Фигура и размеры Земли. Геоид, эллипсоид вращения, референц-эллипсоид
ОТВЕТЫ НА ГЭК
Для задач морской навигации необходимо знать форму и размеры Земли. Поверхность Земли без учёта всех её неровностей (гор, рек) наз. уровенной, и важным её свойством является то, что в любой точке она перпендикулярна, нормальна вектору силы тяжести g.
Фигура, образованная уровенной поверхностью, имеющая неправильную геометрическую форму наз. геоидом (греч. «землеподобный»).
Т. к. в навигации с геоидом работать очень сложно, то для решения задач используют аппроксимацию (приближение) геоида телом неправильной математической формы – эллипсоидом вращения, полученным в результате вращения эллипса вокруг малой оси. Другими словами, геоид заменяют его моделью. Эллипсоид имеет малое сжатие и практически совпадает со сфероидом – фигура равновесия вращающейся жидкой массы.
Для геодезических и картографических расчётов в определённых районах Земли необходимо иметь земной эллипсоид, поверхность которого максимально совпадает с поверхностью этого района. Это референц-эллипсоид.
Важно, что координаты одинаковых точек могут не совпадать на картах, составленных на разных р-э. Поэтому при переходе с карты на карту необходима привязка не к координатной сетке, а к береговой черте (реком. по пеленгу и расстоянию).
В России принят р-э Ф. Н. Красовского. Модель имеет следующие параметры: большая полуось a, малая полуось b, полярное сжатие a = (a –b) / a, эксцентриситет e = Ö(a2-b2) / a. Отклонения данного эллипсоида от геоида на территории Росии не превышает 150 м.
В навигационных задачах, не требующих высокой точности, Землю принимают за шар, объём которого равен объёму земного эллипсоида.
Также существуют т.н. международные р-э, оптимальные по критерию минимума отклонения от поверхности геоида. Например для спутниковых навигационных систем в настоящее время используется модель WGS-84 (World Geodetic System – 1984).
По последним данным Земля имеет форму апоида, тела грушевидной формы. Ведутся работы по созданию более тоочной (трёхосной модели) геоида.
2. Поправка компаса. Вычисление и учёт поправки компаса. Определение и исправление румбов.
Магнитное склонениеd – это угол в плоскости истинного горизонта между географическим (истинным) и магнитным меридианами. (от 0o до 180o E + / W –)
Принято считать, что магнитные силовые линии выходят из южного магнитного полюса и сходятся в северном образуя замкнутые кривые. Вертикальная плоскость, проходящая через такую магнитную стрелку, наз. плоскостью магнитного меридиана.
На 1985 г. d = 1о W, годовое изменение Dd = 0,2o, склонение в 2000 г. - ?
Решение: Dt = 2000 – 1985 = 15 лет
d2000 = d + DdDt = – 1 + 0,2´15 = +2o (E)
Угол в плоскости истинного горизонта наблюдателя между магнитным и компасными меридианами наз. девиацией магнитного компаса d (от 0o до 180o E + / W –)
Девиация магнитного компаса определяется на полигоне перед выходом судна в рейс. Таблица действует в течении года (не более 30 у главного, не более 50 у путевого).
На судне обычно устанавливают два различных компаса: главный компас для определения места судна и путевой – для управления судном. Главный компас устанавливают в ДП судна (на мостике), в месте, обеспечивающем круговой обзор и максимальную защищённость от судовых магнитных полей.
Стальной набор судна, его обшивка приобретают магнитные свойства с момента постройки, и сохраняется годами. На компас оказывают влияние магнитные силы твердого и мягкого в магнитном отношении железа, причем действие их различно. Кроме того, на компас влияют силы, возникающие от магнитного поля, работающих судовых агрегатов.
По характеру возникновения бывают: полукруговая – создается твердым в магнитном отношении железом, четвертная – мягким, креновая возникает во время качки.
Принцип уничтожения – в компенсации магнитного поля судна вблизи компаса (вблизи компаса устанавливают магниты – уничтожители и бруски мягкого железа). Уничтожить ее полностью невозможно, поэтому после проведения работ определяют остаточную девиацию и составляют таблицу ее значений
Расчёт девиации:
d = MK – KK = МП – КП = DMK – d
Теоретически поправка компаса DМК представляет собой угол, на который плоскость компасного меридиана отклонена от плоскости истинного меридиана.
DMK = d + d = ИП – КП
Способы определения поправки магнитного компаса:
1. По створам.
2. По пеленгу удалённого ориентира.
3. Астрономические способы (по видимому восходу и заходу солнца; способ моментов h < 200; по Полярной звезде)
4. По счислению с ГК (DMK = ГКК + DГК – КК)
Поправка гирокомпаса - определяется в порту методом пеленгования ориентиров, с последующим осреднением результата (не более 2-х СКП (СКП 0,2-0,60)). Вертикальная плоскость, проходящая через ось картушки ГК, наз. плоскостью гирокомпасного меридиана.
Румбовая система счёта направлений дошла в наш век из эпохи парусного флота. В ней горизонт разбит на 32 румба. Один румб равен 11,25о. Направления N,S,E, и W наз. главными направлениями, NE, SE, SW, NW – четвертными направлениями, а остальные 24 – промежуточными. Чётные промежуточные румбы имеют названия от ближайшего главного и четвертного румбов, например, NNW, WSW, ESE и т. д. В названия нечётных промежуточных румбов входит голландская приставка «тень» (ten), что означает «к», например, NtE читается как «норд-тень-ост» и означает, что направление N «сдвинуто» на один румб к E, и т. д.
Переводом румбов наз. переход от истинных направлений к магнитным (или сразу к компасным).
MK = ИK – d ГКК = ИК – DГК
КК = МК – d ГКП = ИП – DГК
DMK = d + d
КП = ИП – DMK
KK = ИK – DMK
Исправлением румбов наз. обратную задачу, когда от компасных (магнитных)
направлений переходят к истинным.
ИК = КК + DMK ИП = КП + DMK
ИK = ГКK + DГK ИП = ГКП + ГK