Nautisk mil

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Ej att förväxla med sjömil (äldre mått).

Nautisk mil (förkortat M)[1], även benämnd distansminut eller sjömil, är en längdenhet som används internationellt inom sjöfart och luftfart. En nautisk mil definieras som exakt 1 852 meter.[2] Den nautiska milen är inte en SI-enhet, men den är godkänd för användning inom SI.

Historisk bakgrund[redigera | redigera wikitext]

De historiska definitionerna av meter och nautisk mil utifrån båglängden från nordpolen till ekvatorn motsvarande 90°.

Vinkelmätning har i hundratals år varit det dominerande sättet att uppmäta avstånd till sjöss. Detta gjorde det naturligt att införa längdenheter som var baserade på vinkelmätningar. Den nautiska milen definierades ursprungligen som längden motsvarande vinkeln en bågminut, alltså en sextiondels grad, längs med en meridian (en skärning mellan jordytan och ett plan som innehåller båda polerna). Eftersom jorden inte är exakt sfärisk utan är tillplattad vid polerna kommer en bågminut att motsvara en något kortare sträcka nära polerna jämförd med nära ekvatorn. För att hantera detta omdefinierades den nautiska milen under 1800-talet till att motsvara den genomsnittliga längden längs en meridian av vinkeln en bågminut. Under tidigt 1900-tal valdes i stället att direkt definiera den nautiska milen som 1 852 meter. Därmed är en nautisk mil numera officiellt inte alls kopplad till gradmätningar, även om detta alltså är den historiska bakgrunden till begreppet.

I slutet av 1700-talets introducerades längdenheten meter med den ursprungliga definitionen att avståndet från ekvatorn till nordpolen var 10 000 kilometer. Samma avstånd motsvarar även 5 400 nautiska mil enligt den historiska definitionen. Detta ger under antagandet att jorden är exakt sfärisk ett samband mellan en meter och en nautisk mil. De historiska definitionerna innebär således att en nautisk mil motsvarar 50/27 kilometer, eller omkring 1 851,85 meter. Numera definieras metern på helt annat sätt och en nautisk mil är alltså direkt definierad som 1 852 meter.

Indelningar och liknande enheter[redigera | redigera wikitext]

En tiondels nautisk mil kallas för kabellängd och motsvarar således exakt 185,2 meter. Namnet kommer av att repslagarbanor ofta byggdes med ungefär den längden och därmed trossarna, "kablarna", kom att vara så långa.

Det är även vanligt att använda enheten distanssekund, vilket är en sextiondel av en sjömil eller knappt 30,9 meter. Denna enhet ansluter till den historiska definitionen av sjömil som en minut längs med en meridian.

En vanlig enhet för hastighet till sjöss och i luften är knop, vilket definieras som 1 nautisk mil per timme.

I äldre svensk litteratur definierades sjömil som längden av 1/15° längs ekvatorn, vilket motsvar 7 420 meter. Detta är dock numera en obsolet enhet och sjömil är därför att betrakta som helt synonymt med en nautisk mil, om inte annat särskilt anges.

Terminologi kring gradmätningar[redigera | redigera wikitext]

Den nautiska milen definierades historiskt utifrån båglängden på det geografiska sfäriska koordinatsystem, som har en radie lika med radien från jordens medelpunkt till jordytan och vinkeln 1/60 grad, även kallad 1 minut (1'). Enheten minut betecknar alltså 1/60 grad. Vinkeln 1/60 minut kallas i sin tur 1 sekund (1"). (Det totala vinkelområdet för meridiancirkeln är naturligtvis 360 grader (se även vinkel).)

Behovet fanns tidigt i sjöfartens utveckling av att kunna fastställa sin position på öppet hav utan möjlighet till visuell kontakt med referenspunkter på fastlandet och det omöjliga i att kunna mäta en tillryggalagd sträcka med hög noggrannhet i en viss riktning på havet, ledde tidigt fram till att man fastställde ett geografiskt sfäriskt koordinatsystem för jordklotet som följer jordytans approximativt sfäriska form. Man kom inom navigationstekniken tidigt underfund med att man med utgångspunkt från vinkelmätning mot solen eller någon annan synlig himlakropp i förhållande till horisonten och en klocka med stor noggrannhet kunde bestämma sin position på jordytan under antagandet att jorden hade en idealisk sfärisk form (någon tillräckligt exakt klocka hade man dock inte tillgång till före kronometern, annat än genom tabeller på kommande astronomiska händelser).

I det geografiska sfäriska koordinatsystemet utgår man således inte från sträckor utan från vinklar i förhållande till jordaxeln i två mot varandra vinkelräta referensplan som skär jordytan:

  1. latituden definierar vinkeln i nord-sydlig riktning mot jordaxeln; nord 0-90° respektive syd 0-90° där 0° motsvarar ekvatorn och 90° motsvarar nordpolen respektive sydpolen.
  2. longituden definierar vinkeln i ost-västlig riktning med utgångspunkt från nollmeridianen; ost 0-180° respektive väst 0–180°. Nollmeridianen 0° går igenom Greenwich och 180° definierar datumlinjen på motsatt sida av jordklotet.

Lägespositionen på havet anges således inte av sträckor i meter eller kilometer från någon referenspunkt utan som vinklar utifrån ovanstående referenser.

Ursprunget till det ojämna talet 1852 meter för en nautisk mil har sin grund i hur man efter många olika förslag på slutet av 1700-talet hade ett önskemål att definiera måttenheten meter utifrån en naturkonstant och som skulle gälla som standardiserat basmått över hela världen. Efter verkliga uppmätningar av långa sträckor på jordytan, bland annat från Dunkerque till Barcelona och motsvarande gradtalsområde med flera oberoende sextanter, bestämde man att båglängden utefter jordytan från nordpolen till ekvatorn, det vill säga 90°, skulle motsvara längden med det hela talet 10 000 000 meter (10 miljoner meter). 1/60 grad av detta mått, skulle vara grunddefinitionen för 1 nautisk mil. En beräkning av båglängden utefter jordytan ger:

  • 1 nautisk mil = 10 000 000/90°/60' = 1851,851852 meter. Detta tal avrundade man till 1852 meter.[3]

Man övergav senare definitionen av metern utifrån båglängden från nordpolen till ekvatorn och använde i stället andra referensmått för att få en internationell likare på metern, men behöll det hela talet 1852 meter som sträckan i enheten [meter] för en nautisk mil. Sträckan 1 852 meter motsvarar fortfarande med tillräcklig hög noggrannhet båglängden av 1/60 grad i de allra flesta tillämpningar över hela jordklotet inom både sjöfart och luftfart där man för navigationsändamål önskar uttrycka en längd i meter. Man fick på detta sätt en lämplig måttenhet på sjön för att ange en sträcka som också är lätt visuellt gripbar. Utifrån den nautiska milen definierade man enheten för hastighet till sjöss och i luftrummet som nautiska mil per timme, kallat knop som egentligen avser 1/60 grad per timme:

  • 1 knop = 1 nautisk mil per timme

Senare tiders mer noggranna uppmätningar visade att sträckan från nordpolen till ekvatorn utefter en meridian inte var exakt 10 000 000 meter och att krökningsradien varierar genom att jorden inte är idealiskt klotformad utan tillplattad vid polerna. Detta förhållande har i praktiken ingen betydelse genom att avvikelsen från det ursprungligen fastslagna helt sfäriska geografiska koordinatsystemet mot verkliga förhållanden utefter jordytan ger ett fel i beräkningar på maximalt 10 meter. Även vid en översättning av den nautiska milen till meter har det ingen praktisk betydelse att man avrundade 1/60 grad, motsvarande 1 851,851852 meter, till 1 852 meter genom att positionen alltid hänförs till ett fastlagt geografiskt koordinatsystem uttryckt i grader. Skillnaden mellan det avrundade talet och det beräknade talet med 3 decimaler blir endast 0,148 meter. På en sträcka av 100 nautiska mil, exempelvis den kortaste sträckan mellan Sandhamn utanför Stockholm och VisbyGotland blir felet endast cirka 15 meter.

GPS-satellit i bana runt jorden.

Det viktiga inom sjöfarten eller flyget är inte tillryggalagd sträcka eller beräknad sträcka i meter med högsta noggrannhet utan den aktuella positionen med hög noggrannhet, hänfört till jordytan. I samband med introduktionen av GPS-systemet fastslogs det nya systemet WGS 84 som tar hänsyn till att jorden inte är idealiskt klotformad. Äldre sjökort var uppritade efter denna modell.[förtydliga]

Genom att positioner med dagens positioneringsteknik utgår från WGS 84 och man direkt kan få sin position i detta system automatiskt beräknad 1 gång per sekund (beroende på vilken satellitnavigeringsutrustning som används) var helst på jordklotet man befinner sig, har behovet av att logga sin färdväg eller bestämma sin position med sextant eller exempelvis radiopejling, i praktiken försvunnit. Inom yrkessjöfarten sker dock en kontinuerlig inprickning på de tryckta sjökorten för att eliminera risken för fel på navigationsutrustningen eller de aktuella GPS-satelliterna som även inbegriper differentiell GPS (DGPS), utom i de fall då man helt gått in för elektroniska sjökort. Man har även andra system för minst tre- eller fyrdubbel säkerhet i högtrafikerade och kustnära farvatten som exempelvis DECCA-systemet som baseras på radiopejling[ifrågasatt uppgift] mot noggrant uppmätta referenspositioner på fastlandet.

Vid positionsangivelser i det sfäriska koordinatsystemet WGS 84 med angivelse av gradtal i latitud och longitud uppges positionen i grader, minuter och sekunder, med följande symboler angivet efter talen:

  • Grader anges med den vedertagna symbolen för grader, en upphöjd ring: °
  • Minuter anges som en apostrof (rakt vertikalt kort upphöjt streck): '[källa behövs]
  • Sekunder anges som två apostrofer: ''

Sjökorten är graderade i grader, minuter och tiondels minuter motsvarande 185,2 meter. Sekunder anges inte. I stället anges minuten i decimal form, vanligtvis med 3 decimalers noggrannhet, vilket motsvarar en noggrannhet på cirka 1,8 meter. En positionsangivelse i talvärden från en navigator i Stockholms skärgård kan se ut som följande:

  • Latitud, nord: 59°32,335'N
  • Longitud, ost: 18°55,735'E

Utifrån dessa värden kan man utan behov av några beräkningar direkt pricka in positionen på sjökortet med tillräckligt hög noggrannhet. I innerskärgården finns det normalt någon verklig referenspunkt (en grynna, holme eller dylikt) att jämföra med som ger den faktiska positionen som enbart beror av noggrannheten i uppritning av sjökortet.

En ordinär GPS-mottagare har inte en högre noggrannhet än cirka 10 meter. Om GPS-utrustningens automatiska medelvärdesberäkning av flera oberoende beräkningar i samma position utnyttjas kan ofta en noggrannhet ner mot 5 meter uppnås under gynnsamma förhållanden där signaler från 12 satelliter tas emot. Vid bestämning av positioner inom lantmäterieverksamhet för exempelvis fastställande av fastighetsgränser, ligger man på en noggrannhet på 1 cm där man förutom ordinär GPS använder parallella system för att kalibrera de mindre noggranna GPS-positionerna mot fastlagda referenspunkter på land.

Referenser[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Sjöfartsverket beteckningar i svenska sjökort.
  2. ^ ”Hur lång är en sjömil?”. Allt om Vetenskap. http://www.alltomvetenskap.se/index.aspx?article=1239. 
  3. ^ Beräknad båglängd för 1/60 grad på jordytan efter officiella jordradier vid ekvatorn respektive vid polerna ligger i området 1 855 –1 849 meter.

Se även[redigera | redigera wikitext]