Loading article…
方向決定とは、航海や道案内において方位や羅針盤の方向を決定する方法を指します。最も直接的な方法は羅針盤（磁気羅針盤またはジャイロコンパス）を使用することですが、太陽の軌道（補助なし、または時計や日時計を使用）、星、衛星航法に基づく間接的な方法も存在します。[ 1 ]
地球には、自転軸とほぼ平行な磁場があります。磁気コンパスは、この磁場を利用して方位を決定する装置です。磁気コンパスは広く使用されていますが、精度はそれほど高くありません。磁針の北極は地球の地理上の北極を指し、南極は北極を指します。これは、地球の地理上の北極が地球の磁南極に非常に近い位置にあるためです。地球の磁南極は地理上の北極に対して17度の角度で位置しており、磁針の北極を引き付け、またその逆も同様です。
19世紀末、大型旋回砲を搭載した戦艦の登場により磁気コンパスが影響を受けやすくなったこと、そしておそらく夜間の好天を待って真北との正確な位置合わせを確認する必要性をなくすため、船舶用ジャイロコンパスが開発されました。ジャイロコンパスは磁北ではなく真北を感知するため、局所的な磁場や船内磁場の影響を受けません。しかし、その大きな欠点は、大規模な商業作戦や軍事作戦以外では、多くの個人にとって費用が高すぎる技術に依存している点です。また、モーターに常時電源を供給する必要があり、適切な位置合わせを行うために一定時間同じ場所に設置しておく必要もあります。
太陽の空における位置は、おおよその時刻が分かっていれば方位の目安として利用できます。朝、太陽はほぼ東から昇り（春分と秋分のみ真東）、北半球では南へ、南半球では北へ移動します。夕方、太陽は西に沈みますが、これもほぼ西から沈み、春分と秋分のみ真西に沈みます。日中、北回帰線より北に住む北半球の観測者にとっては太陽は南に、南回帰線より南に住む南半球の観測者にとっては太陽は北に見えます。この方法は、赤道付近（北回帰線と南回帰線の間）ではあまり有効ではありません。北半球では、夏には太陽が真上、あるいは北にある場合があるからです。逆に、南半球の低緯度地域では、夏には太陽が観測者の南にある場合があります。これらの場所では、まず太陽の動きを観察して、太陽が東から西へ北または南を通って移動しているかどうかを判断します。左から右に動いている場合は南を通っており、右から左に動いている場合は北を通っています。あるいは、太陽の影を観察することもできます。影が時計回りに動いている場合は、正午に太陽は南にあり、反時計回りに動いている場合は、正午に太陽は北にあります。太陽は東から昇り、西に沈むように見えます。
地球の地軸の傾きのため、観測者の位置に関係なく、太陽が真東から昇る日は年に2日しかありません。これらの日は春分と秋分です。それ以外の日は、季節によって太陽は真東より北または南に昇り（そして真西より北または南に沈む）ように見えます。北向きの春分から南向きの春分までは、どの場所でも太陽は東より北に昇り（そして西より北に沈み） 、南向きの春分から北向きの春分までは東より南に昇り（そして西より南に沈む）ように見えます。
アナログ時計を使って北と南の方角を知る伝統的な方法があります。太陽は24時間かけて空を移動するように見えますが、12時間表示の時計の時針は1回転するのに12時間かかります。北半球では、時針が太陽を指すように時計を回転させると、時針と12時のちょうど中間点が南を示します。この方法を南半球で使うには、12時を太陽に向け、時針と12時のちょうど中間点が北を示します。夏時間中は、12時の代わりに1時を使って同じ方法を使うことができます。この方法の精度は、現地時間とゾーン時間の差、均時差、そして（熱帯地方付近では）1日の時間帯によって太陽の方位角が一定でないことによって制限されます。
携帯用日時計は、方位を判定する上で腕時計よりも正確な計器として使用できます。日時計は観測者の緯度を考慮して設計されているため、どの緯度でも使用できます。詳しくは、「日時計#コンパスとしての日時計の使用」をご覧ください。
天文学は、夜間の方向を知るための方法を提供します。すべての星は、想像上の天球上に存在しているように見えます。地球の自転により、日周運動によって星は地球の北極と南極を通る軸を中心に回転しているように見えます。この軸は天球上の北極と南極で交わり、観測者からはそれぞれ真北と真南の地平線の真上に位置しているように見えます。
どちらの半球においても、夜空の観測から、見える星々は地球の自転によって円軌道を描いて動いているように見えることがわかります。これは、月明かりのない夜の真っ暗な時間帯のほとんどをシャッターを開けたままにして撮影する長時間露光写真で最もよく確認できます。こうして撮影された写真には、無数の同心円状の弧（完全な円の一部）が写っており、そこから正確な中心を容易に特定できます。この中心は、地平線上の真の極（北極または南極）の位置の真上に位置する天の極に対応します。約8時間露光した写真が公開されており、この効果がよくわかります。
北天の極は現在（ただし永久にではない）、明るい星ポラリスから1度以内のところにあります。 極の正確な位置は、歳差運動のため数千年かけて変化します。 ポラリスは北極星としても知られ、一般的には北極星または道標星と呼ばれます。 ポラリスは、北半球の住民には夜間の晴天時のみ見ることができます。北極星を見つけるには、 「おおぐま座」と呼ばれる星群を使用できます。 「パン」の2つの角の星（ハンドルの反対側の星）は、「パン」の上端より上のポラリスを指しています。
北半球の観測者は北極星を使って北天の極を特定できますが、八分儀座の南の星は航海に使えるほどよく見えません。そのため、好ましい代替手段として南十字星（クルックス）が使われます。南天の極は、（a）南十字星の長軸に沿った線（つまり、アルファ・クルキスとガンマ・クルキスを通る線）と、（b）「ポインター」（アルファ・ケンタウリとベータ・ケンタウリ）を結ぶ線を垂直に二等分する線の交点にあります。
20世紀末近く、衛星を利用した全地球測位システム（GPS）の登場により、誰もが真北を正確に把握できる新たな手段が生まれました。GPS受信機（GPSR）は、空全体が見渡せる場所で最も効果的に機能しますが、昼夜を問わず、また極めて悪天候でない限り機能します。衛星を管理する政府機関は、衛星が地球と正確に位置合わせされるように、継続的に監視と調整を行っています。静止しているときに最も正確なジャイロコンパスとは対照的に、GPS受信機は、アンテナが1つしかない場合、方位を正しく表示するには、通常0.1 マイル/時（0.2 km/時）以上の速度で移動している必要があります。船舶や航空機では、GPS受信機には、車両に別々に取り付けられた2つ以上のアンテナが装備されていることがよくあります。アンテナの正確な緯度と経度が測定され、それによって車両の構造に対する方位が計算されます。これらの制約はあるものの、GPSRは正確かつ信頼できるものと考えられています。そのため、GPSRは、方位との検証可能な位置合わせを得るための最も迅速かつ便利な方法となった。
方向探知（DF）、無線方向探知（RDF）、または無線測距とは、電波を用いて無線源の方向を特定する技術です。無線源は、協力的な無線送信機の場合もあれば、意図せず発生した無線源、自然発生的な無線源、あるいは違法または敵対的なシステムの場合もあります。無線方向探知は、レーダーとは異なり、受信機1台で方向のみを特定します。レーダーシステムは通常、方向だけでなく対象物までの距離も示します。三角測量によって、2つ以上の地点から方向を測定することで、無線源の位置を特定できます。無線方向探知は、船舶や航空機の無線航法、捜索救助のための緊急送信機の位置特定、野生生物の追跡、違法または妨害電波発信機の位置特定などに使用されます。第二次世界大戦中、無線方向探知は両陣営によって航空機、水上艦艇、潜水艦の位置特定と誘導に使用されました。
RDFシステムはあらゆる無線源で使用できますが、非常に長い波長（低周波数）では非常に大きなアンテナが必要となり、一般的には地上システムでのみ使用されます。しかし、これらの波長は「水平線を越えて」非常に長い距離を伝わるため、船舶の無線航行に使用されます。これは、見通し線がわずか数十キロメートルしかない船舶にとって非常に価値があります。水平線が数百キロメートルに及ぶ可能性がある航空用途では、より高い周波数を使用でき、はるかに小さなアンテナを使用できます。無指向性ビーコンと呼ばれる無線ビーコンまたは商用AMラジオ放送に同調できる自動方向探知機は、 20世紀にはほとんどの航空機の機能でしたが、段階的に廃止されています。[ 2 ]
軍事において、RDF（無線方向探知）は信号情報収集の重要なツールである。敵の送信機の位置を特定する能力は第一次世界大戦以来非常に貴重であり、第二次世界大戦の大西洋の戦いにおいて重要な役割を果たした。英国の先進的な「ハフダフ」システムは、戦争中に沈没したUボート全体の24%に直接的または間接的に貢献したと推定されている。現代のシステムは、高精度な結果を得るために迅速なビームフォーミングを可能にするフェーズドアレイアンテナを使用することが多く、より大規模な電子戦システムの一部となっている。
初期の無線方向探知機は、信号強度を比較する機械的に回転するアンテナを使用しており、その後、同じ概念の電子版がいくつか登場しました。現代のシステムは、一般的に自動化が容易な位相またはドップラー技術の比較を使用しています。初期のイギリスのレーダー装置はRDFと呼ばれていましたが、これはしばしば誤解を招く表現であるとされています。実際には、チェーンホームシステムは、方向を決定するために大型のRDF受信機を使用していました。後のレーダーシステムは、一般的に送信と受信に単一のアンテナを使用し、アンテナが向いている方向から方向を決定しました。[ 3 ]