dal sopraggiungere di una massa fredda che sospinge una massa calda; • fronte caldo: è generato dal sopraggiungere di una massa calda che sospinge una massa fredda; • fronte occluso: è la sovrapposizione di un fronte caldo e di uno freddo. L’incontro fra le due masse determina conseguenze meteorologiche diverse a seconda del prevalere dell’una sull’altra. 12 Lezione 15 Navigazione astronomica Cenni sulla navigazione astronomica La navigazione astronomica usa il Sole, le stelle e i pianeti per fare il punto nave in alto mare. Il luogo di posizione usato è la retta d’altezza, che è un’esemplificazione del cerchio di uguale distanza (o cerchio di uguale altezza) già studiato nella navigazione costiera. Esaminiamo la figura 1 per stabilire la relazione esistente tra un osservatore e un astro qualsiasi. Consideriamo un osservatore che in un determinato istante si trovi sul punto P, dal quale è possibile osservare per esempio una stella che ha un’altezza verticale hv e un azimuth Az. L’altezza e l’azimuth sono coordinate locali totalmente dipendenti dalla posizione dell’osservatore. Altri osservatori presenti nello stesso istante e nella medesima zona misurerebbero valori diversi di hv e Az. La stella considerata non è ferma e la traiettoria del suo punto subastrale Sb è perfettamente sincronizzata con la traiettoria che essa percorre sulla volta celeste. Anche l’osservatore si muove lungo una rotta e varierà via via la sua posizione. Allora è opportuno trovare la relazione, riferita a una determinata ora di osservazione, che lega tra loro lo zenith Zn, il punto subastrale Sb e l’altezza hv. L’ora di osservazione è importante poiché rappresenta l’istante in cui la sfera celeste è considerata ferma e in cui è possibile ‘fotografare’ la situazione. Distanza zenitale Osserviamo la figura 2, che semplifica la situazione illustrata in figura 1. L’altezza della stella è riferita, per comodità di esposizione, all’orizzonte celeste anziché a quello visibile. Si nota chiaramente che tra l’orizzonte e la direzione dello zenith c’è un angolo di 90°, che potrebbe essere consi- 284 La patente nautica Lezione 15 – Cenni sulla navigazione astronomica 285 Figura 1. Relazione tra un osservatore e un astro Zenith Stella polare Distanza zenitale 90° hv Stella ϕ Pn hv S N P Az E Orizzonte dell’osservatore Zenith P S Punto subastrale Sb Posizione N Azimuth Stella polare Pn Nadir Figura 2. Distanza zenitale Zv = 90° – hv hv Zenith derato come l’altezza hv di un astro che si trova esattamente allo zenith dell’osservatore. Se iniziamo a contare l’angolo della stella dallo zenith, anziché dall’orizzonte, otteniamo la distanza zenitale zv = 90°–hv, che è proprio il raggio del cerchio d’altezza che contiene lo zenith e che ha per centro il punto subastrale Sb. A questo punto il problema potrebbe sembrare risolto, perché disponendo di più punti Sb si potrebbero tracciare i rispettivi cerchi per determinare la posizione. Ma non è così, perché i raggi dei cerchi hanno valori estremamente grandi che ne impediscono il tracciamento sulla carta con le stesse modalità della navigazione costiera. Per dare un’idea della grandezza di tali raggi, facciamo un esempio relativo a un astro che ha un’altezza sull’orizzonte di hv 37°00'00". Ebbene, la distanza zenitale è zv = 90°–hv = 90°–37° = 53°, che corrisponde a un arco di cerchio massimo di 53° x 60 = 3180 miglia. È impossibile disporre di una carta nautica con una scala idonea al tracciamento di tale distanza. A questo punto è necessario troPn Cerchio vare un diverso modo per giungere d’altezza alla determinazione della posizione Sb S astronomica. N o È bene ripartire dagli elementi che saranno sempre conosciuti e coOrizzonte celeste sì riassunti: • coordinate del Pns (punto stimato) deducibile dalla navigazione stimata; • altezza hv misurata dall’osservatore in un determinato istante; lo strumento usato è il sestante; • coordinate dell’astro, quindi del punto subastrale, ricavabili dalle Nomenclatura Azimuth Punto subastrale È l’angolo tra l’osservatore e la direzione di qualsiasi corpo celeste, misurato in senso orario da 0° a 360° a partire dal verticale Nord (esattamente come il rilevamento vero). È il punto situato sotto un astro ottenuto congiungendo il centro della Terra con il centro dell’astro considerato. Si muove sulla superficie terrestre con la stessa traiettoria che l’astro segue sulla sfera celeste e la sua posizione può essere conosciuta, per tutti gli astri d’interesse, mediante particolari coordinate riportate nelle effemeridi nautiche. Cerchio di uguale altezza È concettualmente identico al cerchio di uguale distanza incontrato nella navigazione costiera. Nella navigazione astronomica l’angolo hv non può essere utilizzato per la determinazione della distanza, come avviene in quella costiera, in quanto per gli astri non è possibile conoscere l’altezza lineare H. La distanza utile per il tracciamento del luogo di posizione è calcolata in altro modo. Nadir È il punto opposto allo zenith. Orizzonte celeste o astronomico È l’orizzonte che passa per il centro della Terra ed è perpendicolare alla linea dello zenith. Ad esso sono riferiti tutti gli angoli verticali, in quanto la Terra può essere considerata puntiforme in relazione all’immensità delle distanze astronomiche. Orizzonte visibile Sfera celeste È un modello sferico convenzionale che consente lo studio della navigazione astronomica. La Terra è al centro del sistema ed è considerata ferma, per cui gli astri si osservano sulla volta celeste dotati di moto da Est verso Ovest. Sulla sfera sono proiettati gli elementi convenzionali terrestri, che però assumono nomi diversi: equatore celeste, paralleli di declinazione, cerchi orari (corrispondenti ai meridiani), poli geografici celesti ecc. Zenith È il punto situato nella sfera celeste sul prolungamento della verticale dell’osservatore. Se un astro si trova allo zenith, la posizione geografica dell’osservatore e il punto subastrale coincidono. È l’orizzonte dell’osservatore. effemeridi nautiche mediante l’orario di osservazione (dato il livello informativo è omessa l’enunciazione delle coordinate). Durante la navigazione sarà sempre possibile conoscere, anche se non è molto precisa, la posizione stimata, che è il centro della zona di certezza o di incertezza all’interno della quale il navigante ha un’elevata probabilità di trovarsi. Riprendiamo da qui il nostro ragionamento. Retta d’altezza Dall’esame della figura 3 è facile rendersi conto che non tutta la circonferenza del cerchio d’altezza è utile per la posizione, ma solo quella che è contenuta all’interno della zona d’incertezza che ha come centro il Pns e un raggio di 30 miglia. Per semplicità sostituiamo il predetto arco con la sua retta tangente, perpendicolare alla direzione di Sb nel punto D (punto determinativo). Ciò è fattibile in considerazione delle piccole dimensioni della zona 15 286 La patente nautica Lezione 15 – Cenni sulla navigazione astronomica 287 Figura 3. Retta d’altezza Figura 4. Scostamento ∆ Nv Zona di incertezza hv Retta d’altezza Azimuth Pns Zona d’incertezza Pns Sb Punto determinativo D ∆h Al Arco del cerchio d’altezza utile per la posizione Azimuth del punto subastrale Zv Sb Distanza zenitale zv = 90° - hv Zs =9 Pu nto =9 0° 0° -h s sub ast -h ral e v 15 PS Retta d’altezza Punto determinativo D di incertezza, a fronte del grande valore del raggio del cerchio di altezza. La tangente è la retta d’altezza cercata. La retta d’altezza sostituisce il cerchio omonimo nell’ambito dello spazio delimitato dalla zona d’incertezza ed è, quindi, il luogo dei punti dai quali è possibile misurare, nel medesimo istante, la stessa altezza dell’astro osservato. La retta d’altezza è il Lop usato nella navigazione astronomica. La retta d’altezza sarà quindi distante dal punto Sb tante miglia quant’è la distanza zenitale zv. La retta d’altezza, luogo di punti dove senz’altro si trova il navigante che ha misurato hv, raramente coinciderà con la posizione stimata, ma avrà uno scarto più o meno ampio dipendente dall’azione degli elementi meteomarini e dagli errori di governo. Adesso ipotizziamo cosa sarebbe successo se l’osservatore si fosse trovato proprio sul Pns, rispetto al quale la stella sarebbe stata osservata con un angolo verticale che chiamiamo hs. In tal caso si avrebbe la relazione hs = hv, cioè la retta d’altezza passerebbe proprio sul Pns. Quindi per ogni osservatore esistono due valori di altezza per ciascun astro osservato: • hv è l’altezza vera misurata con il sestante dalla reale posizione del navigante; la distanza zenitale è zv = 90° - hv; • hs è l’altezza stimata che il navigante misurerebbe se si trovasse realmente sul Pns; è ricavata con un opportuno metodo di calcolo e con l’uso delle tavole H.O. 214 (vedi più avanti nel capitolo); la distanza zenitale zs = 90°–hs è la distanza tra il punto subastrale e la posizione stimata. Scostamento ∆h Oltre alla relazione hv=hs c’è il caso hv>hs o quello hv<hs. È quindi importante conoscere l’entità dello scostamento tra hs e hv. Dalla figura 4 si nota che tale scostamento è dato dalla differenza tra zv e zs: ∆h = zs–zv = 90° – hs – (90°–hv ) = = 90° – hs – 90° + hv = hv–hs È possibile determinare il valore ∆h per ogni astro osservato e di conseguenza si può disporre di un certo numero di rette d’altezza che incrociandosi tra loro individuano la posizione astronomica. Dal Pns si traccia l’azimuth ottenuto con il calcolo: tale valore non differisce di molto da quello reale, tanto da poterli considerare paralleli, in relazione alle grandi distanze in gioco. Dal Pns si traccia anche lo spostamento ∆h = hv–hs. Si individua così il punto D, sul quale si traccia la retta d’altezza. Le freccette, all’estremità di essa, indicano la direzione dell’azimuth. Questo metodo consente di trovare il punto nave astronomico partendo dalla posizione stimata, sempre conosciuta, ed elimina il problema dell’impossibilità del tracciamento dei cerchi d’altezza partendo dal punto Sb. Graficamente si procede come segue: • si traccia una retta nella direzione dell’azimuth calcolato con l’uso delle tavole H.O. 214; • si riporta un segmento in miglia pari al valore ∆h (nel senso dell’azimuth se hv>hs, nel senso contrario se hv<hs) ottenendo così il punto determinativo D; 288 La patente nautica Lezione 15 – Calcolo della latitudine 289 Figura 5. Triangolo di posizione Zn Cϕ z Z P Pn ϕ S hv N E • si traccia la retta d’altezza perpendicolarmente alla direzione dell’azimuth nel punto D. Procedendo nello stesso modo per tutti gli astri osservati otterremo una serie di rette d’altezza che, combinate tra loro, permetteranno la determinazione del punto nave astronomico. Triangolo di posizione È bene descrivere, senza dettagliare eccessivamente l’esposizione visto il livello informativo di questo argomento, come si perviene al calcolo dell’altezza hs e dell’azimuth Azs ‘visti’ dal punto stimato Pns. La figura 5 mostra un triangolo sferico, denominato triangolo di posizione, che contiene sia le coordinate degli astri sia quelle dell’osservatore. I vertici del triangolo sono lo zenith, l’astro osservato e il polo elevato Pn, quello Nord nel nostro caso. Il lato Zn-astro è la distanza zenitale di cui abbiamo già parlato. Gli altri due sono: • la distanza polare p = 90°–δ, lato Pubblicazioni utili per la navigazione Pn-astro; astronomica • la colatitudine cϕ = 90°–ϕ, lato Effemeridi nautiche Zn-Pn. Riportano le coordinate degli astri usati nella navigazione astronomica in funzione dell’ora di GW (comunemente chiamato Tm, ‘ti grande con m’), corrispondente all’istante di osservazione. I dati sono tabulati per un periodo di tre giorni per ogni pagina. Sono edite annualmente dall’Istituto idrografico della Marina militare. Tavole a soluzione diretta H.O. 214 Sono pubblicazioni dell’Hydrographic Office Usa, stampate dall’Istituto idrografico della Marina militare, che forniscono i valori di hs e Azs (altezza ed azimuth misurati dal Pns) necessari alla determinazione della retta d’altezza. Oggigiorno al posto delle tavole si possono usare semplici calcolatrici, purché siano in grado di risolvere calcoli trigonometrici, oppure calcolatori con software dedicato. La distanza polare è la coordinata ausiliaria della declinazione, ricavabile dalle effemeridi nautiche. La colatitudine è la coordinata ausiliaria della latitudine. Ambedue sono dati noti. Gli angoli di interesse sono: • l’angolo al polo P, coordinata ausiliaria dell’angolo orario ricavabile dalle effemeridi; • l’angolo azimutale Z, coordinata ausiliaria dell’azimuth. Nella trigonomia sferica, come avviene per quella piana, è possibile determinare dati incogniti partendo da quelli noti. Nella pratica della navigazione, essendo conosciuti la latitudine ϕ, la longitudine λ (che è correlata con gli angoli orari) e la declinazione δ, è possibile ricavare l’altezza hs e l’azimuth Azs mediante l’uso di appropriate formule trigonometriche che legano tra loro ϕ, λ e δ. I tre parametri, variabili nel tempo perché appartengono a corpi mobili, devono essere riferiti all’ora di osservazione mediante l’uso di un cronometro. Una volta ottenuti hs e Azs è possibile calcolare lo scostamento hv-hs, che deve essere riportato lungo Azs tracciato dal Pns. Calcolo della latitudine La latitudine può essere calcolata: • di notte, misurando l’altezza della Stella Polare rispetto all’orizzonte; • di giorno, misurando l’altezza del Sole quando passa al meridiano. La Stella Polare si trova congiungendo le stelle Merak e Dubhe del Grande Carro o Orsa (figura 6). L’osservazione solare consente anche di determinare la posizione con il metodo dell’anti-meri-pom (figura 7). Si tratta di effettuare le seguenti osservazioni: • antimeridiana (anti): altezza hv del Sole prima del passaggio sul meridiano dell’osservatore; il Sole ha un Az=150° (30° prima del meridiano); Figura 6. Individuazione della Stella Polare Mizar Cassiopea Dubhe Merak Unendo idealmente le stelle Merak e Dubhe si individua, a una distanza approssimata di circa 4-5 volte la distanza tra le due stelle considerate, una stella isolata che è la Stella Polare. Un buon riferimento è anche, quando è visibile perché sopra l’orizzonte, la costellazione di Cassiopea, che assume la forma di una W o M a seconda dei momenti di osservazione. La Stella Polare si trova a mezza via, verso l’alto, tra il Grande Carro e Cassiopea. 15 290 La patente nautica Lezione 15 – Il sestante 291 • meridiana (meri): altezza hv all’istante del passaggio al meridiano; il Sole ha un Az=180°; • pomeridiana (pom): altezza hv dopo il passaggio sul meridiano; il Sole ha un Az=210° (30° dopo il meridiano). Tra la prima e l’ultima osservazione può esserci una differenza di alcune ore. È pertanto necessario tenere conto del cammino fatto in tale lasso di tempo trasportando, con la stessa tecnica dei ‘rilevamenti successivi’, le rette anti e meri all’istante della pom. Il grafico è riportato in figura 8. Il sestante Il sestante è lo strumento che misura gli angoli compresi tra due direzioni di osservazione. È molto utile nella navigazione per la misurazione sia delle altezze degli astri sull’orizzonte sia degli angoli tra due punti cospicui costieri. Il funzionamento si basa sul principio della doppia riflessione dei raggi luminosi (figura 9): un raggio luminoso incidente, quando è riflesso due volte sul medesimo piano (piano del lembo), forma un angolo h con la direzione della seconda riflessione che è esattamente il doppio di quello formato tra le due superfici riflettenti e indicato con β, per cui: h = 2xβ ovvero β = h/2. Il nome sestante deriva dal fatto che in origine lo strumento aveva un settore circolare ampio 60° (un sesto di angolo giro). Nel tempo è rimasto il nome anche se i settori circolari hanno ampiezza superiore (120°). Le principali parti del sestante sono: • l’impugnatura, sul lato destro dello strumento; • la struttura metallica, sulla quale sono fissate tutte la altre parti componenti; • il lembo, che è la parte inferiore e graduata della struttura metallica; Figura 7. Metodo anti-meri-pom Figura 8. Metodo anti-meri-pom • lo specchio piccolo, diviso in due parti, una riflettente e l’altra trasparente, così è possibile vedere contemporaneamente sia l’immagine riflessa dell’astro osservato sia l’immagine diretta della linea dell’orizzonte; • l’alidada, braccio mobile imperniato sul lembo sul quale è fissato lo specchio grande, che è completamente riflettente; l’alidada è dotata di un indice rispetto al quale si legge esattamente l’angolo dell’altezza misurata; • la vite micrometrica, graduata da 0 a 60 primi e fissata sulla parte inferiore dell’alidada, che consente di leggere con precisione i primi e i decimi di primo; • i vetri colorati, posti davanti allo specchio grande e a quello piccolo; il loro uso consente di filtrare i raggi luminosi durante l’osservazione del sole; • il cannocchiale è posto esattamente davanti allo specchio grande. Errore di indice L’errore di indice è l’errore che dipende dal non perfetto parallelismo tra gli specchi. È indicato con la lettera γ (gamma), detta comunemente gamma del sestante. I due specchi dovrebbero essere perfettamente paralleli quando l’alidada è esattamente sul valore zero della graduazione del lembo. Il sestante deve essere maneggiato con cura proprio per non compromettere il parallelismo. Figura 9. Funzionamento del sestante Raggio incidente α 1ª riflessione Specchio mobile α Orizzonte Pns h Punto astronomico Meridiana Specchio fisso 2 3 S Az = 180° Pomeridiana Pomeridiana Meridiana 2ª riflessione Osservatore β= h 2 Antimeridiana β 1 Lembo graduato Antimeridiana Az = 150° Az 210° Az 150° Az 180° 15 292 La patente nautica Lezione 15 – La misurazione del tempo 293 Figura 10. Sestante ag in e Figura 12. Verticale di osservazione del sestante Verticale di osservazione Astro im m de l l’a str o Specchio mobile Filtri Specchio fisso semitrasparente Punto di tangenza Canocchiale Linea dell’orizzonte Filtri Occhio 14 0 13 0 0 120 10 110 100 90 70 60 50 40 30 20 45 10 40 15 35 5 30 Micrometro Prima di usare un sestante è pertanto opportuno controllare se è affetto da errore di indice. Un metodo di controllo è quello Figura 11. Misurazione del gamma di osservare la linea dell’orizzonte del sestante attraverso il cannocchiale e, agendo sulla vite micrometrica, portare Immagine diretta a coincidere l’immagine diretta con quella riflessa dell’orizzonte osserImmagine riflessa vato; ad allineamento effettuato, se γ = 0, l’alidada è sul valore 0°00'.0. La misurazione del gamma del sestante Ma il metodo più preciso, e con il Sole avviene seguendo tre quindi quello consigliato, consiste passaggi. nell’osservare il Sole portando a Prima lettura: immagine diretta coincidere l’immagine diretta con tangente a quella riflessa. quella riflessa (figura 11). Seconda lettura: immagine riflessa Il gamma del sestante può essere tangente a quella diretta. positivo (+) o negativo (–), cioè deve Calcolo errore indice: sommare le due essere aggiunto o sottratto all’altezza letture e dividere per due. misurata dallo strumento, indicata con hi (altezza istrumentale o strumentale). Il valore del γ generalmente non supera i pochi primi e può essere contenuto mediante la messa a punto del sestante, agendo sulle viti micrometriche che servono a regolare la perpendicolarità degli specchi al piano del lembo del sestante. L’altezza osservata h si ottiene quindi nel seguente modo: hi±γ = ho Esempio: hi = 49°00'.6 e γ = –1'.1 hi = 49°00'.6 ± γ = –1'.1 = ho = 48°59'.5 Nella misurazione delle altezze il sestante deve essere tenuto verticalmente per evitare errori che si ripercuotano sulla posizione. L’osservatore deve quindi porre la massima cura affinché il sestante ‘lavori’ esattamente sul piano verticale passante per lo strumento stesso. L’individuazione della verticale si ottiene facendo oscillare il sestante, come mostrato nella figura 12, intorno all’asse del cannocchiale, attraverso il quale si vede l’astro collimato con l’orizzonte. Operando in questo modo è possibile osservare il Sole percorrere un arco. La lettura deve essere fatta proprio nel punto in cui il Sole è tangente alla linea dell’orizzonte. Correzione delle altezze Abbiamo riferito l’altezza vera hv di un astro all’orizzonte astronomico. In realtà nella prassi la misurazione viene fatta sull’orizzonte visibile, laddove l’osservatore è soggetto a una elevazione (e) rispetto al livello del mare. L’altezza misurata, pertanto, non coincide con l’altezza vera hv. Per ottenere hv è necessario apportare le seguenti correzioni all’altezza letta sul sestante (altezza istrumentale hi): • C1, correzione in funzione dell’elevazione e; • C2, correzione in funzione dell’altezza osservata ho; • C3, correzione dipendente dal lembo, superiore o inferiore, collimato con l’orizzonte, e dal diametro dell’astro; questa correzione non si usa per le stelle perché puntiformi. Le correzioni C1 e C2 sono sottrattive, mentre C2 è additiva. Le correzioni sono riportate nelle pagine gialle delle effemeridi (sono colorate di giallo), con valori sempre additivi: ciò comporta la sottrazione di un grado al risultato. 15 Lezione 5 Navigazione stimata La navigazione stimata: vettore velocità, velocità propulsiva, effettiva, della corrente La navigazione stimata si basa sulla conoscenza della rotta seguita e dello spazio percorso in un determinato intervallo di tempo. I problemi da risolvere sono i seguenti: • tracciare la rotta tra i punti di partenza e di arrivo determinando i tempi in base alla velocità; • guidare la nave su tale percorso; • determinare la posizione (latitudine e longitudine) di un eventuale punto di arrivo. Pertanto in teoria basterebbe la bussola e la soluzione della seguente formula: spazio = velocità x tempo / 60 in cui: • spazio = cammino, espresso in miglia, percorso lungo la rotta; • velocità = velocità effettiva di spostamento della nave espressa in nodi; • tempo = tempo in minuti e misurato dall’orologio di bordo. Nella pratica non è così semplice fare la posizione stimata, perché i predetti elementi non sono mai conosciuti con precisione a causa di errori strumentali, di governo e di fattori meteomarini. Gli elementi perturbatori sono in grado di modificare la velocità e la direzione di navigazione. Essi sono: • vento e moto ondoso: causano lo scarroccio; • moto orizzontale del mare: d’ora in poi sinteticamente chiamato ‘corrente’, è la causa della deriva. Prima di approfondire tali fenomeni e le misure da adottare per compensare i loro effetti, è opportuno porre attenzione, per evitare confusioni pro- 84 La patente nautica Lezione 5 – La navigazione stimata 85 Figura 1. Rotta vera e prora vera 2 1 Rotta da seguire Notare l’andamento del moto, più o meno a cavallo, della rotta da seguire, e come prora e rotta siano coincidenti solo nei momenti 1 e 2. seguendo il nostro studio, su alcune definizioni fondamentali già enunciate. Siete in grado di rispondere con sicurezza alle seguenti domande: • Che cos’è la rotta vera? • Che cos’è la prora vera? Per coloro che hanno ancora le idee confuse ripetiamo sinteticamente tali concetti. • La rotta vera Rv è l’angolo tra il Nv e la direzione di spostamento della nave rispetto al fondo del mare. L’angolo è contato in senso orario da 0° a 360°. • La prora vera Pv è l’angolo tra il Nv e la direzione dell’asse longitudinale della nave. L’angolo è contato in senso orario da 0° a 360°. In teoria la Rv e la Pv sono coincidenti in assenza di scarroccio e deriva. In pratica gli errori di governo (l’azione del timone per mantenere la direzione di navigazione) e gli errori degli strumenti di bordo fanno sì che Rv e Pv coincidano solo in determinati istanti (figura 1). Vettore velocità Ricordate qual è la differenza tra una grandezza scalare e una grandezza vettoriale? Una grandezza scalare è definita da un solo parametro, la sua grandezza, come avviene per la misura delle lunghezze perfettamente definite dal valore, per esempio 10 metri o 2 miglia. Una grandezza vettoriale è invece rappresentabile graficamente da una ‘freccia orientata’ definita dai seguenti parametri: • punto di applicazione, cioè dove essa agisce: è il baricentro della nave; • direzione e verso di azione; le direzioni sono tre: rotta vera, prora vera e corrente; • modulo, ossia la grandezza (6 nodi, 10 nodi ecc.). Nella pratica della navigazione è utile, talvolta, rappresentare graficamente le direzioni e le velocità (propria, effettiva e della corrente). Una nave in movimento ha una velocità e una direzione verso la quale si muove. Tale movimento può essere rappresentato, sulla carta nautica, da una linea tracciata nella giusta direzione e avente una lunghezza riferita a una scala arbitraria (generalmente è quella delle latitudini-distanze che si trova ai lati delle carte nautiche). Esempio: rappresentare vettorialmente il moto effettivo di una nave che naviga con Rv 045° e Ve 6 nodi. Il movimento è rappresentabile sulla carta nautica con una freccia orientata (figura 2), tracciata dalla posizione istantanea di interesse, che rappresenta il vettore (rotta vera e velocità effettiva) di spostamento della nave considerata. Tracciamento del vettore: nella fase 1 in figura 2 si prende sulla scala delle distanze un’ampiezza di 6 mg, che rappresenta la velocità; nella fase 2 si riporta tale valore in modo che ‘giaccia’ nella direzione della rotta. I vettori di valore elevato possono essere rappresentati con una lunghezza ridotta, adottando un’opportuna scala di riduzione (2:1, 3:1 ecc.). Nel caso di valori piccoli è opportuno adottare scale doppie o triple. Ricordarsi che per passare dalle grandezze in scala a quelle reali si devono moltiplicare i valori, letti sulla carta, per la scala usata in quel particolare caso. Velocità propulsiva, effettiva, della corrente Le velocità indispensabili per la condotta della navigazione sono: • la velocità propria o propulsiva (Vp): è la velocità attraverso l’acqua; rappresenta la velocità impressa dal propulsore nella direzione dell’asse longitudinale e non tiene conto della velocità della corrente; a bordo è misurata dal tachimetro o indicata dal contagiri; • la velocità effettiva (Ve): è la velocità reale rispetto al fondo del mare; in pratica avrà un valore più grande o più piccolo a seconda della direzione e dell’entità degli elementi perturbatori (per esempio: una corrente contraria alla direzione della prua comporta una Ve inferiore alla Vp; al contrario, una corrente proveniente da poppa incrementa la velocità effettiva); Figura 2. Tracciamento del vettore velocità Nv Ve 6 n Posizione nave 5 86 La patente nautica Lezione 5 – Effetti perturbatori meteomarini: scarroccio e deriva 87 Figura 3. Scarroccio • la velocità della corrente (Vc) o intensità della corrente (Ic): è la velocità di spostamento dell’acqua rispetto al fondo del mare; le correnti hanno valori variabili e diversi, da zona a zona, riportati su apposite carte in modo statistico-stagionale; la loro entità non è mai conosciuta con esattezza. È intuitivo che ciascuna velocità imprime un movimento verso una precisa direzione: • la Vp spinge nella direzione della Pv; • la Ve agisce nella direzione della Rv; • la Vc agisce nella direzione di spostamento della corrente Dc. Uno scafo può essere soggetto contemporaneamente al moto proprio, al moto della corrente e al moto effettivo con effetti che saranno illustrati in seguito. Effetti perturbatori meteomarini: scarroccio e deriva Lo scarroccio Lo scarroccio (figura 3) è dovuto all’azione del vento e del moto ondoso. Il vento ha un’azione prevalente e agisce sull’opera morta, la parte emersa dello scafo,1 che si comporta come una vela. La nave pertanto è investita dal vento, che tende a spostarla sottovento con una velocità che dipende dalla resistenza offerta dalla parte immersa dello scafo (opera viva) e dal suo assetto. Lo scarroccio è l’angolo tra la Pv e la Rv: se il vento è ricevuto da sinistra lo scafo scarroccia verso dritta e viceversa. Il vento proveniente dal traverso dritta o sinistra produce il massimo effetto di scarroccio, poiché agisce sulla massima sezione che possono offrire lo scafo e le sovrastrutture. Il vento proveniente di prora o di poppa non produce scarroccio ma solo una diminuzione o un incremento della velocità. In tutte le altre direzioni di provenienza sono presenti sia lo scarroccio sia le variazioni di velocità. L’entità dello scarroccio è talvolta avvertibile osservando l’andamento della scia che, non essendo influenzata dal vento, si propaga da poppa verso una direzione obliqua rispetto all’asse longitudinale dello scafo. L’angolo visibile tra la scia e la direzione della prora può essere misurato se a bordo c’è uno strumento per la misura degli angoli. Nella pratica basta il ‘buon occhio’ del marinaio e l’osservazione di punti fissi per una sufficiente approssimazione. Se lo scarroccio è a dritta è attribuito il segno positivo (+), se è a sinistra è negativo (−). La Rotta A in figura 4 indica lo scarroccio a dritta, cioè positivo, poiché la rotta vera Rv ha un angolo più grande della prora vera Pv. Quindi, per passare dalla prora alla rotta si deve aggiungere Sc. Esempio: con Pv 090° e scarroccio Sc +20° (a dritta), la Rv è 090°+20° = 110°. Se invece si vuole navigare sullarotta 090° (Rotta B in figura 4) è necessario La parte emersa dello scafo è denominata ‘opera morta’ per contraddistinguerla dall’‘opera viva’, cioè vitale, quale è appunto la parte immersa dello scafo. 1 accostare la prora sopravento della quantità dello scarroccio: 090°−20°= 070°, che è la nuova Pv per seguire la Rv 090°. L’effetto dello scarroccio può essere compensato accostando verso il vento tanto quanto basta affinché la scia si orienti nella direzione della rotta voluta. La deriva Osservando il movimento dell’acqua di un fiume, notiamo che l’acqua sposta tutto ciò che galleggia, nella stessa direzione e con la stessa velocità, indipendentemente dalle dimensioni degli oggetti e dal moto proprio che essi possiedono. Se gli oggetti non hanno moto proprio, le loro posizioni relative rimangono pressoché inalterate. Se invece hanno moto proprio il loro spostamento rispetto al fondo marino avverrà con traiettorie diverse. In ambedue i casi è impossibile percepire la presenza della corrente, a meno che non siano osservabili punti fissi di riferimento. Per comprendere appieno il fenomeno consideriamo tre scafi (figura 5, dettaglio a) perfettamente uguali, ormeggiati in un canale prospiciente un fiume in cui l’acqua si muove con corrente Dc e velocità Vc. È evidente che Figura 4. Scarroccio a dritta (positivo) Nv vento Nv vento Pv Pv Rv Sc Rotta A Rotta B Rv Sc 5 88 La patente nautica i tre scafi non risentono dell’effetto della corrente finché sono protetti dal canale. Se le tre unità partono, una dopo l’altra, con velocità Vp decrescenti, ma con la stessa direzione della prora Pv, approderanno nei punti A, B e C diversi tra loro e più o meno distanti dal punto di ‘atterraggio’ voluto P. Qual è il motivo della dispersione del punto di arrivo? Si ha la risposta rappresentando graficamente, per ciascuno scafo, la combinazione dei vettori dei moti componenti (proprio e corrente) che danno luogo al moto risultante, cioè il movimento effettivo rispetto al fondale (figura 5, dettaglio b). Esaminiamo siffatti tipi di moto rappresentabili con tre vettori distinti: • moto proprio, dovuto alla velocità che imprime il propulsore nella direzione della prora: è rappresentato da Pv (Prora vera) e Vp (velocità di propulsione o propria); • moto della corrente, dovuto alla direzione e velocità di spostamento dell’acqua: è indicato con Dc (direzione corrente) e Vc (velocità corrente); • moto effettivo, in altre parole il movimento risultante dalla somma vettoriale dei due precedenti: è il movimento reale effettivamente seguito rispetto al fondo e rappresentato dai parametri Rv (Rotta vera) e Ve (velocità effettiva). La figura 5, dettaglio b, mostra le tre unità che partono con lo stesso valore di Pv e con differenti valori di velocità propulsive Vp1, Vp2 e Vp3. Tutte sono sottoposte all’azione della medesima corrente Dc e Vc, ma il loro comportamento è diverso. Infatti l’angolo tra la Pv e la Rv aumenta al diminuire delle velocità propulsive. Tale angolo è chiamato angolo di deriva, o semplicemente deriva, si indica con der e rappresenta l’effetto prodotto da una data corrente in un determinato periodo di tempo. La deriva, in conformità con quanto è stato detto per lo scarroccio, è positiva se a dritta e negativa se a sinistra. Inoltre: • la deriva è l’effetto, la corrente è la causa; • la deriva è più o meno ampia a seconda dell’entità del moto proprio; è per questo motivo che si usa esprimere la corrente con valore percentuale rispetto alla Vp: uno scafo per il quale la corrente rappresenta il 10 per cento della sua Vp deriva meno di un altro in cui tale percentuale è il 50 per cento; • corrente al traverso, massimo valore della deriva e nessuna variazione della velocità; corrente di poppa o di prua, la deriva è nulla e si ha la massima variazione di velocità (figura 5, dettaglio c); per le altre direzioni di provenienza si ha sia la deriva sia la variazione di velocità. Nei casi descritti, per atterrare sul punto P le tre unità avrebbero dovuto assumere una Pv orientata verso sinistra e tanto più ampia quanto più è bassa la Vp, in modo da far coincidere il moto risultante effettivo con la congiungente punto di partenza-punto di arrivo P (rotta vera Rv). Nella figura 6 si nota che l’atterraggio sul punto P è possibile solo se si assu- Lezione 5 – Effetti perturbatori meteomarini: scarroccio e deriva 89 mono determinati valori di Pv e di Vp in modo da realizzare, con la corrente Dc e Vc, la ‘giusta’ combinazione vettoriale affinché la risultante (movimento effettivo) coincida esattamente con il percorso diretto sul punto di arrivo P. Non appena l’unità lascia la protezione del canale è ‘catturata’ dalla corrente e deve accostare la prora verso sinistra, regolando la propulsione per giungere a destinazione. Se la corrente rimarrà costante, lo scafo raggiungerà P mantenendo sempre la direzione iniziale di partenza Pv. Figura 5. Deriva Dettaglio a: deriva in presenza di corrente P C B A 5 Dettaglio b: angoli di deriva der Pv Vp1 1 der Pv Vp2 Rv1 Ve1 Pv Vp3 Rv2 Ve2 Dc Vc 2 Dc Vc der Rv3 Ve3 3 Dettaglio c: deriva con corrente di poppa o di prua Corrente (Vc 3n) Vp 6n A B Dc Vc Vp 6n Vc 3n Vc 3n Ve 3n, rispetto al fondo Ve 9n, rispetto al fondo Notare l’allontanamento dei punti di arrivo A, B e C rispetto a quello voluto P e come l’orientamento della prora delle tre unità non vari ma rimanga parallelo e costante alla direzione iniziale di partenza. È il percorso rispetto al fondo che è differente a causa delle diverse velocità di propulsione Vp1, Vp2 e Vp3. 90 La patente nautica Lezione 5 – Problema della corrente 91 Figura 6. Deriva Figura 7. Calcolo della corrente A 0800 P Direzione e velocità corrente: Dc e Vc Dc, Vc Rotta vera stimata Direzione corrente: 225° Rotta vera effettivamente seguita X 1100 B 1300 XY: scostamento della posizione: 3 mg Y 1100 Rv e Ve Pv e Vp La situazione è chiaramente rappresentata, nella figura, dal triangolo delle velocità o della corrente. La Pv è il lato di lunghezza Vp che parte dalla cuspide del vettore corrente (orientato verso Dc e lungo Vc) e termina su quella della risultante (orientata verso Rv e di lunghezza pari a Ve). Problema della corrente La soluzione dei problemi della corrente consiste nel riportare graficamente sulla carta nautica i vettori già definiti. Esiste la possibilità anche della soluzione per via analitica, ma esula dagli scopi di questo corso. Il primo problema che si presenta è quello di determinare l’entità della corrente che è sconosciuta, a meno di casi particolari come la navigazione in presenza di correnti di marea, peraltro poco significative nel nostro mare. Una volta conosciuti i valori di Dc e Vc è possibile risolvere i tre problemi della corrente: • determinare Pv e Ve per seguire una data Rv conoscendo la Vp; • determinare Pv e Vp per percorrere una data Rv con una prefissata Ve; • determinare Rv e Ve conoscendo Pv, Vp e Dc, Vc. Calcolo della corrente Il vettore della corrente può essere determinato dal confronto tra il punto nave stimato e quello rilevato, riferiti entrambi alla stessa ora. Il punto nave rilevato (Pnr) è una posizione molto più precisa del punto stimato, perché è ottenuto con la misura di rilevamenti di punti cospicui terrestri o con l’ausilio di sistemi elettronici. Consideriamo una nave (figura 7) che parte alle ore 0800 2 (Opp, ora prevista partenza) dal punto A (posizione certa: porto o altro punto nave ‘sicuro’) diretta sul punto di arrivo B, dove prevede di arrivare alle ore 1300 (Opa, ora previsto arrivo) seguendo la rotta vera stimata AB. Ammettiamo che il Pnr alle ore 1100, cioè dopo tre ore dalla partenza, sia in Y e quindi in una posizione diversa rispetto al Pns delle ore 1100 (che è in X). Lo scostamento è attribuibile principalmente all’azione di una corrente, di cui è necessario calcolare la direzione Dc e la velocità Vc (o Ic). Il procedimento consiste nel determinare: • l’intervallo di tempo d’azione della corrente, nel nostro caso tre ore; • la direzione della corrente Dc, misurando con le squadrette nautiche il senso da X verso Y (si usa lo stesso criterio di tracciamento e di misura della rotta tra due punti); • la Vc, calcolando il rapporto tra la lunghezza in miglia del segmento XY (scostamento tra la posizione stimata e quella rilevata misurata con il compasso) e il tempo in cui essa si è verificata; si usa la nota relazione V:60 = S:T. Nel caso in esame abbiamo Dc 225° (X verso Y), e considerando lo scostamento XY pari a 3 mg in tre ore (180 minuti) abbiamo: SScostamento3mg Vc =––×60 =–––––––––––– ×60 =––– ×60 =1 nodo TTempo180' Così si calcola una corrente quando è sconosciuta, purché il Pnr sia sufficientemente preciso e la corrente si mantenga costante nel periodo considerato. È proprio la velocità della corrente che ha provocando lo scostamento di 3 mg tra Pns e Pnr. Fino alle 1100 la nave ha navigato con moto proprio (Pv e Vp) sotto l’azione di una corrente (Dc e Vc) la cui presenza è stata percepita solo al momento del confronto tra la posizione reale Y e quella stimata X. Dalle 0800 alle 1100 l’unità avrebbe dovuto navigare lungo la rotta vera AB Nel carteggio nautico è in uso indicare gli orari con quattro cifre successive, senza separazione tra le ore e i minuti. 2 5 92 La patente nautica mentre in realtà il suo moto effettivo si è sviluppato lungo AY. La destinazione è il punto B: come risolvere la situazione? È indispensabile rifasare la rotta considerando Y il nuovo punto di partenza per dirigere verso B e orientare la nave con una Pv che contrasti l’azione della corrente conosciuta. Quindi il problema è: qual è la prora da assumere per navigare su una data rotta vera in presenza di una corrente nota? I casi sono due in relazione alla velocità considerata: Vp o Ve. Prima di tracciare la corrente ricordarsi il detto: la corrente va, il vento viene. La Dc 225° indica che l’acqua si propaga verso tale direzione (come se fosse una rotta!), mentre la stessa direzione riferita al vento ne indica la provenienza. È ormai diffusa l’usanza di indicare anche la direzione della corrente con la stessa terminologia propria della provenienza del vento. Dire corrente di libeccio o di SW non deve trarre in inganno, si intende sempre la direzione 225°, cioè il verso della corrente. Calcolo della Pv Ripartiamo dal punto nave rivelato Y dell’esempio precedente e procediamo come in figura 8, fase A: • si traccia la nuova rotta vera tra Y e B; • si riporta da Y il vettore corrente (Dc e Vc) già calcolato (attenzione, la corrente ‘va’). Data la Rv e la Vp è necessario determinare Pv e Ve È il caso più frequente nella pratica. Per trovare la Pv si deve risolvere il triangolo della corrente. La figura 8, fase B, rappresenta graficamente i valori noti (cerchiati) e quelli non conosciuti (punto interrogativo): • vettore corrente: è noto per intero (Dc e Vc); • vettore propulsivo: è nota solo la Vp, cioè la ‘lunghezza’ del lato assente del triangolo; • vettore effettivo: è nota la sola Rv. Come si procede per trovare Pv e Ve? Esaminiamo la figura 8, fase C. • Si prende, sulla scala delle distanze, un’apertura di compasso pari al valore Vp. • Facendo centro sulla cuspide del vettore corrente si posiziona l’altra punta del compasso sulla Rv e si determina così il punto Z. • Si congiunge la cuspide con Z e si ottiene la chiusura del triangolo. • L’orientamento di tale lato, misurato con le squadrette nautiche, è la Pv cercata. • Sulla Rv rimane determinato il segmento YZ, che è la Ve di navigazione che deve essere usata per la stima della nuova rotta e il calcolo dell’ora di arrivo (Opa). Quindi la nave (figura 8, fase D) deve assumere una prora parallela alla Pv trovata. Il moto proprio sposta lo scafo sulla superficie Lezione 5 – Problema della corrente 93 Figura 8. Calcolo della prora vera e della velocità effettiva X 1100 Nuova rotta vera Fase A B Y 1100 Dc e Vc B 5 Fase B Rv Ve? Y Pv? Vp Dc e Vc B Z Rv e Ve Fase C Y Pv e Vp Dc e Vc B Fase D Pv e Vp Y Rv e Ve Dc e Vc Per riportare da Y il vettore corrente (fase A), si traccia con le squadrette nautiche, partendo da Y verso 225°, un segmento che rappresenta Dc. Con il compasso si prende, sulla scala delle distanze, un’ampiezza pari a Vc e si riporta lungo il segmento già tracciato. 94 La patente nautica Lezione 5 – Problema della corrente 95 Figura 9. Calcolo della prora vera e della velocità propria Fase A B Figura 10. Calcolo della rotta vera e della velocità effettiva in presenza di corrente nota Fase A O 0800 Rv e Ve Pv 090° Vp 6 Rv ? Ve ? Y Pv? Vp? Dc 135° Vc 2 Dc e Vc Z Fase B B Rv e Ve Fase B O 0800 Pv 090° Vp 6 Y Rv 113° Ve 7 Pv e Vp 5 A X 0900 Dc e Vc 1000 Fase C dell’acqua nella direzione Pv con velocità Vp. Il vettore corrente sposta l’acqua nella direzione Dc con velocità Vc. La combinazione dei due movimenti sposta la nave, rispetto al fondo, nella direzione voluta Rv con velocità effettiva Ve. L’angolo tra la Rv e la Pv è l’angolo di deriva (der). Data la Rv e la Ve è necessario determinare Pv e Vp È il problema da risolvere quando si intende percorrere una Rv con una data Ve. Si vuole, per esempio, percorrere la distanza YB 16 mg in due ore di tempo, in presenza di una corrente nota: la velocità effettiva è Ve = YB/2h = 8 nodi (figura 9, fase A). Il problema è simile a quello precedente, solo che in questo caso l’apertura di compasso, pari a Ve 8 nodi, si riporta lungo la Rv, come mostrato nella figura 9, fase B. Il tratto YZ rappresenta Ve. La Pv e la Vp sono individuate dal segmento tracciato dalla cuspide al punto Z. Determinare Rv e Ve quando si naviga con Pv e Vp in presenza di una corrente nota Dc e Vc È il problema più comune nella propulsione velica quando si deve mantenere una determinata Pv e Vp. La Rv e la Ve sono indispensabili per conoscere la posizione stimata. Una nave parte alle 0800, con Pv 090° e Vp 6 nodi, in presenza di una corrente Dc 135° e Vc 2 nodi (figura 10, fase A). Dopo un A Rv e Ve – Dc e Vc P Pv e Vp O 0800 Dc e Vc determinato periodo di tempo, un’ora nel caso del nostro esempio, la nave si troverà sul punto X. Dopo due ore la posizione stimata sarà quella delle ore 1000 e così via. La figura 10, fase B, mostra il tracciamento dei vettori componenti. Dal punto O (0800) si traccia il vettore proprio (Pv, Vp) di lunghezza OA proporzionale, secondo la scala scelta, alla velocità propria Vp. Dal punto A si traccia il vettore della corrente con la stessa scala usata per il tracciamento di Vp. Unendo il punto O con la cuspide della corrente, determiniamo il vettore effettivo Rv e Ve. Il punto X è la posizione stimata dopo un’ora di navigazione. A tale risultato si perviene anche nel seguente modo (figura 10, fase C): • dal punto O si traccia Pv di lunghezza Vp e si ottiene il punto P; • dal punto O si traccia il prolungamento del vettore corrente nella direzione opposta a Dc, mantenendo la stessa ampiezza Vc: si ottiene così il punto A; 96 La patente nautica Lezione 5 – Problema della corrente: esercizi guida 97 Figura 11. Esercizio 1: fase D, E, F Figura 11. Esercizio 1: fase A, B, C 1354 Rv 102° 1600 Con le S.N. si congiungono le estremità dei due vettori ottenendo la direzione della Pv 088°. Tracciamento e misura della Rv Fase A Fase D Dal punto di partenza si traccia il vettore corrente: Dc 200° e Vc 1.5 nodi (ricordarsi che la corrente va verso la direzione 200°). Vc 1.5 Fase B Dc 200° Vc 1.5 Ve 6 Fase C Vp 6.6 Vp 6.6 Fase E Ve 6 Dc 200° Vc 1.5 Dal punto di partenza si riporta, lungo la rotta vera, un segmento di ampiezza pari alla Ve 6 nodi. Adesso il vettore effettivo è conosciuto completamente. • unendo A e P si ottiene la rotta vera Rv e la velocità effettiva Ve. Problema della corrente: esercizi guida Per risolvere bene e rapidamente i problemi della corrente, è necessario acquisire il procedimento di esecuzione, che sarà sempre lo stesso per ciascun caso da risolvere. Le uniche variabili saranno i dati da considerare, di volta in volta, a seconda della situazione. A tale scopo è opportuno studiare attentamente i seguenti esercizi guida, che illustrano la metodologia in uso. Esercizio 1 (figura 11) Usare la carta 5 o 5D. Problema Determinare la Pv e la Vp per navigare sulla rotta Rv con Ve nota e in presenza di una corrente conosciuta. Testo Rv 102°, Ve 6 Pv 088°, Vp 6.5 Fase F Con il compasso si prende la lunghezza del segmento ottenuto e se ne misura l’entità sulla scala, al lato della carta, trovando il valore Vp 6.5 nodi. I tre vettori del triangolo della corrente sono tutti noti. Si deve assumere Pv 088° e Vp 6.5 nodi per giungere a destinazione alle 1600, in presenza della corrente indicata. Alle 1354 si parte dal punto di coordinate Lat 42° 53'.2 N e Long 010° 03'.0 E per dirigere sul punto situato a Nord del fanale dello Scoglietto (Portoferraio) alla distanza di un miglio. Sapendo che in zona agisce una corrente avente Dc 200°, Vc 1.5 nodi e volendo giungere a destinazione alle 1600, determinare: Ve, Pv e Vp. Soluzione Si posizionano sulla carta il punto di partenza e quello di arrivo. Unendo i due punti, con le S.N. o una riga, si trova il valore di Rv 102° (fase A). In questo caso si deve calcolare la Ve per giungere esattamente alle 1600, cioè si devono percorrere 12.6 mg. nel tempo di 126 minuti: si applica la formula Ve:60 = 12.6:126. Risolvendo si ottiene Ve = 6 nodi. Adesso la Ve è nota! La corrente è: Dc 200° e Vc 1.5 nodi. Per determinare graficamente la Pv e la Vp si procede come indicato nelle fasi B, C, D, E, F. 5 98 La patente nautica Lezione 5 – Problema della corrente: esercizi guida 99 Figura 12. Esercizio 2 Esercizio 2 (figura 12) Usare la carta 5 o 5D. Problema Determinare la Pv e la Ve per navigare su una determinata Rv potendo sviluppare una Vp in presenza di una corrente conosciuta. Testo Alle 1100 si parte, con Vp 6 nodi, dal punto di coordinate Lat 42° 34'.4 N e Long 011° 04'.0 E per dirigere verso il punto di coordinate Lat 42° 42'.9 N e Long 010° 54'.3 E. Sapendo che in zona agisce una corrente avente Dc 275° e intensità Ic 1.5 nodi, determinare: Pv e Ve. Soluzione In questo caso si tratta di stabilire con quale Pv si deve governare e quale Ve si deve considerare per determinare il Pns, tenendo conto della corrente presente nella zona. Si posizionano sulla carta il punto di partenza e quello di arrivo, si traccia la rotta e se ne determina il valore. Poi si procede come indicato nella figura. Esercizio 3 (figura 13) Usare la carta 5 o 5D. Problema Determinare la Rv e la Ve seguite, navigando con una Pv e una Vp in presenza di una corrente conosciuta. Testo Alle 1000 la posizione è per Nord a 3 miglia dal faro di Punta del Fenaio (Isola del Giglio). Si naviga con Pv 280° e Vp 5 nodi in presenza di una corrente Dc 350° e Vc (Ic) 2 nodi. Trovare Rv e Ve per determinare la posizione stimata. Soluzione Si posiziona sulla carta il punto delle ore 1000 situato verso 000° e alla distanza di 3 miglia rispetto al faro considerato. Da detto punto si procede come indicato nella figura. Esercizio 4 (figura 14) Usare la carta 5 o 5D. Problema Determinare la Dc e la Vc (Ic) dal confronto tra il Pns e il Pnr riferiti alla stessa ora. Testo Alle 1400 si parte da Porto Santo Stefano con Rv 330° e Vp 7 nodi. Alle 1530 si effettua il Pnr con i seguenti rilevamenti veri: • faro Punta Lividonia: Rlv 148°; • faro Formica Grande: Rlv 276°. Mettere il punto sulla carta e calcolare il vettore corrente dal confronto tra il Pns e il Pnr. A Fase A Si traccia la rotta tra il punto di partenza P e quello d’arrivo A e si misura Rv 320°. Rv 320° A 1100 Vp 6 P Fase B Dallo stesso punto si traccia, altresì, il vettore corrente Dc 275° e Vc 1.5 nodi (ricordarsi che la corrente va verso la direzione indicata). Vc 1.5 n P Dc 275° A P Fase C Si apre il compasso di una quantità pari a Vp 6 nodi e, a partire dal vettore corrente, si porta l’altra punta del compasso sulla Rv ottenendo il punto P. Vp 6 P A Fase D Il punto così trovato è l’estremità del vettore effettivo Ve 7 nodi, cioè la velocità per aggiornare la stima. Si unisce la punta del vettore corrente con il punto P e si misura la Pv cercata (330°). Ve 7 P 5 100 La patente nautica Lezione 5 – Problema della corrente: esercizi guida 101 Figura 13. Esercizio 3 Soluzione Dopo aver tracciato la rotta vera 330° si procede come indicato in figura. Esercizio 5 (figura 15) Usare la carta 5 o 5/D. Problema di navigazione completo Tempo di svolgimento: 30 minuti. Testo Attenzione: la declinazione da usare è la seguente: (1998) 3° 04' W (12' W). Aggiornare per l’anno 2003 (mese di gennaio); la tabella delle deviazioni è quella del testo. 1.Alle 1210 siete sul punto (da considerarsi preciso) di Lat 42° 33'.7 N e Long 010° 51'.2 E e dirigete, con Vp 8 nodi, verso Punta Ala (fare l’atterraggio sullo Scoglio dello Sparviero). Considerando assenti vento e corrente, determinare: Rv, Pv, Pb, Vm. Riportare il Pns ogni 30 minuti. 2.Alle 1340 eseguite il Pnr rilevando, con la bussola di bordo, i seguenti punti cospicui: • P.o Peroni: Rlb 355°; • Campanile (Castiglion della Pescaia): Rlb 052°. 3.Determinare la corrente e, volendo arrivare sul punto di atterraggio alle 1427, calcolare i parametri necessari per navigare in presenza della corrente: Rv, Pv, Pb, Ve, Vp, der, Vm. 4.Determinare le coordinate del Pnr delle 1340. Svolgimento 1.Aggiornare la declinazione d(1998) 3° 04' W (12' W). Tra il 1998 e il 2003 sono trascorsi 5 anni, quindi: • 5 anni × 12' = 60', in aumento perché la variazione è di verso concorde al valore iniziale (ambedue W); 3° 04' + 60' = 3° 64' = 4° 04'. Quindi d(2003) è di circa 4° W, il sottomultiplo di 4 primi è insignificante. 2.Riportare le coordinate sulla carta (controllo: il punto è per 234° a 1.6 mg dal faro delle Formiche di Grosseto). 3.Tracciare la rotta tra il punto delle 1210 e lo Scoglio dello Sparviero (punto d’atterraggio): Rv 336°, in assenza di vento e corrente anche la Pv è 336°. • Calcolo della Pb: per governare si determina la Pb con la formula Pb = Pvd-δ, dove Pm = Pv-d. Pertanto, conoscendo la Pv e la declinazione aggiornata, si calcola la Pm (Pm = 336°−(−4) = 340°), con la quale si entra nella tabella delle deviazioni dove la δ è 0°. Quindi la Pb è 340° e la Vm = d+δ = 4° W. 4.Riportare il Pns ogni 30 minuti. I Pns sono distanziati di 4 mg a partire dal punto delle 1210. 5.Determinare il Pnr delle 1340 con i rilevamenti misurati che devono, assolutamente devono, essere corretti nei corrispondenti valori veri per poterli tracciare sulla carta. La correzione si effettua considerando la Vm, già calcolata, perché la prora ha sempre il valore iniziale. • Si applica la formula Rlv = Rlb+δ+d = Rlb+Vm: I 1000 II I Fase A II Dal punto si riporta sia il vettore proprio sia quello della corrente. Dc 350° Vc 2n Pv 280° Vp 5n Fase B 1000 Si riporta la parallela al vettore corrente dalla cuspide del vettore proprio. Rv 298° Ve 6n Fase C 1000 Unendo il punto nave con la cuspide del vettore corrente si ha il vettore effettivo, il cui valore si misura, con S.N. e compasso, con la procedura ormai nota. Rlb 355°052° +(±Vm)–4°–4° Rlv351°048° • I predetti rilevamenti si tracciano sulla carta con linea tratteggiata. • Si aggiorna la stima riportando sulla rotta il Pns alla stessa ora di quello rilevato. Tra i due punti c’è uno scostamento che è stato provocato dall’azione di una corrente di cui dobbiamo calcolare la direzione e la velocità. • Tracciare la nuova Rv, tra il Pnr e il punto di atterraggio, per riprendere il cammino verso la destinazione correggendo la situazione di fuori rotta. La Rv è di 324°. 6.Dal confronto tra Pns e Pnr si nota che quest’ultimo è spostato di 3 mg verso 130° rispetto al Pns considerato. Dato che lo scostamento è riferito al 5 102 La patente nautica – Lezione 5 Lezione 5 – Errori strumentali e di governo 103 tempo di 90 minuti, il vettore corrente è: Dc 130° e Vc 2 nodi (V:60 = 3:90). • Si riporta il vettore sulla carta come indicato nella figura. 7.La distanza tra lo Scoglio dello Sparviero e il Pnr delle 1340 è di circa 6.4 miglia. Volendo arrivare alle 1427 si deve assolutamente navigare con una velocità effettiva di Ve 8.1 nodi. Infatti, con tale velocità si percorrono circa 6.4 miglia nel tempo di 47 minuti (V:60 = 6.4:47). 8.Calcolata la Ve è possibile determinare Pv e Vp per contrastare l’azione della corrente. • Si regola il compasso sulla Ve e si riporta tale lunghezza, a partire dal Pnr considerato, sulla direzione della rotta vera (ricordarsi che la Ve ‘giace’ solo sulla Rv). • Si traccia il lato di chiusura del triangolo e si misura, con il compasso e le S.N., Pv 322° e Vp 9.8. 9.Per governare l’imbarcazione sulla Pv 322° si calcola la prora bussola: • La Pm è: Pm = Pv-d = 322° − (−4) = 326°. • Si entra nella tabella delle deviazioni con Pm 326° dove si legge δ –1°. • Pb = Pv − d − δ = 322° − (−4) − (−1) = 327°. La Vm = [− 4° + (−1°)] = −5°. • La deriva è data da Rv−Pv = 324°−322° = +2° (a dritta). darsi che la Vp ‘giace’ sulla direzione della Pv. Attenzione: Il triangolo della corrente, come indicato nel grafico allegato, poteva essere disegnato a parte e con scala ridotta (50%). Questa soluzione è talvolta da preferirsi per ottenere un carteggio ‘più ordinato’ e quando i vettori sono di grande valore. 10. Coordinate Pnr delle 1340: Lat 42° 42'.6 N, Long 010° 47'.8 E. Nel caso si voglia mettere a calcolo la Vp, anziché la Ve, l’apertura del compasso, regolata sul valore di Vp, si riporta dalla ‘cuspide’ della corrente. Ricor- Solcometro-tachimetro Il solcometro o log conta le miglia percorse, mentre il tachimetro, associato al solcometro (proprio come sull’automobile ci sono il contachilometri e il tachimetro), misura la velocità istantanea. Il solcometro può essere dotato di sensori di varia specie applicati allo scafo. In base al tipo di sensore abbiamo: solcometro a elica, a pressione, elettromagnetico, sonar-doppler. Lo strumento, ad eccezione di quello sonar-doppler, misura la distanza percorsa in funzione della velocità rispetto al movimento relativo tra scafo e superficie del mare. Tale velocità può essere considerata la velocità propulsiva. Il tachimetro non misura la velocità effettiva perché il sensore associato non è influenzato dal moto della corrente. In presenza di solo vento la velocità propulsiva Vp, misurata dallo strumento, può essere considerata corrispondente alla velocità effettiva Ve. In caso di moto ondoso il percorso registrato dal solcometro è superiore a quello reale. La velocità misurata rispetto all’acqua è superiore a quella media di avanzamento. Inoltre il solcometro non è molto preciso per i seguenti motivi: • imprecisione nella taratura; • cattivo stato di manutenzione dei sensori (possibile solo con lo scafo a secco); • cattivo funzionamento per la presenza di corpi estranei sui sensori a scafo; L’imprecisione dello strumento può essere considerata di 1/20 della velocità misurata. Figura 14. Esercizio 4 b) a) c) d) Pns 1530 Pns 1530 Rv 330° Porto S. Stefano 276° Pnr 276° 10.5 miglia 1530 1530 148° 148° 1400 1400 1400 1530 Da qui si riporta il vettore 1400 a) Rv 330° b) Si tracciano i rilevamenti e si trova il Pnr delle ore 1530. c) La distanza percorsa in 90 minuti con velocità 7 nodi è di 10.5 miglia. Si riporta tale valore lungo la rotta, determinando il Pns contemporaneo a quello rilevato. d) La distanza misurata tra Pns e Pnr è di 1.4 miglia e rappresenta lo scostamento tra i due punti in 90 minuti di navigazione. Il rapporto tra lo scostamento e il tempo in cui si è verificato è la velocità della corrente: Vc = (1.4/90) × 60 = 0.9 nodi. La direzione della corrente si misura con le S.N. ed è di 186°. Ricordarsi che la Dc è sempre orientata dal Pns verso il Pnr. Il vettore trovato si riporta a partire dal Pnr, cioè dal punto dal quale deve riprendere la navigazione con la nuova Rv. Errori strumentali e di governo Oltre ai fattori meteomarini, esistono altri elementi che influiscono sulla precisione della posizione stimata. Sono gli errori strumentali e la cattiva conduzione della nave. Errori strumentali Bussola L’errore preponderante è attribuibile alla suddivisione, di 5 gradi in 5 gradi, della rosa graduata. Tale è quindi l’errore (±5°) a cui può essere soggetto il valore di Pv. 5