Xác Định Phương Hướng Trên Biển

Từ rất lâu, trước khi các tàu của người châu Âu đến được Ấn Độ Dương, những người đi biển Ả-rập và Trung Hoa từ phương Đông đã ngang dọc trên đại dương này. Thật vậy, người Châu Âu đầu tiên là Vasco da Gama đến được Ấn Độ an toàn là nhờ sự giúp đỡ của một hoa tiêu người Ả-rập tên Ibn Majid. Ông đã hướng dẫn chuyến hải trình vượt Ấn Độ Dương dài 23 ngày cho các con tàu của Da Gama. Cách đây 3.000 năm, các thủy thủ người Phoenicia khởi hành từ cảng quê nhà ở bờ biển phía đông Địa Trung Hải đến châu Âu và Bắc Phi để giao thương buôn bán. Làm thế nào những hoa tiêu thời xưa tìm được phương hướng trên biển?

2. ƯỚC ĐOÁN VỊ TRÍ

Những người đi biển thời xưa phụ thuộc vào cách ước đoán vị trí. Cách này đòi hỏi họ phải biết ba điều:

• Thứ nhất: Điểm khởi hành
• Thứ hai: Vận tốc
• Thứ ba: Hướng đi.

Biết điểm khởi hành thì dễ, nhưng làm thế nào chọn được hướng đi?

Từ thời nhà Tống (960–1279), người Trung Quốc đã biết dùng la bàn (gọi là Kim chỉ nam). Nhưng khi chưa có la bàn, các hoa tiêu đi biển dựa vào mặt trời và các ngôi sao. Khi trời có mây, các thủy thủ định hướng bằng các cơn sóng lừng đều đều do gió tạo nên. Họ quan sát hướng những cơn sóng này so với vị trí lặn mọc của mặt trời và các ngôi sao.

Làm thế nào họ tính được vận tốc?

Trước đây người ta tính vận tốc bằng thời gian mà con tàu vượt qua một vật được quăng xuống nước ngay mũi tàu. Sau này, họ thả qua mạn tàu một miếng gỗ buộc với cuộn dây có thắt nút đều đặn theo khoảng cách ấn định. Khi con tàu chạy, miếng gỗ nổi kéo sợi dây ra khỏi cuộn. Sau một thời gian ấn định, người ta kéo sợi dây lên và đếm nút, họ sẽ biết vận tốc của tàu. Khi biết vận tốc, hoa tiêu có thể tính được quảng đường mà con tàu đi được trong một ngày. Ông sẽ vẽ một đường trên hải đồ để biết con tàu đã đi tới đâu so với tuyến đường đã định.

Tất nhiên dòng hải lưu và gió thổi ngang có thể đẩy con tàu đi chệch hướng. Do đó, theo định kỳ, hoa tiêu phải tính toán và ghi lại những điều chỉnh cần thiết để giữ con tàu đi đúng hướng.

3. TÌM HƯỚNG VỀ ĐẤT LIỀN HAY HẢI ĐẢO BẰNG MÂY BẤT ĐỘNG

Khi bị rơi uống biển hay lênh đênh trên một chiếc bè, việc trước tiên là các bạn phải biết định hướng để tìm đường vào đất liền hay hải đảo. Các bạn nhìn xung quanh mình và cố gắng để tìm thấy bất kỳ dấu hiệu từ các đám mây. Những đám mây bất động sẽ làm cho chúng ta chú ý vì nó đứng yên một chỗ trong khi các đám mây chung quanh vẫn chuyển động.

Mây bất động thường xuất hiện phía trên các hòn đảo (hoặc đồi, núi ở trên đảo) là do những ngọn gió mang nhiều hơi nước liên tục thổi vào đảo, khi đụng các khối đất ở đảo thì bốc lên cao, gặp khí lạnh thì ngưng tụ lại thành mây (đám mây này bất động là do được cung cấp hơi nước liên tục). Những hòn đảo này nằm dưới Đường Chân Trời nên rất khó thấy.

Sau khi qua khỏi đảo, ngọn gió xuống thấp và ấm lại nên không thể hình thành đám mây khác.

Những đám mây cũng có thể cho chúng ta biết hướng của đất liền, vì chúng thường hình thành trên lục địa. Hình ảnh một đám mây  khổng lồ đang phồng lên là một sự đảm bảo đó là hướng đất liền.

4. TÌM ĐẤT LIỀN BẰNG CHIM

Các nhà hàng hải ngày xưa họ đi biển mà không có bản đồ và hải bàn, họ chỉ dựa trên kinh nghiệm, sự phán đoán và một số mẹo vặt. Để tìm ra hướng có đất liền, họ mang theo một số chim sống ở lục địa. Khi cần, họ thả chim ra, nếu thấy đất liền, chim sẽ bay thẳng về hướng đó, nếu không, chim sẽ quay trở về thuyền.

Chú ý: Hướng bay của chim hải yến, cốc biển, hải âu cổ rụt, bồ câu biển vào lúc bình minh và hoàng hôn là hướng đất liền.

5. ĐỊNH VỊ VÀ TÌM PHƯƠNG HƯỚNG TRÊN BIỂN

Ở giữa biển khơi, việc xác định vị trí và phương hướng rất quan trọng. vì các bạn cần phải biết hiện tại mình đang ở đâu và mình cần đi về đâu.

Hoa tiêu thời xưa nhìn mặt trời mọc và lặn để biết hướng đông và hướng tây. Ban đêm, họ có thể nhìn mặt trăng để biết phương hướng, giờ giấc. Ở Bắc bán cầu họ có thể định vị nhờ sao Bắc Cực (trước đây thường gọi là sao Bắc Đẩu). Ở tận phía Nam, chòm sao Nam Thập giúp họ định vị hướng Nam. Vì vậy, vào đêm quang đãng, dù bất cứ đang ở đâu ngoài biển khơi, họ vẫn có thể biết được hướng đi của mình nhờ ít nhất một vì sao dẫn lối. Khi trời nhiều mây, các thủy thủ định hướng bằng các cơn sóng lừng đều đều do gió tạo nên. Họ quan sát hướng những cơn sóng này so với vị trí lặn mọc của mặt trời và các ngôi sao.

Xem thêm Tìm Phương Hướng để bết thêm  Sử dụng la bàn tìm phương hướng và Ứng dụng thiên văn tìm phương hướng.

Các thủy thủ ngày xưa còn phát hiện những cơn gió thường gặp trong một số khu vực, giúp thiết lập những đường hàng hải chính cho tàu buồm ngoài biển cả. Các hoa tiêu đã biết tận dụng những cơn gió này.

SỬ DỤNG KÍNH LỤC PHÂN (SEXTANT)

Kính Lục Phân là dụng cụ thiên văn hàng hải dùng để đo góc giữa một thiên thể nào đó với đường chân trời hoặc góc giữa hai thiên thể nhằm xác định vị trí của của tàu thuyền trên biển. Ngoài hải đồ và la bàn, 2 công cụ quan trọng để xác định tọa độ trên biển là đồng hồ chuẩn, để xác định kinh độ so với kinh tuyến gốc và kính lục phân để xác định vĩ độ là những phát minh cực kỳ quan trọng.

Tên gọi quen thuộc của loại thước đo góc này là kính lục phân, sextant, hay kính phần sáu. Vì thước đo của nó là 1/6 đường tròn (60o). Ngoài ra, tùy vào nhu cầu sử dụng, người ta có thể dùng thước đo bát phân (octant), hay tứ phân (quadrant) nhưng tại Việt Nam người ta vẫn quen gọi là kính lục phân.

Nguyên lý hoạt động Kính Lục Phân:

Ánh sáng từ đường chân trời đi xuyên qua gương chân trời tới qua ống ngắm.

Ánh sáng từ thiên thể đến gương hướng dẫn sẽ bị phản xạ từ gương hướng dẫn đến 1 nửa gương chân trời (điều cần thiết là phải chỉnh sao cho hình ảnh của thiên thể tới mắt song song với hình ảnh của đường chân trời). Kéo dài đường thẳng của gương hướng dẫn ra đúng số đo nào thì đó là chiều cao của thiên thể cần đo. Từ đó tính được vĩ độ. Kết hợp với đồng hồ đo múi giờ thì ta biết được kinh độ. Từ đó, chúng ta biết tọa độ của chúng ta. Ngoài ra còn có thể đo góc giữa 2 ngôi sao cũng tương tự cách trên.

Minh hoạt: Nguyên lý hoạt động kính lục phân

Thiết kế này cho phép người quan sát (D) đồng thời nhìn thấy đường chân trời (h) và ảnh thiên thể (A) phản chiếu qua gương bán mạ B. chỉ số góc đọc thẳng trên thước (C).

Cái tên của quang cụ này cũng đồng thời phản ảnh nhược điểm của nó: thiên thể cần đo độ cao nằm phía sau lưng người quan sát nên rất khó sử dụng.

Kính lục phân không chỉ dùng để định vị trên biển, mà nó còn là một công cụ quan trọng trong việc khảo sát chuyển động của các thiên thể, đo đạc vẽ bản đồ sao và thiên văn hàng hải.

Cho đến ngày nay, tuy đã có thiết bị định vị GPS, nhưng người ta vẫn mang theo kính lục phân để dự phòng, do đặc điểm đơn giản, dễ sử dụng, nhưng có độ chính xác cao và nhất là không dùng điện như các thiết bị định vị hiện đại, hay lệ thuộc vào một thiết bị khác (như định vị bằng vệ tinh), do đó kính lục phân vẫn được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng hải.

ƯỚC LƯỢNG VĨ ĐỘ BẰNG SAO BẮC CỰC

Khi lênh đênh trên các vùng biển ở Bắc Bán Cầu, các bạn có thể nhìn sao Bắc Đẩu để ước lượng chúng ta đang ở Vĩ độ (Bắc) nào. Các bạn lấy điểm Thiên đỉnh và Đường Chân Trời tạo thành hai cạnh của góc vuông, giao nhau ở chính bạn. Đường Chân Trời là 0^ovà điểm Thiên Đỉnh là 90^o, nếu sao Bắc Đẩu nằm ở bao nhiêu độ trong góc vuông thì chúng ta đang ở đúng ngay Vĩ độ đó trên mặt biển.

Trong hình minh họa, chúng ta thấy sao Bắc Đẩu đang ở 45^o (giữa Thiên Đỉnh và Đường Chân Trời). Như vậy, chúng ta đang ở 45^o vĩ Bắc.

Cho dù các bạn không có “kính lục phân”, các bạn cũng có thể dùng phương pháp trên để ước lượng khoảng cách khá chính xác bằng cách tính sự chênh lệch của sao Bắc Đẩu sau mỗi đoạn đường di chuyển. Cứ mỗi độ chênh lệch thì tương đương với 60 dặm (miles) hay 90 km trên mặt biển (hay mặt đất).

TỰ CHẾ DỤNG CỤ ĐO ĐỘ CAO THIÊN THỂ ĐƠN GIẢN

Độ cao của thiên thể được do bằng đơn vị góc. Hãy tưởng tượng bầu trời như một mái vòm trên đầu bạn từ chân trời trước mắt bạn là 0^o lên đến thiên đỉnh (đỉnh đầu) là 90^o và ở chân trời phía sau lưng là 180^o.

Muốn biết chính xác một thiên thể đang ở độ cao bao nhiêu, nếu không có kính lục phân, chúng ra có thể tự chế một cái rất đơn giản bằng những vật liệu dễ tìm.

Vật liệu:

• 1 tấm bìa carton cứng hoặc miếng nhựa
• 1 sợi dây chỉ hoặc dây nhợ
• 1 vật nặng (có thể là viên đá, bù lon, đoạn cây, cục chì)
• 2 ống tròn nhỏ cỡ ngón tay bằng giấy hay nhựa.
• Băng keo hoặc keo dán
• Compa, thước kẻ, thước đo độ, viết, kéo.

Cách làm:

Trước tiên các bạn vẽ lên bìa cứng hay một tấm ván mỏng một thước đo có hình cung bằng một phần tư hình tròn như dưới đây, chia ra từ 0^o cho đến 90^o,  xong rồi cắt ra. Khi cắt nhớ chừa lại đường biên còn khoảng 1 cm.

Tại điểm giao nhau của hai đường 0^o và 90^o, khoét một lỗ để luồn dây qua rồi cột lại, bên dưới sợi dây cột một vật nặng như một sợi dây dọi (lập lòn).

Minh họa: chế tạo và sử dụng dụng cụ đo độ cao thiên thể

Để làm “ống ngắm”, các bạn dùng giấy để cuốn quanh một cây bút chì rồi dán lại. Sau khi lấy bút chì ra, các bạn đính ống ngắm vào cạnh 90^o của cung một phần tư bằng hồ dán hay băng keo. Như vậy là các bạn đã có thước đo cung một phần tư.

Sử dụng:

Nếu các bạn đang ở Bắc Bán Cầu, hãy tìm cho được sao Bắc Cực. Nhìn xuyên qua ống ngắm thẳng đến sao Bắc Cực, chờ cho sợi dây dọi ổn định xong thì kẹp chặt nó. Sợi dây dọi nằm ở chỉ số góc độ nào thì các bạn cũng đang đứng tại vĩ độ đó.

Bởi: Hổ Hăng Hái Phạm Văn Nhân