14 JOHDANTO Merenkulkuoppiin kuuluu kaksi osaa, joista toista nimitetään terrestiseksi ja toista astronomiseksi merenkuluksi. Terrestiseen merenkulkuun kuuluvat rannikkomerenkulku, kompassioppi, sääoppi, vuorovesioppi sekä avomerenkulusta merkintälasku. Astronomiseen merenkulkuun kuuluvat isoympyräpurjehdus ja tähtimerenkulku, jossa aluksen paikanmääritys suoritetaan valittujen taivaankappaleiden avulla merkintäpaikkaan yhdistettynä. Terrestisessä merenkulussa käytetään paikanmääritykseen kiinteitä maanpäällisiä kohteita. Nykyään elektroniset ja satelliitteihin perustuvat paikanmääritysjärjestelmät ovat yleisessä käytössä ja korvanneet avomerellä tapahtuvassa paikanmäärityksessä tähtimerenkulun. Näin ollen on luontevampaa jaotella merenkulkuoppi rannikkomerenkulkuun sekä avomerenkulkuun. Sotilasmerenkulussa aluksen kuljettamista (navigointia) kutsutaan ohjailuksi. Vastaavasti sota-aluksen kuljettajaa nimitetään ohjailijaksi. Aluksen ohjailuun sisältyvät kaikki ne merenkululliset toimenpiteet, joita käytetään suunnitellulla reitillä ja väylällä toteutettavan merimatkan turvalliseen suorittamiseen. Aluksen paikka voidaan määrittää neljällä eri tavalla: 1. Kuljetun matkan, suunnan ja ajan avulla 2. Suuntimalla tai mittaamalla kulmia tai etäisyyksiä, merikarttoihin merkittyihin turvalaitteisiin ja kohteisiin 3. Elektronisten paikanmäärityslaitteiden avulla 4. Taivaankappaleista saatujen havaintojen avulla. Rannikkomerenkuluksi kutsutaan aluksen ohjailua saaristossa tai rannikon välittömässä läheisyydessä. Tällöin paikanmäärityksessä käytetään ensisijaisesti rannikon kiinteitä turvalaitteita ja kohteita yhdessä kuljetun matkan, suunnan ja ajan kanssa. Lisäksi rannikkomerenkulussa käytetään elektronisia paikanmäärityslaitteita. Avomerenkulussa ei ole kosketusta rannikkoon, joten aluksen paikanmääritys perustuu luettelon kohtiin 1, 3 ja tarvittaessa 4. Avomerenkulusta siirrytään rannikkomerenkulkuun, kun rannikon kohteita pystytään käyttämään paikanmääritykseen. Vastaavasti rannikkomerenkulusta siirrytään avomerenkulkuun päinvastaisessa tilanteessa, eli kun rannikon kohteita ei enää pystytä käyttämään paikanmääritykseen. Rannikkomerenkulun kirjaan on koottu Merisotakoulun kurssien rannikkomerenkulun opetustavoitteiden ja opetussuunnitelmien aiheet ja oppisisällöt. Se on tarkoitettu yhdeksi sotilasmerenkulun käsikirjaksi Merisotakoulun kursseille, merivoimien aluksille ja joukoille. Kirja on osa sotilasmerenkulkuohjeen sekä merimiestaidon oppikirjan muodostamaa kokonaisuutta, käsikirjastoa. Kirjan aineisto on pääosin koottu ja muokattu Merisotakoulussa olevasta opetusmateriaalista. Lähteinä on myös käytetty useita kansallisia sekä kansainvälisiä merenkulkualan oppija käsikirjoja sekä luentomonisteita.

15 HISTORIAA Lähde: Navis Fennica, Suomen merenkulun historia 1 4 osa 4, Meren aalloilla ja sisävesillä; Erkki Riimala, WSOY:n graafiset laitokset, Porvoo 1995 Vesilläliikkumisen taidon historia ulottuu esihistorialliseen aikaan. Vanhimmat tiedot erilaisista veneistä on voitu ajoittaa tuolle ajalle. Suomen vanhimman venelöydön, puunrunkoon koverretun ruuhen, on arvioitu olevan 5000 vuotta vanha. Vanhin laivamallinen alus on löydetty Egyptistä. Alus on voitu ajoittaa vuodelle 2650 ekr. Skandinaviassa aloitettiin puulaitaisten alusten rakentaminen 300 ekr. Laivamallisten alusten rakentamisen kehitykseen liittyy oleellisesti purjeiden ja mastojen, eli takilan, kehittyminen. Aikaisemmin alukset olivat pääosin soudettavia. Niistä ehkä tunnetuimmat antiikin alukset olivat kreikkalaiset ja roomalaiset kaleerit. Alusten kehitys jakautui apupurjeella varustettuihin soudettaviin sotalaivoihin ja purjeilla liikkuviin kauppa-aluksiin. Aluksi merenkulkutaito rajoittui lähinnä rannikon läheisyyteen. Noin 2000 ekr foinikialaisista tuli merkityksellisin tuon ajan merenkulkija- ja laivanrakentajakansa. He purjehtivat muun muassa Brittein saarille sekä kiersivät Afrikan noin 600 ekr. Jo tuohon aikaan purjehduksessa määränpään saavuttaminen oli tärkeintä, keinot sen toteuttamiseksi olivat toisarvoisia. Näin ollen viimeisellä vuosisadalla ennen ajanlaskumme alkua elänyt Pompeius lausui kuolemattomat sanansa aluksen miehistön vastustellessa myrskyävälle merelle lähtöä: Navigare necesse est, vivere non est necesse. Siis purjehdus on välttämätöntä, elämä ei. Rannikkomerenkulun kokemusten ja taivaankappaleiden alkeellisen käytön oppimisen myötä uskaltauduttiin myös aavemmille vesille. Esimerkiksi Arabit purjehtivat Intiaan leveyspiiri-/latitudipurjehduksen keinoin. Eurooppalaiset omaksuivat leveyspiiripurjehduksen 200-luvulla jkr. Myös viikingit käyttivät sitä myöhemmin merimatkoillaan Islantiin. Viikinkiveneiden mastosta oli laidalle sidottu köysi, jossa oli määrätyllä korkeudella solmu. Aluksen suunta, eli haluttu leveyspiiri, voitiin pitää, kun pohjantähti oli solmun kohdalla. Länsimainen merenkulkutaito alkoi kehittyä vasta 1100-luvulla. Alukset ja merenkulun paikanmäärityksen keinot sekä taidot kehittyivät. Kompassin oletetaan saadun Kiinasta eurooppalaisten käyttöön 1200-luvulla. Tuon ajan purjehdusoppaista voidaan esimerkiksi mainita tanskalainen, jossa kerrottiin merenkulkijoille kuinka navigoidaan Ruotsin itärannikkoa pitkin Ahvenanmaan ja Suomen saariston läpi Tallinnan kautta Pietariin. Sata vuotta myöhemmin espanjalaiset ja portugalilaiset kiinnostuivat kaukomaista. Samoihin aikoihin sai alkunsa myös käyttökelpoisten merikarttojen kehitys. 1400-luvulla tunnetuimpina henkilöinä merenkulun historiassa vaikuttivat prinssi Henrik Merenkulkija, Kristoffer Kolumbus ja Vasco da Gama.

16 Englanti ja Hollanti siirtyivät johtoasemaan merenkulun alalla 1500-luvulla. Purjealukset kasvoivat ja kehittyivät nopeasti. Paikanmääritysvälineet tulivat tarkemmiksi ja taito liikkua avomerellä parani. Seuraavat kolme vuosisataa olivat siirtomaa-aikakautta. Merenkululla oli suuri merkitys Euroopan johtaville valtioille niin sotilaallisesti kuin kaupallisestikin. Vilkkaan merenkäytön seurauksena kehittyivät alukset ja niiden varusteet sekä merenkulkijoiden ammattitaito. 1760-luvulla Pohjoismaiseen laivanrakennuksen kehitykseen vaikutti ruotsalainen henkilö nimeltään F.H. af Chapman. Lisäksi mainittakoon, että vuonna 1779 aloitettiin meriupseerikoulutus Suomenlinnassa ja vuonna 1862 ilmestyi Suomalainen Merisanakirja. 1900-luvulla alukset ja paikanmääritystaito sekä välineet ovat kehittyneet huimasti. Kaikesta huolimatta vasta vuonna 1949 viimeinen viljalastissa ollut suuri purjelaiva saapui Australiasta Eurooppaan. Suomen lipun alla purjehtinut parkki Passat lopetti purjelaivojen kauppamerenkulun aikakauden. NAVIGOINNIN ENSI YRITYKSET Todennäköisesti jo ennen ristiretkien alkua arabit käyttivät merellä laivojensa paikanmääritykseen apuvälinettä nimeltään kemal (= ohjenuora). Suorakaiteen muotoisen levyn keskelle oli kiinnitetty naru, jossa oli solmuja ja niistä jokainen vastasi tiettyä satamakaupunkia ennestään tunnetulla leveyspiirillä eli latitudilla. Navigaattori valitsi kohteen mukaisen solmun nostaen sen nenänsä kärkeen ja toisella kädellä etäännytti levyä kauemmaksi itsestään niin, että naru oikeni. Levyn alareuna suunnattiin horisonttilinjalle; jos kurssi oli oikea, tunnettu taivaankappale näkyi levyn yläreunassa. Mikäli se oli korkeammalla, laiva kulki reitin pohjoispuolella ja jos se jäi piiloon levyn taakse, oltiin vastaavasti liikaa etelässä. Menetelmästä kehitettiin aikojen kuluessa luotettavampia muunnelmia. Kompassi tuotiin todennäköisesti 1200-luvulla Kiinasta Eurooppaan. Albin Stjerncreutzin Suomalainen Merisanakirja vuodelta 1862 toteaa: Kompassi on merimiehen alinomainen ja wälttämätöin opas merellä ja sen wuoksi, ehkä se on wiallinen ja waatii usein tutkimista, kuitenkin luettawa ensimmäiseksi kaikista merenkulkuun kuuluwista tarwekaluista. Sillä se osottaa aawalla merellä, pimeällä ja sumu-ilmallakin aluksen mentäwän suunnan eli kurssin, jolla se löytää tarkoitetun tiensä, tullakseen yhdestä maan-paikasta toiseen. Muutamat luulewat Jacob de Viry -nimisen miehen ensiksi ylös-ajatelleen ja keksineen kompassin wuonna 1200, waan usiammat pitäwät uskottawampana, että tämä sangen tarpeellinen kalu on wasta 1320 wuoden aikoina Flavio Gioja nimisen merenkulkian keksimä, joka eli Italian maassa Amalfi nimisessä paikassa Neapelin tienoilla. Mutta wanhain aikakirjain johdatuksen mukaan olis kompassi jo paljon ennemmin ollut pidossa sekä Europassa että Aasiassa, erinomattain Kiinan-maan rannoilla, waan siitä ei ole wielä sen tarkempaa tietoa saatu. Välimeren maissa 1200-luvulla julkaistuissa purjehdusoppaissa pohditaan magneettisen ilmiön poikkeuksia, eksymää ja erantoa. Varsin varhain ymmärrettiin myös magneettisen pohjoisnavan sijaitsevan melko etäällä maantieteellisestä pohjoisnavasta.

17 Kuva 1. Kompassi 1200-luvulta (vasemmalla) ja sen kompassiruusu. Kuva on alunperin kirjasta: Keksintöjen kirja, Vesirakennus, laiva- ja ilmaliikenne. Keskiajan lopulla navigointivälineistöäkin paranneltiin ja entuudestaan tunnettuja tähtitieteellisiä kojeita sovellettiin laivakäyttöön. Kvadranteilla ja astrolabilla pyrittiin mittaamaan auringon korkeutta näköpiirin yläpuolella. 1400-luvun kvadrantti muodostui suorakulmasta ja astemerkein varustetusta ympyrän sektorista. Suorakulman kärjestä laskeutui sektorin päälle vapaasti liikkuva luotinaru, ja kun laite suunnattiin aurinkoon, sektorin asteikosta voitiin laskea sijainti. Paikannus oli summittainen, sillä laitteet eivät olleet kovinkaan tarkkoja. Samoihin aikoihin oli käytössä myös ympyrän muotoinen meriastrolabi. Siinä auringonsäteen yhdentyessä käännettävän osoittimen kahdessa suuntimareiässä saatiin korkeuskulma suoraan astemittarilta. Keinuvassa laivassa näiden kojeiden käyttö oli hankalaa. Kuva 2. Navigointivälineitä 1400-luvulta, vasemmalla kvadrantti ja oikealla meriastrolabi. Kuva on alunperin kirjasta: Keksintöjen kirja. Paras mittaustulos saatiin Jaakon- eli Jaakopinsauvalla, joka on vuosisatoja vanha keksintö sekin. Yksinkertainen laite muistutti kahta ristiin asetettua eripituista keppiä, jossa lyhyempää poikkipienaa voitiin liikutella pitkän osan pinnalla ja käyttää laitetta kulmamittaukseen. Aikanaan Kolumbus käytti kuuluisalla matkallaan Amerikkaan niin kvadranttia kuin Jaakopinsauvaakin. 1500-luvulle tultaessa Jaakopinsauvasta oli kehittynyt koje, joka tunnetaan Davisin kvadranttina. Se oli käytössä vielä 1700-luvulla.

18 Kuva 3. Vasemmalla paikanmääritykseen käytetty Jaakopinsauva 1400-luvulta, keskellä sama kulmanmittauskoje sata vuotta myöhemmin ja oikealla Davisin kvadrantti vuodelta 1594. Kuva on alunperin kirjasta: Keksintöjen kirja. MERIKARTAT Varhaisimmat merikortit 1300-luvulta olivat lähinnä yleiskatsauksen omaisia esityksiä ristiin rastiin vedettyine konstruktioviivoineen. Kartat yleensäkin olivat puutteellisia, kunnes pallon muoto opittiin piirtämään tasoprojektioksi. Keskiaikaiset kartat eli portolaanit koettivat hahmottaa jonkinlaista maailmankuvaa. Vaikka johdonmukainen projisointi ja asteverkko puuttuivat, niissä oli runsaasti leveyspiirejä ja loksodromeja (yhteisestä keskipisteestä eri ilmasuuntien mukaan piirrettyjä viivoja). Niin kauan kuin eurooppalaiset purjehtivat rannikon tuntumassa riitti leveysasteiden eli latitudien tuntemus paikanmääritykseen. Korkeuslukemat saatiin päivällä auringosta, yöllä Pohjantähdestä, jonka tiedettiin sijaitsevan suunnilleen taivaan navalla. Päiväntasaajan eteläpuolella voitiin turvautua esimerkiksi Etelän ristiin sekä tarkkaan merkinnänpitoon kuljetun matkan ja suunnan avulla. Hollanninsaksalainen (flaamilainen) Gerhard Mercator julkaisi 1569 kehittelemäänsä lieriöprojektioon perustuvan karttansa, joka kulmatarkkana soveltui luotettaviin merikortteihin. Tosin Mercatorin projektion karttaa ei ensi alkuun osattu käyttää merenkulussa, ennen kuin englantilainen Edward Wright oli selittänyt sen matemaattisesti ymmärrettäväksi. Wright otti käyttöön trigonometrisen menetelmän, jolla kartat voitiin laatia siten, että merellä suoraan kuljettu matka voitiin piirtää myös karttaan suorana viivana.

19 80 60 4 0 6 0 8 0 100 120 140 40 20 0 20 40 60 0 180 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120140 160 180 Kuva 4. Mercatorin lieriöprojisointimenetelmässä maapallon navat ja pinta venytetään tietyllä tavalla lieriön pinnalle, joka sitten leikataan auki ja levitetään karttatasoksi. Vasta 1648 julkaistussa sir Robert Dudleyn meriatlaksessa käytettiin ensimmäisen kerran Mercatorin projektiota. Sitä ennen käytössä olleista kelvollisista merikartoista mainittakoon hollantilaisen Lucas Janzon Waghengerin meriatlakset vuosilta 1585 ja 1592. Mercatorin projektiossa ekvaattori ja leveyspiirit ovat yhdensuuntaisia ja leveyspiirien välit kasvavat navoille päin: alueen pinta-ala kasvaa, mutta muoto säilyy. Tällaiseen karttaan merkittävä aluksen kulkua osoittava loksodromi eli kaartoviiva on suora (laivan sanotaan kulkevan loksodromia pitkin silloin, kun se kulkee koko ajan samaan ilmansuuntaan). Merenkulku perustuu paikan, suunnan ja ajan mittauksiin, joten tiettyjen välineiden lisäksi tarvitaan geometriaa, trigonometriaa ja ajanmääritystä. Mercatorin projektiossa pyöreäksi tiedetty maapallo saatiin tasokartaksi trigonometrian avulla: kuviteltiin, että napojen kautta kulkee isoympyrä eli meridiaani, joka sitten jaettiin 360 pituusasteeseen, aste 60 pituusminuuttiin ja minuutti 60 pituussekuntiin. Yhtä pituusminuuttia alettiin kutsua meripeninkulmaksi (NM = Nautical Mile). Nollameridiaani määriteltiin 1600-luvun alussa, mutta sen paikasta ei päästy yksimielisyyteen. Useimmat sijoittivat sen kulkemaan Kanarian saarten kautta. Kun navalta ja päiväntasaajalta vedetään samalla meridiaanilla kohtisuorat linjat maan teoreettiseen keskipisteeseen, saadaan suorakulmaisen kolmion kateetit. Silloin navan ja päiväntasaajan välinen kaari on isoympyrän neljännes eli kvadrantti (= 90 ). Maailmalla oli noihin aikoihin käytössä myös monenlaisia muita pituusmittoja. Ranskassa luotiin 1790-luvulla sittemmin laajalti hyväksytty metrijärjestelmä, jossa isoympyrän neljännekselle annettiin mielivaltainen, mutta riittävän suuri lukuarvo (10 000 000) ja sen yhtä osaa päätettiin kutsua metriksi. Merenkulkijat tarvitsivat kuitenkin trigonometriaa eli kolmion kulmaoppia, joten mielivaltaisesta metrimääritelmästä ei ollut heille paljoakaan iloa. Laskennallisesti toki matkoja saatettiin nyt vertailla: Metrijärjestelmässä isoympyrän pituudeksi saadaan 4 x

20 10 000 000 m = 40 miljoonaa metriä. Kun se jaetaan 21 600 pituusminuutilla (60 minuuttia x 360 astetta), saadaan yhden pituusminuutin eli meripeninkulman pituudeksi noin 1 852 m. Joka tapauksessa maapallomme jaettiin 360 asteen osiin niin pituuden kuin leveydenkin suhteen. Pohjoiset ja eteläiset leveydet voitiin luontevasti laskea päiväntasaajalta. Britit päättivät vuonna 1675 sijoittaa nollameridiaanin kulkemaan Lontoon lähellä sijaitsevan Greenwichin observatorion kautta. Siltä alettiin laskea pituuksia 180 astetta niin itään kuin länteenkin. Maailman muut merivaltiot hyväksyivät menetelmän sen käytännöllisyyden vuoksi. Merellinen maailma oli saatu paikanmäärityksen osalta järjestykseen, eikä luotettavien merikorttien kehitykselle ollut enää esteitä. Mainittakoon, että Ruotsin ensimmäiset merikortit julkaistiin 1600-luvulla, ja samalla vuosisadalla perustetun luotsilaitoksen tehtäviin liitettiin myös kartoitustyöt. Nykyään merikorttia kutsutaan virallisesti merikartaksi. ALUKSEN PAIKKA JA NOPEUS Paikanmäärityksen tarkkuudelle oli luotu edellytykset, joten vanha Davisin kvadrantti ei vastannut enää tarkkuusvaatimuksia. Sen syrjäytti englantilaisen J. Hadleyn 1731 keksimä peilioktantti. Kun Davisin kvadrantti nimensä mukaisesti perustui isoympyrän neljännekseen, käytti Hadley kojeessaan ympyrän yhtä kahdeksasosaa eli 45 astetta. Oktantin yläkulmaan akseloitua osoitinta voitiin siirrellä astemerkein varustetulla kaarella. Osoittimen yläpäähän kiinnitetty peili liikkui osoittimen mukaan. Kojeen kiinteällä rungolla oli tähystyspiste ja sen vastakkaisella puolella kiinteä horisonttipeili. Tämä oli sikäli erikoinen, että puolet sen pinnasta oli peiliä, puolet läpinäkyvää lasia. Niiden yhtymäkohta suunnattiin horisonttilinjalle ja osoitinta siirrettiin niin, että siinä olevasta peilistä tietty taivaankappale - tähti tai Aurinko - heijastui horisonttipeilille ja samalla horisonttilinjalle - sehän näkyi samalla kertaa lasiosan läpi. Osoittimen asteikosta voitiin laskea oikea korkeuskulma. Keksintöä paranneltiin monin tavoin. Parikymmentä vuotta myöhemmin siirryttiin käyttämään ympyrän yhtä kuudesosaa, jolloin koje sai vastaavasti nimen sekstantti. Ajanmäärityksen epätarkkuus aiheutti sen, ettei kuljetun matkan pituuteen täysin voitu luottaa. Ikivanha tiimalasi säilytti kuitenkin kauan arvonsa ajannäyttäjänä. Kaksiosaisessa lasikuvussa hiekka valui ylemmästä kuvusta alempaan ja sen tyhjennyttyä käänsi vahtivuorossa ollut laitteen ylösalaisin, jolloin prosessi jatkui. Käytössä oli eri kokoisia tiimalaseja. Pienemmissä malleissa hiekka valui lasista toiseen puolessa tunnissa, suuremmissa aikaa kului neljä tuntia eli yhden vahtivuoron verran. Vahdin oli kilautettava laivakellolla aikamerkki puolen tunnin välein, lyötävä lasit. Kaksoislyönti soitettiin täysien tuntien merkiksi. Vahtivuorot alkoivat klo 12, 16, 20, 00, 04 ja 08 ja kestivät siis 4 tuntia. Aluksen nopeus määritettiin lokiliinan ja lokaukseen tarkoitetun tiimalasin eli lokilasin avulla. Lokilasi oli tavallista tiimalasia pienempi. Yleisimmin käytettiin joko neljännes- tai puolenminuutin laseja. Heti 1600-luvun alusta lähtien yleistyneen lokiliinamittauksen perusteet säilyivät käytössä pitkään. Työhön tarvittiin kaksi miestä, mittamies ja ajanottaja. Lokiliina oli solmujen muodostamilla mitta-

21 merkeillä varustettu pitkä köysi, jonka uimurilla varustettu pää laskettiin mereen löysäämällä kelalta riittävästi köyttä. Uimuri jäi kellumaan paikalleen, laiva jatkoi kulkuaan ja köysi solmumerkkeineen juoksi ulos kelalta. Tietyn merkin kohdalla mittamies huudahti törn, jolloin ajanottaja salamannopeasti käänsi tiimalasin hiekan juoksuttamiseksi tyhjään alakupuun. Kun yläkupu oli tyhjä, huudahti ajanottaja vuorollaan stop, jolloin mittamies pysäytti kelan ja merkitsi lokiliinan pysäytyskohdan. Tämän jälkeen liina vedettiin merestä ja aluksen nopeus voitiin laskea: Montako solmuväliä oli komentojen välisenä aikana kuljettu. Matkat kirjattiin niin kutsuttua merkintälaskua käyttäen. Aluksen nopeuden laskentatapa hyväksyttiin yleisesti: koska lokiliinan solmujen väli vastasi tietyssä suhteessa yhtä meripeninkulmaa eli pituusminuuttia, kulki alus silloin yhden solmuvälin nopeudella, jos se käytti meripeninkulman matkaan aikaa yhden tunnin. Myöhemmin laskentatoimien helpottamiseksi aluksen reelinkiin kiinnitettiin tietyn mittakaavan mukaisia apumerkkejä, kunnes E. Massey keksi vuonna 1801 käyttökelpoisen kiertolokin, jossa laivan perässä laahattiin pientä potkuria. Siitä lähti vaijeri tai naru (lokiliina) aluksen reelinkiin kiinnitettyyn viisarein varustettuun lokimittariin. Ajanmääritys oli pitkään epäkäytännöllistä ja epätarkkaa, joten purjehdittaessa itä- länsi-suunnassa määriteltiin aluksen sijainti lähinnä merkintälaskun avulla. Se perustui olettamukseen kuljetusta suunnasta ja matkasta. Pituuspiirin mittausongelma oli ratkaisematta, joten aluksen paikantamisessa tehtiin jatkuvasti virheitä. Öiseen aikaan laivat saattoivat törmätä rannikoille, joiden oli laskettu olevan etäämmällä. Näin riskialtista merenkulku oli aina 1700-luvun lopulle saakka. Pituuspiirin määrityksessä on kyse paikallisen ajan ja sovitun perusajan eron määrittämisestä. Maapallohan pyörähtää kerran vuorokaudessa akselinsa ympäri. Paikallisen ajan eli sen, missä alus kulloinkin on, kertoo tähtitaivas; perusajan näyttää tarkka tarkoitukseen viritetty kello. Näiden erotusta kutsutaan pituuseroksi, jota ilmaistaan pituusasteina tai meripeninkulmina. Perusajaksi on sovittu Greenwichin keskiaika (GMT = Greenwich Mean Time). Mikä helpotus olikaan vahdeille ja matkanmittaajille kellolaitteen käyttöönotto. Englannin hallitus julisti vuonna 1707 kilpailun luotettavan ja käytännöllisen menetelmän kehittämiseksi longitudin määrittämistä varten. Merenkulkuun vaadittavan tarkkuuden ja käytettävyyden omaava menetelmä pystyttiin rakentamaan vasta vuonna 1761, yli 50 vuotta kilpailun alkamisen jälkeen. Kisan voitti John Harrison 1759 suunnittelemallaan kronometrilla, jonka näyttövirhe puolen vuoden merimatkan aikana oli vain vajaan minuutin verran. Toki jo paljon aikaisemmin oli kehitelty erilaisia kellolaitteita. Galileo Galilein 1580-luvulla tekemien havaintojen pohjalta valmistui 1656 Hollannissa ensimmäinen luotettava heilurikello, mutta sellaisen mekanismi ei toiminut keinuvassa laivassa.

22 Kuva 5. Paikanmääritystä sekstantin avulla. Kuvassa vasemmalla Suomen Joutsenen pitkäaikainen päällikkö, komentajakapteeni John William Konkola. Kuva teoksesta: Suomen Joutsen; Juhani Aalste, Heikki Aittola, Jukka Mauno. Merikustannus Oy, Helsinki 1989.

KANSAINVÄLISET SOPIMUKSET 23 Suomi on monien muiden valtioiden ohella sitoutunut merenkulun alalla noudattamaan kansainvälisiä sopimuksia. Sopimukset on laadittu Yhdistyneiden Kansakuntien alaisessa merenkulun järjestössä IMO:ssa, (International Maritime Organization) merenkulun turvallisuuden ja yhdenmukaisuuden vuoksi. Onhan merenkulku nimenomaan kansainväistä liikennettä. Esimerkiksi Suomen ulkomaankaupasta noin 80 % kulkee meritse. YK:n peruskirja astui voimaan 24.10.1945 ja se allekirjoitettiin Suomessa vuonna 1955. IMO puolestaan perustettiin vuonna 1958. Sen tehtävänä oli jo silloin toimia neuvottelujärjestönä sekä luoda laaja sopimuspohja (sopimukset, järjestelmät ja suositukset), jotka kaikki jäsenvaltiot voisivat hyväksyä. Nykyisin IMO:n tärkeimmät sopimukset on hyväksytty ja otettu käyttöön noin 155 valtiossa, joiden alukset kattavat noin 98 % kaikista maailman kansainvälisessä kauppaliikenteessä olevista aluksista. IMO:n sisällä toimii useita eri alojen komiteoita, joiden tehtävänä on teknisesti valmistella päätöksiä. Tärkein ja vanhin näistä on merenkulun turvallisuuskomitea MSC (The Maritime Safety Committee), jolla on useita alakomiteoita. Niissä valmistellaan suurin osa merenkulun turvallisuuteen liittyvistä asioista. Tärkeimmät Suomen ratifioimat eli hyväksymät ja käyttöön ottamat merenkulkuun liittyvät yleis- tai perussopimukset ovat: 1. Lastiviivayleissopimus (Sopimussarja 52/68) 2. Kansainvälinen aluksenmittausyleissopimus vuodelta 1969 3. Yleissopimus kansainvälisistä säännöistä yhteentörmäämisen ehkäisemiseksi merellä (Meriteiden säännöt) vuodelta 1972 4. SOLAS-perussopimus (International convention for the Safety of Life at Sea), 1974. Kansainvälinen sopimus ihmishengen turvaamiseksi merellä vuodelta 1974 myöhempine täydennyksineen ja liitteineen. 5. MARPOL 73/78 -yleissopimus (International Convention for the Prevention of Pollution from Ships). Kansainvälinen sopimus alusten aiheuttaman meren pilaantumisen ehkäisemiseksi vuosilta 1973 ja 1978 myöhempine täydennyksineen ja liitteineen. 6. SAR-perussopimus (International Convention of Maritime Search and Rescue). Kansainvälinen sopimus etsintä- ja pelastuspalvelun järjestämisestä merellä vuodelta 1982 myöhempine täydennyksineen. 7. STCW-yleissopimus. (International Convention on Standards of Training, Certification and Watchkeeping for Seafarers). Kansainvälinen yleissopimus koskien merenkulkijoiden koulutusta, pätevyyskirjoja ja vahdinpitoa, vuosilta 1978 ja 1995. Lastiviivayleissopimus on tullut voimaan Suomessa asetuksella vuonna 1968 (SopS 52/68). Sopimus määrittelee nimensä mukaisesti kaikille sopimuksen piirissä ole-

24 ville aluksille samanlaiset säännöt lastimerkkien merkitsemisestä ja vapaalaidan määrittämisestä. Aiemmin epämääräiset tai toisistaan kovasti poikenneet merkinnät saatiin yhdenmukaisiksi, jolloin alusten ylilastaaminen saatiin kontrolliin. Näin myös merenkulun turvallisuutta saatiin parannettua. Sopimukseen on myöhemmin tehty tarkennuksia ja muutoksia. Kansainvälinen aluksenmittausyleissopimus on tullut voimaan Suomessa vasta vuonna 1982 (SopS 31/82), vaikka sopimus on laadittu jo vuonna 1969. Sopimuksessa määritettiin kaikille kauppamerenkulkuun käytettäville aluksille, joiden pituus on vähintään 12 metriä, määräysten mukainen mittakirja. Mittakirja on todistus kyseisen aluksen vetoisuudesta. Vetoisuuskysymykset liittyivät myös ylilastaamisen kontrolloimiseen ja näin myös merenkulun turvallisuuteen. Yleissopimus kansainvälisistä säännöistä yhteentörmäämisen ehkäisemiseksi merellä (Meriteiden säännöt) tuli voimaan Suomessa asetuksella 15.7.1977. Sopimus käsittelee meriliikenteessä sovellettavia ohjaus- ja kulkusääntöjä (väistämissäännöt), valo- ja merkkikuvioita ja ääni- ja valomerkkejä. Tässä sopimuksessa on asetettu osin myös teknillisiä yksityiskohtia. Kyseinen sopimus julkaistaan Suomessa nimellä Vesiliikenteen säädökset (lakikokoelma), joka sisältää niin meriteiden kuin sisävesienkin säännöt, sekä muita kansallisia lakeja ja asetuksia koskien vesillä liikkumista. Varsinaiseen kansainväliseen sopimukseen on vuosien varrella tullut (ja varmaan uusia tulee) useita muutoksia ja täydennyksiä, jotka korjataan kansalliseen julkaisuun aika-ajoin tai julkaistaan virallisissa Merenkulkulaitoksen tiedotuslehdissä. Kansainvälinen sopimus ihmishengen turvaamiseksi merellä vuodelta 1974 (SO- LAS-perussopimus) myöhempine täydennyksineen ja liitteineen tuli voimaan Suomessa asetuksella 21.2.1981 (Suomen säädöskokoelma no: 111/81) Ihmishengen turvallisuudesta merellä vuonna 1974 tehdyn kansainvälisen yleissopimuksen voimaansaattamisesta. Varsinainen sopimus on laaja sopimussarja koskien merenkulun yleisiä määräyksiä, alusten rakennetta, hengenpelastuslaitteita, radiotoimintaa, merenkulun turvallisuutta ja tavaran kuljettamista. Sopimukseen on tehty lukuisia lisäyksiä ja muutoksia vuosien varrella. Sopimuksesta tehtyä julkaisua ei ole saatavana suomenkielisenä, vaan ainoastaan englanninkielisenä. SOLAS on tärkein ja yksi vanhimmista merenkulun turvallisuutta koskevista sopimuksista. Ensimmäinen versio sopimuksesta tehtiin jo vuonna 1914 kaksi vuotta aiemmin tapahtuneen HMS Titanicin uppoamisen seurauksena. SO- LAS-sopimusta ollaan uudistamassa vastaamaan paremmin nykyajan vaatimuksia. Kansainvälinen sopimus alusten aiheuttaman meren pilaantumisen ehkäisemiseksi vuosilta 1973 ja 1978 (MARPOL 73/78 -yleissopimus) myöhempine täydennyksineen ja liitteineen tuli voimaan Suomessa 2.10.1983. Sopimusta on muutettu tai siihen on tehty lisäyksiä sen voimaantulon jälkeen useita kertoja. Sopimus käsittelee vaarallisten tai luontoa saastuttavien lastien kuljettamista, lastaamista ja purkamista sekä saastuttamisen ehkäisemistä ja mahdollisten onnettomuuksien raportointia. Lisäksi sopimuksessa käsitellään alusten jätteiden (kiinteät jätteet tai pilssivedet) käsittelyä ja saastuttamisen ehkäisyä. Vaarallisia tai luontoa saastuttavia aineita ovat esimerkiksi öljyt, nestemäiset myrkyt, muut palavat, myrkylliset, syövyttävät tai radioaktiiviset aineet,

25 pilssivedet ja kiinteät jätteet. Sopimuksesta tehtyä julkaisua ei ole saatavana suomenkielisenä. Kansainvälinen sopimus etsintä- ja pelastuspalvelun järjestämisestä merellä (SARperussopimus) vuodelta 1982 myöhempine täydennyksineen käsittelee kansainvälisen etsintä- ja pelastuspalvelun suunnitelmaa. Sopimus sisältää ohjeet alusten ilmoituksista, pelastuspalveluista sekä hengen pelastamisesta merihätään liittyen. Sopimuksen jatkoksi on tullut useita oppaita, joilla ohjeistetaan käytännön pelastustoimia merellä. Tällaisia ovat esimerkiksi MERSAR- (Merchant Ship Search And Rescue Manual), IMOSAR- (IMO Search and Rescue Manual), IAMSAR- (International Aeronautical and Maritime Search And Rescue Manual) ja GMDSS-handbook (Global Maritime Distress and Safety System) oppaat. Kyseisiä julkaisuja ei ole saatavana suomenkielisinä. Kansainvälinen yleissopimus koskien merenkulkijoiden koulutusta, pätevyyskirjoja ja vahdinpitoa (STCW-yleissopimus) tehtiin ensimmäistä kertaa vuonna 1978. Myöhemmin tuli tarpeelliseksi tarkentaa ja paremmin sovittaa sopimuksen sisältöä vastaamaan nykyvaatimuksia. Työn jäljiltä syntyi STCW 95 sekä STCW-F 95 oppaat (code), joiden perusteella koulutusta tulee nykyisin antaa oppilaitoksissa eri puolilla maailmaa olevissa jäsenvaltioissa. STCW-F on tarkoitettu oppaaksi kalastusta harjoittavien alusten henkilöstön koulutusta, pätevyyskirjoja ja vahdinpitoa koskeviin kysymyksiin. Sopimuksesta ja koodista tehtyjä julkaisuja ei ole saatavana suomenkielisenä. Edellä mainittuihin sopimuksiin pohjautuvia suosituksia ja oppaita on lukuisa määrä. Näistä mainittakoon esimerkiksi erilaiset resoluutiot (suositukset) koskien laitteille ja järjestelmille asetettuja teknisiä- ja toiminnallisia vaatimuksia sekä esimerkiksi ISM-koodi (International Safety Management Code), IMDG-koodi (International Maritime Dangerous Goods Code) ja MFAG-ohje (Medical First Aid Guide for Use in Accidents Involving Dangerous Goods). ISM-koodin tarkoitus on luoda kansainvälinen standardi alusten turvalliseen johtamiseen ja operointiin sekä meren saastuttamisen ehkäisemiseen. IMDG-koodi käsittelee vaarallisten aineiden kuljettamista merellä. Vaarallisia tai luontoa saastuttavia aineita ovat esimerkiksi öljyt, kaasut, räjähdysaineet, nestemäiset myrkyt sekä muut palavat, myrkylliset, tartuntoja aiheuttavat, syövyttävät tai radioaktiiviset aineet. Koodeissa (neljä eri kansiota) on käsitelty materiaalien terminologiaan, pakkaamiseen, merkintään, varastointiin, eristämiseen, käsittelyyn ja vaaratilanteisiin liittyviä asioita. MFAG-ohje on käsikirja lääkinnällisen ensiavun antamiseen onnettomuustilanteissa, joissa on mukana vaarallisia aineita. Kirja sisältää toimintaohjeet kemikaalisten myrkytystilanteiden havaitsemiseksi ja hoitamiseksi. Ohje on tarkoitettu käytettäväksi yhdessä IMDG-koodin, BC-koodin (Code of Safe Practice for Solid Bulk Cargoes) sekä EmS-oppaan (Emergency Procedures for Ships Carrying Dangerous Goods) kanssa. Tässä luvussa mainittujen sopimusten sisältö käsitellään niihin liittyvän koulutuksen yhteydessä, jonka vuoksi niitä ei tässä yhteydessä ole tarkemmin käsitelty.

26 Esimerkiksi MARPOL-sopimus, IMDG-koodi, ISM-koodi sekä MFAG-ohje käsitellään merenkulkukoulutukseen kuuluvien lastiopin opintojen yhteydessä, ja kansainväliset säännöt yhteentörmäämisen ehkäisemiseksi merellä käsitellään osana merilain opintoja. 1. PERUSKÄSITTEITÄ 1.1 AIKA Merenkulussa ajan perusyksikkönä käytetään (SI-järjestelmästä poiketen) tuntia. Yksi tunti sisältää 60 minuuttia ja yksi minuutti puolestaan 60 sekuntia. Yksiköistä käytetään seuraavia lyhenteitä: h (tunti), m (minuutti) ja s (sekunti). Puhuttaessa kellonajasta voidaan ajan perässä käyttää lyhenteitä LMT (Local Mean Time = paikallinen aika), UT (Universal Time = kansainvälinen yleisaika), ZT (Zone Time = vyöhykeaika) tai GMT (Greenwich Mean Time = Greenwichin keskiaika). Esimerkiksi tarkka paikallinen kellonaika ilmoitetaan 18 04 27 LMT. Laivapäiväkirjaan kellonaika ilmoitetaan neljällä numerolla käyttämättä pistettä, esimerkiksi 1804. Muutoin aika voidaan ilmoittaa esimerkiksi 18 h 04 m 27 s tai 18.04. Aikaa käsitellään kohdissa 2.3 ja 9.2. 1.2 MATKA Matkan perusyksikkönä käytetään meripeninkulmaa (mpk), joka on kansainvälisesti sovittu 1852 m:n mittaiseksi (noin 6076 englantilaista jalkaa). Lisäksi käytetään meripeninkulman kymmenesosaa eli kaapelinmittaa (kpm = 0,1 mpk = 185,2 m) sekä sen kymmenyksiä. Huomattava on, että englantilaiset sea mile (1842,9 1861,7 m) ja nautical mile (NM = 1852 m = mpk) eivät ole samanpituisia. Matkaa käsitellään kohdissa 2.5 ja 9.1. 1.3 NOPEUS Nopeuden perusyksikkönä käytetään solmua (sol), joka ilmoittaa kuljetun matkan (meripeninkulmissa) tunnin aikana. Siis aluksella on 12 solmun nopeus, kun se tasaista vauhtia kulkien liikkuu 12 mpk:n matkan yhden tunnin aikana (ei 12 sol tunnissa). Nopeutta käsitellään kohdassa 9.3 ja luvussa 10. 1.4 SUUNTA Aluksen liikkuessa maapallon pinnalla sillä on suunta, jota nimitetään kulkusuunnaksi tai pelkästään suunnaksi. Suuntia on olemassa erilaisia riippuen siitä, mitä meridiaania mittauksen vertailupohjana on käytetty. Tärkeysjärjestyksessä suunnat ovat seuraavat: Tosisuunta (TS), magneettinen suunta (MS) ja kompassisuunta (KS). Lisäksi käytetään hyrräsuuntaa (HS). Suuntien ilmoittamiseksi Suomessa on käytössä astejärjestelmä (kuva 6), jossa näköpiiri on jaettu 360 asteeseen myötäpäivään siten, että pohjoinen on 360, itä on 90, etelä on 180 ja

27 länsi on 270 astetta. Myös vanhempaa piirujärjestelmää käytetään esimerkiksi sääkartoissa ja ennustuksissa. Suuntaa käsitellään luvussa 5. 290 280 270 300 315 330 LU 340 350 NW 360 P N 010 NE 020 KO 030 L W E I 045 060 070 080 090 250 240 LO SW S E SE KA 120 110 260 100 225 210 200 190 180 170 160 150 135 Kuva 6. Astejärjestelmä. Suunnat ilmaistaan kulmamittoina. Merenkulussa käytetään kulmien mittayksiköinä asteita, minuutteja ja sekunteja. Yksi aste (1 ) on 60 minuuttia (60') ja yksi minuutti puolestaan 60 sekuntia (60' ). Kulkusuuntien yhteydessä käytetään kuitenkin asteen kymmenyksen tarkkuutta. 1.5 ISOYMPYRÄ Taso, joka leikkaa maapallon maantieteellisen keskipisteen sekä maapallon pinnan muodostaa maan pinnalle leikkausviivan, jota kutsutaan isoympyräksi. Isoympyrän säde on sama kuin pallopinnan säde (kuva 7). Isoympyrä leikkaa, ellei se ole meridiaanien tai ekvaattorin suuntainen, kaikki meridiaanit erisuuruisessa kulmassa. Lisäksi pallon pinnalla kahden pisteen välinen lyhin mahdollinen etäisyys saadaan pitkin isoympyrää. Kuva 7. Isoympyröitä.

28 1.6 LOKSODROMI Suunta, joka leikkaa kaikki maantieteelliset meridiaanit samansuuruisessa kulmassa, eikä ole 090 tai 270, muodostaa napaa lähestyvän spiraalin. Tästä suunnasta käytetään nimitystä loksodromisuunta. Kuva 8. Loksodromi. 2. MAAPALLON OMINAISUUDET JA ASTEVERKKO 2.1 YLEISTÄ Maapallo, eli Tellus, on auringosta lukien aurinkokunnan (kuva 9) kolmas planeetta. Planeetaksi nimitetään taivaankappaleita, jotka kiertävät tähtiä eivätkä itse tuota valoa, vaan heijastavat kyseisen tähden valoa. Maan keskietäisyys auringosta on noin 150 miljoonaa kilometriä. Kooltaan maa on viidenneksi suurin aurinkokunnan planeetoista (suurin Jupiter, pienin Pluto). Maata kiertää yksi kuu, jonka keskietäisyys maasta on noin 384 400 km. Maan pinnan keskilämpötila on noin 20 astetta Celsiusta. Tämä johtuu etäisyydestä aurinkoon, sekä ilmakehästä, joka heijastaa lämpöä takaisin maan pinnalle. Aurinko Merkurius Venus Maa Mars Asteroidivyöhyke Jupiter Saturnus Uranus Neptunus Pluto Sisäplaneetat n. 150 000 000 km Ulkoplaneetat n. 628 000 000 km n. 5 900 000 000 km Kuva 9. Aurinkokunta (etäisyydet ja koot eivät ole mittasuhteessa).

29 2.2 MAAPALLON MUOTO JA MITAT Maapallo on lähes pallon muotoinen kappale, joka pyörimisliikkeensä takia on navoiltaan hiukan litistynyt. Todellisuudessa maa ei ole muodoltaan säännöllinen kappale, vaan sen muotoa sanotaan geoidiksi (geoidi on selitetty tarkemmin kohdassa 2.7). Maan muoto on litistyneisyyden vuoksi hyvin lähellä pyörähdysellipsoidia, jonka napahalkaisija on noin 1/298 osaa pienenempi kuin ekvaattorihalkaisija. Maapallon pinnan muoto vaihtelee noin +/- 10 km, ja pinta on jatkuvassa liikkeessä mannerlaattojen liikkumisen sekä vuorovesi-ilmiön vuoksi. Käytännön merenkulussa maa oletetaan kuitenkin pallon muotoiseksi. Maapallon halkaisija ekvaattorilla (itä-länsi suunnassa) on noin 12 756,78 km ja napa-akselilla (pohjoinen-etelä suunnassa) noin 12 713, 82 km. Halkaisijoiden eroksi saadaan vain 42,96 km. Säde maan keskipisteestä on likiarvona 6 367,65 km ja isompyräleikkauksen kehä ekvaattorilla 40 009,15 km (kuva 10). P r L r I r = n. 6367,65 km Ekvaattori r E Kuva 10. Maapallon mitat. 2.3 MAAPALLON LIIKE JA AIKA Maa kiertää auringon ympäri (revoluutio) pitkin ellipsirataa, jonka muoto on hyvin lähellä ympyrää. Yksi kierros kestää vuoden (365 vrk 6h 9m 10s = sideerinen vuosi, kuva 11). Maapallo pyörii myös oman akselinsa ympäri lähes vakionopeudella eli kerran vuorokaudessa (23 h 56 m 04s) lännestä itäänpäin (rotaatio, kuva 12). Tämän kuvitellun akselin muodostaa maan keskipisteen kautta kulkeva suora, joka lävistää maapallon pinnan navoilla. Akseli ei ole kohtisuorassa auringon ympäri tapahtuvan maan liikkeen ratatasoon (ekliptika) nähden, vaan muodostaa ratatasoon verrattuna 66 33' kulman (kuvat 11 ja 12). Kulma aiheuttaa maapallolla ilmenevät vuodenajat. Auringon ja kuun yhteisestä vetovoimasta johtuen maapal-

30 lon akseli ei pysy myöskään tarkalleen vakiosuunnassa, vaan huojuu hyrrän akselin tavoin (presessio). Presession takia akseli piirtää avaruuteen kuvitteeliselle taivaanpallolle ympyrää, jonka kehän ajallinen pituus on noin 26 000 vuotta. Tällä hetkellä akseli osoittaa lähelle Pohjantähteä, mutta 12 000 vuoden kuluttua se osoittaa lähelle Vega -nimistä tähteä Lyyran tähtikuviossa. Presession lisäksi akseli huojuu myös kuun vetovoiman vaikutuksesta (nutaatio) 18,6 vuoden jaksoissa. Presessiokehään piirtyy mutkia, joita kutsutaan nutaatiomutkiksi. Näiden liikkeiden lisäksi maapallo liikkuu auringon mukana linnunradan keskuksen ympäri. Ekv Huhtikuu Aphelium Heinäkuu Ekv Apsidiviiva Sideerinen vuosi 365d 6h 9m 10s Ekv Perihelium Tammikuu Ekliptika l. maan ratataso Ekv Lokakuu Kuva 11. Maan vuotuinen tosiliike auringon ympäri ja vuodenajat. Vega v. 14 000 Deneb v. 10 000 Presessioympyrä 46 54' AKSELI Polaris v. 1999 Kuun vetovoiman aiheuttama akselin huojuminen (nutaatio) 66 33' Ekv Ratataso Kuva 12. Maan liike akselinsa ympäri sekä presessio ja nutaatio. Kun maa pyörähtää akselinsa ympäri tasan 360 astetta, se etenee samalla ekliptikaa pitkin aurinkoon nähden yhden asteen verran. Tästä johtuu, että yksi 360 asteen pyörähdys kestää vain 23 h 56 m 04s. Kun suuntima aurinkoon on kierroksen jälkeen sama, on aikaa kulunut tasan 24 h.

31 1 = 4 min 1 kierros = 360 = 23h 56m 04s Ekliptika l. maan ratataso Ekv Etenevä suunta 1d Kuva 13. Maan vuorokautinen tosiliike. Ajalla voidaan tarkoittaa sitä hetkeä, jolloin jotakin tapahtuu, tai ajanjaksoa, jonka aikana jotakin tapahtuu. Ajan mittaamisen luonnollisena perustana on auringon näennäinen liike. Presessiosta johtuen kevättasauspiste liikkuu taannehtivaan suuntaan noin 50' vuodessa. Tämä aiheuttaa sen, että aika, joka auringolta kuluu kahden kevättasauspisteen sivuutusten välillä (trooppinen vuosi) on lyhyempi kuin sideerinen vuosi (365 vrk 6h 9m 10s). Trooppisen vuoden pituus on 365,2422 vuorokautta. Käytännön ajanlaskun perustaksi (kalenterit) on otettu trooppinen vuosi, koska sen mukaan kevättasauspiste ajoittuu joka vuosi samalle päivälle, eikä vuodenaikojen siirtymistä tapahdu. Todellisuudessa aurinko pysyy lähes paikallaan (liikkuu linnunradan keskuksen ympäri) ja maa pyörii sekä akselinsa että auringon ympäri. Tätä liikettä kutsutaan tosiliikkeeksi. Kun aurinko on paikan ylämeridiaanissa (kuva 14), on paikalla (tosi-) keskipäivä, ja kun se on paikan alameridiaanissa on paikalla (tosi-) keskiyö. Ylämeridiaani on aina havaitsijan kohdalla, ja se rajoittuu napoihin. Ylämeridiaani on sama kuin havaitsijan paikan meridiaani. Alameridiaani on aina havaitsijan ylämeridiaanin vastakkaisella puolella. Vuorokauden vaihtuminen on käytännön syistä sijoitettu keskiyöhön, eli alameridiaanin sivuutukseen. Havaitsija 1:n alameridiaani Havaitsija 1:n ylämeridiaani Havaitsija 1 Havaitsija 2 Havaitsija 2:n alameridiaani Havaitsija 2:n ylämeridiaani Kuva 14. Ylä- ja alameridiaani.

32 Näennäistä auringon liikettä ei kuitenkaan käytetä kellonaikamme osoittajana. Tämä johtuu maan nopeuden vaihtelusta ellipsiradallaan auringon ympäri. Kellonaika perustuu kuvitteelliseen aurinkoon, joka kulkee tasaisella nopeudella taivaan ekvaattoria pitkin. Tätä kuvitteellista aurinkoa kutsutaan keskiauringoksi ja sen perusteella muodostettua aikaa keskiajaksi (MT = Mean Time). Maapallo on jaettu edellämainituista syistä aikavyöhykkeisiin (kuva 15), joista jokaisella on tietty vyöhykeaika (ZT = Zone Time). Lisäämällä paikalliseen aikaan vyöhykkeen vyöhykevakio (ZD = Zone Difference) etumerkkeineen saadaan yleisaika, eli aika nollavyöhykkeellä. Toisin sanoen saadaan Greenwichin keskiaika (GMT= Greenwich Mean Time). Tätä aikaa vastaa maapallolla yleisesti käytössä oleva yleisaika (maailmanaika UT = Universal Time tai UTC = Co-ordinated Universal Time). Vyöhykeajan ja yleisajan välillä on voimassa seuraava yhtälö : UT (GMT) = ZT + ZD Nollavyöhykkeen keskikohtaa, navalta navalle kulkevaa isoympyrän puolikasta, kutsutaan nollameridiaaniksi. Se kulkee Lontoon lähellä olevan Greenwichin tähtitieteellisen observatorion kautta ja jakaa maapallon itäiseen ja läntiseen pallonpuolikkaaseen (katso kohta 2.4). Aikayöhykkeitä on yhteensä 24 kappaletta, 12 itään ja 12 länteen. Vyöhykkeet ovat 15 astetta leveitä ja nollavyöhykkeeksi on sovittu 7,5 astetta leveä vyöhyke nollameridiaanin molemmin puolin (kuva 15). Nollameridiaanilla ja koko nollavyöhykkeellä oleva aika on merenkulun perusaika. Nollameridiaanista itään olevat vyöhykkeet on numeroitu -1h, -2h... ja länteen olevat vyöhykkeet +1h, +2h.... Vyöhykkeet on myös ilmaistu kirjaimilla: itään A-M (J-kirjainta ei käytetä) ja länteen N-Y, nollavyöhyke =Z= Zero; Zulu ). Kahdestoista vyöhyke on jaettu kahteen osaan, jossa jakajana on nollameridiaanin vastakkaisella puolella oleva päivämääräraja (kuva 15). Kun aurinko ylittää näennäisellä vuorokautisella kierrollaan päivämäärärajan, vaihtuu vuorokausi nollameridiaanilla. Ylitettäessä päivämääräraja itään päin on ajasta vähennettävä yksi vuorokausi ja länteen päin on aikaan lisättävä yksi vuorokausi. Maat, jotka sijaitsevat samalla keskimeridiaanilla käyttävät siis teoriassa samaa vyöhykeaikaa. Suomessa käytettävän vyöhykkeen keskimeridiaanin longitudi on 30 astetta itäistä (Vironlahden longitudi), jonka vuoksi Suomen vyöhykeaika on kaksi tuntia edellä yleisajasta, eli ajasta nollameridiaanilla (GMT, UT) (kuvat 15 ja 16). Käytännössä useat valtiot ovat kuitenkin valinneet niille parhaiten sopivan ajan. Jotta valtiolla ja sen eri osilla ei olisi eri aikaa, on otettu käyttöön normaaliaika (Standard Time). Tämä tarkoittaa sitä, että maassa on yleensä sama aika (normaaliaika), vaikka aikavyöhykkeet jakaisivat maan eri vyöhykkeisiin. Joissakin itä-länsisuuntaan leveissä valtioissa on kuitenkin käytössä useita normaaliaikoja (esimerkiksi Yhdysvallat ja Venäjä).

33 Valtion virallinen aika (Legal Time) määräytyy normaaliajan sekä mahdollisen kesäajan (Daylight Saving Time) mukaan. Eri valtioiden käyttämä virallinen aika sekä päivämäärät, jolloin mahdollinen kesäaika on käytössä, löytyvät julkaisusta: Admiralty List of Radio Signals, (NP 282) (kuva 17). 180 +12 M Y +11 X 150 +10 W +9 V 120 +8 U +7 T 90 +6 S +5 R 60 +4 Q +3 P 30 +2 O +1 N 0 0 Z -1 A 30-2 B -3 C 60-4 D -5 E 90-6 F -7 G 120-8 H -9 150-10 K -11 L 180-12 M Y +7h -12h Alaska -3h Iceland +9h -7h -9h -10h -11h -12h Sweden Norway 0h R u s s i a Finland +8h +7h -5h 60-3h 60 UNITED +9h C a n a d a -8h KINGDOM +10h +6h +5h EUROPE and N AFRICA -10h -11h Newfoundland Kazakhstan +3½h see larger scale -6h -8h -8h -8h +8h U n i t e d S t a t e s C h i n a Japan -9h -4½h 30-8h -8h 30 Pakistan INTERNATIONAL DATE LINE India +10h +7h +6h Cape Verde +1h -5h See NOTE across Saudi Arabia -6½h Dom. Cuba Rep. +4h Mauritania 0h -1h -5½h -6h Mexico Hawaiian Is. Haiti -12h Fiji Is. INTERNATIONAL DATE LINE See NOTE across Venezuela Panama +5h Colombia Peru +4h B r a z i l G r e e n l a n d +3h +1h +3h Liberia 0h Nigeria Angola Zaire -1h -3h Novaya Zemlya -3h -8h -9h -10h Tonga Is. -13h Chile +4h Argentina +3h Uruguay +3h -2h Republic of S Africa Madagascar Australia -8h -9½h -10h New Zealand -12h STANDARD TIME ZONE CHART 60 OF THE WORLD +4h +3h 60 Countries having the Standard Time of an even-numbered zone are tinted; Countries having the Standard Time of an odd-numbered zone are tinted; Countries in which the Standard Time differs from the zone time by a fraction of an hour are tinted; and those in which Standard Time has not been fixed by law are untinted. The International Date Line is shown by a pecked line. Boudaries shown on this chart are approximate only. See also Admiralty Chart 5006 - Time Zone Chart of the World. Graham Land +3h 180 +12 M Y +11 X 150 +10 W +9 V 120 +8 U +7 T 90 +6 S +5 R 60 +4 Q +3 P 30 +2 O +1 N 0 0 Z -1 A 30-2 B -3 C 60-4 D -5 E 90-6 F -7 G 120-8 H -9 150-10 K -11 L 180-12 M Y I I DATE LINE 0 0 30 30 Kuva 15. Aikavyöhykekartta, koko maapallo. Admiralty List of Radio signals.

Kuva 16. Aikavyöhykekartta, Eurooppa. Admiralty List of Radio Signals. 20 0 20 40 60 50 40 +1 N Arc. da Madeira 0h Is. Canarias 30 0h UNITED KINGDOM Irish Republic Portugal 0h Morocco 0h SPAIN 0 Z Netherlands Belgium Denmark Norway -1h FRANCE Switzerland -1h Is. Baleares Algeria -1h Lux. Germany -1h ITALY Corse Sardegna Tunisia -1 A Sweden -1h Poland -1h Czech republic Slovakia Finland -2h Estonia Latvia Lithuania Austria Hungary -1h Slovenia Romania Sicilia Croatia Malta Bosnia & Herzegovina Yugoslavia Libya -2h Albania F.Y.R. O.M. Greece -2 B Republic of Belarus -2h Bulgaria Kriti Ukraine -2h Egypt Cyprus -3h Lebanon Israel RUSSIA Turkey -2h Jordan Syria -3h -3h Iraq Saudi Arabia -3 C STANDARD TIME ZONE CHART OF EUROPE AND N. AFRICA Countries having the Standard Time of an even-numbered zone are tinted; Countries having the Standard Time of an odd-numbered zone are tinted; Countries in which the Standard Time differs from the zone time by a fraction of an hour are tinted; and those in which Standard Time has not been fixed by law are untinted. Boudaries shown on this chart are approximate only. Georgia -5h -3h Armenia -3h -4h Azerbaijan - 4h Kuwait -5h -4 D 60 50 Kazakhstan -6h -5h 40 Turkmenistan Iran -3½h 30-5h 34 +1 N 0 Z -1 A -2 B 20 0 20 40-3 C -4 D

35 Territory Standard Time Daylight Saving Time Begins End Acôres, Arquipélago dos + 01 00 Last Sun in March Sat before 4th...... Fiji Is. -12 * Finland - 02-03 Last Sun in March Sat before 4th Foroyar (Faeroes) 00-01 As for Denmark France - 01-02 Last Sun in March Sat before 4th Gabon - 01 * Gambia, The 00 * Gambier, I. + 09 * Gaza Strip - 02-03 28 March 1997 E 30 Aug 1997 Kuva 17. Virallinen aika vuonna 1997: Admiralty List of Radio Signals (NP 282). Kuvassa on vain osa luettelosta. Kyseinen luettelo antaa valtioiden virallisen ajan. Negatiivinen etumerkki tarkoittaa, että virallinen aika on kyseisen tuntimäärän (voi olla myös muu kuin tasaluku) GMT (UT) -aikaa edellä. Positiivinen etumerkki tarkoittaa, että virallinen aika on GMT (UT) -aikaa jäljessä. Siirtyminen normaaliajasta kesäaikaan ajoittuu yleensä ennen kello 03 00 00 (paikallista aikaa) begins-sarakkeessa annettuna päivänä. Kesäajasta takaisin normaaliaikaan siirrytään yleensä kello 22 00 00 jälkeen (paikallista aikaa) endssarakkeessa annettuna päivänä. Mikäli sarakkeessa kesäajan alkamisen tai päättymisen jälkeen ilmenee kirjain E, tarkoittaa se, että ajat ovat arvioita (Estimate). Tähtimerkki (*) osoittaa, että valtion ei odoteta käyttävän kesäaikaa kyseisenä vuonna. Jotkut islamilaiset valtiot, jotka käyttävät kesäaikaa, saattavat siirtyä kesäajasta normaaliaikaan 29 päivän ajaksi Ramadan-paastoajan vuoksi. Jokaisella pisteellä maan pinnalla on olemassa longitudiaan vastaava keskiaika eli LMT = Local Mean Time. Toisin sanoen paikkojen välinen longitudiero on paikkojen välinen keskiaikaero. Kulman voi muuttaa ajaksi laskemalla, että yhden asteen kulma (1 ) vastaa ajassa neljää minuuttia. Vastaavasti yksi kulmaminuutti (1 ) vastaa ajassa neljää sekuntia. Longitudia ja longitudieroa on käsitelty kohdissa 2.4 ja 2.6.

36 Kun toinen paikoista sijaitsee nollavyöhykkeellä, on voimassa seuraava: GMT = LMT + paikan longitudi Vyöhykeajan (ZT) ja paikan keskiajan (LMT) välillä on voimassa seuraava: LMT = ZT + ZD - paikan longitudi Kaavoissa on huomattava, että läntinen longitudi oletetaan positiiviseksi ja itäinen negatiiviseksi! Aluksella käytetään laiva-aikaa, joka vastaa kyseistä vyöhykeaikaa (ZT). Kun alus liikkuu avomerellä, aiheuttaa vyöhykkeeltä toiselle siirtyminen kellojen siirron yhdellä tunnilla joko eteen- tai taaksepäin. Rannikon läheisyydessä kelloja ei yleensä siirretä vyöhykkeittäin, vaan käytännön syistä käytetään lähimmän valtion virallista aikaa. Aluksella on aina yksi kello GMT-ajassa, koska yhteydet eri viranomaisiin (ilmoitukset, luotsitilaukset ja muut vastaavat) hoidetaan aina GMT (UT) -aikaa käyttäen. Lisäksi kaikissa merenkulun kansainvälisissä almanakoissa ja purjehdus- sekä viestiliikenneoppaissa käytetään GMT (UT) -aikaa. Aluksen kellot voidaan tarkastaa rannikkoradioasemilta tai radioiden aikamerkeistä. Aikamerkeistä vastaa ITU (International Telecommunication Union), joka myös valvoo maailman aikaa. Nykyisin tarkan ajan voi tarkastaa myös satelliitteihin perustuvista paikanmäärityslaitteista. Esimerkiksi GPS (Global Positioning System) näyttää GMT (UT) -aikaa. Käytettävät aikalajit ovat: GMT = Greenwich Mean Time; Greenwichin keskiaika. UT = Universal Time; yleisaika, maailman aika. UT0 = Suoraan taivaankappaleiden havainnoista määritetty yleisaika. UT1 = Aika, jossa on otettu huomioon maapallon napojen vähäisen (jaksottaisen) liikkeen aiheuttama virhe ( noin +/- 15 ms). UT2 = Korjattu UT1, jossa otettu huomioon vuodenaikoihin liittyvien ilmiöiden (tuuli, vuorovesi) aiheuttama virhe ( noin +/-30 ms). UTC = Co-ordinated Universal Time; koordinoitu yleisaika, joka on tahdistettu myös maapallon pyörimiseen, maksimieron ollessa +/-0.8 s UT1:een verrattuna. Tästä seuraa niin sanottu karkaussekunti (leap second), jolla aikaa korjataan silloin tällöin. GMT = UT; Tähtitieteellisissä vuosikirjoissa käytetty aika 2.4 ASTEVERKKO SEKÄ MAANTIETEELLINEN PITUUS JA LEVEYS Kuten aiemmin jo mainittiin, pyörii maapallo akselinsa ympäri. Akseli lävistää maan pinnan kohdissa, joista käytetään nimitystä napa. Se napa josta katsottuna auringon näennäinen liike tapahtuu vasemmalta oikealle on pohjoisnapa. Vastakkaisella puolella sijaitsee etelänapa.

37 Taso, joka on kohtisuorassa akselia vastaan ja leikkaa maapallon keskipisteen, muodostaa maapallon pinnalle isoympyrän, josta käytetään nimitystä ekvaattori (ekv). Taso, joka leikkaa maapallon keskipisteen ja molemmat navat, muodostaa maapallon pinnalle isoympyrän, josta käytetään nimitystä meridiaaniympyrä (kuva 18). Meridiaani on meridiaaniympyrän puolikas navalta navalle. Isoympyrän säde on sama kuin maapallon säde. Maapallon pinnalla kahden pisteen välinen lyhin mahdollinen etäisyys mitataan pitkin isoympyrää. Kuva 18. Isoympyröitä. Kaikki muut ympyrät, joiden voidaan kuvitella muodostuvan maapallon pinnalle, ovat pikkuympyröitä. Pikkuympyrästä, joka on yhdensuuntainen ekvaattorin kanssa, käytetään nimitystä latitudiparalleeli. Latitudiparalleeli Kuva 19. Pikkuympyröitä. Jotta voitaisiin ilmaista jonkin maanpinnalla olevan pisteen paikka, on maapallon pinta jaettu asteverkkoon. Koska maa on pallon muotoinen kappale, asteverkko perustuu ympyrän jakoon. Perustasona pidetään päiväntasaajan eli ekvaattorin tasoa. Ekvaattori jakaa maapallon pohjoiseen ja eteläiseen pallonpuolikkaaseen.