Praktická navigace pro seakajakáře. Část druhá – pro oblasti s proudy a slapovými jevy (Vlčí Dech, 2015)

Před časem jsme zde zveřejnili první část podrobného článku o navigaci, který jeho autor přichystal pro podmínky plavby na mořském kajaku. Pokud patříte mezi pokročilejší kajakáře, jistě uvítáte druhý díl, který nás provede úskalím navigace ve složitějších podmínkách a vysvětlí vám důležité pojmy, jakými jsou příliv/odliv, či deklinace.

V první části naší instantní navigační příručky jsme se zabývali základními postupy, jak vyřešit odpovědi na tři základní otázky:

  • Kde jsem?
  • Kam pluji?
  • Kdy tam budu?

Ale ti, kteří míří do vzdálenějších míst, jako jsou například vody kolem severní Francie, Britské pobřežní vody, Atlantické pobřeží Norska atd., budou potřebovat nové postupy. A proto se budeme zabývat tím, jak nám do jednoduchých navigačních operací vstupují další proměnné, a sice:

  • deklinace
  • slapy
  • proudy

K nástrojům, které jsme používali pro plánování, a realizaci plaveb nám tedy přibudou další. A to:

  1. chart (tj. námořní mapa) – v těchto vodách už bezpodmínečně nutná,
  2. nautical almanac (navigační almanach) – tedy tabulky a mapky časů, výšek a směrů přílivových a odlivových proudů – buď ve formě tištěné, nebo elektronické,
  3. a velmi vhodné jsou i kajakářské průvodce.

Deklinace

V zásadě je magnetický kompas, tak jak jsme si ho popsali v prvním článku, velmi přesné a neporuchové zařízení. Zdálo by se, že tady nemůže nastat problém. Bohužel problémem je tady samotné magnetické pole Země, které je všechno možné, jenom ne přesné a neporuchové.

Magnetické pole Země je generováno tekutým magmatem, pevným, zřejmě železo-niklovým jádrem, pláštěm Země a faktem, že tyto jednotlivé elementy navzájem proti sobě rotují. Zjednodušeně, Země se chová jako velký tyčový magnet. Hlavním problémem je, že orientace tohoto tyčového magnetu není stejná jako osa rotace Země a navíc se v čase nepravidelně mění. To znamená, že severní a jižní geografický pól jsou jinde než póly magnetické. A aby to nebylo vůbec jednoduché, magnetické póly se každý rok posunou po nepravidelné trase o 15-20 km.

Rozdíl mezi geografickým a magetickým pólem

Dále, siločáry zemského magnetu ovlivňují svým vlastním magnetismem lokální ložiska kovů a třeba ještě vulkanismus. Souhrn těchto magnetickým nerovnoměrností se nazývá DEKLINACE.

Deklinace je zaznamenána na CHARTs, má formu kruhové úhlové deklinační stupnice s vyznačenou hodnotou deklinace pro daný rok (obvykle v roce vydání mapy) a dále je uveden roční nárůst, nebo pokles, ve stupních. (Tedy deklinace o hodnotě 7st. 30min. W v roce 2005 s ročním nárůstem 8min E = pro rok 2014 bude hodnota deklinace 6st. 18min. W). Pro praktickou navigaci v kokpitu mořského kajaku dostačuje práce s přesností na celé stupně.

Deklinační stupnice

Pro určování směrů (viz dále) pomocí kompasu je tedy třeba udělat opravu o deklinaci pro aktuální rok.

 

Jak na to prakticky:

Pro zjednodušení si ukážeme jak to funguje na příkladu kurzu, ale úplně stejně pracuji s náměry.

Reálný kurz (buď kurz, ten, který jsem si připravil, nebo odečetl do/z mapy) je rovný součtu kompasového kurzu (tedy hodnota kterou v dané chvíli ukazuje můj kompas) a deklinace (kterou jsem si odečetl a dopočítal z deklinační růžice v mapě).

Je třeba mít na paměti že deklinace může nabývat kladné i záporné hodnoty.

  • Západní deklinace je záporná a od kompasového kurzu ji odečítáme.
  • Východní deklinace je kladná a ke kompasovému kurzu ji přičítáme.

Pokud přeci jen nemám Chart, naviguji dle mapy a deklinaci tedy neznám, mohu si její hodnotu ověřit, vytvořením poziční linie. Rozdílem mezi hodnotou v mapě a kompasovým zaměřením poziční linie mi vyjde velikost deklinace.

Poznámka pro úplnost: dodávám, že kompas může být ovlivněn ještě DEVIACÍ, tj. samotným magnetickým polem plavidla, což u kajaku bez velkých kovových součástí (jako je třeba motor jachty) nebývá obvyklé. A proto ji do našich dalších úvah nezahrneme. Ale je třeba si dát pozor na zařízení generující magnetické pole. Takové FM/AM rádio, VHFko, GPS nebo telefon přesnosti kompasu rozhodně dobře neudělají.

Slapové jevy a plavba v proudech

Opět je třeba, abychom si na tomto místě ozřejmili některé přírodní jevy, které nám později pomůžou pochopit, jak se slapy (vertikální pohyb vody) a proudy (horizontální pohyb vody) promítají do navigační přípravy na naše výlety a do praktické navigace kterou vedeme z kokpitu kajaku.

Příliv a odliv

Způsobuje ho řada faktorů, především gravitační a odstředivé síly soustavy Země, Měsíc, Slunce (na příliv má vliv samozřejmě gravitace všech těles v blízkém vesmíru, ale jsou buď tak daleko nebo tak málo hmotné, že jejich praktický projev zanedbáváme).

Nejprve se budeme zabývat soustavou Země/Měsíc, protože na výšku přílivu má největší vliv. Zdánlivě Měsíc obíhá kolem země. V reálu to ale je tak, že Země a Měsíc tvoří soustavu, která se otáčí kolem společného těžiště, které se nazývá barrycentrum a leží zhruba 2000 km pod povrchem Země. Z toho je patrné, že na vodní masu působí dvě hlavní síly. Na straně přivrácené k Měsíci se zdvihá přílivová vlna ovlivněná gravitací (přitažlivou silou) Měsíce a na straně odvrácené se zdvihá druhá přílivová vlna ovlivněná odstředivou silou soustavy Země/Měsíc.

Podobným mechanismem vytváří přílivovou vlnu také přitažlivost a odstředivá síla Slunce. To, ačkoli je řádově několikanásobně hmotnější než Měsíc je zároveň také dál a proto vytváří slapy zhruba jen o velikosti 45% Měsíce – výsledkem je, že slapy způsobené gravitací Slunce vnímáme ne jako samostatnou přílivovou vlnu, ale jako deformovanou přílivovou vlnu Měsíce. Nicméně zhruba jednou za čtrnáct dní dochází ke speciální situaci, kdy hovoříme o tzv.:

Skočném přílivu – SPRING

Což je konstelace, kdy se tělesa Země, Měsíc a Slunce ocitnou na jedné přímce a násobí síly gravitační – při novu, nebo síly odstředivé – při úplňku

Z praktického hlediska: výška přílivové vlny a hloubka odlivu budou větší a rychlosti proudů rychlejší.

Postavení těles Slunce, Země, Měsíc v situaci SPRING

Nebo dochází k situaci, kdy hovoříme o tzv.:

Hluchém přílivu – NEAP

Což je konstelace, kdy tělesa Měsíc, Země, Slunce spolu svírají pravý úhel, kdy se síly gravitační a odstředivé vyrušují.

Z praktického hlediska: výška přílivové vlny a hloubka odlivu bude nižší a rychlost proudů pomalejší.

Postaveni_NEAP

Tento proces se zdá na první pohled neproblematický, ale bohužel se na něm podílí řada aspektů, které vstupují do hry a jakoukoli pravidelnost narušují.

Především Měsíc neobíhá Zemi v rovině rovníku, ale zhruba na 25° severní šířky. Dále zde působí asymetrické rozložení ploch oceánů, pevnin, různá morfologie pobřežních šelfů, úžin a průlivů. Tyto dva aspekty např. způsobují, že v Británii jsou zhruba dva přílivy za den, zatímco v Austrálii pouze jeden příliv denně. Dále, měsíc oběhne Zemi za 27 a 1/2 dne, tzn. interval mezi přílivy je 12 hod. 26 min. a tak neproběhnou úplně přesně dva za den.

Příliv ovlivňují také měnící se vzdálenost mezi Zemí, Měsícem a Sluncem v průběhu roku (vzdálenost Země /Slunce se mění v intervalu perihélium/afélium), proto máme roční cykly vyšších rovnodenostních přílivů v březnu a září. V delším časovém horizontu se na tom podílí další pohyby Země, jako je precese (kolébání zemské osy) a gravitace blízkých vesmírných těles. Dále do hry vstupují meteorologické faktory, takže vítr a tlak vzduchu mohou změnit čas a výšku přílivu i o hodinu a metr výšky.

 Výška vlny

Uprostřed oceánu se hladina díky přílivové vlně příliš nezdvihá, ale jak se masa přílivové vlny dostane do mělčích pobřežních vod, začne se chovat jako jakákoli jiná vlna (například vytvářená větrem) – zvedne se jí hřbet, prohloubí důl a nakolmí čelo. Její konkrétní průběh je hodně závislý na tvarování dna, kolik vody se musí vtěstnat do průlivu, nebo mělkých vod šelfu, jak na vlnu působí odražená vlna předešlého přílivu atd. Její charakteristický průběh nám ukazuje diagram křivky přílivové vlny zobrazený v almanachu, vždy pro standart ports (viz dále).

Avšak  v praxi pozorovatel žádnou vlnu neuvidí. Díky dlouhé amplitudě se pozorovateli přílivová vlna bude jevit jako pouhý vzestup a pokles hladiny vody nade dnem.

Diagram přílivové vlny pro standart port VICTORIA

Jednotlivé typické hladiny přílivů a jejich rozdíly mají své názvy a pro porozumění dalšímu textu je třeba se s nimi seznámit.

Diagram výšek hladin

  • TIDE – průběh jednoho přílivu a jednoho odlivu v čase
  • CHART DATUM – C.D. Nula mapy
  • HIGH OF TIDE – výška hladiny nad C.D. v libovolném okamžiku
  • HIGH WATER – H.W. Nejvyšší úroveň jakou dosáhne hladina v cyklu TIDE
  • LOW WATER – L.W. Nejnižší úroveň jakou dosáhne hladina v cyklu TIDE
  • MEAN LEVEL – M.L. Střední hladina, souvisí se SLACK (bude vysvětleno u proudů) a nachází se časově uprostřed H.W. a L.W.
  • MEAN HIGH WATER SPRING – M.H.W.S. Průměrná výška hladiny za přílivu při spring (výška majáků v soupise světel je udávána k této výšce hladiny)
  • MEAN HIGH WATER NEAP – M.H.W.N. Průměrná výška hladiny za přílivu při neap
  • MEAN LOW WATER SPRING – M.L.W.S. Průměrná výška hladiny za odlivu při spring
  • MEAN LOW WATER NEAP – M.L.W.N. Průměrná výška hladiny za odlivu při neap
  • LOWEST ASTRONOMICAL TIDE – L.A.T. Nejnižší vypočtená úroveň poklesu hladiny při nejúčinnější kombinaci astronomických vlivů
  • RISE OF TIDE – rozdíl mezi úrovní hladiny v libovolný okamžik a úrovní hladiny předcházejícího L.W.
  • RANGE OF TIDE – rozdíl výšek H.W. a přecházejícího, nebo následujícího L.W.

Jak na to prakticky:

Uznávám, že je to hodně pojmů a než se v tom člověk začne orientovat, chvilku to trvá, nicméně, nejdůležitější jsou tyto čtyři údaje:

  1. RANGE OF TIDE – který nám ukazuje jak vysoký příliv máme v daném čase očekávat oproti poslední L.W. (vysvětleno dále)
  2. HIGH WATER – Hladina je nejvýš v cyklu TIDE, a proto se dostaneme nejdál ke břehu. Při přistávání dopádlujeme do míst, kam se za nízké vody nedostaneme, tudíž je to nejlepší čas pro vyplutí – nevláčíme naložený kajak kilometry přes odlivovou mělčinu. No a na mořských peřejích (tideraces) to v době H.W. nejvíc “valí”. (Pozor, jsou i výjimky z pravidel, např. The Bitches, informace o tom lze nalézt v kajakářských průvodcích a samozřejmě on-line)
  3. LOW WATER – Nejnevhodnější doba na přistávání a start. Nebezpečí, že v místech s velkým odlivem zůstanu šest hodin sedět na blátivé pláni, než se voda opět zvedne.
  4. MEAN LEVEL – úsek časově zhruba v půli mezi H.W. a L.W., kdy se vše na chvíli zastaví a nastává SLACK. Od této chvíle se mění směr proudění.

Z výše řečeného je jasné, že každé místo na pobřeží má svůj unikátní průběh přílivu (a odlivu) a sledování a předpovídání jejich průběhu je pro každé jednotlivé místo nemožné. Proto vznikla myšlenka tzv. standardních přístavů – Standart ports, ve kterých se slapové jevy po desetiletí velmi pečlivě sledují a na základě tohoto sledování je možné vytvořit poměrně spolehlivou předpověď o čase i průběhu přílivové vlny.

Standart ports je po světě cca. 50 a obvykle se jedná o významné, především obchodní, nebo vojenské přístavy. Tyto přístavy jsou uvedeny v almanachu (Reed`s Nautical Almanach, ale také je možné tyto údaje nalézt on-line) a je u nich uveden čas H.W a L.W. v každý den v roce. Nicméně, aby šla vytvořit prognóza i pro ostatní místa na pobřeží, byla vytvořena kategorie tzv. sekundárních přístavů – Secondary ports. Těch je daleko více, sledování přílivu zde není tak pečlivé a předpokládá se, že průběh přílivové vlny je zde v korelaci s přílivem ve Standart ports a je jen o nějaký čas posunutý. Jejich seznam je také uveden v almanachu Reed`s Nautical Almanac, společně s tabulkou pro opravu času a výšky přílivu nad C.D.

Tabulka časů a výšky H.W. a L.W. pro každý jednotlivý den v roce pro standart port VICTORIA
tabulka časů a výšky H.W. a L.W. pro každý jednotlivý den v roce pro standart port VICTORIA – detail

V tabulkách almanachu jsou však uvedeny jen hodnoty pro H.W. a L.W.. Abychom získali výšku hladiny v libovolný okamžik, lze její hodnotu odečíst z grafického záznamu charakteristické křivky přílivové vlny pro Standart port.

Pro praktickou navigaci v mořském kajaku nám postačí využít jednoduché pravidlo dvanáctin, které říká, že:

  1. Za 1 hodinu stoupne (nebo klesne) hladina o 1/12 range (rozsahu)
  2. Za 2 hodiny stoupne (nebo klesne) hladina o 2/12 range (rozsahu)
  3. Za 3 hodiny stoupne (nebo klesne) hladina o 3/12 range (rozsahu)
  4. Za 4 hodiny stoupne (nebo klesne) hladina o 3/12 range (rozsahu)
  5. Za 5 hodin stoupne (nebo klesne) hladina o 2/12 range (rozsahu)
  6. Za 6 hodin stoupne (nebo klesne) hladina o 1/12 range (rozsahu)

Schéma nárůstu ve dvanáctinách je patrné: 1 2 3 3 2 1.

Aby bylo jasno, tato zjednodušená pomůcka je vhodná pro pravidelně formované oceánské pobřeží. V lokálních podmínkách úžin, ostrovních archipelů, průlivů a fjordů bude přílivová křivka deformovaná, že toto schéma nemusí fungovat.

Důležité je si uvědomit, že pravidlo o dvanáctinovém dělení range (rozsahu) platí od minulé L.W. (nízké vody) a ne od C.D. (nula mapy)

Jak na to prakticky:

Nacházíme blízko nějakého secondary ports. (nemusí to být pouze přístavy, řada zátok, mořských peřejí, ústí řek atd. mohou mít opravné údaje. Proto je dobré pracovat s kajakářskými průvodci, kde jsou tyto naše speciality uvedené) V nautical almanac si najdu o kolik hodin je pro tento secondary port LW nebo HW rozdílná od standart port. Dále si vyhledám LW nebo HW pro tento standart port (čas je vždy uveden v místním čase –UTC, proto je třeba ještě provést opravu o hodinu v v případě letního času) k této hodnotě přičtu nebo odečtu rozdíl časový rozdíl mezi secondary a standart port a získám reálný čas, kdy dojde v místě kde se nacházím k LW nebo HW, od této hodnoty uplatním dvanáctinové pravidlo.

Je zřejmé, že zvýšení hladiny při přílivu a snížení hladiny při odlivu na stovkách mil čtverečních vyžaduje přesun obrovské masy vod. Krom vertikálního pohybu slapů tedy dochází i k horizontálním pohybům, které označujeme souhrnně jako proudy.

Rozeznáváme přílivový proud – FLOOD STREAM a proud odlivový – EBB STREAM.

Období mezi FLOOD ST. a EBB ST. časově zhruba uprostřed, kdy se proudy “zastaví” označujeme jako SLACK (a jak už bylo řečeno výše, je to také časově v půlce mezi High a Low Water).

Údaje o směru a síle proudů nalezneme v atlase přílivových proudů, buď samostatně, nebo jako přílohu almanachu (Reed`s Nautical Almanac) – obvykle obsahuje hodinový sled mapek malého měřítka, zachycující větší část pobřeží. Graficky – šipkou – jsou zde vyznačeny směr a číselně – síla proudu ve tvaru např. 10,23 – což znamená, že na poloze dané šipky bude při neap rychlost proudu 1,0 uzle, při spring 2,3 uzle. Mapky jsou opět vztaženy k času H.W. ve standart port.

Mapka z atlasu proudů

Další zdroj informací pro určení směru a síly proudu jsou přílivové značky umístěné v mapě, které mají formu fialového kosočtverce s písmenem. Tato značka odpovídá tabulce natištěné na okraji mapy, ve které jsou číselné údaje o poloze, síle, času a směru proudu.

Přílivová tabulka v mapě

Problémem při použití údajů uvedených buď na Chart v tabulce, nebo na listu mapy atlasu proudu je, že se jedná o záznam situace po hodinách (resp. v delším intervalu). Velmi přesný numerický údaj v nás bohužel vzbuzuje představu něčeho trvalého, ačkoli jde o dynamický proces plynulé změny. Nezapomeňte proto, že se jedná o odhady, které samy vycházejí z předpovědí na základě sledování předchozích dějů!

Navigaci v proudech řešíme nejlépe graficky v hodinových intervalech, jako vektorovou geometrii. Nejsnadnější je, plánujeme-li pádlovat po trase, jejíž uplutí nám bude trvat hodinu, anebo o něco méně. Zde totiž můžeme předpokládat, že za tak krátký časový úsek se rychlost a směr proudu výrazně nezmění. O něco složitější je to v případě, že naše trasa bude delší a pádlování do cílového bodu nám bude trvat dvě a více hodin. Zde je třeba si rozplánovat trasu právě na hodinové úseky vyhledat si pro každou novou pozici dosaženou po hodině nové údaje o směru a síle proudu.

Grafické řešení je naprosto shodné jako u ovlivňování kurzu větrem, které jsme řešili v prvním článku – i zde řešíme a do mapy vynášíme set a drift, teď však způsobený pohybující se masou vody, která působí na zanořenou část kajaku a pádla. Nyní je však situace jednodušší z praktického hlediska, u větru se set a drift dal jen zhruba odhadnout podle našich zkušeností s konkrétní lodí, u snosu proudem je velikost setu a driftu známá, protože masa vody se pohybuje společně s kajakem.

Pár poznámek:

Jistě lze používat charts stažené z netu a vytištěné, ale je třeba mít na paměti, že osm, deset let stará mapa bude nutně neaktuální. Jednak se změní skutečnosti v tabulce s proudy vztažné k nám už známému fialovému kosočtverci. A samozřejmě i samotná realita v mapě zobrazená se v čase mění. Vraky se rozpadají, bóje přibývají, (anebo ubývají), vznikají nové stavby na pevnině i na pobřeží atd. Zároveň posun deklinace nemusí po deseti letech odpovídat deklinační růžici (a to ani po přepočtu na roky).

Ze stejného důvodu nedoporučuji používat starší nautical almanac. Lze ho sice levně získat na ebay nebo amazon a můžeme provést opravu o čas, ale tím vnášíme do našich navigačních výpočtů potenciální chybu.

Důležité je si také uvědomit skutečnost, že kromě kajakářských průvodců cílí autoři almanacu a charts především na velkou plavbu, nebo kapitány plachetnic a motorových člunů. A pro použití v kajaku je jistá obezřetnost a nadhled na místě.

V oblastech, kde deklinace, proudy a slapy významně projevují, je důležité si navigaci připravit dopředu. Samozřejmě v závislosti na náročnosti plánovaného výletu.

Pokud plánuji třicetimílový open crossing, pak naplánuji celou trasu po hodinových úsecích a připravím si celou akci do mapy (a nezapomenu na rezervní plány pro případ zhoršení podmínek, zranění atd.)

Pokud půjde jenom půldenní hraní v tiderace, stačí mi vědět, kdy začíná HW, LW a taky se trochu orientovat v globále – např. Corryvreckan, nebo Point du Raz bude jinak valit v březnu a jinak uprostřed léta a určitě bych nechtěl, aby mě to spolklo i s kajakem.

 

 

Doporučená literatura:

http://www.reedsnauticalalmanac.co.uk/  vydavatel almanachu – přílivových tabulek

http://www.pesdapress.com/  jedno z nejvýznamějších nakladatelství orientující se na seakayakové průvodce