La correzione dell amplitudine per il lembo superiore del Sole
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- Raffaella Costantini
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1 La correzione dell amplitudine per il lembo superiore del Sole di Antonio Adduci docente di Scienze della navigazione presso l ITTL C. Colombo di Camogli anno 2016 Generalità Com è noto l osservazione del Sole all ortivo e all occaso è utile per il controllo delle bussole in navigazione. Per un Ufficiale di esperienza è semplice osservare l astro, oltretutto con perizia, quando transita sull orizzonte astronomico (il lembo inferiore del disco è altro circa i 2/3 del diametro apparente rifratto sull orizzonte marino, per una elevazione dell occhio di 5 metri) ma nella maggior parte dei casi è più semplice osservarne il lembo superiore nell istante del sorgere o del tramonto quando l astro è ancora depresso rispetto all orizzonte astronomico. Lo scopo di questo lavoro è vedere come varia la correzione all amplitudine astronomica con l elevazione dell occhio nel caso in cui si osserva il lembo superiore del Sole. In appendice a questa trattazione saranno proposte delle tavole di correzione all amplitudine in funzione dell elevazione dell occhio tenuto conto che ai nostri giorni i punti di osservazione a bordo delle navi si trovano ad altezze sempre più elevate. Si ricorda che la tavola Nautica n. 17 (I.I 3070) edita dall Istituto Idrografico della Marina è stata calcolata per un osservatore il cui occhio è elevato 12 metri sul livello del mare. 1. L amplitudine All istante del sorgere e del tramonto vero l altezza dell astro è nulla. Il triangolo di posizione che si genera è quindi rettilatero. Ms Z Z 0 P 0 PN C W 90 - S Ampl N E A PS C Mi (figura 1) 1
2 Un triangolo sferico di questo tipo si può risolvere oltre che con il teorema fondamentale della trigonometria sferica (Eulero) anche con il teorema di Nepero. Applicando il più generale teorema di Eulero al triangolo sferico AZPNc di figura 1 si ottiene: cos(90 δ) = cos (90 φ) cos (90 ) + sin(90 φ) sin(90 ) cos Z 0 (1) Ovvero, dopo le dovute semplificazioni sin δ = cos φ cos Z 0 (2) da cui cos Z 0 = sin δ cosφ (3) Ricorriamo ora al concetto di Amplitudine (che ha valore quadrantale) per il quale possiamo scrivere e pertanto la (3) diventa Z 0 = 90 ± Ampl sin δ sin Ampl = cosφ (4) La (4) è la relazione implementata nella Tavola Nautica n. 17 delle già citate I.I dell Istituto Idrografico della Marina. Questa relazione è relativa ad una altezza vera nulla; nel nostro caso si riferisce all altezza del centro del disco solare sull orizzonte astronomico. L amplitudine è quella cosiddetta astronomica. Nella pratica di bordo però l osservazione del Sole per il controllo delle bussole è relativa al lembo superiore del disco quando lambisce l orizzonte marino. Rispetto all azimut vero che si osserverebbe con il centro del disco sull orizzonte astronomico (calcolato con il metodo dell amplitudine astronomica) c è una variazione. Vediamo quale può essere la correzione da apportare a questo azimut per riferirlo alla posizione di osservazione del disco sull orizzonte marino ( vedi figura 3) 2. La Correzione dell amplitudine al lembo superiore del Sole Come varia Z quando l altezza dell astro è prossima a zero? A tal proposito differenziamo la relazione di Eulero, ricavata dal triangolo di posizione, rispetto ad h e Z sinδ = sin φ sinh + cosφ cosh cos Z (5) 2
3 ovvero 0 = sinφ cos h dh cosφ sin h cos Z dh cosφ cos h sin Z dz (6) e raccogliendo a fattor comune sin φ cos h cos φ sin h cos Z dz = ( ) dh (7) cos φ cos h sin Z Ponendo h=0 la (7) diventa sin φ φ dz = ( dh = (tan cos φ sin Z ) sin Z ) dh = ( tan φ dh (8) 1 cos Z ) 2 e per la (3) dz = ( sin φ cosφ 1 sin2 δ cos 2 φ ) dh Dopo qualche passaggio si perviene a sin φ dz = ± cos 2 φ sin 2 δ dh (9) che rappresenta l espressione della correzione all amplitudine per il lembo superiore del Sole, positiva se l osservatore e l astro si trovano nello stesso emisfero, negativa se in emisferi opposti. Vediamo ora come varia l azimut al sorgere o al tramonto per piccole variazioni dell altezza. Poniamoci nelle condizioni di osservare il lembo superiore del Sole nell istante del sorgere o del tramonto apparenti: in questi casi l altezza osservata del lembo superiore vale zero (il Sole sorge e tramonta apparentemente sull orizzonte marino!). Quale sarà la corrispondente altezza vera? E nota la relazione: h v o = h o l.s. i r σ (10) 3
4 ove i è la depressione media dell orizzonte che si può calcolare con i = e (11) ed r è la rifrazione del Sole sull orizzonte (mediamente di circa 36.5) mentre è il semidiametro medio del disco (circa 15 ). La (9), tenendo conto della (10) e della (11), a parità di latitudine e declinazione dipende dall elevazione dell occhio. Pertanto al variare di quest ultimo elemento (e) l altezza vera del Sole, tenendo conto dei valori medi di rifrazione e semidiametro, diventa (per una elevazione di 12 m): e= 12 m i=6.1 h v o =-58 (v. figura 2) sin φ Ca = ± cos 2 φ sin 2 δ 58 che è la relazione usata per la compilazione della correzione dell amplitudine della tavola 17 delle già citate Tavole Nautiche. i= 6.1 h v o = -58 Orizzonte astronomico Orizzonte marino (figura 2) A titolo di ulteriore esempio, si riporta l espressione della correzione per l amplitudine per una elevazione di 24 m: i=8.7 h v o =-60 per cui la (9) diviene sin φ Ca = ± cos 2 φ sin 2 δ 60 4
5 La figura 3 evidenzia, da un punto di vista pratico, a cosa si riferisce il concetto di correzione Ca. In effetti, quando si osserva il lembo superiore del Sole, l amplitudine a cui l osservatore si riferisce è quella marina calcolata con la nota formula: Ampl marina = Ampl ± Ca in cui Ampl è l amplitudine astronomica calcolata con la (4). Quindi l amplitudine astronomica si riferisce alla posizione S1 della figura 3, mentre quella marina si riferirà alla posizione S del Sole nella stessa figura. traccia del parallelo di declinazione traccia del verticale del Sole East Ampl S1 Ca Orizzonte astronomico Orizzonte marino S traccia dell equatore celeste (figura 3) Per completezza si riportano di seguito alcune tavole di correzione calcolate al variare dell elevazione dell occhio dell osservatore. 5
6 e=6 m 10 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 15 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 20 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 25 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 30 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 35 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7 40 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,8 0,8 0,8 0,8 45 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1,0 1,0 1,0 50 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,3 55 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,4 1,4 1,5 1,6 1,7 60 1,4 1,4 1,5 1,5 1,5 1,5 1,6 1,6 1,7 1,8 2,0 2,2 2,5 65 1,8 1,8 1,8 1,8 1,9 2,0 2,0 2,2 2,4 2,6 3,0 3,9 6,6 70 2,3 2,3 2,3 2,4 2,5 2,7 2,9 3,2 3,9 5,3 80 4,7 4,8 5,2 5,9 7,9 correzione negativa se astro ed osservatore si sono in emisferi opposti 6
7 e=12 m 10 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 15 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 0,3 0,3 0,3 20 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 25 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,5 0,5 30 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 35 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 40 0,7 0,7 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,9 0,9 45 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 50 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,3 1,3 1,4 55 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,7 1,8 60 1,5 1,5 1,6 1,6 1,6 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,3 2,7 65 1,9 1,9 1,9 2,0 2,0 2,1 2,2 2,3 2,5 2,8 3,3 4,1 7,0 70 2,5 2,5 2,5 2,6 2,7 2,8 3,1 3,5 4,1 5,7 80 5,1 5,2 5,5 6,3 8,5 correzione negativa se astro ed osservatore sono in emisferi opposti 7
8 e=18 m 10 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 15 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 20 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 25 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 30 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 35 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 40 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,9 0,9 0,9 45 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 1,1 50 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,4 1,4 55 1,3 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,6 1,7 1,9 60 1,6 1,6 1,6 1,6 1,7 1,7 1,8 1,8 1,9 2,0 2,2 2,4 2,7 65 2,0 2,0 2,0 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,6 2,9 3,4 4,3 7,3 70 2,5 2,6 2,6 2,7 2,8 2,9 3,2 3,6 4,3 5,9 80 5,2 5,3 5,7 6,6 8,8 correzione negativa se astro ed osservatore sono in emisferi opposti 8
9 e=24m 10 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 15 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 20 0,3 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 25 0,4 0,4 0,4 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 30 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 35 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,8 0,8 40 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 45 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 1,1 1,2 50 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,4 1,5 55 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,6 1,7 1,8 1,9 60 1,7 1,7 1,7 1,7 1,7 1,8 1,8 1,9 2,0 2,1 2,3 2,5 2,8 65 2,0 2,1 2,1 2,1 2,2 2,2 2,4 2,5 2,7 3,0 3,5 4,4 7,5 70 2,6 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,3 3,7 4,4 6,1 80 5,4 5,5 5,9 6,8 9,1 correzione negativa se astro ed osservatore sono in emisferi opposti 9
10 e=30 m 10 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 15 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 20 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 25 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 30 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 35 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,8 0,8 0,8 40 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1,0 45 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 50 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,5 55 1,4 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5 1,5 1,6 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 60 1,7 1,7 1,7 1,7 1,8 1,8 1,9 2,0 2,0 2,2 2,3 2,6 2,9 65 2,1 2,1 2,1 2,2 2,2 2,3 2,4 2,6 2,8 3,1 3,6 4,6 7,8 70 2,7 2,7 2,8 2,8 3,0 3,1 3,4 3,8 4,6 6,3 80 5,6 5,7 6,1 7,0 9,4 correzione negativa se astro ed osservatore sono in emisferi opposti 10
11 e=36 m 10 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 15 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 20 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 25 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 30 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7 35 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 40 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1,0 1,0 1,0 45 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 50 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,5 1,6 55 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,6 1,6 1,7 1,7 1,8 1,9 2,1 60 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,9 1,9 2,0 2,1 2,2 2,4 2,7 3,0 65 2,2 2,2 2,2 2,3 2,3 2,4 2,5 2,7 2,9 3,2 3,7 4,7 8,1 70 2,8 2,8 2,9 2,9 3,1 3,3 3,5 4,0 4,7 6,5 80 5,8 5,9 6,3 7,2 9,7 correzione negativa se astro ed osservatore sono in emisferi opposti 11
12 e=42 m 10 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 15 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 20 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 25 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 30 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7 0,7 0,7 35 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 40 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1,0 1,0 1,0 1,0 45 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,3 50 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 55 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,6 1,6 1,7 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 60 1,8 1,8 1,8 1,9 1,9 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,5 2,8 3,1 65 2,3 2,3 2,3 2,3 2,4 2,5 2,6 2,8 3,0 3,3 3,8 4,9 8,3 70 2,9 2,9 3,0 3,0 3,2 3,4 3,6 4,1 4,9 6,7 80 6,0 6,1 6,5 7,5 10,0 correzione negativa se astro ed osservatore sono in emisferi opposti 12
13 e=48 m 10 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 15 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 20 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 25 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,6 30 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 35 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,9 0,9 40 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 45 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 50 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,7 55 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,7 1,7 1,8 1,8 1,9 2,0 2,2 60 1,9 1,9 1,9 1,9 2,0 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,6 2,8 3,2 65 2,3 2,3 2,4 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 3,1 3,4 4,0 5,0 8,6 70 3,0 3,0 3,0 3,1 3,3 3,5 3,8 4,2 5,0 7,0 80 6,2 6,3 6,7 7,7 10,3 correzione negativa se astro ed osservatore sono in emisferi opposti 13
14 Bibliografia La determinazione degli Azimut. Prof. G. Simeon, Prof. G. Lucarelli; Monografie della Cattedra di Astronomia Nautica Istituto Universitario Navale. Giannini-Napoli, Navigazione astronomica. Aldo Nicoli. Terza edizione, Del Bianco Editore. Astronomia Nautica. Giuseppe Severino. Terza edizione, Cedam, Padova. Astronomia Nautica. Ferdinando Flora. Quinta edizione. Hoepli, Milano. Tavole Nautiche, I.I Istituto Idrografico della Marina- Genova. Edizione 1961, ristampa
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