Астрономияны пайдаланып кеменің орнын есептеу әдістері
GPS және сандық навигациялық құрылғылардың дамуы аясында астрономияны (астрономиялық навигация немесе аспан навигациясы) пайдаланып кеменің орнын есептеу әдісі өзекті болып қала береді. Өткен теңізшілер үшін романтикалық уақыт өткізуден гөрі, бұл дағды электрондық жүйелер істен шыққанда, сигналдар жоғалғанда немесе жабдық істен шыққан кезде маңызды көмекші құрал ретінде қызмет етеді. Аспан денелерін - Күнді, Айды, планеталарды және жұлдыздарды пайдалану арқылы штурман ашық теңіздегі кеменің орнын өз бетінше анықтай алады. Бұл мақалада астрономияны пайдаланып кеменің орнын есептеудің негізгі принциптері, қолданылатын құралдары және практикалық қадамдары талқыланады.
1. Астрономиялық навигацияның негізгі принциптері
Астрономиялық навигация аспан денесінің белгілі бір уақытта көкжиекке қатысты көтерілу бұрышын (биіктігі) өлшеуге негізделген. Егер біз білсек:
1) өте дәл бақылау уақыты,
2) сол кездегі аспан денелерінің орналасуы (астрономиялық деректер бойынша) және
3) аспан денесінің өлшенген биіктік бұрышы,
Содан кейін картада позиция сызығын (LOP) сыза аламыз. Әртүрлі аспан денелерін бақылаудан алынған екі немесе одан да көп LOP-тарды біріктіру арқылы кеменің болжамды позициясына (түзетуіне) айналатын қиылысу нүктесін аламыз.
Тұжырымдамалық тұрғыдан алғанда, жұлдыз көкжиектен белгілі бір биіктікте болған кезде, кеме Жер бетіндегі тең биіктіктегі шеңбер деп аталатын үлкен шеңберде болады. Шеңбер теңіз картасында соншалықты үлкен болғандықтан, оның кішкене бөлігін түзу сызық деп санауға болады: бұл LOP.
2. Қажетті жабдық
Кемелердің орналасуын астрономиялық есептеулерді жүргізу үшін негізгі жабдыққа мыналар кіреді:
– Секстант: аспан денелері мен көкжиек арасындағы бұрышты (аспан денелерінің биіктігін) өлшеуге арналған құрал.
– Хронометр: стандартты уақытқа орнатылған дәл кеме сағаты (әдетте UTC/GMT).
– Теңіз альманахы: аспан денелерінің орналасуы туралы сағат сайынғы деректерді (және минуттық/секундтық түзетулерді) қамтиды.
– Азайту кестелері немесе есептеу әдістері: мысалы, көруді азайту кестелері (HO 249/HO 229) немесе қолмен тригонометриялық есептеулер.
– Теңіз карталары, қарындаш, сызғыш және плоттер: LOP сызып, түзетулер алу.
– Компас және жылдамдық журналы (міндетті емес, бірақ пайдалы): астрономиялық түзету алдында бастапқы позицияны бағалау үшін.
Қазіргі уақытта калькуляторлар мен қосымшалар болғанымен, негізгі қағида өзгеріссіз қалады: секстантты өлшеу + дәл уақыт + альманах + қысқарту + график.
3. Секстантпен өлшеу: «Көру»
Бірінші қадам - бақылау (көру). Мысалы, Күн үшін:
1) Затты таңдаңыз: Күн жиі қолданылады, себебі ол оңай көрінеді; жұлдыздар ымырт/таң кезінде қолданылады; планеталар мен айды да пайдалануға болады.
2) Аспан денесінің биіктігін (Hs) өлшеңіз: секстантты аспан денесінің кескіні көкжиек сызығына «тигенше» бағыттаңыз.
3) UTC уақытын секундтық дәлдікпен жазыңыз: аспан денелерінің орналасуының ығысуы тез өзгеретіндіктен, 4 секундқа ауытқу уақыт бойлық бойынша шамамен 1 теңіз милін білдіруі мүмкін (шамамен, өйткені Жер сағатына 15° айналады).
4) Бірнеше рет қайталаңыз: қателіктерді азайту үшін бірнеше өлшеу жүргізіп, орташа мәнді алыңыз.
Жұлдыздар үшін бақылаулар әдетте көкжиек әлі анық көрініп тұрған кезде жүргізіледі: азаматтық ымырт. Күндізгі Күн үшін кең таралған әдіс - күшті позиция сызығын (LOP) алу үшін биіктікті өлшеу және меридиан өткелінің ендігін (шарықтау шегі) табу.
4. Секстантты түзету: Hs-тен Ho-ға дейін
Секстантпен өлшенген бұрыш (Hs) пайдалануға дайын емес. Оны бірнеше стандартты түзетулерді қолдана отырып, байқалған биіктікке (Ho) түзету керек:
– Индекс қатесі (IE): секстантта нөлдік қате. Индекс түзетуімен өтеледі.
– Көкжиектің құлауы (көкжиекті түзету): бақылаушы теңіз деңгейінен жоғары болғандықтан, көкжиек «құлау» сияқты көрінеді. Көкжиектің құлауы көздің бетінен биіктігіне байланысты.
– Сыну (атмосфералық сыну): атмосфера жарықты бүгіп, нысандар жоғарырақ көрінеді.
– Күн/Ай түзетуі: Күн мен Ай үшін жартылай диаметр (жоғарғы/төменгі жиекті өлшеу) және параллакс (әсіресе Ай) сияқты қосымша түзетулер бар.
Барлық түзетулер қолданылғаннан кейін, Ho алынады. Бұл Ho мәні LOP алу үшін тотықсыздану процесінде қолданылады.
5. Альманахтан аспан денелері туралы деректерді анықтаңыз
Теңізші «Теңіз альманахынан» мынаны алды:
– GHA (Гринвич сағаттық бұрышы): аспан денесінің Гринвич меридианына қатысты сағаттық бұрышы, бойлыққа қатысты.
– Еңкейту (Dec): нысанның «аспан ендігі», солтүстік (+) немесе оңтүстік (-).
Альманахтар әдетте сағаттық мәндерді беретіндіктен, интерполяция бақылау уақытының минуттары мен секундтары үшін орындалады. Интерполяцияның дәлдігі, әсіресе жылдам қозғалатын Ай үшін маңызды.
6. Кесу әдісі (Marcq St. Hilaire)
Қазіргі заманғы LOP есептеудің ең көп таралған әдісі - қиылысу әдісі. Негізінде, біз болжамды позициядан (AP) «болжамды позиция» биіктігін нақты байқалған биіктікпен (Ho) салыстырамыз.
Жылдам қадамдар:
1) Болжамды позицияны (DR/EP) анықтаңыз: нақты есептеуден (бағыт және жүріп өткен қашықтық) немесе болжамды соңғы позиция.
2) Болжамды позицияны (БП) таңдаңыз: есептеулерді жеңілдету үшін дөңгелектелген (мысалы, ендікті дөңгелектеу және LHA-ны дөңгелектеу).
3) Жергілікті сағат бұрышын (LHA) есептеңіз:
LHA = GHA ± бойлық (белгілер түзетіледі: шығыс бойлық әдетте алынып тасталады, батыс бойлық қосылады — қолданылған кесте шартына байланысты).
4) HO кестесін немесе сфералық тригонометрия формуласын пайдаланып, AP арифметикалық биіктігін (Hc) және азимутын (Zn) есептеңіз.
5) Ho мен Hc салыстырыңыз:
Қиылысу нүктесі = Ho − Hc (доғалық минутпен; 1′ ≈ 1 теңіз милі).
– Егер Ho > Hc: «қарай» болса (кеме аспан денесіне AP-ге қарағанда жақынырақ болса)
– Егер Ho < Hc: «алыста» болса 6) LOP сызыңыз: AP-дан Zn бағытында азимут сызығын салыңыз, содан кейін қиылысу нүктесін қарай/алыста өлшеңіз, нүктені қойыңыз. Сол нүктеден азимутқа перпендикуляр сызық сызыңыз, бұл LOP. Бір бақылау арқылы біз бір позиция сызығын аламыз. Түзету үшін екі аспан денесінен (немесе екі түрлі уақыттан) кем дегенде екі позиция сызығы қажет. 7. Түзету алу: Екі немесе үш LOP біріктіру Түзетуді құрудың бірнеше жолы бар: - Жақын уақытта екі түрлі аспан денесі (мысалы, ымырт кезінде екі жұлдыз). - Күн екі рет аралықпен (жүгірмелі түзету): бірінші LOP екінші LOP уақытына дейін кеменің қозғалысына сәйкес «қозғалады». - Үш аспан денесі: күштірек түзетуді қамтамасыз етеді және қателерді анықтауға мүмкіндік береді (LOP-тар кішкентай үшбұрышты құрайды). Ымырт кезінде навигаторлар көбінесе 3-5 жұлдызды қабылдайды, себебі: 1) жұлдыздар әртүрлі азимуттарды шығарады (LOP жақсы бұрыштармен қиылысады), 2) бақылау уақыты қысқа, 3) көкжиек әлі де ашық. Ең жақсы нәтижелер әдетте екі LOP 90°-қа жақын қиылысқанда болады, себебі өлшеу белгісіздігі қателік аймағының азаюына әкеледі. 8. Күннің шарықтау шегінен ендікті есептеу (түскі көрініс) Кесу әдісінен басқа, өте пайдалы классикалық әдіс - ендік үшін түскі көрініс. Күн өзінің күнделікті ең жоғары нүктесіне (меридиан өткеліне) жеткенде, Күннің бағыты дәл солтүстік/оңтүстік болады және ендікті есептеу оңайырақ болады:
