Wie wurden die Breitengrade ermittelt?

Wie wurden die Breitengrade ermittelt?

Die historische Bestimmung geografischer Positionen erforderte kluge astronomische Methoden und spezielle Instrumente. Entdecken Sie, wie Seefahrer und Astronomen früher den Himmel nutzten, um sicher zu navigieren und ihre genaue Nord-Süd-Position auf den Ozeanen zu bestimmen.

Wie wurden die Breitengrade ermittelt?

Die Ermittlung der geografischen Breite beruhte historisch auf der einfachen Messung von Winkeln zwischen dem Horizont und markanten Himmelskörpern. Seefahrer nutzten dafür Werkzeuge wie den Jakobsstab oder den Sextanten, um die Mittagshöhe der Sonne oder den Stand des Polarsterns zu bestimmen. Gepaart mit astronomischen Tabellen ließ sich so die exakte Position nördlich oder südlich des Äquators berechnen.

Die Bestimmung des Breitengrads war auf See lange Zeit die einzig verlässliche Navigationsmethode, während das Längengradproblem mangels präziser Uhren jahrzehntelang ungelöst blieb. Wer den breitengrad bestimmen historisch wollte, musste lediglich den höchsten Stand eines bekannten Gestirns abpassen. Auf der Nordhalbkugel bot sich dafür der Polarstern an, da sein Höhenwinkel über dem Horizont fast exakt dem Breitengrad des Beobachters entspricht.

Am Tag gestaltete sich das Verfahren etwas aufwendiger. Kapitäne peilten die Sonne an ihrem höchsten Punkt an - dem sogenannten Ortsmittag. Doch dieser Winkel allein reichte nicht aus, da die Sonne im Jahresverlauf zwischen den Wendekreisen wandert. Zum Ausgleich dieser Bewegung benötigten die Seefahrer sogenannte Deklinationstabellen, die die tagesaktuelle Abweichung der Sonne vom Himmelsäquator verzeichneten.

Die mathematische Berechnung Schritt für Schritt

Um die geografische Breite aus dem Sonnenstand zu berechnen, wird eine standardisierte mathematische Formel angewendet. Diese lautet: Breite = (90 Grad - Höhenwinkel) + Deklination. Der Wert der Deklination wird je nach Jahreszeit und Halbkugel addiert oder subtrahiert.

Ein konkretes Rechenbeispiel verdeutlicht das Prinzip der unterschied längengrad breitengrad navigation. Ein Navigator misst zur Mittagszeit einen maximalen Sonnenhöhenwinkel von genau 52 Grad über dem Südhorizont. Der Blick in das Nautische Jahrbuch für diesen spezifischen Kalendertag zeigt eine nördliche Sonnendeklination von plus 12 Grad.

Zuerst ermittelt der Seemann die sogenannte Zenitdistanz, indem er den gemessenen Höhenwinkel von 90 Grad abzieht. Das Zwischenergebnis lautet 38 Grad. Im letzten Schritt rechnet er die Deklination hinzu. Das Ergebnis der Addition von 38 Grad und 12 Grad ergibt einen aktuellen Standort auf dem 50. nördlichen Breitengrad.

Vom Jakobsstab zum Sextanten: Die Instrumente

Die Werkzeuge zur Winkelmessung entwickelten sich im Laufe der Jahrhunderte drastisch weiter. Der im Spätmittelalter genutzte Jakobsstab bestand aus einem Längsstab und mehreren verschiebbaren Querhölzern. Der Navigator musste das Auge direkt an das Ende des Stabes anlegen und das Querholz so verschieben, dass es gleichzeitig den Horizont und das Gestirn berührte. Diese Methode brachte jedoch massive Probleme mit sich.

Ich habe vor Jahren auf einer historischen Fregatte versucht, mit einem originalgetreuen breitengrad bestimmen jakobsstab den Sonnenstand zu messen. Das Ergebnis war ernüchternd. Meine Augen brannten nach wenigen Sekunden vom direkten Blick Richtung Sonne, und das ständige Schwanken des Schiffes machte es fast unmöglich, Horizont und Stern gleichzeitig im Auge zu behalten. Nach drei schmerzhaften Versuchen gab ich auf. Es überrascht nicht, dass diese Methode zu massiven Messfehlern führte.

Die Wende kam im 18. Jahrhundert mit der Erfindung des Sextanten. Dieses Instrument nutzte Spiegel und das Prinzip der Doppelreflexion. Der Navigator schaut durch ein kleines Fernrohr direkt auf den Horizont, während das Bild des Himmelskörpers über Spiegel in das Sichtfeld eingeblendet wird. Durch Drehen des Indexarms bringt man den Himmelskörper virtuell mit der Horizontlinie zur Deckung. Dank getönter Blendgläser wurde das Auge wirksam vor Erblindung geschützt.

Vergleich historischer Navigationsinstrumente

Jakobsstab

Nicht vorhanden, Navigator musste ungeschützt in die Nähe der Sonne blicken

Extrem hoch, da das Instrument starr am Auge gehalten werden muss

Gering, typische Abweichungen lagen bei ein bis zwei Grad aufgrund von Augenbewegung

Direkte Peilung von zwei Punkten über die Enden eines verschiebbaren Querstabs

Sextant

Integrierte, klappbare Filtergläser erlauben gefahrlose Sonnenpeilung

Gering, das gespiegelte Bild bewegt sich bei Schiffsbewegungen synchron mit dem Horizont

Sehr hoch, präzise Messungen im Bereich von Bogenminuten durch Nonius-Skala

Spiegelbasierte Doppelreflexion bringt Gestirn und Horizont im Fernrohr übereinander

Die ungenaue Breite der Santa Maria

Ein Navigator auf einem spanischen Entdeckerschiff im Jahr 1492 versucht auf dem Atlantik, den Breitengrad zu bestimmen. Seine Hände zittern, da das hölzerne Schiff in schwerer Dünung rollt.

Er nutzt ein frühes Astrolabium, das im Wind pendelt. Der erste Versuch schlägt komplett fehl, da die Peilnadel durch das Rollen des Schiffs um mehrere Grad abweicht.

Nach tagelanger Frustration wechselt er auf den Jakobsstab. Er realisiert, dass er nicht den Stern fixieren darf, sondern das Auge ruhig am Längsstab halten muss.

Die Messung gelingt auf etwa ein Grad genau, was einer Unsicherheit von 60 Seemeilen entspricht. Dennoch reicht es aus, um den zugewiesenen Breitenkreis zu halten.