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Navigation

Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Weitere Bedeutungen werden unter Navigation (Begriffsklärung) aufgeführt.


Navigation ist die "Steuermannskunst" zu Wasser (Nautik), zu Land und in der Luft. Allgemeiner bezeichnet sie das sich Zurechtfinden in einem topografischen Raum, um einen gewünschten Ort zu erreichen.

Die Tätigkeit des Navigierens - von lat. navigare (Führen eines Schiffes), sanskrit navgathi - besteht aus drei Teilbereichen:

  1. Bestimmen der geografischen Position durch Ortsbestimmung nach verschiedensten Methoden,
  2. Berechnen des optimalen Weges zum Ziel und
  3. Führen des Fahrzeugs zu diesem Ziel, also vor allem das Halten des optimalen Kurses.

Die Teilaufgaben 2 und 3 erfordern die Fähigkeit, den Verkehr auch unter schwierigen Bedingungen aufrecht zu erhalten (z. B. bei Nebel, Eisgefahr oder Gewitter) und jede Möglichkeit einer Kollision mit anderen Fahrzeugen auszuschließen. Daher beinhaltet Navigation auch die Technik und Wissenschaft, über die Ortung hinaus die Route unterwegs neuerlich optimieren zu können, sowie bei Luftfahrzeugen Änderungen von Fluglage und Flughöhe rasch festzustellen und Kurs/Geschwindigkeit darauf abzustimmen.

Inhaltsverzeichnis

Grundlegende Methoden

Die meisten Verfahren der Navigation entstammen der Nautik, also der Ortsbestimmung und Steuerung von Schiffen. Die klassischen Hilfsmittel der Ortung sind geometrischer Natur – vor allem Winkel- und Richtungsmessung, sowie die Bestimmung der Eigengeschwindigkeit und von Distanzen. Sie werden seit Jahrhunderten in folgenden Methodengruppen angewandt:

Kurze Geschichte der Navigation

Kompass der Schweizer Armee mit 6400°-Teilung

Die Kunst der Navigation wurde vor etwa 6000 Jahren zuerst in Indien auf dem Sindh und wahrscheinlich zeitnah auch in Ägypten und dem heutigen Libanon entwickelt. Diese Verfahren der Koppel- und teilweise Astronavigation wurden ursprünglich für die Seefahrt eingesetzt, ab etwa dem 1. Jahrtausend v. Chr. aber auch für Expeditionen zu Lande. In diesem Zeitraum befuhren die Phönizier als erste das offene Meer (im östlichen Atlantik und bei der Umrundung von Südafrika). Über Lotungen berichten Herodot (500 v. Chr.) und die Bibel, z. B. in Lukas' Apostelgeschichte (27, 28 – 30).

Die einfache Koppelnavigation mit dem Absetzen des Kurses sowie der Schätzung von Abdrift und Geschwindigkeit wurde etwa zur Zeitenwende um erste Messmethoden erweitert. Wo der Kompass erfunden wurde, ist immer noch umstritten; erstmals soll er in China im 11. Jahrhundert erwähnt worden sein, in Europa im 12. Jahrhundert. Die Küstenschifffahrt erfolgte aber weiterhin nach Sicht. Ab etwa dem 7. Jahrhundert ergänzten die Wikinger die Methodik durch Beobachtung von Vögeln, Wind und Strömungen und kamen um 980 bis 999 nach Grönland und Nordamerika. Die Araber perfektionierten astronomische Messgeräte (u. a. das Astrolabium) sowie Rechenmethoden und das stellten die ersten Seekarten her (siehe Piri Reis und Idrisi).

Spätestens im 4. Jahrhundert v. Chr. hatte jede Region im Mittelmeer ihr Seehandbuch. Solche sind aber im Jahrtausend zwischen Römerreich und dem Compasso di Navigare (1296) nicht überliefert. Das älteste mittelniederdeutsche "Seebuch" (um 1490) beruht auf Quellen aus dem 13. bis 14. Jahrhundert und beschreibt Meerestiefen, Häfen und Gezeiten, im jüngeren Teil auch Kurse zwischen verschiedenen Punkten. Etwa ab dem Ende des 13. Jahrhunderts tauchen die ersten Portolane auf, die das Mittelmeer und sämtliche Hafenstädte in verblüffender Genauigkeit wiedergeben. In Portugal gründete Heinrich der Seefahrer um 1420 die berühmte "Seefahrtschule", um die Erkundung Afrikas zu fördern. Gegen Ende des 15. Jahrhunderts wurde dort die astronomische Navigation nach Sonne und Polarstern zur Praxisreife entwickelt. Als Messinstrumente dienten dabei das am Pendelring gehaltene Astrolab und der Jakobsstab (Gradstock), für deren genaueste und kunstvolle Herstellung Nürnberg weltbekannt wurde.

Ab 1500 entstanden zahlreiche Weltkarten, es wurden Loggen und Quadrant eingesetzt und die Merkator-Projektion erfunden. Eine Lösung des Längenproblems gab es jedoch erst im achtzehnten Jahrhundert durch die Methode zur Messung von Monddistanzen zu Sternen (siehe auch Mondparallaxe) sowie durch die Konstruktion genau gehender Uhren. Berühmt wurden die 4 Chronometer (1735 – 1759) von John Harrison, dem aber ein Großteil des dafür ausgelobten Londoner Akademiepreises vorenthalten wurde, und der Streit um den 1731 – 1740 dreimal erfundenen Spiegelsextanten. Als der Bostoner Kapitän Thomas Sumner 1837 die Methode der astronomischen Höhenstandlinie gefunden hatte, fehlten auf die heute bekannten Navigationsprinzipien nur noch die Funknavigation (ab 1899) und die Trägheitsnavigation (J.M. Boykow 1935, Siegfried Reisch 1941). Die Nutzung von künstlichen Erdsatelliten kann hingegen als Kombination von Astro- und Funknavigation betrachtet werden.

Heute werden Navigationssysteme (hauptsächlich automatisierte Verfahren zur Positionsbestimmung) in den Bereichen Seefahrt, Luftfahrt, Straßenverkehr und Landvermessung (Geodäsie) angewandt. Seit einigen Jahren entstehen auch kleine Geräte in Handyform für die Fußgängernavigation.

Historische Literatur und Links

Überblick der heutigen Navigationsmethoden

Zu den 3 klassischen Verfahren (siehe oben) kamen im Lauf der Zeit weitere hinzu. Heute unterscheidet man im allgemeinen 7 Methodengruppen und als achte ihre optimale Kombination:

Sonderfälle der Navigation

Während es in der Nähe der magnetischen Pole nicht möglich ist, mit Hilfe eines Magnetkompasses zu navigieren, versagen an den geographischen Polen auf Grund der fehlenden Präzession Kreiselkompassanlagen.

Raumfahrt: Auch bei der Navigation von Raumsonden sind spezielle Probleme zu lösen, vor allem das Fehlen des Schwerefeldes als Bezugsystem.

Navigation kommt auch immer häufiger im Operationssaal zum Einsatz. Beispiele hierfür sind navigationsunterstützte Knie- und Hüft-Endoprothesen, Wirbelsäulenoperationen und Eingriffe am Gehirn.

Siehe auch

 Wikibooks: Navigation – Lern- und Lehrmaterialien
 Wiktionary: Navigation – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen und Grammatik