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Der Lauf der Sonne, die Jahreszeiten und die Navigation auf dem Meer – Blogpost 7 vom 26. März 2018

Forschungsschiff Sonne, Chile
26. März 2018

Blog #7 
Der Lauf der Sonne, die Jahreszeiten und die Navigation auf dem Meer  

Vor ein paar Tagen am 20. März war Herbstanfang auf der Südhalbkugel. Auch wenn man es an Bord der Sonne nicht bemerkt, aber wir sind jetzt in den Tropen. Inzwischen haben wir die Hälfte unserer Schiffsreise hinter uns und konnten in den letzten drei Wochen mit unseren Geräten viele Proben und Daten aus den Tiefen des Atacama-Grabens sammeln. Das geht durchgehend den ganzen Tag über und auch nachts arbeitet die Schiffcrew, bedient die Winden, setzt unsere Geräte aus oder holt sie aus dem Wasser. Kommen die Geräte um drei Uhr morgens an Deck, stehen die Wissenschaftler bereit und bearbeiten ihre wertvollen Proben sofort im Kühlraum. Technische Probleme sind meist schnell gelöst und bislang war unsere Ausfahrt sehr erfolgreich.

Frühling und Herbst

Während am 20. März auf der Nordhalbkugel der Frühling einsetzt, beginnt hier unten auf der Südhalbkugel der Herbst. Es ist die Tag- und Nachtgleiche; der Tag, an dem die Sonne mittags genau im Zenit am Äquator steht. Von der Nordhalbkugel aus gesehen steigt die Sonne dann weiter im Laufe des Jahres Richtung Norden und die Tage werden länger. Das geht so bis zum 21. Juni, dem Sommeranfang. Dann steht die Sonne mittags auf dem Wendekreis des Krebses bei 23,4 Grad Nord und bewegt sich anschließend wieder in Richtung Äquator. Um den 21. September beginnt das gleiche Spiel von vorn. Die Sonne steht im Äquator und es ist wieder Tag- und Nachtgleiche.

Das zugrunde liegende astronomische Ereignis liegt darin begründet, dass die Erdachse um etwa 23,4 Grad gegenüber ihrer Umlaufbahn um die Sonne gekippt ist und so für wechselnde Sonneneinstrahldauern, eben die Jahreszeiten, sorgt.

Die Erdachse ist gegenüber ihrer Umlaufbahn um 23,4 Grad gekippt. Deswegen gibt es die Jahreszeiten.
© Zeichnung Manfred Schlösser: Die Erdachse ist gegenüber ihrer Umlaufbahn um 23,4 Grad gekippt. Deswegen gibt es die Jahreszeiten.

Wir liegen jetzt ein paar Seemeilen nördlich vom Wendekreis des Steinbocks bei 23,4 Grad Süd vor der Küste Chiles in der Nähe von Antofagasta. Die Namen Krebs und Steinbock stehen für die Tierkreiszeichen am Firmament. Das ist der Himmelsbereich, in dem die Sonne von der Erde aus im Altertum gestanden hat. Heutzutage hat sich das ganze System etwas verschoben. Die englischen Begriffe „Tropic of the Cancer“ und „Tropic of the Capricorn“ erinnern an den altgriechischen Begriff „tropoi Heliou“ für Wendekreis. Die Tropen sind das Gebiet zwischen beiden Wendekreisen.

Klassische Navigation

Das deutsche Forschungsschiff Sonne ist mit modernsten Navigationsgeräten ausgestattet und per Satellitenantenne permanent in Kontakt zum Festland. Mit ihren dieselelektrischen Antrieben kann das Schiff genau auf Position gehalten werden, denn Ankern wäre bei einer Wassertiefe von über 8000 Metern nicht möglich. Schon lange vor der Einführung von GPS und Kartenplottern haben Seefahrer Techniken entwickelt, um den eigenen Standort zu bestimmen. Entgegen der landläufigen Meinung droht die Gefahr nicht dort draußen auf hoher See, sondern eher in Küstennähe, wo Untiefen und Riffe für manche Schiffe und ihre Besatzung das Ende bedeuteten. Deshalb weisen an diesen Stellen Leuchtfeuer und Seezeichen den Weg.

Kompass, Sextant und Peilscheibe

Zur guten Seemannschaft gehörten früher auf jedes seegehende Schiff als Pflichtausrüstung Seekarten, ein Sextant zur exakten Winkelbestimmung, Kompass, Lot, Logge, Peilvorrichtung und Handbücher mit Daten zu Gezeiten, Strömungen und Windverhältnissen. Peilte man in Küstennähe zwei Objekte, die auf der Seekarte verzeichnet sind, an und überträgt die gemessenen Winkel auf die Seekarte, konnte der eigene Standort auf der Kreuzung der beiden Standlinien festgelegt werden. Zusätzlich lassen sich aus der gemessenen Wassertiefe im Vergleich mit den Tiefenlinien der Seekarte Rückschlüsse ziehen. Den Leuchtfeuerverzeichnissen entnahm man Angaben zur Höhe des Leuchtfeuers, und mit einem Sextanten lässt sich der Abstand zu diesem aus dem Winkel Leuchtturmspitze, Schiff und Strand berechnen. Die eigene Position auf der Seekarte liegt dann auf dem Kreisbogen um den Leuchtturm. Mit einer zweiten Standlinie aus einer anderen Peilung wurde der eigene Standpunkt bestimmt.

Ohne Horizont keine Astronavigation

Mit einem Sextanten und einer genau gehenden Uhr wurden früher aus den gemessenen Winkeln von Sonne, Mond und Sterne und dem Horizont ähnlich dem Verfahren des Leuchtfeuerhöhenwinkels entsprechende Standlinien berechnet. Auch hier gilt, dass am Schnittpunkt zweier Standlinien der eigene Standort liegt und die Positionsangabe durch jede weitere Messung verbessert wird. Ein geübter Beobachter kann eine Genauigkeit von einer halben Seemeile erreichen. In der Nacht kann man den Horizont nicht sehen; deshalb nutzen die Seefahrer am Tage Sonne und Mond, die Sterne nur in der Dämmerungsphase. Bei bedecktem Himmel bleibt den Seefahrern noch die Möglichkeit, aus der eigenen Geschwindigkeit über Grund, dem Kompasskurs und möglichen Versatz durch Wind und Strömung ihre Position zu schätzen. Dieses als „Koppeln“ bekannte Verfahren half schon Kolumbus über den Atlantik. Interessant ist noch zu erwähnen, dass auch die heutige Astronavigation auf der irrigen Annahme beruht, dass die Erde im Zentrum steht und Sonne, Mond und Sterne sich um sie herum bewegen. Da die Bewegungen relativ sind, kommen trotzdem korrekte Ergebnisse dabei heraus. Und das seit Jahrhunderten.

Mit den Winkeln aus der Peilung kann man den Schiffsstandort grafisch ermitteln. Skizze: Manfred Schlösser
©Skizze: Manfred Schlösser. Mit den Winkeln aus der Peilung kann man den Schiffsstandort grafisch ermitteln.
 
 

 Spezifische Fragestellungen dieser Forschungsreise sind:

  • Welche sedimentären Prozesse liefern die Nahrung für die hadale Lebensgemeinschaft im Atacamagraben?

  • Wie unterscheiden sich der Artenreichtum, die Diversität und die Gemeinschaftsstruktur von Mikroorganismen, der Meio- und Makrofauna im Atacamagraben von Gräben in weniger produktiven Regionen und nahegelegenen Tiefsee- und Schelfgebieten?

  • Was sind die generellen biogeochemischen Charakteristika des Oberflächen- und Tiefensediments sowie der Wassersäule im eutrophen Atacamagraben?

  • Wie genau verläuft die Mineralisierung bei der Zersetzung organischen Materials im eutrophen Atacamagraben?

  • Wie effizient arbeiten die mikrobiellen Gemeinschaften unter extremen hydrostatischen Druckverhältnissen bei der Mineralisierung organischen Materials im Vergleich zu Gemeinschaften in seichteren Gefilden? Und in welchem Ausmaß beeinflussen spezialisierte, bisher unbekannte extremophile mikrobielle Gemeinschaften diese Prozesse?

Weitere Informationen

Mehr Details über das Projekt von der Süddänischen Universität.

Weiteres Bildmaterial zum Projekt.

Bericht über Ronnie N Glud bei Danmarks Radio (auf Dänisch)

Die SONNE ist ein modernes deutsches Forschungsschiff, dessen Fahrtgebiet hauptsächlich im Pazifik liegt. Die Ausfahrt SO261 läuft vom 2. März bis zum 2. April 2018.

Weitere Informationen zur SONNE finden Sie hier.

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