Navegação é a ciência que permite ao homem conduzir um engenho dirigível, com habilidade e arte, sobre a superfície da Terra. Na essência da navegação estão os processos de saber se localizar e se orientar. Para isso deve-se sempre buscar um ponto de referência.
Seguindo o mesmo princípio a navegação aérea é a maneira de conduzir com habilidade e segurança, de um lugar para outro, uma aeronave através do espaço aéreo.
Iniciaremos abordando alguns conceitos de tipos de navegações existentes, não são muitas, mas cada uma possui suas características e procedimentos próprios que devemos sabe
Tipos de navegação
Navegação visual ou por contato: é a forma de conduzir uma aeronave sobre a superfície da Terra utilizando referencias no solo como estradas, cidades, rios, lagos etc. Essas referências são chamadas de pontos significativos. Nesse tipo de navegação não é utilizado instrumentos de bordo.
Pode-se observar na imagem que, existem diversos pontos de referência em solo que podem ser utilizados para se orientar e se localizar numa navegação visual. Como exemplo pode-se citar, o rio, as rodovias, a ponte, as montanhas no horizonte, alguns estabelecimentos grades e conhecidos etc.
Navegação estimada – é a forma de conduzir uma aeronave sobre a superfície da Terra e determinar, a qualquer momento, a partir do último ponto conhecido, o local onde se encontra. Usando as indicações da bússola, velocímetro e cronômetro.
Esse método consiste em o navegante fazer, a partir do último ponto conhecido, cálculos estimados para a nova etapa a ser voada, utilizando sempre a direção e a velocidade do vento.
Navegação rádio ou radiogonométrica – É a forma de conduzir uma aeronave sobre a superfície da Terra e determinar o local onde se encontra a aeronave, por meio de ondas de um rádio (ondas eletromagnéticas) próprio para esse fim, através de estações na superfície da Terra como o NDB, VOR etc.
Navegação eletrônica – É a forma de conduzir uma aeronave sobre a superfície da Terra e determinar o local onde se encontra a aeronave, através de instrumentos eletrônicos munidos de computadores próprios para captar sinais de emissoras locais.
Navegação celestial – É a forma de conduzir uma aeronave sobre a superfície da Terra e determinar o local onde se encontra a aeronave, por meio de observações de um ou mais corpos celestes, visualizados através de um instrumento chamado sextante.
A imagem ao lado mostra o sextante, instrumento usado para observar os corpos celestes e assim orientar uma aeronave ou embarcação numa navegação. Esse tipo de navegação está totalmente em desuso, visto que os outros tipos de navegação a supera com grande vantagem.
Navegação por satélite – é a forma de conduzir uma aeronave sobre a superfície da Terra e determinar o local onde se encontra a aeronave, através de sinais eletrônicos enviados a Terra por satélites em sua órbita. (GPS)
Esse tipo de navegação se iniciou com a aviação militar e posteriormente foi sendo adotada também pela aviação civil.
Atualmente a navegação por satélite está se tornando a mais utilizada e confiável, muito já se ganhou com o emprego desse tipo de navegação.
A Terra
A Terra, tem a forma de um asteroide, com leve achatamento nos polos e sua superfície é bastante irregular, com muitas depressões e elevações.
Porém, para efeito de estudo, a sua forma é considerada uma esfera perfeita. Uma esfera é um corpo formado por uma superfície curva contínua cujos pontos estão equidistantes de um ponto central fixo.
Na imagem a seguir pode-se observar a forma real da Terra com a forma na qual ela é vista para estudo. Na imagem o formato real da Terra está exagerado para melhor ilustrar suas diferenças.
A Terra possui um eixo imaginário que é uma linha que passa pelo centro da Terra, no sentido dos polos. As extremidades do eixo imaginário são chamadas de Polos. A extremidade superior é chamada de Polo Norte e a extremidade inferior de Polo Sul.
O diâmetro da Terra é:
- 12 683 Km ou 6883,3 Nm no equador e,
- 12 640 Km ou 6859,9 Nm nos polos.
Tendo, assim, uma diferença de 43 Km ou 23,4 Nm entre eles.
A Terra efetua movimentos que são chamados de movimento de rotação e movimento de translação e estes são efetuados simultaneamente.
O movimento de rotação é aquele efetuado em torno de seu próprio eixo no sentido anti-horário. A rotação é completa em 24 horas e é responsável pela existência dos dias e das noites.
O movimento de translação é aquele efetuado em torno do Sol no sentido anti-horário. A Translação é completa em 365 dias e é responsável por pela existência das estações do ano.
Apresentaremos agora definições que são importantes para o entendimento e estudo da navegação aérea.
Círculo máximo e círculo mínimo
Círculo máximo é o círculo cujo plano passa pelo centro da Terra e a divide em duas partes iguais.
Círculo mínimo ou círculo menor é o círculo cujo plano não passa pelo centro da Terra e não a divide em duas partes iguais e sim em duas partes diferentes.
Arco – é qualquer porção de uma linha curva e contínua.
A unidade de medida de um ângulo, cujo o arco é de 1/360° da circunferência é lido numa escala de graus (°), minuto (‘) e segundos (“). Para cada um grau se tem 60 minutos e para cada um minuto 60 segundos.
Na imagem, representado pelas setas pretas está uma porção de arco. Pode-ser observar que os arcos assumem diversos tamanho
Paralelos e meridianos
Paralelos são círculos menores paralelos ao Equador. (Linhas horizontais)
Equador é o círculo máximo, cujo plano é perpendicular ao eixo da Terra. Por ser um círculo máximo, o Equador, divide a Terra em duas partes igual a qual damos o nome de hemisfério Norte e hemisfério Sul.
Na figura pode-se observar os principais paralelos existentes. Traçado em vermelho a linha do equador e em amarelo, para norte, o trópico de câncer e o círculo polar ártico e para sul o trópico de capricórnio e o círculo polar antártico. Nota-se que o equador é o único paralelo que compõe um círculo máximo, os outros sempre serão círculos menores.
Pode-se observar na imagem, também, a separação que o equador faz no planeta. Acima, o hemisfério norte e abaixo o hemisfério sul.
Meridianos são semicírculos limitados pelos polos. (Linhas verticais)
Meridiano de Greenwich é o meridiano principal ou de origem e passa pelo Observatório Real de Greenwich, na Inglaterra. Oposto a ele está o meridiano 180°, chamado de Linha Internacional de Data (LID).
O meridiano de Greenwich e o de 180° dividem a Terra em dois hemisférios: Leste e Oeste.
Conforme pode-se ser observado na figura sempre que visualizarmos a Terra de frente para o meridiano de Greenwich teremos este a direita e oeste a esquerda.
Latitude e longitude
A distância angular com origem no centro da Terra, cujo ângulo é lido do plano do Equador para o paralelo de um lugar, no sentido dos polos, Norte e Sul chama-se Latitude (Lat).
As latitudes são lidas num arco de meridiano em escala de grau, minuto e segundo. São expressadas em grupo de dois algarismos, partindo do plano do Equador, que é a origem, ou seja, Latitude 00°, crescendo de grau em grau até completar 90° nos Polos Norte ou Sul.
A diferença ou distancia angular entre uma latitude de um lugar e os 90° (Polo) chama-se Colatitude (CoLat.). Para determinar a Colat subtrai-se de 90° a latitude dada.
- Ex:. Ache a colatitude da latitude de 60°.
90° – 60° = 30°
A Colatitude de 60° é 30°.
- Ex:. Ache a colatitude da latitude 42°25’32’’.
90° 00’00’’ – 42°25’32’’ = 47°34’28’’
O menor ângulo ou distancia angular Este ou Oeste, medida no meridiano de Greenwich para o arco de meridiano de um lugar chama-se longitude (Long). A longitude é lida em arcos de paralelo, do meridiano de Greenwich que possui longitude 000°, no sentido Este ou Oeste até 180°. Igualmente as latitudes, as longitudes são expressar em graus, minutos e segundo. Observar que os valores de graus das longitudes possuem três casas decimais.
Antimeridiano é todo meridiano que se situa exatamente oposto a outro meridiano. Com isso, chegamos a conclusão de que quaisquer meridianos que estejam separados por um ângulo de 180°, um é antimeridiano do outro. Outra conclusão é que, se o meridiano observado for do lado Este o antimeridiano terá que ser do lado Oeste.
Ex:. Qual o antimeridiano do meridiano 30°E?
Para se resolver essa questão basta subtrair do ângulo de separação (180°) o valor do meridiano observado.
180° – 30°E = 150°W
Obs:. Não esquecer que se o meridiano observado está do lado E o antimeridiano estará no lado W.
Se o meridiano observado tiver graus e minutos ou graus minutos e segundos, devemos reduzir os 180° emprestando 1° (60’) para a casa dos minutos e 1’ (60’’) para a casa dos segundos.
Ex:. Qual o antimeridiano do meridiano 045°25’40’’W
Reduzindo o 180° teremos, 179°59’60’’
179°59’60’’ – 045°25’40’’W = 134°34’20’’E
Pode-se observar na imagem abaixo as latitudes e longitudes no planeta Terra. Nesta imagem queremos chamar a atenção para algumas coisas, tais como:
As latitudes assumem valores que vão de 0° a 90° para norte ou para sul, portanto não haverá latitudes com valores maiores do que 90°.
As longitudes assumem valores que vão de 000° a 180° para este ou para oeste, portanto não haverá longitudes com valores maiores do que 180°.
As latitudes são lidas na vertical, em arcos de meridianos.
As longitudes são lidas na horizontal, em arcos de paralelos.
A interseção de uma latitude com uma longitude da origem a coordenada geográfica desse ponto de interseção. Dessa forma pode-se localizar qualquer ponto na superfície do planeta Terra através das coordenadas geográficas.
Coordenadas geográficas
É a interseção formada por latitude e longitude. Em um mapa ou numa carta, as latitudes aparecem como linhas horizontais e as longitudes como linhas verticais, conforma dito anteriormente. Com o uso das coordenadas geográficas pode-se localizar qualquer ponto ou posição de uma aeronave.
Na figura acima vemos o mapa do planeta Terra em forma graticulada com todas as latitudes e longitudes possíveis. Sendo assim, vemos 90° de latitude para Norte e para Sul e 180° de longitude para Oeste e para Leste. Com todas essas latitudes e longitudes podemos localizar qualquer ponto em qualquer parte do planeta através das coordenadas geográficas.
Exemplos de coordenadas geográficas
CERTO
A) 10º25’30″S – 067º35’28″W
B) 55º43’N – 089º10’E
C) 00º – 000º
ERRADO
D) 33º48’15” – 005º56’20” (pois faltam as letras designativas dos hemisférios)
E) 11ºS – 185ºE (não existe longitudes maiores do que 180°)
F) 45º65’N – 133º80’W (os minutos e segundos não podem passar de 59)
Vamos trazer agora um exemplo prático utilizando uma carta de navegação aérea para mostrar como identificar as coordenadas de um ponto qualquer na superfície do planeta.
Exemplo: achar as coordenadas geográficas do ponto “A”, indicado pela seta, na figura.
Latitude: trace, a partir do ponto “A”, uma linha paralela ao paralelo mais próximo até encontrar com um meridiano.
Leia, na escala de latitudes (sobre o meridiano), os graus e minutos correspondentes.
No exemplo = 20º40’S.
Longitude: trace, a partir do ponto “A”, uma linha paralela ao meridiano mais próximo até encontrar com um paralelo.
Leia, na escala de longitudes (sobre um paralelo) os graus e minutos correspondentes.
No exemplo = 053º20’W.
Na imagem não é possível ver qual a designação do hemisfério, mas fica claro de perceber quando vemos as latitudes aumentando conforme avança para sul e as longitudes aumentam quando se avança para este. Isso só é possível nos hemisférios sul e este.
Cálculos envolvendo latitudes e longitudes
Existem cálculos que envolvem latitudes e longitudes e são extremamente importantes para que se possa obter valores de distância entre dois pontos, utilizando assim as coordenadas desses pontos. Primeiro será apresentado os conceitos e operações desses cálculos e após será mostrado como efetuar a medição das distancias utilizando as coordenadas desses pontos.
Diferença de Latitude (DLA)
É a diferença angular entre duas latitudes consideradas, podendo ser no mesmo hemisfério ou hemisférios diferentes.
A DLA, quando formada por latitudes do mesmo hemisfério são chamadas de latitudes de mesmo nome N e N, S e S. Quando for formada por latitudes de hemisférios diferentes são chamadas de latitudes de nomes contrários, N e S. Abaixo nas imagens é mostrado como efetuar os cálculos para obtenção da diferença de latitude em ambos os casos.
Diferença de Longitude (DLO)
É a menor diferença angular, compreendida entre duas longitudes consideradas do mesmo lado ou de lados diferentes. Quando a DLO é formada por longitudes de mesmo lado são chamadas de longitudes de mesmo nome E e E, W e W. Quando for formada por longitudes de lados diferentes são chamadas de longitudes de nomes contrários, E e W.
OBS – importante: Caso especial – Para longitudes altas de hemisférios diferentes.
Sendo a DLO a menor diferença ou distancia angular e a soma entre duas longitudes der um resultado maior do que 180°, esse valor que já seria a DLO deverá ser subtraído de 360°, para se obter a DLO correta.
Porém, valor acima, não representa a correta DLO, pois este arco é o maior, e a DLO é medida pelo arco menor. Sendo assim, ainda faremos mais uma operação, conforme demonstrado ao lado.
Na figura anterior, com a Terra sendo vista de cima, nota-se que o menor arco que liga os meridianos X e Y passa pelo Meridiano 180º, enquanto o arco que passa pelo Meridiano de Greenwich define um ângulo maior que 180º.
Latitude Média (LM)
É a latitude de um paralelo que está na bissetriz (no meio) da DLA entre dois paralelos considerados, ou seja, é a latitude do paralelo médio. Veja como calcular a latitude média na imagem abaixo.
Observa-se que a Latitude Média vem acompanhada da letra designativa de hemisfério.
Quando as latitudes forem de hemisférios diferentes, a latitude média recebe a letra designativa do hemisfério da maior latitude.
Devemos, no caso de latitudes de mesmo hemisfério, efetuar uma soma e após a divisão por 2, conservando a letra. No caso de latitude de hemisférios diferentes, a operação será uma subtração e após a divisão por 2, atribuindo a letra da latitude de maior valor conforme exemplos.
Longitude Média (LOM)
É a longitude de um meridiano localizado na bissetriz (no meio) da DLO, ou seja, é a longitude do meridiano médio. Veja como calcular a longitude média na imagem abaixo.
Observa-se que a Longitude Média vem acompanhada da letra designativa de hemisfério.
Quando as longitudes forem de hemisférios diferentes, a longitude média recebe a letra designativa do hemisfério da maior longitude.
Devemos, no caso de longitudes de mesmo hemisfério, efetuar uma soma e após a divisão por 2, conservando a letra. No caso de longitudes de hemisférios diferentes, a operação será uma subtração e após a divisão por 2, atribuindo a letra da latitude de maior valor conforme exemplos.
OBS – importante: Caso especial – Para longitudes altas de hemisférios diferentes.
Quando calcularmos longitudes médias devemos ficar atentos ao caso especial, onde estará evidente a sua realização quando as longitudes dadas forem altas.
Quando as longitudes forem altas e a sua soma for maior do que 180° deve-se efetuar os cálculos mostrados abaixo para assim encontrar o valor correto de longitude média.
Primeiro passo é encontrar o valor de DLO e dividi-lo por 2.
Segundo passo é somar esse valor com a menor latitude dada, obtendo assim a longitude média. Conforme mostrado na imagem abaixo.
Outra forma de se calcular a longitude média é imaginando que a longitude média correta é o antimeridiano da longitude média encontrada. Como mostrado abaixo.
Ex:. Dadas as longitudes abaixo, calcular a longitude média.
Long 156° 30’E Long 135° 40’W
Primeiro passo é efetuar a conta normal de longitude média de hemisférios diferentes. Sendo assim a subtração das longitudes mencionadas e a divisão desse resultado por 2, temos.
Transformando um valor de DLA ou DLO em distância
Bom, vimos que o principal objetivo de saber os conceitos de DLA e DLO é transformar esses valores em distancias, ou seja, saber a calcular a distância entre dois pontos utilizando os valores de latitude e longitude desses pontos.
Os valores de DLA e DLO são valores angulares, e para transformar um valor angular em distância, basta relembrar suas equivalências.
Como se sabe, 1º = 60 NM, assim pode-se concluir que 60′ = 60 NM 1′ = 1 NM.
Ocorre que 1′ = 60″, assim pode-se concluir que 60″ = 1 NM, ou seja, 1″ = 1/60 NM.
Sabendo-se estas equivalências, fica fácil transformar qualquer valor de DLA ou DLO em distâncias. Observe o exemplo a seguir.
Vamos converter o valor 23º 30’ 36” em distância. Basta isolar cada valor e converter individualmente, somando os resultados.
23º X 60 = 1.380
30’ X 1 = 30
36” ÷ 60 = 0,6 1.380 + 30 + 0,6 = 1.410,6 NM x 1,852 = 2.612,4 Km