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Wo geht’s denn nach Norden?

„Norden“ ist nicht nur eine Stadt in Niedersachen, sondern in erster Linie eine Angabe einer Richtung, nämlich jene zum Nordpol eines Himmelskörpers (z.B. den Nordpol unserer Erde). Ganz im Norden wohnt zudem angeblich Santa Claus (der amerikanische Weihnachtsmann) mit seinen Rentieren. Die Frage „Wo geht’s denn nach Norden“ ist also nicht nur für neugierige Kinder interessant, sondern spielt auch in der Navigation und Vermessung eine große Rolle.

Doch zuerst drängt sich mir noch eine ganz andere Frage auf: Woher kommt eigentlich der Begriff „Norden“? Dazu gibt es ein paar Vermutungen. Zum einen könnte der Begriff von der indoeuropäischen Wurzel ner abgeleitet sein, was so viel wie links, unten bedeutet. Über links von der aufgehenden Sonne, die ja bekanntlich im Osten aufgeht, könnte sich also durchaus das Wort herleiten lassen.
Weitere Erklärungen bringen das Sternbild des großen Wagens (großer Bär) in Bezug (allerdings nicht im Deutschen, sondern z.B. im Italienischen und Griechischen). All diese Theorien zur Abstammung des Begriffs lassen sich auch in der Wikipedia finden.

Nun ist im Alltag Norden eine Himmelsrichtung. Das wirft gleich die nächste Frage auf: Was ist eine Richtung überhaupt? Ganz einfach gesagt ist eine Richtung nichts anderes als ein Wert auf einer Skala – ähnlich einer Temperatur oder einer Länge: Legt man ein Seil im Kreis um sich herum auf den Boden und zeichnet in (regelmäßigen) Abständen Farbmakierungen auf diesem an, so kann man jedem Objekt in der Nähe eine Lage auf dieser Skala zuweisen. Dabei ist der Nullpunkt dieser Skala erst einmal beliebig gewählt. Bei jedem neuen Durchgang des Experiments (jedes Mal, wenn ich das Seil neu auf den Boden lege), wird die „Nullmarke“ der Skala anders orientiert sein. Eine Richtung bezieht sich also stets auf ein Objekt.

Lege ich nun an verschiedenen Standpunkten die Nullmarke des Seils so auf den Boden, dass sie immer zum gleichen Punkt hin zeigt (z.B. eine entfernte Kirchturmspitze), so kann ich Richtungen, welche ich auf meinen Standpunkten beobachte, in Bezug zueinander setzen. Nehme ich dann die Differenz von zwei Richtungen, so erhalte ich einen Winkel.
Wir halten also fest: Zwei Richtungen schließen einen Winkel ein. Diese Feststellung wird später noch wichtig werden.

Windrose. Ed Stevenhagen (Wikimedia)

Für die meisten Leute ist Norden einfach nur „oben“ auf der Landkarte. Oft ist auch nur eine grobe Richtungsangabe gefragt und man benennt eine Richtung zwischen 315° und 45° auf einer Windrose bzw. auf einem Kompass. In nebenstehender Grafik (Quelle) sind die Himmelsrichtungen mit einer Gradskala aufgetragen. Dabei dürfte schnell klar werden, dass das umgangssprachliche Nord für Zwecke, die eine grobe Orientierung übersteigen, nicht mehr ausreichend ist. Ich stelle mir ein Schiff vor, das nach solchen Angaben den Atlantik überqueren müsste. Im schlimmsten Fall kommt es gar nicht an der anderen Küste an.

Daher gibt es in Navigation und Vermessung genaue Definitionen für Norden: Nämlich 0° (oder 360°). Doch die Festlegung eines Skalenwertes ist nur die halbe Miete auf dem Weg zur präzisen Arbeit mit Richtungsangaben.

Wie oben beschrieben, ist zur Angabe eines Winkels (ein Kurs eines Flugzeugs z.B. ist auch ein Winkel), stets eine Bezugsrichtung erforderlich. Prinzipiell kann dieser frei gewählt werden, jedoch ist es üblich die Winkel auf Nord bezogen anzugeben. Eben dieser Bezug ist nicht einfach herzustellen, da es für „Nord“ verschiedene Definitionen gibt:

  1. Geographisch Nord: Richtung entlang der Meridiane (Längenkreise) zum geographischen Nordpol. Diese Richtung wird auch als rechtweisend Nord oder englisch True North bezeichnet.
  2. Magnetisch Nord: Richtung entlang der Feldlinien des Erdmagnetfelds zum magnetischen Nordpol. Diese Richtung wird auch als missweisend Nord oder englisch Magnetic North bezeichnet.
  3. Magnetkompass Nord: Richtung entlang der lokalen Feldlinien zum magnetischen Nordpol. Diese Richtung wird auch als Kompassnord oder englisch Compass North bezeichnet.
  4. Gitter Nord: Richtung entlang der Koordinatenachsen eines rechtwinkligen Koordinatensystems. In UTM (Universal Transversal Mercator) und Gauß-Krüger Projektionen verwendet (Hochwert). Im Englischen wird diese Richtung als Grid North bezeichnet.
Positionen des magnetischen Nordpols. Cavit [CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0)], from Wikimedia Commons

In der Navigation sind die Definitionen geographisch Nord und magnetisch Nord wichtig. Der Unterschied zwischen den beiden Richtungen wird als Deklination bezeichnet und ergibt sich aus Unregelmäßigkeiten im Erdmagnetfeld und aus der unterschiedlichen Lage von geographischem und magnetischem Nordpol der Erde. Die Lage des magnetischen Nordpols kann auf nebenstehender Karte gut abgeschätzt werden. Im Jahr 2007 war er bei den Koordinaten
83,95° N, 120,72° W beobachtet worden, während der geographische Nordpol per Definition bei 90° N liegt (die Länge ist in diesem Fall irrelevant). Die Größe der Deklination ist aus Isogonenkarten abzulesen. Eine Isogone ist eine Linie in einer Karte, die Orte mit gleicher Deklination verbindet. In Mitteleuropa ist die Abweichung zwischen recht- und missweisend Nord jedoch derart klein, dass missweisend Nord auch zur Navigation und Orientierung verwendet werden kann.

In Mitteleuropa ist für einfache Navigationsaufgaben (z.B. Wandern) die Korrektur der Kompassablesung um die Deklination ausreichend.

Geht es jedoch um präzise Anwendungen, also z.B. Navigation mit dem Flugzeug oder auf dem Schiff, so ist die geographische Nordrichtung vorzuziehen. Diese kann beispielsweise mit einem gyroskopischen Kompass bestimmt werden. Dabei handelt es sich um verschiedene Formen von Kreiselkompassen und/oder sog. Trägheitsnavigationssystemen, die sich die Erdrotation und ihre Kräfte zunutze machen. Vielleicht werde ich Details dazu in einem späteren Artikel bringen um hier den Rahmen nicht zu sprengen.

Um mit dem Magnetkompass noch bessere Ergebnisse zu erzielen, muss neben der Deklination noch ein Korrekturbetrag für den sog. Fahrzeugmagnetismus angebracht werden. Diese Korrektur wird als Deviation bezeichnet und wird hauptsächlich durch die fahrzeugeigenen Magnetfelder bestimmt (Stromkreise im Fahrzeug, Metallstrukturen u.a.).

In der Vermessung wird für gewöhnlich mit rechtwinkligen Koordinatensystemen gearbeitet wie man sie aus dem Schulunterricht kennt. Da nun die Erde aber ein kugelähnlicher Körper ist, der sich nicht ohne Verzerrung auf eine Ebene abbilden lässt, bedient man sich verschiedener Projektionen um die Erdoberfläche auf ein ebenes Kartenblatt zu bringen. Die Richtung des Hauptmeridians einer solchen Projektion weist meistens in Richtung des geographischen Nordpols. Je weiter man sich jedoch von dem Hauptmeridian entfernt, desto weiter weicht die Richtung zu Gitternord von jener zum geographischen Nordpol ab. Diese Abweichung bezeichnet man als Meridiankonvergenz. In Mitteleuropa beträgt diese Abweichung etwa ±1,5° bzw. ±3°.

Es wird also deutlich, dass die Frage „Wo geht’s denn hier nach Norden?“ gar nicht so leicht zu beantworten ist. Um die weihnachtliche Stimmung nicht mit mathematischen Überlegungen überzustrapazieren, wünsche ich allen frohe Weihnachten und ein paar ruhige Tage im Kreise der Familie und Freunde. „Ho ho ho“.

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