Ein Statement von Bobby Schenk

„die vergessenen Astro-Geheimnisse“

Teil 1: https://www.bobbyschenk.de/n001/lops.html
Teil 2: https://www.bobbyschenk.de/n001/lops2.html

Das ist der Titel eines zweiteiligen Beitrages des Trägers des internationalen OCEAN AWARD Bobby Schenk, mit dem er ziemlich unsachlich über die ursprünglichen exakten Navigationsverfahren der Klassiker auf diesem Gebiet und mir, dem Interpreten dieser alten Wissenschaften herzieht. Von Geheimnissen fehlt in seinem Beitrag aber jede Spur. Da hätte er mich mal fragen sollen.

Doch dann – am Ende des ersten Teils – da entdeckt er doch noch ein Geheimnis und merkt es nicht mal. Es ist die Methode von Carl Friedrich Gauß, die „grandiose Verwirrung“ schafft, schreibt er. Es fragt sich nur, bei wem sich die Verwirrung einstellt. Die Gauß Methode ist tatsächlich ein seit 1809 vergessenes Astro-Geheimnis.

Leider bin ich, Helmut Hoffrichter, jetzt der Böse, weil ich diese Arbeit als Faksimile entdeckt, sie für genial gefunden und zum Nutzen der Seglergemeinschaft als App mit dem Namen „sun-navigation“ gebrauchsfähig gemacht habe? Sie ist nun mal ideal für Digitalisierungen und rechnerisch äußerst präzise.
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Revolution nach 500 Jahren bewährter Astronavigation?

So lautet die Überschrift von Teil 2. Pardon, aber das ist entweder Weltvergessenheit oder Propaganda. Was sagt die Historie dazu?

Vor 500 Jahren hatte der Portugiese Pedro Nunes (1502 – 1578) die Vorstellung von zwei sich überschneidenden Höhengleichen und die Idee, dass einer der Schnittpunkte eine Beobachterposition sein müsse. Die Geschichte der Astronavigation kennt diesen Gedanken als Zwei-Höhen-Problem.

Am 17. Mai 1727 lobte die Pariser Akademie der Wissenschaften einen Preis für die Lösung des Zwei-Höhen-Problems aus. Zu dieser Zeit navigierte man mit dem Jakobsstab. Mittagsbreite und Nordsternbreite waren alles, was damit zu bestimmen war. Erst am Ende des Jahrhunderts galt das Zweihöhenproblem als gelöst, bestehend aus einem mathematisch exakt beschriebenen Dreieckmodell und der Längenbestimmung mittels Chronometer.

Da waren dann die ersten 300 der 500 Jahre rum, in denen sich die Astronavigation beständig in den Kinderschuhen befand und nach Lösungen suchte.

Carl Friedrich Gauß gelang 1809 eine vollständige analytische Lösung des Zwei-Höhen-Problems. Für seinen Lösungsweg benutzte er keine einzige Formel aus der sphärischen Trigonometrie. Seine Arbeit wurde deshalb nie zur Kenntnis genommen und ist bis heute unbekannt.

Am Ende der industriellen Revolution fuhren die ersten Dampfschiffe, aber die Navigation war noch immer nicht zufriedenstellend gelöst. Mit der geometrischen Methode konnten sich die Seefahrer nicht anfreunden, und Gauß ist gar nicht erst zu ihnen durchgedrungen. Für beide Methoden hätte man auch Rechenmaschinen gebraucht.

Die Erlösung kam 1837 mit der Entdeckung der Standlinie durch Thomas Sumner. Marcq Saint Hilaire optimierte dieses Verfahren 40 Jahre später für grafische Anwendungen. Es hat sich weltweit etabliert und wurde erst ganz am Ende des 20. Jhd. von der Satellitennavigation abgelöst. Obwohl die St. Hilaire Methode die Ära der modernen Astronavigation geprägt hat, ist sie aus heutiger Sicht nur eine Zwischenlösung, denn es gibt jetzt Computer.

Somit kann ich keine 500 Jahre mit bewährter Astronavigation erkennen. Solange Veränderungen in einer Sache gesucht werden und solange Veränderungen in einer Sache stattfinden, hat sie sich nicht bewährt. Erst 1875 hat St. Hilaire ein Verfahren geschaffen, das sich weltweit etablierte und nun schon seit 150 Jahren bewährt, nicht aber seit 500 Jahren. Außerdem, Astronavigation gibt es seit der Antike.
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Im weiteren Text versucht Herr Schenk dann das aufwendige grafische Näherungsverfahren von St. Hilaire in ziemlich irrationaler Weise als Non plus ultra hinzustellen.

Was er da schreibt ist unglaublich. Offensichtlich kennt er die Geschichte der Astronavigation nicht und auch nicht die mathematischen Hintergründe der Verfahren. Was soll diese Anekdote von dem Studenten, den er Victor nennt und wo sind im Internet die zahlreichen Lösungen zur Berechnung der Schnittpunkte zweier Kreise? Sieht er in Gauß wirklich nur einen Statistiker?

Wahr ist, dass die Berechnung der Schnittpunkte zweier sich überlappender sphärischer Kreise erstmalig gegen Ende des 18. Jahrhunderts gelang. Die Methode ist auch heute kaum bekannt. Eine gute Beschreibung, der Schnittpunktberechnung lieferte der Niederländer Peter Nieuwland (Link). Diese geometrische Lösung ist übrigens ein weiteres der vielen  Geheimnisse, die Herr Schenk in seinem Beitrag „die vergessenen Astro-Geheimnisse“ glatt vergessen hat oder vergessen wollte.

Die wissenschaftliche Lehre der Astronavigation lag schon lange Zeit vor St. Hilaire fertig ausgarbeitet vor. Die darin vorliegenden Methoden sind deshalb keineswegs modern im Sinne von neuartig. Es sind historische Meilensteine der astronomischen Navigation. Saint Hilaire schuf auf dieser Grundlage eine grafische Anwendung. Ohne diese Leistung schmälern zu wollen, sie war notwendig und gleichzeitig genial, aber sie war nur auf das Fehlen geeigneter Rechenhilfsmittel zurückzuführen. Dieser Umstand ist vorbei und so besteht endlich die Chance, die ursprünglichen Methoden benutzen und weiter ausbauen zu können, selbst auf die Gefahr hin, dass damit bei innovationsfeindlichen Leuten eine „grandiose Verwirrung“ geschaffen wird.

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Weiter geht es dann mit dem Navigationsbeispiel, das ich mit meiner App „sun-navigation“ vorgetragen hatte. Das Standortergebnis lautet:

34° 40,85’ N / 017° 27,05’ E

Dieselben Daten verwendet Herr Schenk nun in seinem 30 Jahre alten PC-Programm Astro-Classic 2.0, muss zuvor aber noch die Sextantenbeschickung zurückrechnen, weil die von meiner App automatisch gemacht wurde und schreibt:

„Doch nun kommt St. Hilaire mit seinem System – mit dem der gesamte Schiffsverkehr aller Völker, die Weltumsegelungen (Erdmann, Pieske, Kammler, Koch usw.), die Rettung mittels Sextant von Apollo XIII („Houston, we have a problem!“), die Kabelverlegungen in den Ozeanen, leider auch die Luftschlachten der Alliierten und vor 1935 auch der Flugverkehr abgewickelt wurden.

„Ein Klick auf die braune Fläche – das Ergebnis erscheint!“ Fixort:

34° 41,2’ N / 017° 29,9’E

Beide Ergebnisse stimmen überein. Die Abweichungen betragen 0,31 NM in der Breite und -0,22 NM in der Länge.

Weil ich die Notwendigkeit eines Gissortes als lästig finde, reizt das Herrn Schenk mir zu zeigen, wie falsch ich damit liege. So wird ein Gissort eingegeben, der mehr als 500 Meilen weit vom Schiffsort entfernt liegt.

„Und siehe da: Selbst mit einem um über 500 Meilen falsch geschätzten Ort lag das Ergebnis nur etwa 1 Seemeile daneben – besser als in der Praxis oft nötig. Ein merkwürdiger Einwand von Hoffrichter ist das.“

Das ist jetzt aber nicht mehr klassisch!

Weil die St. Hilaire Methode ein Näherungsverfahren ist, wird damit kein Schiffsort bestimmt, sondern ein Ort, der nur sehr viel näher am Schiffsort liegt als der Gissort. Jetzt hat man die Wahl. Soll man diesen Ort als Schiffsort gelten lassen, oder soll man ihn als neuen Gissort definieren und damit den Standort neu und wesentlich genauer bestimmen. Mit Computern ist das ganz einfach, nennt sich Iteration und kann auch noch in weiteren Rechendurchläufen fortgeführt werden.

Mit der zweiten Option, kann der Gissort recht hemdsärmelig festgelegt werden und die oft beschriebene Fehlerwahrscheinlichkeit bei der Messung und Verwendung großer Höhen ist auch nicht mehr vorhanden. Das Beispiel mit dem 500 NM weit entfernten Gissort, der nur eine Standortabweichung von 1 NM zur Folge hat, beweist ganz klar, dass Astro-Classic 2.0 gar nicht klassisch nach St. Hilaire arbeitet. Vielmehr handelt es sich um eine numerischen Positionsermittlung.

Das passt jetzt aber nicht zu diesem pathetisch vorgetragenen gesamten Schiffsverkehr aller Völker, den Weltumsegelern und alles was da oben sonst noch so aufgeführt wurde, denn die mussten alle mit dem echten klassischen St. Hilaire Verfahren klarkommen. Bei dem vorgegebenen „Phantasie Winkel“ und einer echt klassischen Standortbestimmung nach St. Hilaire betragen die Standortabweichungen in der Breite 88 km und in der Länge -100 km.

Auch ich habe vor vielen Jahren die St. Hilaire Methode auf meinen Reisen benutzt, habe dann aber sämtliche wichtigen Verfahren der letzten Jahrhunderte studiert, programmiert und getestet.  Ein von mir selbst gemachtes St.-Hilaire Programm, das hier zum Download steht, liefert zwei Ergebnisse. In der ersten Ergebniszeile erscheint der Standort so, wie er mit dem Original-St.-Hilaire-Verfahren bestimmt wird. In der darunter liegenden Zeile wird der durch Iterationen numerisch berechnete Standort ausgegeben. Der Nutzer wird also nicht getäuscht. Trotzdem muss immer ein Gissort angegeben werden, was nicht nur lästig, sondern auch nachteilig ist, wenn im Zusammenhang mit elektronischen Karten gearbeitet wird.

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Herr Schenk bemängelt: „Das Programm von Hoffrichter enthält keine Möglichkeiten wie sonstige Astro-Programme, nämlich: weder Mond, Fixstern und Planeten sind vorhanden„.

Prinzipiell kommt die Gauß Methode mit allen Himmelskörpern zurecht. Mein Programm „sun-navigation“ ist aber als Notfall System konzipiert und muss ad hoc von jedem Laien bedienbar sein. Da darf ich keine speziellen Kenntnisse voraussetzen und vom gesamten Sternenhimmel schon mal gar nicht.
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Zum Schluss überrascht mich Herr Schenk noch mit folgendem,  Zitat:
„Was nicht mehr lustig ist: Hoffrichter stellt auch gegentlich schlicht unrichtige Statements auf, wenn es der Verbreitung seines Programms dient. Dem Verfahren nach Sumner spricht er lässig die Fähigkeit ab, mit hohen Gestirns-Höhen zurecht zu kommen. Das ist schlicht falsch.“

Einen solchen Lapsus hätte ich Herrn Schenk nicht zugetraut. Dieser Fehler ist allen grafischen Verfahren immanent, die mit geraden Standlinien einen Punkt auf einer Kreislinie finden wollen. Beim Sumner Verfahren erzeugt die Standlinie einen Kreisabschnitt und die Wölbung des abgeschnittenen Kreisbogens wird umso größer, je höher das Gestirn gemessen wird. Der Abstand zwischen Kreislinie und Standlinie ist die Ursache von Standortabweichungen. Das ist in der Literatur hinreichend beschrieben worden.

Den Abschluss seines Beitrages bilden dann nur noch einige unwürdige Bemerkungen über meine Tätigkeit.

Nachtrag

Lässt man ihre Hobbyfunktion mal außen vor, dann besteht die aktuelle Bedeutung der astronomischen Navigation nur noch in ihrer Nutzung als Notfall-Navigation. Jede Notfallausrüstung muss – das ist ein Grundprinzip – so unkompliziert wie möglich zu benutzen sein. Ein Astro-Backup ist für jeden Skipper zweifellos die beste Wahl, doch wer sich dafür entscheiden wollte, der kam bisher am grafischen St. Hilaire Verfahren nicht vorbei.

Weil dieses nicht so einfach zu erlernen ist, bieten viele Segelschulen mehr oder weniger teure Lehrgänge an und auch Herr Schenk selbst hat in der Vergangenheit zahlreiche Seminare zum Thema Astronavigation abgehalten und dabei auch verdient. Es ist ein Geschäftsmodell, das besonders dadurch profitiert, dass das Verfahren von St. Hilaire recht komplex ist und einen respektablen Lerneinsatz abverlangt. Dieses Geschäft wird jedoch untergraben, wenn längst vergessene Methoden aktuell werden, die sehr viel besser sind und zu ihrem Gebrauch kein Lernaufwand notwendig ist.

Auch ein Vergleich der Programme „sun-navigation“ und „Astro Classic“ zeigt einiges. Herr Schenk bietet sein Windows Programm für 200,00 Euro an und hat schon viel daran verdient. Dagegen stelle ich mein Programm in der Basic-Version allen kostenlos zur Verfügung. Es ist ad hoc bedienbar, es ist genauer und besitzt alle Funktionen, die ein Notfall-Backup haben muss. Sicherheit auf See ist mir wichtig und ich will daran nicht verdienen. Nur die pro-Version kostet ein paar Euro. Dafür erhält man Zusatzfunktionen wie ein zweites völlig unabhängiges Navigationssystem, das mit beliebigen Eingaben parallel betrieben werden kann, ein ausgefeiltes Dead Reckoning Modul zur Quantifizierung von Versegelungen und anderes mehr. Zwar fehlt die Möglichkeit, mit Sternen, Planeten und dem Mond zu navigieren. Das sind jedoch Spezialfälle, die keine allgemeine Bedeutung haben und in einem Notfall nur behindernd sind.

Unter diesem Aspekt erscheint der zweiteilige Beitrag des Herrn Schenk und die Motivation dazu in einem etwas anderen Licht. Dass ihm meine Arbeit nicht gefällt, kann ich mir vorstellen. Allein die Existenz seines Beitrages belegt, dass sie ihm nicht einerlei ist und die Vehemenz, die ihm zugrunde liegt, zeigt indirekt, dass er die Nachteile der von ihm favorisierten grafischen Methoden gegenüber analytischen Methoden gerade im Hinblick zunehmender Computeranwendungen kennt.