Метады вылічэння месцазнаходжання судна з дапамогай астраноміі
На фоне дасягненняў у галіне GPS і лічбавых навігацыйных прылад, тэхніка вылічэння месцазнаходжання судна з дапамогай астраноміі (астранамічная навігацыя або нябесная навігацыя) застаецца актуальнай. Гэты навык быў не проста рамантычным баўленнем часу для маракоў мінулага, а служыў жыццёва важнай рэзервовай копіяй у выпадку пашкоджання электронных сістэм, страты сігналаў або адмовы абсталявання. Выкарыстоўваючы нябесныя целы — Сонца, Месяц, планеты і зоркі — навігатар можа самастойна вызначыць месцазнаходжанне судна ў адкрытым моры. У гэтым артыкуле абмяркоўваюцца асноўныя прынцыпы, выкарыстоўваныя інструменты і практычныя крокі для вылічэння месцазнаходжання судна з дапамогай астраноміі.
1. Асноўныя прынцыпы астранамічнай навігацыі
Астранамічная навігацыя заснавана на вымярэнні вугла ўзвышэння (вышыні) нябеснага цела адносна гарызонту ў дадзены момант часу. Калі мы ведаем:
1) вельмі дакладны час назірання,
2) становішча нябесных цел у той час (паводле астранамічных дадзеных), і
3) вымераны вугал узвышэння нябеснага цела,
Затым мы можам правесці лінію месцазнаходжання (LOP) на карце. Аб'яднаўшы дзве або больш LOP, атрыманых з назіранняў розных нябесных цел, мы атрымаем кропку перасячэння, якая становіцца разліковым месцазнаходжаннем (фіксацыяй) судна.
Канцэптуальна, калі зорка знаходзіцца на пэўнай вышыні над гарызонтам, карабель знаходзіцца на вялікім крузе на паверхні Зямлі, які называецца кругам роўнай вышыні. Паколькі круг настолькі вялікі на марской карце, невялікую яго частку можна лічыць прамой лініяй: гэта і ёсць LOP.
2. Неабходнае абсталяванне
Для выканання разлікаў месцазнаходжання судна з выкарыстаннем астраноміі асноўнае абсталяванне ўключае ў сябе:
– Секстант: інструмент для вымярэння вугла паміж нябеснымі целамі і гарызонтам (вышыня нябесных цел).
– Хранометр: дакладны карабельны гадзіннік, усталяваны па стандартным часе (звычайна UTC/GMT).
– Марскі альманах: змяшчае штогадзінныя дадзеныя аб становішчы нябесных цел (і папраўкі на хвіліны/секунду).
– Табліцы скарачэння або метады разліку: напрыклад, табліцы скарачэння зроку (HO 249/HO 229) або ручныя трыганаметрычныя разлікі.
– Марскія карты, аловак, лінейка і плотар: для малявання LOP і атрымання вызначэнняў.
– Компас і журнал хуткасці (неабавязкова, але карысна): для ацэнкі пачатковай пазіцыі да астранамічнай фіксацыі.
Нягледзячы на тое, што зараз існуюць калькулятары і праграмы, асноўны прынцып застаецца ранейшым: вымярэнне секстанта + дакладны час + альманах + рэдукцыя + графік.
3. Вымярэнне секстантам: прыцэльванне
Першы крок — зрабіць назіранне (візіраваць). Напрыклад, для Сонца:
1) Выберыце аб'ект: Сонца часта выкарыстоўваецца, таму што яго лёгка бачыць; зоркі выкарыстоўваюцца на змярканні/досвітку; планеты і месяц таксама могуць быць выкарыстаны.
2) Вымерайце вышыню нябеснага аб'екта (Hs): накіруйце секстант да таго часу, пакуль выява нябеснага аб'екта не «дакранецца» да лініі гарызонту.
3) Запішыце час UTC з дакладнасцю да секунд: паколькі зрух у становішчы нябесных целаў хутка змяняецца, час, які адрозніваецца на 4 секунды, можа азначаць каля 1 марской мілі па даўгаце (прыблізна, таму што Зямля круціцца на 15° у гадзіну).
4) Паўтарыце некалькі разоў: зрабіце некалькі вымярэнняў і ўлічыце сярэдняе значэнне, каб паменшыць памылкі.
За зоркамі назіранні звычайна праводзяцца, калі гарызонт яшчэ добра бачны: грамадзянскія змярканні. Для дзённага Сонца распаўсюджаным метадам з'яўляецца вымярэнне вышыні, каб атрымаць лінію моцнага становішча (LOP), а таксама знайсці шырату праходжання мерыдыяна (кульмінацыі).
4. Карэкцыя секстанта: ад Hs да Ho
Вугал, паказаны секстантам (Hs), яшчэ не гатовы да выкарыстання. Яго неабходна выправіць на назіраную вышыню (Ho) з дапамогай некалькіх стандартных паправак:
– Памылка індэкса (IE): нулявая памылка ў секстанце. Кампенсуецца карэкцыяй індэкса.
– Нахіл (карэкцыя гарызонту): паколькі назіральнік знаходзіцца вышэй за ўзровень мора, гарызонт здаецца «апушчаным». Нахіл залежыць ад вышыні вока ад паверхні.
– Рэфракцыя (праламленне атмасферы): атмасфера пераламляе святло, таму аб'екты здаюцца вышэйшымі.
– Карэкцыя на Сонца/Месяц: для Сонца і Месяца існуюць дадатковыя карэкцыі, такія як паўдыяметр (вымярэнне верхняга/ніжняга краю) і паралакс (асабліва для Месяца).
Пасля ўнясення ўсіх паправак атрымліваецца значэнне Ho. Гэтае значэнне Ho выкарыстоўваецца ў працэсе рэдукцыі для атрымання LOP.
5. Вызначце дадзеныя аб нябесных аб'ектах з альманаха
З марскога альманаха штурман узяў:
– ГГК (Грынвіцкі гадзінны кут): гадзінны вугал нябеснага цела адносна Грынвіцкага мерыдыяна, звязаны з даўгатой.
– Схіленне (Dec): «нябесная шырата» аб'екта, поўнач (+) або поўдзень (-).
Паколькі альманахі звычайна даюць пагадзінныя значэнні, інтэрпаляцыя выконваецца для хвілін і секунд часу назірання. Дакладнасць інтэрпаляцыі важная, асабліва для хутка рухаючагася Месяца.
6. Метад перахопу (Marcq St. Hilaire)
Найбольш распаўсюджаным метадам разліку сучаснай LOP з'яўляецца метад перасячэння. Па сутнасці, мы параўноўваем вышыню «меркаванай пазіцыі» ад меркаванай пазіцыі (AP) з фактычнай назіранай вышынёй (Ho).
Хуткія крокі:
1) Вызначыць разліковую пазіцыю (DR/EP): па злічэнні шляху (курс і пройдзеная адлегласць) або па разліковай апошняй пазіцыі.
2) Выберыце «Мяркуемая пазіцыя (AP)»: акруглена для спрашчэння разлікаў (напрыклад, акругліце шырату і акругліце LHA).
3) Разлічыце LHA (мясцовы гадзінны кут):
LHA = GHA ± даўгата (знакі скарэкціраваны: усходняя даўгата звычайна адымаецца, заходняя даўгата дадаецца — у залежнасці ад выкарыстоўванай таблічнай дамоўленасці).
4) Вылічыце арыфметычную вышыню (Hc) і азімут (Zn) кропкі AP, выкарыстоўваючы табліцу HO або формулу сферычнай трыганаметрыі.
5) Параўнайце Ho з Hc:
Перасячэнне з адзнакай = Ho − Hc (у дугавых хвілінах; 1′ ≈ 1 марская міля).
– Калі Ho > Hc: «да» (карабель знаходзіцца бліжэй да нябеснага цела, чым AP)
– Калі Ho < Hc: «удалечыні» 6) Пабудуйце лінію месцазнаходжання: ад AP правядзіце азімутальную лінію ў напрамку Zn, затым вымерайце кропку перасячэння ў напрамку/удалечыні, пастаўце кропку. З гэтай кропкі правядзіце перпендыкулярную лінію да азімута — гэта будзе лінія месцазнаходжання. З аднаго назірання мы атрымліваем адну лінію становішча. Для вызначэння месцазнаходжання патрэбныя як мінімум дзве лініі становішча ад двух нябесных цел (або двух розных момантаў часу). 7. Атрыманне фіксацыі: спалучэнне дзвюх або трох нябесных цел. Ёсць некалькі спосабаў пабудаваць фіксацыю: - Два розныя нябесныя целы ў блізкі час (напрыклад, дзве зоркі ў змярканні). - Сонца двойчы з інтэрвалам (бягучая фіксацыя): першая нябесная целы «перамяшчаецца» ў адпаведнасці з рухам карабля да часу другой нябеснай целы. - Тры нябесныя целы: забяспечвае больш моцную фіксацыю і дазваляе выяўляць памылкі (лініі месцазнаходжання ўтвараюць невялікі трохкутнік). У змярканні навігатары часта бяруць 3–5 зорак, таму што: 1) зоркі даюць розныя азімуты (паўночныя кропкі перасякаюцца пад добрымі вугламі), 2) час назірання кароткі, 3) гарызонт усё яшчэ чысты. Найлепшыя вынікі звычайна атрымліваюцца, калі дзве паўночныя кропкі перасякаюцца блізка да 90°, бо нявызначанасць вымярэння прыводзіць да меншай плошчы памылкі. 8. Вылічэнне шыраты па кульмінацыі Сонца (паўдзённы погляд) Акрамя метаду перасячэння, вельмі карысным класічным метадам для вызначэння шыраты з'яўляецца паўдзённы погляд. Калі Сонца дасягае сваёй штодзённай найвышэйшай кропкі (праходжанне мерыдыяна), кірунак Сонца дакладна поўнач/поўдзень, і разлік шыраты становіцца прасцейшым:
