Seemeile

Die Seemeile oder nautische Meile (NM) ist eine in der Schiff- und Luftfahrt gebräuchliche Maßeinheit der Länge.

Definition

Die Seemeile (sm) = nautical mile (nm) ist definiert als 1 Meridianminute, also als der 60ste Teil der Entfernung zwischen zwei Breitengraden. Aus der Länge eines Meridians vom Äquator bis zum Pol von ca. 10 002 km (Ellipsoidparameter des WGS84) ergibt sich ein mittlerer Wert von

$1sm={\frac {10002\,\,km}{90*60}}=1852.2\,\,m$.

Tatsächlich entspricht eine Meridianminute am Äquator 1843 m und an den Polen 1862 m.

In DIN 1301, Teil 2, vom Februar 1978 und der internationalen Norm ISO 31-1 aus dem Jahre 1992 ist 1 sm auf 1852 m festgelegt.

Geschichte

Ursprünglich wurde das Maß der Seemeile auf die Länge einer Winkelminute auf einem Meridian festgelegt.

Der Sinn dieser Herleitung ergab sich aus der nautischen Gestirnnavigation. Eine Position konnte bestimmt werden, indem man zunächst den Zeitpunkt des Sonnenuntergangs oder -aufgangs minutengenau maß. Damit war die Breitenposition bekannt, während die Position in Ost-West-Richtung zunächst nur als Zeitangabe bekannt war. Durch Ermittlung des höchsten Sonnenstandes gegen Mittag lokaler Zeit konnte man über den Kosinus des aktuellen Breitengrades dann die Längenposition berechnen, da zum Pol hin der Abstand zweier Längengerade mit dem Kosinus des jeweiligen Breitengrades abnimmt. In ausreichender Entfernung von den Polen lässt sich daher die Entfernung in Seemeilen zweier Positionen a°N/b°W und c°N/d°W, deren Breitengrade nicht zu weit auseinanderliegen, näherungsweise durch die Formel

$60{\sqrt {\left((\cos {\frac {a+c}{2}})(b-d)\right)^{2}+(a-c)^{2}}}$

bestimmen. Diese Näherungsformel ergibt sich aus dem Satz des Pythagoras, wobei der Abstand der beiden Längenpositionen noch mit Kosinuswert des Mittels jeweiligen Breitengrade gewichtet wurde. Der Faktor 60 berücksichtigt, dass ein Breitengrad 60 Seemeilen entspricht.

Bei der Einführung des metrischen Systems wurde der nominelle Erdumfang (Meridiankreis) als 40.000 Kilometer definiert. Aus der Rechnung 40.000 km / 360 Grad des Vollkreises / 60 Bogenminuten ergibt sich als theoretisches Maß der Seemeile eine Länge von $1,8519$ km. In der Praxis wurde dieser Wert jedoch im Hinblick auf die einfachere Umrechnung an national geläufigere Maße geringfügig angepasst.

So wurde bis 1929 von Großbritannien für das Maß der Seemeile zur Länge der englischen Meile eine Länge von genau 800 englischen Fuß hinzugezählt (insgesamt 6080 Fuß), woraus sich das Maß von 1853,18 Metern für die englische Admiralty Mile ergab.

In den USA galt bis 1954 als Maß der Seemeile die U.S. nautical mile, die mit 6080,20 feet festgelegt war, was umgerechnet einer Länge von 1853,24 Metern entspricht.

International übergreifend wurde das Maß der International Nautical Mile 1929 auf der "Internationalen Hydrographischen Konferenz" in Monaco auf 1.852,01 m festgelegt.- Abweichend hiervon geben jedoch DIN 1301-1 und die unten erwähnte Broschüre des BIPM an, dass damals der Wert 1852 m für die "international nautical mile" angenommen wurde.

Nautische Meilen sind in der Seefahrt auch heute noch insofern praktisch, als dort oftmals Mercator-Karten zur Navigation verwendet werden. Über das Maß eines Breitengrades können so schnell Distanzen zweier Positionen in nautischen Meilen bestimmt werden. Da Mercator-Karten keine längentreue Abbildung darstellen, ist eine solche Vorgehensweise jedoch nur auf kleinere Gebiete mit möglichst gleich bleibendem Breitengrad anwendbar.

Luftfahrt

Seit den Anfangsjahren der Luftfahrt bis zum Ende des Zweiten Weltkriegs waren in Deutschland Meter für Höhen- und Kilometer für Entfernungsangaben selbstverständlich.

Die USA waren jedoch führend bei der Schaffung von nationalen Regulierungsbehörden für die Luftfahrt (FAA) und später auch bei der Schaffung von internationalen Luftfahrtorganisationen (ICAO, IATA). Flugreisen und Privatflugzeuge gehörten dort schon viel früher und stärker zum Alltag als z.B. in Deutschland. Da die USA sich für NM entschieden haben und sich durch den Einfluss der USA auch Englisch als internationale Kommunikationssprache im Flugfunk durchgesetzt hat, verwendet man heutzutage weltweit NM als Entfernungsangabe in der Luftfahrt.

Eine Ausnahme bildete die ehemalige Sowjetunion. Sie hatte konsequent das Internationale Einheitensystem in der Luftfahrt angewendet. Linienpiloten mussten sich bei jedem Überflug auf die "neuen" SI-Einheiten umstellen, wobei die praktischen Probleme weniger in der Umrechnung von km in NM lagen als vielmehr mit der von Höhenangaben in Meter zu Fuß.

Umrechnungen zwischen NM (nautical mile) und km sind selten erforderlich, da durchgehend mit NM gerechnet wird. Größere Verwirrungen treten bei der Unterscheidung zwischen NM und statute mile auf. Besonders, wenn man außerhalb von Deutschland fliegt – vor allem in den USA und Großbritannien.

Der Pilot meint immer NM, sagt aber über Sprechfunk immer "miles" (und nicht "nautical miles"). Die Entfernungsangaben auf Straßenschildern ( z.B. Daytona 6 miles) bezieht sich aber immer auf statute miles. Im Gespräch unter Piloten kann der Amerikaner auch mal statute mile statt NM meinen, wenn er "miles" sagt. Entfernungsangaben auf Straßenkarten – die man sowieso nicht für die Flugvorbereitung verwenden sollte – sind auch in statute miles. Natürlich steht einfach nur "miles" im Straßenatlas.

Bei der Definition der amerikanischen Luftraumstruktur sind auch statute miles bei der Definition der Wolkenabstände mit eingeflossen. Das kann sehr verwirrend für deutsche Piloten werden.

Umrechnung

Aus der ursprünglichen Definition von Seemeile (1 Meridianminute) und der ältesten Definition von 1 Meter (der 10-millionste Teil der Entfernung zwischen Nordpol und Äquator) ergibt sich die Tatsache, dass 54 Seemeilen etwa 100 Kilometern entsprechen. Näherungsweise lassen sich $x$ Seemeilen nach der Faustformel „Verdoppeln und 10 % abziehen“ in Kilometer umrechnen, was einer Multiplikation mit dem Faktor 1,8 entspricht.

Abkürzungen und abgeleitete Einheiten

Im Deutschen ist das Einheitenzeichen der Seemeile „sm“, international wird sie als nautical mile mit „nm“, „NM“ oder „n.m.“ abgekürzt. Laut Encyclopaedia of Scientific Units, Weights and Measures von 1999 ist die international gebräuchliche Abkürzung für Nautical Mile: „mi“. Nach einer Broschüre des BIPM sind hingegen folgende Zeichen gebräuchlich: M, NM, Nm und nmi. Eine Verwechslung mit den SI-Einheiten Nanometer (Einheitenzeichen: nm) und Newtonmeter (Nm) kann aus dem Zusammenhang meist ausgeschlossen werden. In Österreich und Deutschland ist die Seemeile auf Grund von internationalen Vereinbarungen als „gesetzliche Einheit im Messwesen“ zulässig, obwohl sie außerhalb des SI steht.

Eine Seemeile wird in 10 Kabellängen („kbl”) unterteilt. Annähernd gleich 1/1000 Seemeile (1,852 m) – genau: 6 Fuß, also 1,8288 m – ist der Faden („fm”), der fast nur bei der Tiefenmessung in der Schifffahrt verwendet wird.

Die Geschwindigkeit von Luft- und Wasserfahrzeugen wird häufig in Knoten angegeben, also Seemeilen pro Stunde.

Siehe auch

• Sphärische Geometrie - Mathematik zur Berechnung.
• Geographische Koordinaten - Das Gradnetz der Erde
• Mercator-Projektion - Zusammenhang zwischen Seemeile und nicht längentreuen Karten

Literatur

• Sobel/Andrewes, Längengrad, Berlin 1999

• The International System of Units Bureau International des Poids et Mesures (BIPM): 8. Auflage 2006. ISBN 92-822-2213-6.- Dort speziell S. 124, 127 und 128 im englischen Teil.

• Bureau Interantional des Poids eet Mesures : Le Syst´me International (SI), 6e Edition, 199, ISBN 92-822-2112-1

• Norm DIN 1313 April 1978, Physikalische Größen und Gleichungen, Begriffe, Schreibweisen

• Richtlinie des Rates zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die Einheiten im Meßwesen (i.d.F) des Vorschlages vom 21. 06.1991 (91/C185/06) AbL. Nr. C 185 v. 17.07.1991, S. 13-21)

• Gesetz über Einheiten im Messwesen (22.02.1985) BGBl. I S. 409-410), Einheitenverordnung, 13.12.1985, BGBl. I S. 2272-2275

• Sacklowski,A.: Einheitenlexikon, Entstehung, Anwendung, Erläuterung von Gesetz und Normen, Berlin: Beuth-Verlag, 1986 (Beuth-Kommentare) ISBN 3-410-11988-4

• Anderton, P.; Bigg, P.H.: Changing to the metric system, conversion factors, symbols and definitions, London: Her Majesty's Stationery Office, 1965

• Norm ANSI/IEEE Std 268-1982. American National Standard, Metric Practice