Вычисления
Вычисления
Существует несколько способов обработки результатов измерений. Самым простым из них является метод сокращения. Для таких выкладок требуются две таблицы, а именно «Морской астрономический ежегодник» и «Таблицы сокращения», которые можно найти в любом книжном магазине, в отделе морских справочников. В «Морском астрономическом ежегоднике» перечислены положения солнца, луны, планет и звезд в каждую секунду каждого дня. «Таблицы сокращения» содержат данные для вычислений.
В задачу этой книги не входит изложение методики таких сложных расчетов, поэтому мы ограничимся только основными, но тем не менее точными вычислениями для обработки полученных значений: определением широты по высоте меридиана, или полуденного значения (см. с. 138).
Коррекция высоты
Угол Солнца над горизонтом называется высотой, она необходима для начала расчетов. Помимо погрешностей зеркал, описанных выше, в значениях высоты также возможен ряд ошибок, которые нужно устранить до их использования.
Поправки, учитывающие эти ошибки, в основном связанные с атмосферой Земли, размером Солнца, горизонтом и другими факторами, перечислены в «Морском астрономическом ежегоднике» в двух таблицах, обычно расположенных на форзаце или отдельной удобной вкладке.
Одна таблица дает значения Dip, ошибки, возникающей из-за кривизны земной поверхности. Другая, таблица поправок высоты, содержит одну общую поправку для учета всех остальных ошибок.
Отклонение является результатом опускания Солнца (в секстанте) на ложный горизонт, возникающий по причине изгиба земли (А). Истинный горизонт соответствует уровню глаз наблюдателя (В). Поправка на кривизну и есть отклонение
Отклонение изображения Солнца по причине атмосферного преломления является одной из составляющих в поправке на высоту
Небесная сфера
Все небесные тела располагаются на воображаемой небесной сфере, окружающей Землю. Для определения положения звезд и планет на небе используется сетка, идентичная картографической, состоящей из меридианов и параллелей на Земле. На небесной сфере широта называется отклонением (dec), а долгота – Гринвичским часовым углом (ГЧУ).
Отклонение, так же как широта, достигает значений 90° на севере и юге от небесного экватора к полюсам; но ГЧУ, в отличие от долготы, которая достигает значений 180° на западе и востоке, обходит весь земной шар в западном направлении, его значения увеличиваются до 360° от исходного меридиана. Таким образом, эквивалентом 90° западной долготы на Земле будет 90° ГЧУ на небесной сфере, но эквивалентом 90° восточной долготы будет 270° ГЧУ.
Когда Солнце стоит прямо над головой в полдень (пересечение меридиана), у него ГЧУ будет таким же, как долгота в координатах судна (западная).
Местный часовой угол и долгота
Часовой угол показывает, сколько градусов и минут лежит между двумя меридианами. Так, ГЧУ есть угол между первым меридианом и Солнцем, измеряемый в западном направлении.
Местный часовой угол (МЧУ) – это угол между двумя любыми меридианами (например, яхты и солнца), его можно измерять и в восточном, и в западном направлении. Если, скажем, судно находится на меридиане 90° западной долготы, а солнце поднимается на 60° ГЧУ, тогда восточный МЧУ будет равен 30°.
Это приводит к формуле, широко применяемой в навигации:
Долгота = ГЧУ+/- МЧУ.
Теоретически этим можно пользоваться непосредственно для определения местоположения судна. Показание времени записывается, когда Солнце пересекает меридиан судна; оно проверяется по «Морскому астрономическому ежегоднику», в котором приводится перечень положений Солнца в каждую секунду каждого дня. По времени (УВ) высоты меридиана можно вычислить ГЧУ Солнца и найти долготу следующим образом: Долгота = ГЧУ+/- МЧУ.
Так как значение МЧУ равно нулю (потому что Солнце находится на меридиане), то Долгота = ГЧУ.
Это не обычный способ определения долготы в полдень, поскольку не так просто точно определить момент пересечения Солнцем меридиана, но он дает возможность оценить долготу приблизительно; потом можно найти точку ее пересечения с широтой (двигаясь по меридиану), что укажет продвижение яхты.
На маленьких судах высокая точность астрономических расчетов часто бывает недостижима из-за трудностей, связанных со снятием показаний по секстанту. Однако во время пересечения Солнцем экватора можно определить примерное местоположение, а это лучше, чем полагаться на результаты определения счисли-мого местоположения. Более распространенный и более точный метод состоит в пересечении широты (ее снятого значения) с сокращением долготы, перенесенной с утреннего измерения, но здесь мы его не рассматриваем.
Небесная сфера фактически является продолжением земного шара в пространстве. Отклонение и ГЧУ служат эквивалентами земных понятий широты и долготы, хотя ГЧУ измеряется в западном направлении и имеет значения от 0° до 360°, а долгота измеряется и в западном, и в восточном направлении и может иметь значения от 0° до 180°
Гринвичский часовой угол
Соотношение между местным часовым углом (МЧУ), ГЧУ и долготой. МЧУ может быть восточным 30° или западным 330°
Определение местоположения в полдень (широта при пересечении меридиана)
Секрет точности такого определения местоположения заключается в том, что показания нужно снимать четко в момент, когда Солнце достигает пика в зеркалах секстанта, потому что именно в этот момент оно достигает зенита. Чтобы сделать все тщательно, нужны два человека: один контролирует время, а другой смотрит в зрительную трубу секстанта, не отрываясь.
По мере того как Солнце поднимается, в секстанте будет казаться, что оно смешается вверх с горизонта; затем, по мере приближения к меридиану, оно замедлит движение и замрет на мгновение, прежде чем начнет опускаться. Засечь максимальную высоту в секстанте легко, труднее установить точное время, когда Солнце достигает зенита.
Другие способы вычисления координат
Описанный выше метод определения широты во время прохождения меридиана является простейшим среди способов, использующих небесные тела; существует много других методов снятия показаний секстанта и вычисления координат, использующих Солнце, а также более сложные варианты, в которых участвуют звезды, планеты и Луна.
Мы уже говорили (см.: «Режим рабочего дня навигатора», с. 135) о том, что в море полезно проводить целый ряд измерений в течение одного дня: широту определять во время прохождения меридиана (определение местоположения в полдень); утром и после обеда определять долготу по Солнцу; по звездам можно определить обе координаты – широту и долготу.
Для определения широты при прохождении меридиана (в полдень) ее нужно рассчитывать по показаниям секстанта следующим образом:
Если Солнце находится к северу, РЗ будет южным (то есть яхта находится к югу от Солнца), и наоборот.
1. Внесите индексную поправку в значение высоты по секстанту. В результате получится наблюдаемая высота.
2. Вычтите поправку Dip из «Морского астрономического ежегодника», чтобы получить видимую высоту.
3. Найдите поправку высоты в «Морском астрономическом ежегоднике» и учтите ее, чтобы получить истинную высоту.
4. Вычтите истинную высоту из 90°, чтобы найти расстояние зенита РЗ.
5. В «Морском астрономическом ежегоднике» найдите отклонение Солнца (dec) для времени проведения измерений и учтите его для РЗ (складывайте одинаковые названия, вычитайте разные).
6. В результате вы получите точную широту, которую можно обозначить на карте. Пересечение ее линии с долготой, полученной ранее (см. с. 137), дает местоположение яхты.
