Фигура и размеры Земли. Геоид, эллипсоид вращения, референц-эллипсоид.
Планета Земля сама по себе имеет уникальную форму. Суда совершают плавания на водах Мирового океана, который является частью этой планеты, а поэтому для задач морской навигации необходимо знать её форму и размеры. Речь идёт о воображаемом земном теле, которое можно представить поверхностью уровня вод Мирового океана, продолженной под всеми материками. Такая поверхность называется уровенной, и важным её свойством является то, что в любой точке она перпендикулярна, или, как говорят математики нормальна вектору силы тяжести g.
Плотность масс Земли в её толще распределена чрезвычайно неравномерно, поэтому уровенная поверхность образует сложное в математическом отношении трёхмерное тело. Эта фигура, образованная уровенной повехностью, имеющая неправильную геометрическую форму, и называется геоидом, что в переводе с греческого означает «землеподобный».
Для решения задач морской навигации используют аппроксимацию (приближение) геоида телом неправильной математической формы. Это тело – эллипсоид вращения, полученный в результате вращения эллипса вокруг малой оси. Другими словами, геоид заменяют его моделью. Сочетание геоида, а также эллипсоида по экватору и мередиану 80Е…100W.
Используют следующие способы апроксимации:
- объём эллипсоида предполагается равным объёму геоида;
- большая полуось элипсоида а совпадает с плоскостью экватора геоида;
- малая полуось bнаправлена по оси вращения Земли;
- сумма квадратов уклонений поверхности эллипсоида от поверхности геоида выбирается минимальной;
Для геодезических и картографических расчётов в определённых районах Земли необходимо иметь земной эллипсоид, поверхность которого максимально совпадает с поверхностью этого района. Очевидно, что такой эллипсоид должен иметь вполне определённые ориентацию и размеры. Это референц-эллипсоид. В конкретном государстве к нему и относят измерения на земной поверхности.
В России в качестве референц-эллипсоида принят референц-эллипсоид Ф. Н. Красовского. Этот референц-эллипсоид вычислен группой учёных под руководством профессора Ф. Н. Красовского. Модель имеет следующие параметры:
- большая полуось a = 6378245 м;
- малая полуось b = 6356863 м;
- полярное сжатие a = (a –b) / a = 1/298.3;
- эксцентриситет e =Ö(a2-b2) / a = 0.0818
Отклонения данного эллипсоида от геоида на территории нашей страны не превышает 150 м.
В навигационных задачах, не требующих высокой точности, Землю принимают за шар, объём которого равен объёму земного эллипсоида, исходя за соотношение:
4/3pR3 = 4/3pR2b.
Для референц-эллипсоида Красовсокого радиус модели Земли как шара равен:
R = 6371110 м.
В качестве модели геоида для спутниковых навигационных систем до недавнего времени, например, использовали эллипсоид WGS-72, в настоящее время используется более точная модель WGS-84 (World Geodetic System – 1984).
2. Поправка компаса. Вычисление и учёт поправки компаса. Определение и исправление румбов.
Румбовая система счёта направлений дошла в наш век из эпохи парусного флота. В ней горизонт разбит на 32 румба, которые имеют соответствующие номера и наименования. Один румб равен 11,25о. Направления N,S,E, и W называют 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.
Румбовая система счёта применяется для обозначения направлений ветра, течения и волнения – это традиционная система счёта.
Магнитное склонение d – это угол в плоскости истинного горизонта между географическим (истинным) и магнитным меридианами.
На 1985 г. d = 1о W, годовое изменение Dd = 0,2o, склонение в 2000 г. - ?
Решение:
Dt = 2000-1985 = 15 лет
d2000 = d + DdDt = +2o E
На судне обычно устанавливают два различных компаса: главный компас для определения места судна и путевой – для управления судном. Главный компас устанавливают в ДП судна, в месте, обеспечивающем круговой обзор и максимальную защищённость от судовых магнитных полей. Обычно – это навигацонный мостик судна.
Расчёт девиации:
di = МП - КПi
И составляют таблицу или график девиации как функции компасного курса.
Если производят сличение путевого и главного магнитных компасов или путевого и гирокомпаса, то справедливы соотношения:
ККп + dп = ККгл + dгл
ККп + dп = ГКК + DГК - d
По требованиям ПДНВ-78/95 требуется, чтобы вахтеный помощник каждые 4 часа определял поправку компаса. Существуют следующие виды вычисления поправок:
1. По створам;
2. По пеленгу удалённого ориентира;
3. С помощью пеленгования светила;
4. По сличению с другим компасом;
5. Методом взаимных пеленгов.