Сайт нуждается в вашей поддержке!
Категории сайта

Определение поправки компаса по небесным светилам. Освещенность морского горизонта

Присоединяйтесь к нашему ТГ каналу!

Определение поправки компаса по небесным светилам – это фундаментальный навык навигации, который позволяет морякам и путешественникам точно определять свое местоположение, используя небесные тела в качестве ориентиров. Компас, несмотря на свою важность, подвержен различным погрешностям, связанным с магнитными полями Земли и металлическими предметами на судне. Именно поэтому необходимо регулярно определять и учитывать поправку компаса, чтобы обеспечить точность навигационных расчетов.

В данной статье мы рассмотрим несколько методов определения поправки компаса, основанных на наблюдениях небесных светил. Особое внимание будет уделено Полярной звезде, как одному из наиболее удобных ориентиров для этой цели. Мы также рассмотрим упрощенный способ определения поправки компаса по Полярной звезде, который может быть полезен начинающим морякам. Кроме того, будет подробно описан метод определения поправки компаса по видимому восходу (заходу) Солнца с использованием Мореходных таблиц.

Помимо практических аспектов, мы также коснемся важного вопроса освещенности морского горизонта, который играет существенную роль при наблюдениях небесных светил, что ответит на вопрос “Как определить поправку компаса по звездам”.

Определение поправки компаса по небесным светилам

Морская навигация по звездам зародилась в самые древние века, и потом только улучшалась, создавались новые инструменты и методы. Поправка компаса для мореплавателей являлась обязательной процедурой перед выходом в море.

Что такое поправка компаса простыми словами?

Поправка компаса – это как поправка на часах, только для компаса. Компас показывает нам направление на север, но из-за разных причин (магнитное поле Земли, металлические предметы вокруг компаса и другие) он может показывать немного не точно.

Представь: ты смотришь на компас, и он говорит, что север прямо перед тобой. Но на самом деле, настоящий север может быть чуть левее или правее. Эта разница между тем, что показывает компас, и тем, где на самом деле север, и называется поправкой компаса.

В современном мореходстве точность счисления пути судна во многом зависит от точности работы курсоуказателя (компаса), от знания и учета значения его фактической поправки (ΔК).

Поправка курсоуказателя (ΔК) величина не постоянная и меняется со временем по разным причинам, что вызывает необходимость систематического ее определения и уточнения в процессе плавания судна.

При стоянке судна в порту или плавании его в видимости береговых ориентиров есть достаточно много, сравнительно точных и несложных в исполнении, способов определения поправки курсоуказателя. А вот при плавании судна в открытом море, ΔК можно определить только по небесным телам, а точнее светилам, то есть астрономическими способами.

Астрономические способы определения поправки курсоуказателя, независимо от места нахождения судна, являются самыми точными и самыми надежными, а зачастую и единственно возможными. Астрономические способы определения ΔК (как и навигационные) основаны на сравнении истинных (ИП) и компасных (КП) направлений на ориентиры (небесные светила), то есть:

ΔК = ИП* – КП* = АКР* – КП*,

За истинное направление на любое (имеемое в МАЕ) светило в астрономии принимают азимут светила в круговом счете (АКР* = ИП*), рассчитанный на момент измерения компасного пеленга (КП*) по формулам, полученным из решения параллактического треугольника PN (рис. 1).

Навигационный астрономический треугольник
Рис. 1 Параллактический треугольник светила
ctgАc = tgδ · cosφc · cosec tМ – sinφc – ctg tМ,

где:

tМ = tГР ± λcE/W,

где:

Таким образом, для расчета ΔК необходимо знать:

Вывод: Для определения поправки курсоуказателя по небесным светилам наблюдателю достаточно знать счислимые координаты места судна, значение компасного пеленга на светило, дату и точное время момента снятия отсчета компасного пеленга на светило.

Примечание: Для решения данной задачи подобранное и опознанное светило, для удобства снятия значения его компасного пеленга, подбирают ближе к линии горизонта с h < 30°.

Определение поправки компаса по Полярной звезде

Поправка компаса по Полярной звезде – это один из наиболее распространенных методов определения магнитного склонения и, соответственно, поправки компаса. Он основан на том факте, что Полярная звезда практически точно указывает на северный небесный полюс.

Полярная звезда ( α Малой Медведицы) в своем суточном движении описывает на небесной сфере окружность малого сферического радиуса R = Δ (Δmax 2000 г. = 44,4′) (рис. 2).

Круг Полярной звезды
Рис. 2 Суточное движение Полярной звезды.
1 – от поз. 1 до поз. 4 азимут Полярной изменяется к востоку (Е); 2 – от поз. 4 до поз. 1 азимут Полярной изменяется к западу (W); 3 – от поз. 3 до поз. 6 азимут Полярной имеет наименование NE; 4 – от поз. 6 до поз. 3 азимут Полярной имеет наименование NW; 5 – в поз. 3 и в поз. 6 азимут Полярной равен нулю; 6 – в поз. 1 и в поз. 4 азимут Полярной имеет наибольшее значение.

По этой причине азимут Полярной звезды в течении суток будет изменяться медленно и в малых пределах, как в сторону востока (E), так и в сторону запада (W), например:

Все это позволяет значительно упростить вычисление азимута этой звезды без значительной потери точности результатов.

Специальные таблицы для определения поправки компаса в Морском астрономическом ежегоднике значительно упрощают данные вычисления. Так, таблица (с. 276 МАЕ) позволяет определить азимут Полярной звезды для наблюдателя, находящегося в диапазоне северных широт от 5° до 70° с точностью ±0,1°.

Эта таблица рассчитана по формуле:

А = Δ · secφ · sin(tм♈ + τ*),

Аргументами для входа в таблицу «Азимут Полярной» служат:

Так как азимут Полярной изменяется очень медленно, то для получения его значения с точностью ±0,1° достаточно знать время замера компасного пеленга звезды Полярная с точностью ±5 мин. (и даже ±10 мин.).

Азимут Полярной звезды может иметь наименование NW → если аргумент tМ находится слева; или → если аргумент tМ находится справа.

Для перехода к круговому счету азимута необходимо:

Простота вычислений и, достаточно высокая точность полученного по таблице «Азимут Полярной» значения азимута этой звезды, позволяют считать Полярную звезду главным объектом для определения поправки курсоуказателя (ΔК) при плавании в северных широтах (особенно, в широтах 5÷40°N).

Примечание: Подобная таблица «Азимут Полярной» приведена в «МТ-2000» на с. 371.

Задача: 10 июня 2000 г., находясь в точке: φc = 43°30′N, λc = 37°20′E, измерили компасный пеленг на Полярную звезду (КП* = 359,0°). Судовое время замера пеленга Tc ≈ 4 ч 30 м (часы на судне по времени часового пояса № 4Е). Определить поправку курсоуказателя (ΔК).

Решение:

1 Рассчитываем Гринвичское время замера пеленга:

TГР = Tc ∓ №E/W = 4.30 – 4 = 0 ч 30 м.

2 Из ЕТ МАЕ-2000 г. (с. 132) выбираем значение табличного гринвичского часового угла точки Овна t♈ГРT на 0 ч TГР.

10.06.2000. → tГРT = 258°39,2

3 Из ОИТ МАЕ (с. 305) выбираем значение Δ1t♈ на 30 м 00 c TГР для точки Овна:

Δ1t♈ = 7°31,2

4 Рассчитываем значение гринвичского часового угла точки Овна на время замера пеленга: tГР♈ = tГРT♈ + Δ1t♈:

tГРT♈ = 258°39,2 + 7°31,2 = 266°10,4

5 Рассчитываем местный часовой угол точки Овна по формуле tМ♈ = tГРT♈ ± λcE/W:

tМ♈ = 266°10,4 + 37°20,0 = 303°30,4 ≈ 303,5°

6 Определяем значение азимута Полярной звезды:

7 Рассчитываем поправку курсоуказателя (ΔК) по формуле:

ΔК = АКР*(ИП*) – КП* = 1,0° (361,0°) – 359,0° = + 2,0°.

Ответ: ΔК = +2,0°.

Упрощенный способ определения ΔК по Полярной звезде

Для определения поправки курсоуказателя по Полярной звезде с погрешностью ±0,5° применяют более простой способ (рис. 3).

  1. Если ε Кассиопеи (Сегин) и η Большой Медведицы (Бенетнаш) наблюдаются на одном вертикале с Полярной звездой, то азимут последней АКР* = 0°(N).
  2. Если ε Кассиопеи (Сегин) расположена влево от Полярной звезды, то азимут последней АКР* = 359° в φ = 45°N (и АКР* ≈ 358,5° в φ = 60°N) и АКР* ≈ 358,0° в φ = 70°N.
  3. Если ε Кассиопеи (Сегин) расположена вправо от Полярной звезды, то азимут последней АКР* = 1° в φ ≈ 45° (и АКР* ≈ 1,5° в φ = 60°N), и АКР* = 2,0° в φ = 70°N.
Полярное ориентирование
Рис. 3 Упрощенный способ определения ΔК по Полярной

Если в указанных случаях измерить компасный пеленг на Полярную звезду, то поправку курсоуказателя можно рассчитать как:

  1. ΔК = 0°(360°) – КП*.
  2. ΔК = 359° – КП*, если φc < 45°N;

    ΔК = 358,5° – КП*, если φc = 60°N;

    ΔК = 358° – КП*, если φc = 70°N.

  3. ΔК = 1°(361°) – КП*, если φc ≈ 45°N;

    ΔК = 1,5°(361,5°) – КП*, если φc = 60°N;

    ΔК = 2°(362°) – КП*, если φc ≈ 70°N.

Определение поправки компаса по видимому восходу (заходу) Солнца с использованием Мореходных таблиц

Поправка компаса по Солнцу – это один из наиболее распространенных методов определения отклонения Курсоуказатели и курсографмагнитной стрелки компаса от истинного географического севера.

Таблицы 20а, 20б «МТ-75» (с. 235-242) содержат азимуты Солнца (А) полукругового счета на моменты появления или скрытия его верхнего края на линии видимого горизонта с высоты глаза наблюдателя е = 12 м.

Способ определения ΔК путем пеленгования появления (скрытия) верхнего края Солнца в моменты его восхода или захода является приближенным, особенно в высоких широтах.

Навигация по Солнцу
Рис. 4 Суточное движение Солнца

Входными аргументами для входа в таблицу 20 «МТ-75» являются:

счислимая широта (φc), округленная до целого градуса:
  • φc = 0°-20° → через 5°;
  • φc = 20°-30° → через 2°;
  • φc = 30°-62° → через 1°;
  • φc = 62°-72° → через 0,5°.
склонение Солнца (δ), округленного до полуградуса.

Выбранному по аргументам φc и δ, табличному значению Азимута (

А

), следует приписывать наименование:

Задача: 10 июня 2000 г. находясь в точке с координатами φc = 43°30′N и λc = 37°20′E измерили компасный пеленг на верхний край восходящего Солнца (КП = 57,3°). Время замера пеленга Tc = 5 ч 44 м (часы поставлены по 4Е часовому поясу). Определить поправку курсоуказателя (ΔК).

Решение:

1 Рассчитываем Гринвичское время замера пеленга по формуле:

TГР = Tc ∓ N E/W = 5 ч 44 м – 4 = 1 ч 44 м.

2 Из ежедневных таблиц МАЕ (с. 132) по дате наблюдения (10.06) и гринвичскому времени замера пеленга (~2 ч) выбираем значение склонения Солнца (δ = 23°01,4′N ≈ 23°N). Склонение Солнца одноименно с широтой (табл. 20а, при разноименных – 20б).

3 Из таблицы 20а «МТ-75» (с. 237) по значению счислимой широты (43°30′) и значению склонения Солнца (23°N) выбираем значение его азимута:

4 Рассчитываем значение поправки курсоуказателя по формуле:

К = АКР(ИП)  КП = 56,3°  57,3° = 1,0°.

Ответ: ΔК = –1,0°.

Примечание: Если на судне нет «МТ-75», но в наличии «МТ-2000», то:

  1. для расчета ΔК по видимому восходу (заходу) Солнца следует пеленговать не верхний, а его нижний край. Значение A (ИП) в этом случае выбирается из таблицы 3.37 (с. 372-379). МТ-2000.
  2. если пеленговался верхний край Солнца, то значения A (ИП), выбранные из таблицы 3.37 следует исправить поправкой (она всегда отрицательна), выбранной из таблицы 3.38 «МТ-2000» на с. 380.
  3. значение азимута истинного восхода и захода любого светила (и Солнца в том числе) с точностью ±0,5° можно определить с помощью специальной номограммы.

Например:

1 для φ = 50°N и δ = 20°N:

А  N58°E  58°.
А  N58°W  302°.

2 Для φ = 50°N и δ = 20°S:

А = N122°E = 122°.
А  N122°W  238°.

Освещенность морского горизонта

Освещенность морского горизонта в общем случае зависит от времени нахождения Солнца в надгоризонтной части небосклона.

Для того чтобы определить сроки для астрономических наблюдений звезд навигационным секстаном, необходимо знать время восхода (захода) Солнца и длительность навигационных сумерек, в течение которых и звезды, и морской горизонт визуально наблюдаются одновременно.

Истинным восходом (заходом) Солнца является момент прохождения его центром плоскости истинного горизонта наблюдателя.

В судовождении, как и в повседневной жизни, чаще идет речь о видимом восходе (заходе), то есть о моменте появления (восход) или скрытии (заход) верхнего края Солнца.

Светлым временем суток считается промежуток времени от видимого восхода Солнца (

) до видимого его захода (

). В момент видимого захода Солнца на всех судах включаются ходовые огни, производится спуск флага.

В ночной промежуток времени суток очень слабая освещенность создается суммарным блеском звезд и планет, свечением атмосферы и зодиакальным светом.

Наиболее темный период суток наблюдается около полуночи при прохождении Солнцем полуночной части меридиана наблюдателя.

Период суток, в течение которого поверхность Земли освещается солнечным светом, рассеянным и отраженным верхними слоями атмосферы, называется сумерками.

Сумерки наблюдаются утром (до восхода Солнца) и вечером (после захода Солнца). В зависимости от величины снижения Солнца различают:

Гражданские сумерки вечером длятся от момента видимого захода Солнца (

) до момента достижения центром Солнца снижения (отрицательной высоты) величины h = -6°.

В момент времени, когда h = -6°, заканчиваются гражданские и начинаются навигационные сумерки.

Виды сумерек в навигации
Рис. 5 Гражданские, навигационные и астрономические сумерки

Гражданские сумерки утром длятся от момента достижения центром Солнца снижения величины h = -6° до момента видимого восхода Солнца.

Во время гражданских сумерек еще можно наблюдать и пеленговать береговые ориентиры.

Продолжительность гражданских сумерек, приведена в табл. 3.14 «МТ-2000» на с.347. (вход в нее по значениям «φc» и «δ»).

Навигационные сумерки вечером длятся от момента достижения центром Солнца величины снижения h = -6° до момента достижения центром Солнца величины снижения h = -12°.

В момент времени, когда снижение Солнца станет -2° – заканчиваются навигационные и начинаются астрономические сумерки.

Навигационные сумерки утром длятся от момента достижения центром Солнца величины снижения h = -12° до момента достижения центром Солнца величины снижения h = -6°.

В момент времени, когда снижение Солнца станет равно -6° – кончаются навигационные и начинаются гражданские сумерки.

Во время навигационных сумерек одновременно наблюдаются (при отсутствии облачности и при хорошей видимости) и линия горизонта, и навигационные звезды.

Продолжительность навигационных сумерек приведена в таблице 3.15 «МТ-2000» на с. 348 (вход в нее по значениям «φc» и «δ»).

Астрономические сумерки определяются промежутком времени, в течение которого снижение центра Солнца изменяется в пределах от -12° до -18° (вечером) или от -18° до -12° (утром). Во время астрономических сумерек поверхность Земли еще освещается отраженным от верхних слоев атмосферы светом Солнца.

После того, когда снижение Солнца достигнет значения ⩾ -18° (после захода Солнца) или ⩽ -18° (до восхода Солнца), начинается (заканчивается) ночь.

Продолжительность сумерек зависит от широты места наблюдателя (рис. 5). В высоких широтах (рис. 5, а), суточная параллель Солнца более пологая к горизонту и сумерки длятся дольше, чем в низких широтах (рис. 5, б), в которых суточная параллель Солнца располагается более круто к горизонту.

Именно этим объясняется тот факт, что на Черном море время сумерек незначительно, тогда как на Балтике сумерки продолжаются довольно значительное время.

Измерение высот звезд навигационным секстаном планируется на время навигационных сумерек.

Из практики установлено, что после захода Солнца до достижения его центром снижения h = -3° навигационные звезды еще не наблюдаются визуально (кроме наиболее ярких), а при снижении h = -9° визуально не наблюдается горизонт.

Поэтому наиболее благоприятным периодом измерения высот звезд навигационным секстаном является промежуток времени, в течение которого снижение центра Солнца изменяется в пределах от -3° до -9° (вечером) или от -9° до -3° (утром).

Задача На 10 июня 2000 г. рассчитать время восхода Солнца (

) и время готовности к астрономическим наблюдениям навигационным секстаном для точки с координатами: φc = 43°30′N, λc = 37°20′Е (Черное море). Часы установлены по времени 3E часового пояса.

Решение:

1 Из ежедневных таблиц (стр. 133) «МАЕ-2000», на заданную дату (10 июня), выбираем момент восхода Солнца для значения табличной широты (40°N), обязательно ближайшей меньшей к заданной (43°30′N) широте. При этом находим разность «Δ» (величину и знак) между моментом для последующей большей табличной широты (45°N) и выбранным моментом:

Δ = 4 ч 31 м – 4 ч 13 м = -18 м

Момент восхода (захода) Солнца выбирается непосредственно из ЕТ МАЕ, если заданная дата совпадает со средней датой (9 июня) трехсуточного интервала. В случае несовпадения этих дат (как в нашем примере), учитывается суточное изменение (Сут. изм.), которое берется слева (0 м) для предыдущей даты (8 июня), или справа (0 м) для последующей даты (11 июня).

Для нашего примера:

TT

= 4 ч 31 м (с учетом Сут. изм.).

2 Из таблицы МАЕ (с. 281) приложения 1 А. (Поправка за широту) находим поправку ΔTφ к выбранному моменту за изменение широты. Поправка компаса на разных широтах может изменяться со временем из-за геомагнитных процессов, поэтому ее необходимо периодически проверять и обновлять.

В этой таблице входными аргументами служат:

По этим трем аргументам находим (с точностью до ±1 м) значение ΔTφ ≈ -13 м (для Δ = 16 мΔTφ = -11 м, а для Δ = 20 мΔTφ = -14 м). Знак ΔTφ всегда одинаков со знаком «Δ».

3 Из таблицы (с. 282 МАЕ) приложения 1Б. (Поправка за долготу) находим поправку ΔTλ к выбранному моменту соответственно долготе места.

В этой таблице входными аргументами служат:

Для нашего примера: «Сут. изм. = +1 м».

По этим двум аргументам находим величину поправки ΔTλ = +0 м (знак поправки ΔTλ одинаков со знаком «Сут. изм.»).

(Для λ = 40° и «Сут. изм.» = 60 мΔTλ = 7 м).

4 Прибавляем (со своими знаками) найденные поправки за широту (ΔTφ = -13 м) и долготу (ΔTλ = +0 м) к выбранному моменту

TT 

= 4 ч 31 м. В результате получим местное время восхода Солнца TM

в заданной точке, то есть:

TМ = TT + Tφ + Tλ
TМ = 4 ч 31 м + 13 м + +0 м = 4 ч 18 м

5 Рассчитываем гринвичское время восхода Солнца

TГР = TМ  λE/W = 4 ч 18 м  2 ч 29 м = 1 ч 49 м

(2 ч 29 м → это значение счислимой долготы λc = 37°20′Е во временной мере – см. табл. для перевода дуговой меры во временную и обратно на с. 288 МАЕ).

6 Рассчитываем судовое время восхода Солнца:

Tc = TГР ±  E/W 
Tc = TГР ±  E/W 

7 Так как навигационные сумерки начинаются (с. 133 МАЕ) на 1 ч 14 м (в 3 ч 17 м) раньше времени восхода Солнца (в 4 ч 31 м), то время готовности к астрономическим наблюдениям навигационным секстаном: 4 ч 49 м – 1 ч 14 м = 3 ч 35 м, то есть, начиная с этого времени можно наблюдать визуально не только звезды, но и видимый горизонт.

Примечание: Вечером (после захода Солнца) время до которого еще можно измерять высоты «СНО» определяется добавлением к судовому времени захода Солнца длительности навигационных сумерек.

Автор
Фото автора - Ольга Несветайлова
Фрилансер
Литература
  1. Астрономический календарь. Постоянная часть. Изд. 7-е. М.: Наука, 1981, 704 с.
  2. Бакулин П. И. и др. Курс общей астрономии. – М., Госфизматиздат, 1983 г., 558 с.
  3. Морской астрономический ежегодник («МАЕ») текущего года. – ГУНиО МО (№ 9002), 320 с.
  4. Морской энциклопедический словарь т. 3 Р-Я. СПб.: Судостроение, 1994, 488 с.
  5. Генри Джи – Очень краткая история жизни на Земле: 4,6 миллиарда лет в 12 лаконичных главах, 2023.
Сноски

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Октябрь, 25, 2024 417 0
Добавить комментарий

Текст скопирован
Пометки
СОЦСЕТИ