Hans Walser, [20080111b]
Go West, Young Man
Ein Explorer konstruiert einen Polygonzug, indem er jeweils genau nach Westen visiert und auf der Visierlinie immer dieselbe Strecke a abtrŠgt.
Wohin gelangt er schlie§lich?
Bearbeitung
Der Explorer bewegt
sich nicht auf einen Breitenkreis.
Die folgenden
†berlegungen gelten fŸr einen Startpunkt auf
der nšrdlichen Halbkugel. Wenn der Explorer jeweils genau nach Westen visiert
und auf der Visierlinie eine Strecke c
abtrŠgt, liegt diese Strecke auf einem Gro§kreis mit dem nšrdlichsten Punkt im
Standort des Explorers. Der Explorer bewegt sich sukzessive nach SŸden und
nŠhert sich dem €quator. Der sphŠrische Polygonzug ist aus Gro§kreisbšgen zusammengesetzt.
FŸr den Schritt von auf rechnen wir im
sphŠrischen Dreieck mit diesen beiden Punkten und dem Nordpol.
Schritt
Dieses Dreieck ist
rechtwinklig an der Ecke des aktuellen
Standortes des Explorers. Die eine Kathete ist a, die andere die Poldistanz . Somit folgt aus dem ãsphŠrischen PythagorasÒ:
FŸr den Winkel am Nordpol
erhalten wir aus dem Seiten-Kosinus-Satz:
Also:
Das Minuszeichen darum,
weil unser junger Mann westwŠrts geht.
Damit kšnnen wir die
Eckpunkte des sphŠrischen Polygonzuges rekursiv berechnen.
Beispiele
ZunŠchst ein Beispiel
auf der Einheitskugel. FŸr , und einer
Kantenzahl ergibt sich
nachfolgendes Bild.
a = 0.1, n
= 1000
Wir sehen, wie die
Kurve asymptotisch gegen den €quator lŠuft.
Das Beispiel ist
allerdings nicht realistisch, weil a
viel zu gro§ ist; die Visierlinie wŸrde durch die ErdkrŸmmung unterbrochen. Bei
einer Instrumentenhšhe von einem Meter haben wir einen Horizont von ca. 3.5 km.
Wenn auch das Empfangsinstrument ein Meter Ÿber Boden ist, kšnnen wir mit einer
Visierdistanz von max. 7 km arbeiten.
Einer Visierdistanz von
6.366 km entspricht auf der Einheitskugel . Im folgenden Beispiel ist , und (wow!).
a = 0.001, n = 3141
Das sieht jetzt so aus,
wie wenn unser junger Mann genau auf dem Breitenkreis um die Erde herumgegangen
ist. In Wirklichkeit befindet er sich aber nach dem ersten Umgang etwa 17 km
sŸdlich des Ausgangspunktes.