Определение компаса астрономическое способами
Определение места судна по линиям равных высот.
В практике мореходной астрономии для получения географических координат судна в открытом море наибольшее распространение получил метод высотных линий положения. Когда на карте прокладывается, например, линия пеленга, то для любой точки этой линии угол между меридианом, проходящим через данную точку, и направлением на предмет является величиной постоянной.
Линии, все точки которых отвечают постоянному значению, называются изолиниями. Следовательно, на карте прокладываются изолинии. Для получения места судна на карте необходимо провести две изолинии. Точка их пересечения и будет являться обсервованным местом судна. Поскольку изолинии в некоторых случаях могут быть сложного вида, небольшие их участки заменяют отрезками прямых. Такой отрезок прямой, касательный к навигационной изолинии в точке, ближайшей к счислимому месту, называется линией положения.
В мореходной астрономии, как и в навигации, обсервованное место судна получают, нанося на карту навигационные изолинии или заменяющие их линии положения.
В мореходной астрономии изолиниями являются окружности, называемые кругами равных высот. Кругом равной высоты называется малый круг на поверхности Земли, в любой точке которого определенное светило имеет в данный момент одну и ту же высоту разом, круг M1, М2, М3, М4 является кругом равной высоты светила С.
Однако светило С имеет множество кругов равной высоты, которые соответствуют разным -значениям h. Все эти круги имеют общий центр в точке а, которая является проекцией светила на поверхность Земли и называется полюсом освещения круга равных высот. 'Если высота светила равна 90°, наблюдатель находится в полюсе освещения а и видит светило над головой, а если высота светила составляет 0°, то наблюдатель видит светило на горизонте и круг равных высот становится большим кругом, разделяющим Землю на две половины - освещенную и неосвещенную. Для определения места судна по линиям равных высот одновременно измеряют высоты двух светил и по значениям этих высот наносят на карту небольшие участки двух кругов равных высот. На практике вместо этих отрезков кривых наносят прямые линии, касательные к кругам вблизи счислимого места.
Определение широты по меридиональным высотам светил. Широту в море обычно определяют по меридиональным высотам Солнца, хотя это можно делать и по наблюдениям любого светила. На практике меридиональной высотой считают наибольшую высоту Солнца при его верхней кульминации или наименьшую - при нижней. Порядок действий- при определении широты по меридиональным высотам следующий.
Подготовка к наблюдениям: снимают с карты фс и Кс на предполагаемое 7V кульминации Солнца;
— рассчитывают с помощью МАЕ Тс кульминации Солнца;
— подготавливают секстан к дневным наблюдениям;
— определяют поправку индекса секстана по Солнцу, применяя контроль;
— приводят поправку хронометра к моменту наблюдений; если надо, сличают палубные часы с хронометром;
— измеряют, если возможно, наклонение горизонта.
Наблюдения: за 5-7 мин до рассчитанного момента кульминации Солнца начинают непрерывно измерять высоты, подводя изображение светила к горизонту и замечая сразу отсчет секстана и момент по хронометру, причем для верхней кульминации получаемые высоты будут сначала возрастать, а затем убывать;
— после получения двух-трех убывающих отсчетов наблюдения прекращают;
— замечают Тсол и, если нужно, температуру и давление воздуха;
— замечают, над какой точкой горизонта N или S измерялись высоты.
Определение места судна по солнцу
Время изменения азимута Солнца на 40° зависит от широты места судна, склонения Солнца и времени дня. Как было показано в разделе 1.3, азимут светила быстрее всего изменяется около кульминации (особенно на больших высотах), т.е. около полудня, и медленнее всего на первом вертикале, т.е. утром или вечером.
Высот светил
Днём на небе видно только одно светило - Солнце. Тем не менее, по нему можно определить место судна. Для этого используют две разновременные ВЛП.
Из формулы (3.11) следует, что точность обсервованного места падает с уменьшением угла пересечения ВЛП. При ΔА=30° точность обсервации в два раза ниже, чем при Δ А =90°, а при более острых углах - ещё хуже. Поэтому при определении места судна по Солнцу используют его ВЛП, полученные с интервалом времени достаточным, чтобы его азимут изме-нился более, чем на 30°.
Допустим, в некоторый момент времени Т1в точке со счислимыми координатами (φ1,λ1)была измерена высота Солнца, рассчитаны элементы ВЛП и сделана её прокладка (рис. 3.15 ).
Можно утверждать, что в момент Т1судно находится где-то на этой ВЛП, обозначенной 1,1.
Через некоторое время в момент Т2 в точке с координатами φ2,λ2снова была измерена высота Солнца и рассчитаны элементы ВЛП. Можно утверждать, что в момент Т2 судно находится где-то на этой ВЛП, обозначенной 2,2.
С другой стороны, каждая точка первой ВЛП за время Т2 – Т1переместилась по тому же направлению и на то же расстояние, что и счислимая точка, и вся совокупность возможных мест судна заняла положение 1.1.
Таким образом, можно утверждать, что в момент Т2место судна находится на пересечении второй ВЛП и перенесённой по счислению первой ВЛП. Как видно из рис. 3.15, перенесение по счислению первой ВЛП сводится к построению её от второй счислимой точки вместе со второй ВЛП.
Заметим, что изменение курса и скорости судна между измерениями высот Солнца ничего не меняет. Главное, чтобы счисление между этими моментами велось с максимальной тщательностью, так как все погрешности счисления войдут в обсервованные координаты. Это обстоятельство заставляет считать место, определенное по Солнцу, счислимо-обсервован-ным.
Принимая обе ВЛП равноточными, СКП счислимо-обсервованного места можно определить по формуле:
где тр — СКП ВЛП, тс - СКП счисления.
Средняя квадратическая погрешность счисления зависит отпогрешностей компаса и лага. Она подсчитывается по формуле:
где тл - СКП лага в %, тк- СКП компаса в градусах, КУ - курсовой угол Солнца в момент измерения первой высоты, равный А- ИК.
Формула (3.15) показывает, что погрешность счисления возрастает с пройденным расстоянием S, т.е. со временем, и для уменьшения погрешностей счисления высоты Солнца надо брать через короткий промежуток времени. Но за это время не успевает достаточно измениться азимут и, как следует из формулы (3.14), СКП места судна будет большой. Ожидать же разности азимутов 90° тоже нельзя из-за растущих погрешностей счисления. Поэтому выбирают оптимальный вариант, когда разность азимутов около 40°. В этом случае погрешности счисления ещё незначительные, а разность азимутов уже достаточная.
Некоторое представление о времени изменения азимута Солнца на 40° даёт таблица в прил. 10. В ней с точностью до двух минут указано время изменения азимута на 40° до или после кульминации для различных φи δ. Таблица составлена в двух вариантах - для одноимённых и разноимённых φи δ.
Так, например, из этой таблицы видно, что в марте или сентябре (δ=0°) в Черном море (φ=44°) интервал времени между измерениями высот Солнца должен составлять около двух часов. Если высоты измерялись около первого вертикала, табличные значения следует увеличить.
Более точно интервал между ВЛП можно определить с помощью таблиц готовых ответов (ВАС-58, НО-214 и др.) . Для этого по φ, δи tм.,первой ВЛП в основных таблицах выбирают азимут первой ВЛП и в той же колонке склонения отыскивают азимут, отличный от первого на 40°. Сбоку выбирают часовой угол, соответствующий этому изменённому
азимуту. Разность часовых углов, переведённая во временную меру, и даст искомый интервал.