Учебник по навигации возможно
| Вид материала | Учебник |
- Задачи навигации. Роль навигационных систем в процессе управления вс характеристика, 135.6kb.
- Лекция №7 Тема «Фреймы», 326.99kb.
- Приборы навигации Область исследования, 34.88kb.
- Мониторинг 23. 01. 2011, 364.91kb.
- Внастоящее время много внимания уделяется тематике, связанной с технологиями спутниковой, 222.07kb.
- Тематическое планирование уроков литературы в пятых классах. Учебник «Литература» (учебник-хрестоматия), 93.93kb.
- А. И. Куприна «Белый пудель» в 5 классе Учебник, 71.59kb.
- Учебная программа Дисциплины б25 «Системы позиционирования подвижных объектов» по специальности, 147.27kb.
- Постановлением Правительства Российской Федерации от 25 августа 2008 г. N 641 "Об оснащении, 90.13kb.
- Тематическое планирование курса литературы на 2011-2012 учебный год учитель: Лобова, 110.69kb.
Глава 1
§ 4. Понятие о радиусах кривизны главных сечений в данной точке земного эллипсоида
Через произвольную точку на поверхности земного эллипсоида можно провести бесчисленное множество вертикальных плоскостей, которые образуют с поверхностью эллипсоида нормальные сечения. Два из них: меридианное и перпендикулярное ему сечение первого вертикала — носят название главных нормальных сечений.
Кривизна поверхности земного эллипсоида в разных ее точках различна. Более того, в одной и той же точке все нормальные сечения имеют разную кривизну. Радиусы кривизны главных нормальных сечений в данной точке являются экстремальными, т. е. наибольшими и наименьшими среди всех остальных радиусов кривизны нормальных сечений. Величины радиусов кривизны меридиана М и первого вертикала N в данной широте φ определяются по формулам:
M = a(1-e²) / (1 - e²*sin² φ)3/2;
N = a / (1 - e²*sin² φ)½
где а — большая полуось эллипсоида, равная радиусу экватора.
Радиус кривизны r произвольной параллели эллипсоида связан с радиусом кривизны сечения первого вертикала соотношением
r = N cos φ
Величины радиусов кривизны главных сечений эллипсоида М и N характеризуют его форму вблизи данной точки. Для произвольной точки поверхности эллипсоида отношение радиусов
M / N = 1 - e² / 1 - e²*sin² φ
показывает, что в общем случае M < N.
На экваторе (φ = 0) M = а(1 — e²), N = a и M/N< 1, т. е. N>M и разность их на экваторе достигает максимума (N— M)max = 42,5 км.
На полюсах (φ = 90°) N/M = 1, т. е. M = N.
Таким образом, на полюсах нормальные сечения становятся равными между собой, так как все они являются меридианными сечениями. Небольшую часть поверхности эллипсоида можно принять за часть поверхности шара. .Радиус такого шара принимается равным среднему геометрическому из радиусов кривизны главных сечений в средней точке рассматриваемого участка поверхности
^ R = √ MN = a √ (1 - e²) / 1 - e² * sin² φ (9 формула)
§ 5. Длина одной минуты дуги меридиана земного эллипсоида. Меры длины и скорости, принятые в кораблевождении
В навигации в качестве единицы длины принимается морская миля, равная длине одной минуты дуги меридиана земного эллипсоида. Вычислим длину отрезка меридиана в одну минуту,, взяв за исходное выражение
▲ 1' = M * arc 1'
где ▲ 1' — искомая длина дуги земного эллиптического меридиана в одну минуту.
Подставив в предыдущее выражение значение М из формулы (6), получим
▲ 1' = a * (1 - e²) / (1 - e² φ)3/2 * arc 1' (10)
Формула (10) является строгим выражением искомой длины одной минуты эллиптического меридиана, которой пользуются в случаях, требующих высокой точности, например при составлении морских навигационных карт.
Для использования в расчетах, не требующих особенно высокой точности, эту формулу можно упростить. Для этого перепишем ее в виде ▲ 1' = а (1 — е²) (1 — е² * sin² φ)3/2 arc 1'. Ввиду малости е² можно применить разложение в ряд, отбрасывая члены, содержащие е в 4 степени и более высоких степеней (для чего вставим-ка мы в это место рисуночек, чтобы не пыхтеть над кодами шрифта):
Размерность ▲ 1' обусловливается размерностью величины а. Подставляя в формулу значения а в метрах и е, принятые для референц-эллипсоида Красовского, получим
▲ 1' = 1852,3 - 9,3 * cos 2φ (12)
Как точная формула (10), так и приближенные формулы (11) и (12) показывают, что длина дуги меридиана земного эллипсоида в одну минуту, а следовательно, и длина морской мили является величиной переменной, зависящей от широты. Ее численное значение составляет 1843 м на экваторе и 1861,6 м — на полюсах.
Ввиду неудобства пользования переменной единицей длины, а также вследствие неоправданного усложнения, которое вносит это обстоятельство в конструирование лага (прибора, измеряющего проходимые кораблем расстояния и скорость), было условлено принять за морскую милю постоянную величину. Такую морскую милю постоянной величины, называемую стандартной морской милей и равную 1852 м, в СССР ввели в 1931 г.
Длина морской мили (1852 м), принятая в качестве международной единицы длины, соответствует длине 1' дуги меридиана эллипсоида Красовского в широте φ = 44°18' и всего на 0,5% отличается от экстремальных ее значений на экваторе и полюсах. Это обстоятельство практически никогда не порождало существенных ошибок, так как они никогда не выходили за пределы той точности, которую лаги по своим конструктивным возможностям могли фиксировать. Но в случае существенного повышения точности работы лагов в их устройства должны быть включены корректоры для учета изменения длины одной минуты меридиана с изменением широты.
В странах, не принявших международную стандартную морскую милю (1852 м), пользуются морской милей, отличающейся по длине от международной. Так, в Англии и Японии морская миля принята равной 1853,18 м, в Италии— 1851,85 м, в Португалии— 1850л.
Для измерения небольших отрезков длин и расстояний служит кабельтов, составляющий 0,1 морской мили, т. е. 185,2 м; при приближенных расчетах его округляют до 185 м.
Штурману следует иметь в виду, что в ракетно-артиллерийском деле может применяться артиллерийский кабельтов, равный 182,88 м. При необходимости перейти от артиллерийских кабельтовых к морским или обратно следует пользоваться переводными коэффициентами. Так, от расстояний, измеренных в артиллерийских кабельтовых Ai. к, переход к расстояниям в морских кабельтовых DM. к следует осуществлять путем умножения числа артиллерийских кабельтовых на коэффициент
Kd = 182,88 / 185,2 = 0,987 (13)
При переходе от морских кабельтовых к артиллерийским число морских кабельтовых должно быть умножено на коэффициент
Kd = 185,2 / 182,88 = 1,013 (14)
Пример I. Для определения места корабля измерены два расстояния с помощью радиолокационных станций, шкалы которых отградуированы в артиллерийских кабельтовых:
D1 = 238,5 a.каб;
D2 = 348,0 а. каб.
Перевести измеренные расстояния в морские кабельтовы.
Решение.
D1 = 238,5 x 0,987 = 235,6 м. каб;
D2 = 348,0 x 0,987 = 343,8 м. каб.
Пример 2. Для обеспечения стрельб штурман снял с карты расстояние от места корабля до вспомогательной точки наводки D = 282,2 м. каб. Нужно перевести полученное расстояние в aртиллерийские кабельтовы и сообщить его командиру батареи.
Решение.
D= 282,2 x 1,013=285,9 а. каб.
Для перевода артиллерийских кабельтовых в морские и обратно составлены специальные таблицы (45-а и 45-6), которые помещены в МТ (мореходные таблицы). Таблицы просты и пояснений не требуют.
В морском деле, в том числе и в кораблевождении, значительное распространение получила метрическая система мер длины и скорости (метр, километр, метров в секунду, километров в час) и намечается тенденция к еще более широкому ее внедрению в практику мореплавания и решения ряда вопросов, связанных с использованием оружия.
Вследствие того что основной единицей измерения расстояний на море издавна является морская миля, скорость корабля выражается числом миль, проходимых в час. При этом единица скорости, равная одной миле в час, получила название узел. Когда говорят «корабль идет со скоростью 27 узлов», это значит, что скорость хода корабля равна 27 милям в час. (О происхождении слова "узел" вы можете почитать ссылка скрыта).
Таким образом: 1 узел = 1 миле в час = 0,514 м/сек.
Для приближенных расчетов или грубого контроля вычислений нередко принимают, что скорости хода корабля в 1 уз соответствует в метрической мере скорость, равная 0,5 м/сек. При необходимости перейти от скорости, выраженной в узлах, к скорости, в кабельтовых в минуту достаточно разделить скорость в узлах на 6:
V каб/мин = V уз / 6 (15)
При пользовании английскими пособиями необходимо знать соотношение единиц длины, принятых в нашем флоте, с единицами, принятыми у англичан. (А вообще англо-американскую систему мер вы можете увидеть ссылка скрыта).
Морская миля =6080 футов = 1853, 18 м.
Статутная, или береговая, миля = 5280 футов = 1609,4 м (применяется для измерения расстояний на суше).
Кабельтов — одна десятая часть морской мили — приближенно, принимается равным 600 футам или 200 ярдам.
Ярд — 3 фута=91,440 см.
Фут- 30,48 см.
Морская сажень содержит 6 футов или 1 ,83 м.
§ 6. Видимый горизонт и его дальность
Наблюдатель, находясь в море, всегда видит вокруг себя определенный участок земной поверхности, в центре которого находится он сам. Этот участок принято называть кругозором наблюдателя. Границей кругозора наблюдателя является линия, по которой небосвод как бы соприкасается с морем; называется она линией видимого горизонта. С увеличением высоты глаза наблюдателя его кругозор расширяется, линия видимого горизонта отодвигается от наблюдателя, дальность видимого горизонта увеличивается.
На сферической поверхности Земли линия видимого горизонта представляется малым кругом ММ1 (смотрите рисунок), по которому прямые линии — лучи, проведенные во все стороны от глаза наблюдателя, касаются земной поверхности.
Геометрическая дальность видимого горизонта Дг без учета земной рефракции, представляющая собой сферический радиус AM, может быть рассчитана на основании следующих соображений. Учитывая, что высота глаза наблюдателя е по сравнению с размерами Земли незначительна (на современных кораблях высота глаза едва ли может быть больше 50 м), сферический радиус AM можно считать равным длине касательной ВМ. Тогда из прямоугольного треугольника ОВМ можно написать
Дг = ВМ = √ {(R + t)² - R²};
Дг = √ {2Re + R² - R²} = √ {2Re (1 + e/2R)}.
Oтношение e / 2R настолько мало, что пренебрежение им практически не скажется на, точности вычисляемой дальности. Учитывая это, можно считать, что
Дг = √ {2Re}
Длину сферического радиуса AM и приравненной к нему касательной ВМ мы назвали геометрической дальностью видимого горизонта без учета земной рефракции.
Если бы земная атмосфера во всех своих слоях имела одинаковую плотность (или будь Земля вовсе лишена атмосферы), лучи света от линии видимого горизонта MM1 достигали бы глаза наблюдателя по прямым без искривлений и сферический радиус AM представлял бы фактическую дальность видимого горизонта. В действительности же в земной атмосфере лучи света распространяются не прямолинейно, а с некоторым преломлением вследствие неодинаковой плотности атмосферы в разных ее слоях. Явление преломления светового луча, проходящего через слои земной атмосферы с разной плотностью, называется земной рефракцией. Вследствие рефракции траектория луча, соединяющего малый круг ММ1 с глазом наблюдателя В, в действительности будет кривой линией, обращенной вогнутостью к Земле. Точка касания этого луча с поверхностью Земли будет лежать несколько дальше точки М1, а именно в точке К1. Следовательно, кругозор наблюдателя за счет рефракции расширится и дальность видимого им горизонта увеличится.
Земная рефракция характеризуется углом r земной рефракции, заключенным между хордой ВК1 и касательной к траектории светового луча K1B в точке В. Величина этого угла зависит от преломляющих свойств атмосферы в момент наблюдений, в свою очередь зависящих от разности температуры воды и воздуха, влажности воздуха, атмосферного давления и других факторов. Проходя из более плотных слоев атмосферы у поверхности Земли в менее плотные, на высоте е луч света, преломляясь, искривляется и принимает вид кривой К1В. Поэтому наблюдатель видит точку К1 не по направлению касательной BM1 или хорды BK1, а по направлению касательной ВТ к траектории действительного луча К1В. На сравнительно небольших расстояниях от точки В траекторию луча света можно принять за дугу окружности радиуса ρ . Из многочисленных наблюдений, произведенных в разное время и в разных частях земного шара, установлено, что отношение R / ρ, называемое коэффициентом земной рефракции, при нормальном состоянии атмосферы примерно равно 0,16. Этот коэффициент характеризует преломляющую способность земной атмосферы.
Для отыскания зависимости геометрической дальности видимого горизонта с учетом земной рефракции от высоты глаза наблюдателя е обратимся к рисунку. На этом рисунке действительная дальность видимого горизонта Де представлена сферическим радиусом ВК1 малого круга КК1. Вследствие малости кривизны земной поверхности, а тем более зрительного луча практически можно за дальность видимого горизонта принимать как длину сферического радиуса АК1, так и длину хорды ВК1, а также и сферический радиус ВК1. В треугольнике ОК1В угол ВК1О равен 90 градусов минус r, угол К1ВО равен 90 градусов минус (с-r), ВК1 = Де - геометрическая дальность видимого горизонта с учетом земной рефракции.
Применяя к треугольнику ОК1В теорему синусов, можно написать:
ОВ / sin (90° - r) = ОК1 / sin {90° - (c-r)}
или
R+e / R = cos r / cos (c-r)
Вычтя из правой и левой частей полученного равенства по единице
R+e / R - 1 = cos r / cos (c-r) - 1,
получим
R + e - R / R = cos r - cos (c-r) / cos (c-r);
e / R = cos r - cos (c-r) / cos (c-r).
Заменив в правой части разность косинусов на удвоенное произведение синуса полусуммы на синус полуразности, получим
e / R = 2 sin c/2 sin {c-2r/2} / cos (c-r)
По малости углов с и r разложим в ряд sin c/2, sin {(c-2r/2} и cos (c-r), ограничившись при этом первыми членами разложения:
sin (c/2) = c/2; sin {c-2r/2}=c-2r/2; cos (c-r)=1.
Подставляя в предыдущую формулу результаты разложения, найдем
e/r = 2 * c/2(c-2r/2) = c(c-2r)/2
Но c=Де/R, а 2r=Дe / ρ = ДеR / Rρ = (Де / R) * k, где
k = R / ρ - коэффициент земной рефракции.
С учетом последних замечаний
e/R=Де/2R(Де/R - kДе/R) = Де²/2R²*(1-k),
откуда
Де² = (2R² * е) / R(1-k);
Де² = 2Re / (1-k)
и
Де = √ {2Re/1-k} = (1-k)-½ * √ {2Re}.
Разложив (1-к) в минус 1/2 степени в ряд и ограничившись двумя первыми членами разложения, получим
Де = (1+к/2)* √ {2Re}
или
Де (мили) = 1,08 * √ {2*6371*е (м) / 1852 * 1852} = 2,08 √ е (м).
Такова формула геометрической дальности видимого горизонта с учетом земной рефракции в море для наблюдателя с высотой глаза, равной е. Для приближенных расчетов можно принимать, что геометрическая дальность видимого горизонта в морских милях равна удвоенному корню квадратному из численного значения высоты глаза наблюдателя в метрах.
В мореходных таблицах имеется специальная таблица 22-а, вычисленная по последней формуле. Пользуясь этой таблицей, можно непосредственно по высоте глаза наблюдателя е выбрать дальность видимого горизонта. Рассмотренные выше геометрические дальности видимого горизонта как с учетом, так и без учета земной рефракции являются дальностями теоретическими. Действительная дальность видимого горизонта в зависимости от условий прозрачности атмосферы может значительно отличаться от теоретической. Действительная дальность видимости может быть определена только опытным путем.
^ Приводим здесь из мореходных таблиц таблицу "Дальность видимого горизонта".
Дальность видимого горизонта
| Высота е в метрах | Расст. в милях | Высота е в метрах | Расст. в милях | Высота е в метрах | Расст. в милях | Высота е в метрах | Расст. в милях | Высота е в метрах | Расст. в милях | Высота е в метрах | Расст. в милях |
| 0,25 | 1,0 | 8,0 | 5,9 | 26 | 10,6 | 52 | 15,0 | 110 | 21,8 | 900 | 62,4 |
| 0,50 | 1,5 | 8,5 | 6,1 | 27 | 10,8 | 54 | 15,3 | 120 | 22,8 | 1000 | 65,8 |
| 0,75 | 1,8 | 9,0 | 6.2 | 28 | 11.0 | 56 | 15.6 | 130 | 23.7 | 1100 | 69.0 |
| 1.00 | 2.1 | 9.5 | 6.4 | 29 | 11.2 | 58 | 15.8 | 140 | 24.6 | 1200 | 72.1 |
| 1.25 | 2.3 | 10.0 | 6.6 | 30 | 11.4 | 60 | 16.1 | 150 | 25.5 | 1300 | 75.0 |
| | |||||||||||
| 1.50 | 2.6 | 10.5 | 6.7 | 31 | 11.6 | 62 | 16.4 | 160 | 26.3 | 1400 | 77.8 |
| 1.75 | 2.8 | 11.0 | 6.9 | 32 | 11.8 | 64 | 16.6 | 170 | 27.1 | 1500 | 80.6 |
| 2.00 | 2.9 | 11.5 | 7.1 | 33 | 12.0 | 66 | 16.9 | 180 | 27.9 | 1600 | 83.2 |
| 2.25 | 3.1 | 12.0 | 7.2 | 34 | 12.1 | 68 | 17.1 | 190 | 28.7 | 1700 | 85.8 |
| 2.50 | 3.3 | 12.5 | 7.4 | 35 | 12.3 | 70 | 17.4 | 200 | 29.4 | 1800 | 88.3 |
| | |||||||||||
| 2.75 | 3.4 | 13.0 | 7.5 | 36 | 12.5 | 72 | 17.7 | 210 | 30.2 | 1900 | 90.8 |
| 3.00 | 3.6 | 13.5 | 7.6 | 37 | 12.7 | 74 | 17.9 | 220 | 30.9 | 2000 | 93.0 |
| 3.25 | 3.8 | 14.0 | 7.8 | 38 | 12.8 | 76 | 18.1 | 230 | 31.6 | 2100 | 95.3 |
| 3.50 | 3.9 | 14.5 | 7.9 | 39 | 13.0 | 78 | 18.4 | 240 | 32.2 | 2200 | 97.6 |
| 3.75 | 4.0 | 15.0 | 8.1 | 40 | 13.2 | 80 | 18.6 | 250 | 32.9 | 2300 | 99.8 |
| | |||||||||||
| 4.00 | 4.2 | 16.0 | 8.3 | 41 | 13.3 | 82 | 18.8 | 260 | 33.5 | 2400 | 101.9 |
| 4.25 | 4.3 | 17.0 | 8.6 | 42 | 13.5 | 84 | 19.1 | 270 | 34.2 | 2700 | 108.0 |
| 4.50 | 4.4 | 18.0 | 8.8 | 43 | 13.6 | 86 | 19.3 | 280 | 34.8 | 3000 | 113.9 |
| 4.75 | 4.5 | 19.0 | 9.1 | 44 | 13.8 | 88 | 19.5 | 290 | 35.4 | 3300 | 119.5 |
| 5.0 | 4.7 | 20.0 | 9.3 | 45 | 14.0 | 90 | 19.7 | 300 | 36.0 | 3600 | 124.8 |
| | |||||||||||
| 5.5 | 4.9 | 21.0 | 9.5 | 46 | 14.1 | 92 | 20.0 | 400 | 41.6 | 3900 | 129.9 |
| 6.0 | 5.1 | 22.0 | 9.8 | 47 | 14.3 | 94 | 20.2 | 500 | 46.5 | 4200 | 134.8 |
| 6.5 | 5.3 | 23.0 | 10.0 | 48 | 14.4 | 96 | 20.4 | 600 | 51.0 | 4500 | 139.5 |
| 7.0 | 5.5 | 24.0 | 10.2 | 49 | 14.6 | 98 | 20.6 | 700 | 55.0 | 4800 | 144.1 |
| 7.5 | 5.7 | 25.0 | 10.4 | 50 | 14.7 | 100 | 20.8 | 800 | 58.9 | 5100 | 148.5 |
§ 7. Дальность видимости ориентиров на море
Наблюдатель, находясь в море, может увидеть тот или иной ориентир лишь в том случае, если его глаз окажется выше траектории или, в предельном случае, на самой траектории луча, идущего от вершины ориентира касательно к поверхности Земли (смотрите рисунок). Очевидно, что упомянутый предельный случай будет соответствовать моменту, когда ориентир открывается приближающемуся к нему наблюдателю или скрывается, когда наблюдатель удаляется от ориентира. Расстояние по поверхности Земли между наблюдателем (точка С), глаз которого находится в точке С1 и объектом наблюдения В с вершиной в точке В1 соответствующее моменту открытия или скрытия этого объекта, называется дальностью видимости ориентира.
На рисунке видно, что дальность видимости ориентира В складывается из дальности видимого горизонта ВА с высоты ориентира h и дальности видимого горизонта АС с высоты глаза наблюдателя е, т. е.
Дп = дуга ВС = дуга ВА + дуга АС
или
Дп = 2,08√ h + 2,08√ e = 2,08 (√ h + √ e) (18)
Дальность видимости, рассчитанная по формуле (18), называется географической дальностью видимости предмета. Ее можно рассчитать, сложив выбранные из упомянутой выше табл. 22-а МТ раздельно дальности видимого горизонта для каждой из заданных высот h u e
Пример 1.
Требуется рассчитать полную дальность видимости предмета, имеющего высоту h=144 м, с высоты глаза наблюдателя e = 16 м.
Решение.
По табл. 22-а находим Дh=25 миль, Дe =8,3 мили.
Следовательно,
Дп = 25,0 +8,3 = 33,3 мили.
Табл. 22-в, помещенная в МТ, дает возможность непосредственно получить полную дальность видимости ориентира по его высоте и высоте глаза наблюдателя. Табл. 22-в рассчитана по формуле (18).
Эту таблицу вы можете увидеть ссылка скрыта
На морских картах и в навигационных пособиях показывается дальность видимости Д„ ориентиров для постоянной высоты глаза наблюдателя, равной 5 м. Дальность же открытия и скрытия предметов в море для наблюдателя, высота глаза которого не равна- 5 м, не будет соответствовать дальности видимости Дк, показанной на карте. В таких случаях дальность видимости ориентиров, показанную на карте или в пособиях, необходимо исправлять поправкой за разность высоты глаза наблюдателя и высоты, равной 5 м. Эта поправка может быть рассчитана исходя из следующих соображений:
Дп = Дh + Де,
Дк = Дh + Д5,
Дh = Дк - Д5 ,
где Д5 — дальность видимого горизонта для высоты глаза наблюдателя, равной 5 м.
Подставим из последнего равенства значение Дh в первое:
Дп = Дк - Д5 + Де
или
Дп = Дк + (Де - Д5) = Дк + ▲ Дк (19)
Разность (Де — Д5) = ▲ Дк и является искомой поправкой к дальности видимости ориентира (огня), указанной на карте, за разность высоты глаза наблюдателя и высоты, равной 5 м.
Таким образом, чтобы рассчитать дальность видимости ориентира при высоте глаза е ≠ 5 м, надо к дальности, показанной на карте или в навигационном пособии, алгебраически прибавить поправку ▲ Дк.
Для удобства на походе можно рекомендовать штурману иметь на мостике поправки, заранее рассчитанные для различных уровней глаза наблюдателя, находящегося на различных надстройках корабля (палуба, ходовой мостик, сигнальный мостик, места установки пелорусов гирокомпаса и т. п.).
Пример 2. На карте у маяка показана дальность видимости Дк = 18 миль, Рассчитать дальность видимости Дп этого маяка с высоты глаза 12 м и высоту маяка h.
Решение.
По табл. 22-а МТ находим Д5 = 4,7 мили, Де = 7,2 мили.
Рассчитываем ▲ Дк = 7,2 — 4,7=+2,5 мили. Следовательно, дальность видимости маяка с е = 12 м будет равна Дп = 18+2,5= =20,5 мили.
По формуле Дк = Дh + Д5 определим
Дh = 18 — 4,7=13,3 мили.
По табл. 22-а МТ обратным входом находим h = 41 м.
Все изложенное о дальности видимости предметов в море относится к дневному времени, когда прозрачность атмосферы соответствует среднему ее состоянию. Во время переходов штурман должен учитывать возможные отклонения состояния атмосферы от средних условий, накапливать опыт оценки условий видимости, с тем чтобы научиться предвидеть возможные изменения в дальности видимости предметов в море.
В ночное время дальность видимости маячных огней определяется оптической дальностью видимости. Оптическая дальность видимости огня зависит от силы источника света, от свойств оптической системы маяка, прозрачности атмосферы и от высоты установки огня. Оптическая дальность видимости может быть больше или меньше дневной видимости одного и того же маяка или огня; эта дальность определяется экспериментальным путем из многократных наблюдений. Оптическая дальность видимости маяков и огней подбирается для ясной погоды. Обычно светооптические системы подбирают так, чтобы оптическая и дневная географическая дальности видимости были одинаковыми. Если эти дальности отличаются одна от другой, то на карте указывается меньшая из них.
Дальность видимости горизонта и дальность видимости предметов для реальной атмосферы можно определить опытным путем с помощью радиолокационной станции или по обсервациям.
Глава 2
Ориентирование корабля в море
§ 8. Система счета направлений в плоскости истинного горизонта
Основными направлениями, относящимися к фигуре Земли и ее поверхности, являются направление отвесной линии (силы тяжести) и направление оси вращения Земли. Всякая плоскость, проходящая через отвесную линию, является вертикальной плоскостью, а плоскости, перпендикулярные направлению силы тяжести, называются горизонтальными плоскостями. Воображаемая горизонтальная плоскость, проходящая через глаз наблюдателя, называется плоскостью истинного горизонта наблюдателя.
Пусть наблюдатель находится на земной поверхности в точке В (смотрите рисунок). Тогда плоскость, перпендикулярная направлению силы тяжести и проходящая через точку А — глаз наблюдателя —будет являться плоскостью истинного горизонта (плоскость Н), а вертикальная. плоскость, проходящая через отвесную линию и ось вращения Земли—плоскостью истинного меридиана наблюдателя- (плоскость Р). Следует сечения этой плоскостью поверхности Земли укажет на ней положение истинного (географического) меридиана.
Плоскость истинного меридиана наблюдателя пересекается плоскостью истинного горизонта по прямой NS, называемой полуденной линией или линией истинного меридиана наблюдателя. Полуденная линия соответствует направлению на Северный и Южный полюсы, в плоскости истинного горизонта. На этом основании точка истинного горизонта, определяющая направление на север, обозначается N (Nord), а точка, соответствующая направлению на юг,— S (Sud).
Вертикальная плоскость Q, перпендикулярная плоскости истинного меридиана, называется плоскостью первого вертикала. След от сечения этой плоскостью поверхности Земли представляет собой большой круг, называемый первым вертикалом. Плоскость первого вертикала пересекается с плоскостью истинного горизонта по прямой, которая указывает направление на восток (Оst) (или Е) и на запад (W). Направления N, Ost (E), S, W называются главными направлениями или румбами в плоскости истинного горизонта. Для каждой точки земной поверхности главные направления занимают вполне определенное и постоянное положение. Исключение составляют географические полюсы, где направление силы тяжести совпадает с осью вращения Земли и всякая вертикальная плоскость будет являться плоскостью истинного меридиана. Для наблюдателя, находящегося на Северном полюсе, любое направление в плоскости истинного горизонта будет являться направлением на Южный полюс (S).
Главными направлениями (N, Оst, S, W) плоскость истинного горизонта делится на четыре равные части— четверти, которые обозначаются сокращенными названиями главных румбов, образующих эти четверти: NOst, SOst, SW, NW —и носят соответствующие им наименования: норд-остовая, зюйд-остовая, зюйд-вестовая и норд-вестовая. Все названия четвертей начинаются с названия нордовой или зюйдовой части меридиана.
Любое направление на поверхности Земли может быть измерено углом в плоскости истинного горизонта между вертикальной плоскостью, принятой за начальную, и плоскостью вертикала, проходящего через место наблюдателя и наблюдаемый объект. За начало счета направлений чаще всего принимается линия истинного меридиана, положение которой для наблюдателя, находящегося в данной точке земной поверхности, остается неизменным.
Для определения направления в плоскости истинного горизонта используются три системы деления горизонта: круговая, полукруговая и четвертная.
В круговой системе весь горизонт делится на 360°. Счет направления ведется от 0 до 360° по ходу часовой стрелки от северной части истинного меридиана наблюдателя.
В полукруговой системе счет направлений ведется как от северной, так и от южной части меридиана наблюдателя в сторону Ost и W в пределах от 0 до 180°. Для направлений в полукруговом счете кроме величины угла обязательно указывается, от какой части истинного горизонта (N или S) и в какую сторону (к Оst или к W) отсчитано данное направление, например: N20°0Ost, S48°W, S54°Ost, N1б5°W.
Чтобы перейти от направлений в полукруговом счете к направлениям в круговом счете, следует:
— при направлениях от N к Оst отбросить буквы наименования, оставив сам угол без изменений; например, угол в полукруговом счете N125° Ost равен углу 125° в круговом счете;
— при направлениях от N к W отбросить буквы наименования и взять численное дополнение заданного угла до 360°; например, направлению N140°W соответствует направление в круговом счете 220°;
— при направлениях от S к Ost отбросить наименование и взять дополнение данного угла до 180°;
— при направлениях от S к W отбросить наименование и к направлению в полукруговом счете, прибавить 180°.
Пусть, например, требуется перевести в круговой счет следующие направления: N270 Ost, S132° Ost, S63°W, N98°W. В круговом счете эти направления соответственно будут: 27°, 48°, 243°, 262°.
В четвертной системе каждая четверть горизонта делится на 90° и отсчет направлений ведется от северной или от южной части меридиана наблюдателя в сторону Ost или W в пределах от 0 до 90°. В этой системе направление показывается наименованием четверти (NОst, SOst, SW, NW) и соответствующим углом, например: NOst30°, NW64°, SOst73°, SW55°. Переход от четвертной системы к круговой осуществляется с соблюдением тех же правил, что и изложенные выше для перехода от полукруговой к круговой системе. Пример соответствия отдельных направлений в различных системах деления горизонта приведен в таблице 1.
Таблица 1
^ Соответствие отдельных направлений в различных системах деления горизонта.
| Направление в круговом счете, градусы | Направление в полукруговом счете, градусы | Направление в четвертном счете, градусы |
| 0 | N | N |
| 50 | N 50 Ost, S 130 Ost | NOst 50 |
| 90 | N 90 Ost, S 90 Ost | Ost |
| 130 | N 130 Ost, S 50 Ost | SOst 50 |
| 180 | S | S |
| 240 | S 60 W, N 120 W | SW 60 |
| 270 | S 90 W, N 90 W | W |
| 310 | N 50 W, S 130 W | NW 50 |
Круговая система направлений является в настоящее время основной. В соответствии с этой системой на кораблях разбиты шкалы всех курсоуказателей и приборов, служащих для определения направлений в море.
Полукруговая и четвертная системы счета направлений находят свое применение в мореходной астрономии, а также при аналитических расчетах направлений с применением формул плоской и сферической тригонометрии.
Во времена парусного флота в качестве основной применялась так называемая румбовая система счета направлений, в которой весь горизонт делится на 32 румба, каждый из которых составляет 11,25° и имеет соответствующее наименование. В настоящее время эта система вследствие ее недостаточной точности вышла из употребления и иногда применяется для указания на-правления ветра и течения. От румбовой системы сохранился термин румб, который обозначает направление. О румбовой системе вы можете еще почитать ссылка скрыта и ссылка скрыта :-).
При решении навигационных задач кроме основных (прямых) направлений часто различают направления обратные, или противоположные, и перпендикулярные.
Обратными, или противоположными, направлениями называются направления, отличающиеся от прямых (заданных) на 180°. Так, например, направлению 345° соответствует обратный румб 165°, направлению S70°W соответствует обратное направление N70°Ost, румбу NW40° соответствует румб SOst40° и т. д.
Перпендикулярными направлениями называются направления, отличающиеся от заданных (прямых) на ±90°. Каждое прямое имеет два перпендикулярных ему направления: вправо и влево. Например, прямому направлению 140° соответствуют перпендикулярные направления 230° и 50°, румбу S35°Ost соответствуют перпендикулярные румбы N55°Ost и S55°W, румбу SW65° соответствуют перпендикулярные румбы NW25° и SOst25°.
^
Направление на какой-либо наблюдаемый объект определяется двугранным углом между плоскостью истинного меридиана наблюдателя и вертикальной плоскостью, проходящей через место наблюдателя и наблюдаемый объект. Этот угол называется истинным пеленгом (ИП). В плоскости истинного горизонта истинный пеленг измеряется плоским углом между линией истинного меридиана и линией пеленга. Линией пеленга является прямая линия, по которой пересекается плоскость истинного горизонта с вертикальной плоскостью, проходящей через место наблюдателя и наблюдаемый объект. 