Nawigacja morska

Sposoby obliczania wartości pływów, część 1

Metoda stałej pływów,  metoda jednakowych wartości pływów  oraz metoda różnic pływu

21

• Momenty wysokich i niskich wód.
• Wysokości wysokich i niskich wód.

Do obliczania tych wartości stosujemy następujące metody:

• Metoda stałej pływów (nieharmonicznych)
• Metoda jednakowych wartości pływów
• Metoda różnic pływu
• Metoda harmoniczna

Ad.1 Metoda stałej pływów

Metoda stałej pływów - najstarsza - używana w epoce żaglowców. Używana przy pływach półdobowych, względnie do nich zbliżonych. Argumentami tej metody są:

• Odstęp księżycowy wody wysokiej i wody niskiej.
• Wysokość HW i LW względnie wysokość jednej z tych wód.
• Średni poziom morza.

Odstęp księżycowy może być średni, względnie odnoszący się do pływu syzygijnego i wówczas jeżeli odnosi się do wody wysokiej oznaczony HWF&C. Jeżeli są podane wartości odstępu księżyca należy pamiętać, że nie są one poprawione o długość geograficzną, względnie różnicę czasu miejscowego i obowiązującego. Wyniki obliczeń należy traktować jako orientacyjne.

Sposoby obliczeń:

n - wiek księżyca, ilość dni od nowiu do pełni.
H_c - to "c" przy H oznacza Księcyc (jego symbol), a całość "H_c", kulminację Księżyca.

Jest to metoda archaiczna, nieużywana już. Proszę ją traktować jako perełkę - ciekawostkę.

Ad.2 Metoda jednakowych wartości pływów

Metoda jednakowych wartości pływów służy do obliczenia wartości pływów w dowolnym momencie i stosuje się tylko do punktów leżących na otwartym morzu.
Wartości pływów obliczamy na podstawie atlasu pływów "Atlas of Tides and Tidal Streams British Islands and Adjacent Waters". Na otwartym morzu pływy obliczają m.in. statki rybackie, badawcze, służby hydrograficzne, żeby mieć prawidłowe głębokości, ponieważ często pracują sprzętem, który kładą na dno.

Jako, że jachty nie obliczają pływów na otwartym morzu - pomińmy ten temat, bez szkody dla nawigacji jachtowej.

Ad.3 Metoda różnic pływu

Obliczanie wysokości pływów przy pomocy Admiralty Tide Tables (ATT)

Do obliczania wysokości pływów wykorzystuje się Tablice Pływów (ang. Admiralty Tide Tables, w skrócie ATT) wydawane corocznie przez Admiralicję Brytyjską. Tablice Pływów składają się z czterech tomów:

• Volume 1 (NP201) United Kingdom and Ireland (including European Channel Ports)
• Volume 2 (NP202) Europe (excluding United Kingdom and Ireland), Mediterranean Sea and Atlantic Ocean
• Volume 3 (NP203) Indian Ocean and South China Sea (including Tidal Stream Tables)
• Volume 4 (NP204) Pacific Ocean (including Tidal Stream Tables)

Dane dotyczące pływów zawiera także Rocznik Astronomiczny Browna (ang. Brown's Nautical Almanac).

We wstępie do każdego z tomów Admiralty Tide Tables jest zamieszczony sposób obliczania wraz z przykładami oraz innymi ważnymi informacjami jak np. informacja o tym, w jakim czasie (GMT lub miejscowym) są podawane momenty wysokich i niskich wód. Wszystkie poniższe obliczenia dotyczą pływów półdobowych, występujących na wodach europejskich, objętych I tomem ATT. Obliczenia wysokości pływów dobowych i mieszanych, objętych w tomach II, III, IV ATT, są bardziej skomplikowane i zostały przeze mnie pominięte, nie było mi dane żeglować w tamtych rejonach, nad czym mocno ubolewam :-( Jednak ich opis można znaleźć w objaśnieniach do ATT.

Po tym wstępie przejdźmy do omówienia "Metody różnic pływu". Oczywiście omówimy ją na podstawie Admiralty Tide Tables (ATT), Volume 1 i Volume 2. W tych tomach zamieszczone są przepowiednie wartości pływów dla portów podstawowych i dołączonych.

• Porty podstawowe - to takie porty, dla których podane są momenty wysokich i niskich wód oraz ich wysokości dla każdego dnia roku. Momenty wysokich i niskich wód są podane z dokładnością minuty, a wysokości z dokładnością do 0,1 metra. Jeżeli przy wartości wysokości pływu znajduje się znak (–) to oznacza to, że wysokość pływu jest poniżej zera mapy. Na starszych mapach zamiast znaku (−) podaje się (*).
• Porty dołączone - to takie porty, dla których podane są różnice czasu i różnice wysokości pływów w stosunku do portu podstawowego. Różnice pływu są to poprawki w czasie i wysokości, które należy dodać do momentów i wysokości wód wysokichi niskich portu podstawowego, aby otrzymać dane dla portu dołączonego.

Prowadzenie nawigacji po wodach pływowych można sprowadzić do:

• Obliczenia aktualnej głębokości danego miejsca w określonym czasie.
• Obliczenia w którym momencie głębokość wody osiągnie w danym miejscu żądaną wartość.
• Wyznaczenia i uwzględnienia wartości prądów pływowych.

Rozwiązanie dwóch pierwszych zagadnień opisano poniżej, natomiast kierunki i szybkości prądów pływowych oraz uwzględnienie prądu w żegludze omówione jest w rozdziale Żegluga na prądach morskich.

Są dwa podstawowe sposoby obliczenia pływów:

• Matematyczny
• Graficzny

Stosuje się jeszcze, mieszany, matematyczno - graficzny, wówczas gdy obliczamy pływ dla portów dołączonych, ze względu na konieczność interpolacji.

Przy obliczaniu pływów mamy do czynienia z dwoma podstawowymi wartościami: Moment (Czas) i Wysokość pływu (Głębokość). Sporo kłopotu początkującym nawigatorom przysparza - czas. Ponieważ odnosi się on, i do portów podstawowych, i do portów dołączonych warto zająć się tym problemem, zanim przejdziemy do obliczania pływów. Wiadomym jest, że na jachcie (i na każdej jednostce pływającej) obowiązują dwa czasy:

• GMT (chronometr)
• Lokalny (pokładowy) taki jaki obowiązuje w państwie, którego banderę nosi jacht

ATT są ciągle "korygowane i udoskonalane" przez Admiralicję Brytyjską, tak aby były zrozumiałe dla przyszłych nawigatorów już na poziomie pierwszego zetknięcia się z nimi. GMT obowiązuje na całej kuli ziemskiej i jest taki sam dla każdego miejsca na niej, natomiast istnieje jeszcze czas strefowy, obowiązujący na obszarze danej strefy czasowej. Właśnie w portach, które leżą w danej strefie czasowej obowiązuje czas strefowy, danej strefy.
I taki czas (czas danej strefy) wprowadzono do ATT. Dlatego posługując się ATT należy obowiązkowo zapoznać się z wszystkimi uwagami zawartymi na samym początku ATT i nie tylko, należy również dobrze zapoznać się z uwagami na każdej stronie (tablicy) a wszystko dlatego aby nie popełnić błędu.

Porty podstawowe

Jeżeli w porcie podstawowym obowiązuje GMT to nie ma problemu.
Jeżeli w porcie podstawowym wprowadzono czas strefowy (−0100), wówczas od czasu umieszczonego w tabeli pływów należy odjąć jedną godzinę aby uzyskać GMT. Zaleca się zwrócenie uwagi, czy w danym porcie obowiązuje tzw. czas letni, który również musimy wziąć pod uwagę. Bardzo ważne jest to, aby mieć stale na uwadze różnicę czasu między czasem tablicowym a jachtowym (pokładowym).
Poniżej widzimy, że dla portu Galway czas podany w ATT jest w GMT, ale od 25 marca do 28 października obowiązuje czas letni i wówczas do wartości tablicowej GMT należy dodać 1 godz. aby uzyskać właściwy lokalny czas o ile taki czas obowiązuje na jachcie.

Natomiast wartości tablicowe dla portu Helgoland odnoszą się do strefy czasowej (−0100), to znaczy, że aby uzyskać czas GMT należy od wartości tablicowej (WT) odjąć 1 godzinę.

Porty dołączone

Mamy tu do czynienia z dwoma przypadkami.
Pierwszy przypadek - Jeżeli oba porty, podstawowy i dołączony mają tą samą strefę czasową, postępujemy jak powyżej.

Drugi przypadek - Jeżeli oba porty, podstawowy i dołączony mają różną strefę czasową.

Na tym problem czasu możemy zamknąć.

Przystąpmy do obliczania pływów. Jak już wspomnieliśmy przy obliczaniu pływów przed nawigatorem stają dwa pytania:

• Jaka będzie głębokość o określonej godzinie w danym miejscu?
• O której godzinie w danym miejscu nastąpi dana głębokość?

Sposób matematyczny

Metoda "sinusoidalna", czyli krzywej pływu

Metoda "Jednej dwunastej" (The Twelfths Rule)

Powyższa metoda jest znana z przeszłości i nazywała się "cal na stopę pływu". Metoda zmieniła nazwę, ale nie zasadę obliczeń. Dlaczego zmieniła nazwę? Po prostu, Admiralicja Brytyjska przy opracowywaniu map morskich i pomocy nawigacyjnych przeszła na system miar europejskich (metry, decymetry, centymetry) porzucając angielski system miar (fathoms, feet and inches), sążni, stóp i cali.
Metoda ta jest metodą uproszczoną i dobrą bo łatwo-pamięciową.

Metoda ta wymaga jedynie znajomości momentów wysokości wody niskiej oraz wysokiej. Takie dane znaleźć można w Almanachu Browna albo w skróconych tabelach pływów dla danego portu, wydawanych zwykle przez kapitanaty portów pływowych dla żeglarzy czy rybaków. Należy jednak pamiętać, że ta metoda obliczania pływu jest słuszna jedynie w przypadku gdy krzywa pływu jest typowa, tzn. że skok przypływu jest lustrzanym odbiciem skoku odpływu oraz, że krzywa pływu, czyli narastanie pływu po niskiej wodzie i opadanie po wysokiej wodzie przebiega w następującym tempie:

• w ciągu pierwszej godziny zmiana o 1/12 skoku pływu
• w ciągu drugiej godziny zmiana o 2/12 skoku pływu
• w ciągu trzeciej godziny zmiana o 3/12 skoku pływu
• w ciągu czwartej godziny zmiana o 3/12 skoku pływu
• w ciągu piątej godziny zmiana o 2/12 skoku pływu
• w ciągu szóstej godziny zmiana o 1/12 skoku pływu

Wystarczy zapamiętać regułę:

1.2.3. – 3.2.1.

Przykład:

Dnia 10 czerwca o godzinie 0700 jacht znalazł się w pobliżu portu Stavanger. Z mapy odczytano, że głębokość w tym miejscu wynosi 4 metry. Proszę obliczyć rzeczywistą głębokość.

Rozwiązanie:
Momenty wysokości wody wysokiej (HW) i niskiej (LW) pobrano ze skróconej tabeli pływów dla portu Stavanger które przed i po godzinie 0700 wynoszą:

 0511  HW  6,5m
 1154  LW  0,3m

Jest to zatem odpływ o skoku:  6,5 − 0,3 = 6,2m

Moment dla którego należy dokonać obliczeń (godzina 0700) przypada w odstępie czasowym: 0700 − 0511 = 0149, czyli 1^h49^m po wysokiej wodzie (HW)

1/12 dotyczy pierwszej godziny
2/12 dotyczy drugiej godziny
Mamy 1 godzinę i 49 minut, a więc nie całe 2 dwie godziny.
Wobec tego należy policzyć godzinę i część drugiej godziny (czyli 49 minut) i liczymy to tak.

Poziom wody opadnie poniżej HW o następującą część pływu:

Wyliczony współczynnik mnożymy przez skok pływu, czyli: 0,22 ∗ 6,2 = 1,36m
Stąd wysokość pływu ponad wodę niską (LW) wynosi: 6,5 − 1,36 = 5,14m
Szukana głębokość morza na godzinę 0700 jest sumą wysokości niskiej wody (0,3m), wysokości pływu ponad niską wodę (5,14m) i głębokości odczytanej z mapy (4m), czyli wynosi:

0,3 (LW) + 5,14 + 4 (z mapy) = 9,44m

Rozwiążmy powyższy przykład przy pomocy metody sinusoidalnej.

Jak widzimy wynik jest identyczny. Różnica 0,01 m (1-go centymetra nie ma znaczenia).