Seemeile
Die Seemeile oder nautische Meile (NM) ist ein in der Schiff- und Luftfahrt gebräuchliches Längenmaß und entspricht 1,85201 km. Hingegen ist in DIN 1301, Teil 2, vom Februar 1978 und der internationalen Norm ISO 31-1 aus dem Jahre 1992 festgelegt, dass eine "internationale Seemeile" bzw. nautische Meile exakt 1852 m beträgt; diese Festlegung sei 1929 von der ersten außerordentlichen Internationalen Hydrographischen Konferenz angenommen worden.
Inhaltsverzeichnis
Geschichte
Ursprünglich wurde das Maß der Seemeile auf die Länge einer Bogenminute auf der Äquatorlinie festgelegt.
Der Sinn dieser Herleitung ergab sich aus der nautischen Gestirnnavigation. Eine Position wurde somit recht einfach bestimmt, indem man den Sonnenuntergang/aufgang minutengenau bestimmte und damit die Position in Ost-West-Richtung zunächst eine Zeitangabe war. Daher war beim Sonnenaufgang die Breitenposition früh bestimmt, wenn man aber den höchsten Sonnenstand ermittelt hatte (gegen Mittag -Lokalzeit) konnte man mit Leichtigkeit auf die Längenposition berechnen und nun aus dem Sinus der Bogenminuten ein Seemeilenäquivalent bestimmen (da ja der Erdumfang gen Pol abnimmt).
Bei der Einführung des metrischen Systems wurde der nominelle Erdumfang als 40.000 Kilometer definiert. Aus der Rechnung 40.000 km / 360 Grad des Vollkreises / 60 Bogenminuten ergibt sich als theoretisches Maß der Seemeile eine Länge von <math>1,8519</math> km. In der Praxis wurde dieser Wert jedoch im Hinblick auf die einfachere Umrechnung an national geläufigere Maße geringfügig angepasst.
So wurde bis 1929 von Großbritannien für das Maß der Seemeile zur Länge der englischen Meile eine Länge von genau 800 englischen Fuß hinzugezählt (insgesamt 6080 Fuß), woraus sich das Maß von 1853,18 Metern für die englische Admiralty Mile ergab.
In den USA galt bis 1954 als Maß der Seemeile die U.S. nautical mile, die mit 6080,20 feet festgelegt war, was umgerechnet einer Länge von 1853,24 Metern entspricht.
International übergreifend wurde das Maß der International Nautical Mile 1929 auf der "Internationalen Hydrographischen Konferenz" in Monaco auf 1.852,01 m festgelegt.- Abweichend hiervon geben jedoch DIN 1301-1 und die unten erwähnte Broschüre des BIPM an, dass damals der Wert 1852 m für die "international nautical mile" angenommen wurde.
Nautische Meilen sind in der Seefahrt auch heute noch insofern praktisch, als dort oftmals Mercator-Karten zur Navigation verwendet werden. Über das Maß eines Breitengrades können so schnell Distanzen zweier Positionen in nautischen Meilen bestimmt werden. Da Mercator-Karten keine längentreue Abbildung darstellen, ist eine solche Vorgehensweise jedoch nur auf kleinere Gebiete mit möglichst gleich bleibendem Breitengrad anwendbar.
Schifffahrt - einfache Kartenkunde
Die Seemeile (sm) = nautical mile (nm) ist definiert als: 1 Bogenminute auf dem Äquator. 1' => 1 sm = 1 nm. Daraus ergibt sich : 1 Winkelgrad = 1° = 60' => 60 sm = 60 nm.
Bei den Begriffen "Länge..." und "Breite..." und deren Wortzusammensetzungen muss man begrifflich streng unterscheiden zwischen "...-kreis" und "...-grad"! Hier treten im allgemeinen Sprachgebrauch häufig Verwechslungen und Fehler auf. Um es kurz vorwegzunehmen : Längenkreise "tragen" Breitengrade und Breitenkreise "tragen" Längengrade !
"Längenkreise" (vergleiche: Meridiane) sind die in Nord-Süd-Richtung verlaufenden Großkreise, die sich alle in Nord- und Südpol schneiden. Jeder Längenkreis teilt die Erdkugel in zwei Halbkugeln auf. Ein Meridian ist ein halber Längenkreis (vom Nord- zum Südpol). Mathematisch gibt es damit unendlich viele Längenkreise und unendlich viele Meridiane. Um sich davon und von der Gradeinteilung eine bessere Vorstellung zu machen, sollte man in Gedanken "von oben" auf den Nordpol oder den Südpol blicken. Aus praktischen Gründen teilt man die Längenkreise zunächst in 360 Grad (°) zu je 60 Minuten (Winkelminuten, ') auf. Die Winkelminuten werden dann allerdings nicht weiter in Winkelsekunden ("), sondern dezimal aufgeteilt: z.B. 008° 36,45', 029° 00,01', 179° 59,99' usw.
Irgendwo muss man bei einer Kugel einen Anfang, ein "Null" oder einen "Nullmeridian" festlegen.
Für den Nullmeridian gab es, wie man sich vorstellen kann, historisch ganz verschiedene Definitionen: durch Berlin, durch Moskau, durch Paris, durch London - und damit unterschiedliche Land- und Seekarten und viele Probleme.
Durchgesetzt hat sich die Definition nach dem Meridian (halber Längenkreis), der durch die Sternwarte von Greenwich bei London hindurch geht (heutiger Nullmeridian). Dieser hat die Länge 000° 00,00'. Mathematisch: alle Orte auf diesem Meridian liegen auf der (bzw. haben die) Länge 000° 00,00'. Von diesem aus teilt man die Erde in zwei Halbkugeln zu je 180° und rechnet danach in 0 - 180 ° östlicher Länge (000° 00,00' E bis 180° 00,00' E, E = East) = östlich von Greenwich und 0 - 180 ° westlicher Länge (000° 00,00' bis 180° 00,00' W) = westlich von Greenwich. Dabei sind 180° E = 180° W.
Alle Längenkreise und damit auch die Meridiane stehen senkrecht zum Äquator und sind damit (nur) am Äquator zueinander parallel. Ansonsten bilden sie irgendeinen Winkel zueinander. Man kann sich die Abschnitte der Erdkugel zwischen zwei Meridianen (Längenhalbkreisen) vielleicht am besten wie Apfel- oder Orangenschnitze vorstellen. Ein Längenkreis ist dann wie ein in der Mitte parallel zum Kerngehäuse durchgeschnittener Apfel, ein Meridian wie der erste Schnitt des Messers bis zur Mitte des Apfels. Auf den Längenkreisen sind jedoch die "Breitengrade", also die Nord-Süd-Richtung, abgetragen.
Die "Längenkreise" verlaufen auf den heute üblichen Straßen-, Flug- und Seekarten "von oben nach unten", also auch an den seitlichen Kartenrändern; die Zahlen an diesen Längenkreisen sind aber die "Breitengrade" und -"minuten". Die "Breitengrade" liest man damit an jedem der seitlichen Kartenränder ab.
Auf den üblichen Karten Mercatorprojektionen werden die Längenkreise aber parallel dargestellt. Dazu müssen sie umso stärker in Ost-West-Richtung gespreizt werden, je weiter man sich vom Äquator nach Norden oder Süden entfernt. Desto größer werden damit die Entfernungen in Ost-West-Richtung auf diesen Karten dargestellt, also verzerrt. Entsprechend erscheinen Gegenden wie z.B. Kanada, Alaska, Grönland oder Russland und Sibirien auf diesen Karten im Verhältnis zu Ländern in Äquatornähe wesentlich größer als in der Wirklichkeit bzw. als auf einem Globus. Dasselbe gilt auch auf der Südhalbkugel (Südamerika, Südafrika, Australien und Neuseeland ...), nur liegen alle Landmassen auf der Südhalbkugel wesentlich näher am Äquator als die genannten Regionen auf der Nordhalbkugel und werden entsprechend weitaus weniger stark verzerrt.
Der obere und untere Kartenrand machen diese notwendige Verzerrung in vollem Umfang mit. Nur der Äquator selbst wird nicht verzerrt. Nur auf Karten, welche den Äquator zeigen (und keinen allzu großen Maßstab haben), gilt, dass 1 Längenminute = 1 sm (nm) ist. Daher darf man in der Nähe des Äquators, aber auch nur dort, Entfernungen am oberen oder unteren Kartenrand abgreifen.
Nun ist der Erdumfang am Äquator zwar länger als über die Pole gemessen. Dieser Unterschied macht sich aber bei den relativ dazu kurzen Entfernungen, die wir auf Seekarten meist messen wollen, nicht bemerkbar (anders wäre dies aber bei Karten, welche ein großes Seegebiet, etwa den ganzen Nordatlantik, den Indischen Ozean oder Teile des Pazifik, zeigen).
Für praktische Belange darf man daher auf den meisten üblichen Seekarten davon ausgehen, dass 1 Längenminute am Äquator (mit der oben genannten geringfügigen Differenz) einer Breitenminute auf dieser Seekarte entspricht. Und diese sind ja an den seitlichen Kartenrändern aufgetragen.
Auf den üblichen Seekarten in kleinem Maßstab gilt dann: 1 "Breitenminute" = 1 sm und 1 "Breitengrad" = 60' = 60 sm . Dann sind die Distanzen in Minuten an den seitlichen Kartenrändern gleich der Entfernung in Seemeilen; die Gradzahlen muss man entsprechend mit 60 multiplizieren, um Seemeilen zu erhalten.
Man sollte daher Entfernungen ("die Seemeilen") immer nur an einem der seitlichen Kartenränder abgreifen. Je nach Maßstab der Karte kann bereits ein deutlicher Unterschied zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt der Karte und der seitlichen Kartenränder bestehen. Um den Fehler durch diese Verzerrung möglichst klein zu halten, wählt man daher in etwa dieselbe Kartenhöhe, auf der die gesuchte Entfernung bestimmt werden soll.
"Breitenkreise" sind dagegen der Äquator und alle parallel dazu verlaufenden Kreise, welche die Erdkugel gewissermaßen in Scheiben (senkrecht zum Kerngehäuse des Apfels) zerteilen.
Alle Breitenkreise sind damit auch parallel zueinander. Die Breitenkreise werden umso kleiner, je weiter man sich vom Äquator nach Norden oder nach Süden entfernt; sie schrumpfen immer mehr zusammen, bis sie in den beiden Polen punktförmig werden. Wie bei den Längenkreisen auch, gibt es mathematisch unendlich viele Breitenkreise.
Der Äquator teilt die Erdkugel in zwei Halbkugeln auf und wird mit 0° Breite (!) bezeichnet. Ausgehend vom Äquator benennt man die Breitenkreise auf der Nordhalbkugel von 0° - 90° "nördlicher Breite" (00° 00,00' - 90° N), auf der Südhalbkugel von 0° - 90 ° "südlicher Breite" (00° 00,00' - 90° S). Wie die Längengrade werden sie dann in Minuten ( ' , Winkelminuten ), dann ebenso nicht weiter in Winkelsekunden, sondern in Dezimalen aufgeteilt: z.B. 00° 00,01', 52° 48,26', 89° 59,99' (N/S).
Der Nordpol und der Südpol sind mathematisch gewissermaßen die "Grenzwerte der Breitenkreise", geometrisch "Punkte". Da sich dort alle Längenkreise schneiden, haben sie auch keine "Länge" mehr (oder unendlich viele Längen), sondern werden nur noch mit Ihrer "Breite" bezeichnet: Nordpol = 90° nördlicher Breite = 90° N. Südpol = 90° südlicher Breite = 90° S. Der Begriff "Breite" ist hier nur als Symbol zu verstehen; es handelt sich nicht um eine tatsächliche geometrische seitliche oder räumliche Ausdehnung.
Der obere und der untere Kartenrand entsprechen Breitenkreisen. Breitenkreise verlaufen in Ost-West-Richtung; auf ihnen sind "Längengrade" abgetragen. Entsprechend spricht man bei der Angabe der Längengrade von "östlicher Länge" und "westlicher Länge", bezogen auf den Nullmeridian von Greenwich (siehe auch oben).
Also nochmal zusammengefasst:
Die Einteilung in Grade und Minuten liest man an den jeweiligen Kartenrändern ab. Der obere und untere Kartenrand (Breitenkreise) geben die Längengrade und Längenminuten an; die seitlichen Kartenränder (Längenkreise) geben die Breitengrade und Breitenminuten an. Im wesentlichen gilt: 1 Breitenminute = 1' = 1 sm. 1° = 60' = 60 sm.
Die (horizontalen) Breitenkreise sind unterschiedlich lang, vom Erdumfang am Äquator bis zu "Null" an den Polen, während alle (vertikalen) Längenkreise die gleiche Länge haben.
Wie kann man nun irgendeine Entfernung (z.B. in der Nordsee und nicht am Äquator) auf einem (horizontalen) Breitenkreis messen? Man nimmt einen Stechzirkel, greift damit die zu messende Strecke ab und hält den Stechzirkel an einen benachbarten senkrechten Längenkreis (seitlicher Kartenrand). Dort liest man die Distanz in Breitenminuten ab; die abgelesene Zahl der Breitenminuten = Anzahl der Seemeilen.
Wie misst man Entfernungen, die schräg über die Karte laufen? Genauso wie horizontale Entfernungen (siehe oben). Man greift die Strecke mit einem Stechzirkel ab und hält diesen dann an einen "in der Nähe", auf etwa gleicher Höhe liegenden senkrechten Längenkreis, einen seitlichen Kartenrand.
Dort liest man die Breitenminuten ab und setzt diese mit sm = nm gleich (1' = 1 sm = 1 nm).
Alternativ lässt sich die Länge einer Längenminute (horizontal) auch relativ einfach ausrechnen. Dazu wird einfach die Meile mit dem Cosinus der geographischen Breite des Ortes, für den die Berechnung durchgeführt werden soll, multipliziert. Beispiel:
Länge einer Längenminute (horizontal) an geographischer Breite 53°N: (1 × cos(53°) NM) = 0,601815 NM
Länge einer Längenminute (horizontal) am Äquator (0°N): (1 × cos(0°))NM = 1 NM (s.o.)
Länge einer Längenminute (horizontal) am Nordpol (90°N): (1 × cos(90°)) NM = 0 NM (Breitenkreise haben am Nordpol keine Ausdehnung).
NM direkt am Globus ablesen - einfache Kartenkunde
Wie weit ist es vom Nordpol bis zum Südpol? Dies entspricht dem halben Erdumfang. Da der Erdumfang ca. 40.000 km beträgt, ergeben sich ca. 20.000 km.
Wie weit ist es vom Äquator bis zum Nordpol? Ein Viertel vom Erdumfang, also ca. 10.000 km.
Und wieviel ist das in nautischen Meilen (NM)? Bevor wir sinnlos km in NM umrechnen, besinnen wir uns auf den Zusammenhang zwischen Grad und NM: 1 Minute = 1' = 1 NM.
Je nach Globus sind aber keine Minuten eingezeichnet, sondern nur alle 10 Grad eine Linie. Dann gilt: 1° = 60' = 60 NM. Damit sind 10° = 600 NM. Immer an den senkrechten Längenkreisen abmessen !
Auf kleinen Globen sind vielleicht nur alle 30° eingezeichnet : also 30 x 60 NM = 1.800 NM.
Und wie weit ist es nun vom Äquator zum Nordpol (in NM)? Der Äquator liegt bei 0° Breite und der Nordpol liegt bei 90° nördlicher Breite. Das macht einen Unterschied von 90°. 90 x 60 NM = 5.400 NM. Oder : 10° sind 600 NM - also sind 90° = 5.400 NM.
Vom Südpol zum Nordpol ist es doppelt so weit - also 10.800 NM. Oder anders gerechnet: vom Südpol zum Nordpol sind es 180° - also 18 x 600 = 10.800 NM oder 180 x 60 = 10.800 NM.
Der Erdumfang ist 360° - also 2 x 10.800 NM = 21.600 NM oder 360 x 60 NM = 21.600 NM.
Am besten lernt man auswendig, dass 1° = 60 NM = ca. 111 km sind.
Umrechnung
Da 100.000/54 = 1.851,85185185... Meter ist, können für eine Näherungsrechnung 54 Seemeilen mit 100 Kilometern gleichgesetzt werden.
Für überschlägliches Umrechnen in Kilometer kann die Zahl der Seemeilen mit 2 multipliziert und davon 10 % abgezogen werden (genauer wären 7,5%). Also z.B. für 23 sm = 42,596 km :
2 * 23 = 46
46 - 4,6 = 41,4 – die Abweichung beträgt also knapp 3 %.
Abkürzungen und abgeleitete Einheiten
Im Deutschen ist das Einheitenzeichen der Seemeile "sm", international wird sie als nautical mile mit "nm" oder "n.m." abgekürzt. Lt. "Encyclopaedia of Scientific Units, Weights and Measures" von 1999 ist die international gebräuchliche Abkürzung für Nautical Mile: mi. Nach einer Broschüre des BIPM sind hingegen folgende Zeichen gebräuchlich: M, NM, Nm und nmi.
Eine Verwechslung mit den SI-Einheiten "Nanometer" (Einheitenzeichen: nm) und "Newtonmeter" (Nm) kann aus dem Zusammenhang meist ausgeschlossen werden.
In Österreich und Deutschland ist diese Einheit auf Grund von internationalen Vereinbarungen als "gesetzliche Einheit im Messwesen" zulässig, obwohl sie außerhalb des SI-Systems steht.
Unterteilung der Seemeile :
- 1 Kabellängen ("kbl") = 1/10 Seemeile
- 1 Faden = 1/1000 Seemeile, der "Faden" wird benutzt für nautische Tiefenangaben. Allerdings ist die korrekte Definition vom Faden 6 Fuß = (1,8288 m) und weicht etwas von (1/1000 nm = 1,852 m) ab.
- 1,15 englische Meilen = 1 Seemeile
- 1 geografische Meile ≈ 4 Seemeilen
Die Geschwindigkeit von Luft- und Wasserfahrzeugen wird häufig in Seemeilen pro Stunde angegeben, die Maßeinheit wird Knoten genannt.
Literatur
- Sobel/Andrewes, Längengrad, Berlin 1999
