Navegar sob um céu sem estrelas: como determinar a posição?
Minha Terra alternativa é colocada, junto com todo o sistema solar e nada mais, no centro do vazio de Boötes .
Com quase 330 milhões de anos-luz de diâmetro (aproximadamente 0,27% do diâmetro do Universo observável), ou quase 236.000 $Mpc^3$ em volume, o vazio de Boötes é um dos maiores vazios conhecidos no Universo e é referido como um super-vazio.
De acordo com o astrônomo Greg Aldering, a escala do vazio é tal que "Se a Via Láctea estivesse no centro do vazio de Boötes, não saberíamos que havia outras galáxias até 1960".
Supondo que uma espécie semelhante à humana evolua neste planeta, o que eles podem usar para determinar sua posição no globo, quando a bússola ainda não foi inventada? Como referência, considere o nível de conhecimento de alguns dos primeiros marinheiros, como os fenícios.
Respostas
Quem precisa de estrelas para navegar, afinal?
A navegação pode ser feita por meios diferentes de wayfinding estelar. Considere os vários métodos em uso pelos polinésios :
- Eles usaram mapas conceituais que mostram padrões na água
- Eles usaram padrões de ondas e correntes
- Eles usaram padrões de nuvens, ventos e movimentos de pássaros
- Eles usaram canções e histórias para registrar e descrever as rotas marítimas
- Eles também usaram estrelas, mas faltam essas na sua localidade! No entanto, ouvi dizer que existem pelo menos 60 galáxias dentro do Vazio, amarradas em uma espécie de estrutura tubular. Talvez um ou mais deles sejam visíveis.
Seus navegadores podem facilmente criar mapas de rotas altamente detalhados que observam correntes, padrões de ondas, bancos de areia, características costeiras. Eles podem ser na forma de mapas que mostram apenas o que está ao longo de uma rota, não o mundo inteiro ou mesmo uma ampla região:

Sem estrelas, mas também sem ferramentas de navegação como bússola ou sextante?
Owch!
O melhor que você pode fazer é determinar a latitude e as direções leste-oeste-norte-sul usando um bastão de sol .

Obviamente, você precisa fazer isso à luz do dia, com um sol visível e um espaço de trabalho razoavelmente estável.
Embora seja trivial obter a direção da bússola dessa forma, a latitude é um pouco mais complicada por causa das estações e da inclinação da Terra.
Você precisa saber a que distância o sol se desvia da verdadeira vertical ao meio-dia, para uma determinada data do calendário. Medindo o ângulo da sombra do sol ao meio-dia (observando a proporção entre a altura do bastão e o comprimento da sombra), você pode obter uma latitude muito precisa.
A longitude é MUITO mais difícil. Para ter alguma chance de determinar sua longitude (posições leste-oeste no globo), você precisa saber quando o sol nasce ou se põe. Precisa de alguns segundos. Você também precisa saber o tempo decorrido desde a obtenção de uma linha de base correspondente para isso em um local conhecido. Isso requer uma ferramenta de cronometragem com precisão de segundos, durante o período de tempo necessário para navegar para longe de sua base. Isso simplesmente não estava disponível na época dos fenícios. Nem na época romana, nem mesmo na época medieval. O primeiro relógio prático para navegação em navios foi feito em 1800
Mas você não precisa saber seu lugar no globo para navegar. A linha de visão funciona perfeitamente, e também a linha de visão para uma característica reconhecível em um mapa. Com um mapa bom o suficiente, você pode navegar até onde a costa estiver à vista. E morra de pânico se uma bela névoa se formar e você perder a orientação. Ou, no caso deste pequeno planeta obscuro, se o sol se põe e a lua não está em um local visível.
Conhecimento especializado das características costeiras
É perfeitamente razoável não saber onde você está quando em águas abertas e, apenas tentar navegar quando tiver vista para a costa. Isso significa travessias oceânicas limitadas, mas também não é irracional. Travessias oceânicas não se tornaram uma coisa comum até recentemente no grande esquema de navegação. Mesmo assim, eles não tinham um posicionamento preciso até muito tarde no jogo, mesmo que funcionasse apenas em determinados momentos do dia.
Vamos considerar especificamente os fenícios conforme você se refere a eles na pergunta. Eles basicamente saltaram pela costa do Mediterrâneo. Se essa é a tecnologia que você deseja, essa é a limitação que você obtém. Mantenha a terra a bombordo ou a terra a estibordo, dependendo da direção em que você está indo na rota. Ajuda se você sabe se está na costa norte ou sul do mar, mas pelo menos você pode dizer pelo sol.
Os fenícios só sabiam determinar o norte e sua latitude. Para isso, você só precisa do Sol; ao meio-dia ele lhe dará o norte verdadeiro, e sua altura acima do horizonte, combinada com a data, lhe dará sua latitude.
Isso é tudo que as Fenícias sabiam determinar, de qualquer maneira.
Com um cronômetro preciso, o Sol ao meio-dia também pode fornecer sua longitude; mas cronômetros precisos só surgiram cerca de 2.000 anos depois que os fenícios seguiram o caminho do Dodô.
Se eles têm várias luas que se movem rapidamente, ou luas de planetas próximos que são grandes o suficiente para serem visíveis a olho nu ou um pequeno telescópio em uma plataforma instável, eles podem navegar melhor do que os marinheiros da Terra podiam até o século 20. Eles podem usar efemérides fornecendo as posições das luas para determinar o tempo absoluto, o que, combinado com a medição do tempo e da altura do sol ao meio-dia local, fornecerá sua longitude e latitude. Se as luas forem muito pequenas e fracas para serem visíveis durante o dia, eles precisarão de algo que mantenha o tempo bem o suficiente para medir o tempo entre o meio-dia local e sua primeira chance de ver as luas no céu noturno - para cada minuto em que a medição é feita por, sua longitude estará abaixo de um quarto de grau.
O sol é quase suficiente durante o dia.
E à noite, se a noite estiver escura o suficiente, você verá muitos recursos que podem substituir o Sol - como luz zodiacal e gegenschein.
Não parece tão difícil.
É apenas uma aposta ... mas, talvez, você possa encontrar direções como formigas:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982212009323
https://link.springer.com/article/10.1007/s10071-020-01431-x
E há uma teoria que algumas formigas / pássaros podem ver (quero dizer literalmente ver) o campo eletromagnético da Terra.
Pessoas de sua Terra alternativa podem nascer com sentidos semelhantes. Outra opção é então encontrada um "cristal" que eles podem ver ATRAVÉS dele e ver as ondas eletromagnéticas. Os vikings podem ter feito algo próximo:
https://www.nationalgeographic.com/news/2011/11/111111-vikings-sunstones-crystals-navigation-science/
Não sou um cientista, então talvez eu esteja errado ou não tenha entendido algo aqui, mas acho que eles ainda podem usar a posição do sol ou da lua para navegar ou determinar sua posição. Pelo menos, com base nos comentários de OP, presumo que eles ainda tenham um sol e uma lua como os da Terra.
Aqui estão alguns links que explicam melhor:
A partir de: https://en.wikipedia.org/wiki/Celestial_navigation
A partir de: https://www.tgomagazine.co.uk/skills/how-to-use-the-sun-to-navigate/
Usando o sol para segurar um rumo
Essa técnica usa o sol ou a lua para mantê-lo na direção certa. Não substitui o uso de uma bússola, mas ajuda você a manter uma determinada rota. Usar o sol ou à noite a lua fornece uma referência aos cardeais da bússola.
- Fique de frente para a direção (direção) em que você vai viajar e estique o braço como se fosse agarrar o sol e manter essa posição por alguns segundos: isso ajuda a imprimir sua orientação em relação ao sol.
- Abaixe o braço e siga em frente, tendo em mente onde o sol deve estar em relação a você.
- Você pode viajar por 10 minutos em um único rolamento usando essa técnica antes de precisar repeti-la.
- Se o sol está atrás de você, use sua sombra. Estenda a mão e mantenha o braço paralelo à sombra e mantenha essa posição por alguns segundos.
O uso dessa técnica libera você de ter que consultar constantemente sua bússola ou mapa e, em vez disso, permite que você se concentre em seu entorno e aprecie a paisagem. Os condutores de cães de resgate em montanhas costumam empregar esse método para que possam se concentrar em seus cães e fazer buscas visíveis na área.
Medição angular
A medição precisa do ângulo evoluiu ao longo dos anos. Um método simples é manter a mão acima do horizonte com o braço estendido. A largura do dedo mínimo é um ângulo de pouco mais de 1,5 grau de elevação no comprimento do braço estendido e pode ser usado para estimar a elevação do sol a partir do plano do horizonte e, portanto, estimar o tempo até o pôr do sol. A necessidade de medições mais precisas levou ao desenvolvimento de uma série de instrumentos cada vez mais precisos, incluindo o kamal, astrolábio, octante e sextante. O sextante e o octante são mais precisos porque medem ângulos do horizonte, eliminando erros causados pela colocação dos ponteiros de um instrumento, e porque seu sistema de espelho duplo cancela movimentos relativos do instrumento, mostrando uma visão estável do objeto e do horizonte.
Os navegadores medem a distância no globo em graus, minutos de arco e segundos de arco. Uma milha náutica é definida como 1852 metros, mas também (não acidentalmente) um minuto de ângulo ao longo de um meridiano da Terra. Sextantes podem ser lidos com precisão dentro de 0,2 minutos de arco, então a posição do observador pode ser determinada dentro (teoricamente) de 0,2 milhas, cerca de 400 jardas (370 m). A maioria dos navegadores oceânicos, atirando de uma plataforma móvel, pode atingir uma precisão prática de 1,5 milhas (2,8 km), o suficiente para navegar com segurança quando fora da vista de terra.

Usando um sextante marinho para medir a altitude do sol acima do horizonte
Latitude A latitude foi medida no passado medindo a altitude do Sol ao meio-dia (a "visão do meio-dia") ,
Distância lunar Artigo principal: distância lunar
O método mais antigo, denominado "distâncias lunares", foi aperfeiçoado no século XVIII e empregado com regularidade decrescente no mar até meados do século XIX. Ele só é usado hoje por sextantes amadores e historiadores, mas o método é teoricamente correto e pode ser usado quando um relógio não está disponível ou sua precisão é suspeita durante uma longa viagem marítima. O navegador mede com precisão o ângulo entre a lua e o sol, ou entre a lua e uma das várias estrelas próximas à eclíptica. O ângulo observado deve ser corrigido para os efeitos de refração e paralaxe, como qualquer visão celestial. Para fazer essa correção, o navegador mede as altitudes da lua e do sol (ou estrela) mais ou menos ao mesmo tempo que o ângulo da distância lunar. Apenas valores aproximados para as altitudes foram exigidos.Então, um cálculo com logaritmos ou tabelas gráficas exigindo dez a quinze minutos de trabalho converteria o ângulo observado em uma distância lunar geocêntrica. O navegador compararia o ângulo corrigido com os listados no almanaque a cada três horas do horário de Greenwich e interpolar entre esses valores para obter o horário de Greenwich real a bordo do navio. Sabendo o horário de Greenwich e comparando-o com o horário local de uma vista de altitude comum, o navegador pode calcular sua longitude.Sabendo o horário de Greenwich e comparando-o com o horário local de uma vista de altitude comum, o navegador pode calcular sua longitude.Sabendo o horário de Greenwich e comparando-o com o horário local de uma vista de altitude comum, o navegador pode calcular sua longitude.