Геонавигационная информация
2.1 Форма Земли
В
настоящее время при решении навигационных
задач, не требующих высокой точности,
Землю принимают за шар радиусом
с длинной окружности экватора
.
Для более точных навигационных измерений
форму Земли приближенно представляют
как сплюснутый сфероид (геоид). Точное
математическое описание Земли с
практической точки зрения неудобно.
Для
такой модели длина окружности экватора
составляет
.
сжатие Земли у полюсов незначительное.
Поэтому для упрощенного решения задач
самолетовождения Землю принимают за
шар, равновеликий по объему эллипсоиду
Красовского. Возникающие при этом ошибки
не превышают
в определении расстояний и
в определении углов.
Рисунок 2 Эллипсоид Красовского |
В
практике картографирования и навигации
применяются различные модели Земли.
В США используется эллипсоид Кларка,
в европейских странах – эллипсоид
Бесселя. В России за модель Земли
принят эллипсоид Красовского (рис. 2)
со следующими размерами: большая
полуось (экваториальный радиус)
|
,
малая полуось (полярный радиус)
,
эллиптичность (сжатие)
.
2.2 Движение Земли
Земля
совершает суточное вращение относительно
инерциального пространства с угловой
скоростью
в час. Затем совершает годовое движение
вокруг Солнца по эллиптической орбите.
Полный оборот вокруг Солнца происходит
в течении звездного года продолжительностью
суток.
Плоскость
земного экватора наклонена к плоскости
орбиты на угол
.
Земля представляет собой гигантский
гироскоп, ось которого медленно
прецессирует в инерциальном пространстве.
Земная ось движется по образующей конуса
в западную сторону. Угол, составляемый
образующей конуса с перпендикуляром к
плоскости орбиты, равен
.
Период
обращения земной оси по конусу прецессии
составляет около
лет. Кроме прецессии наблюдаются
нутационные колебания оси вращения
Земли с амплитудой
и периодом
года.
Земля
вместе с Солнечной системой совершает
спиралевидное движение в пределах
Галактики, производя один оборот вокруг
центра Галактики за
миллионов лет с тангенциальной скоростью
около
.
2.3 Основные географические точки, линии и круги на земном шаре
Земля непрерывно вращается в направлении с запада на восток. Линия, проходящая через центр Земли и вокруг которой происходит это вращение, называется ось вращения Земли (рис. 3).
Эта
ось пересекается с поверхностью с
поверхностью Земли в двух точках, которые
называются географическими полюсами:
северным (
)
и южным (
).
Северным называется тот полюс, в котором
(если см. рис. 3 сверху) вращение Земли
направлено против хода часовой стрелки.
Через любую точку на земном шаре можно провести бесчисленное количество больших и малых кругом. Большим называется круг, образованный на земной поверхности плоскость сечения, проходящей через центр Земли. Малым называется круг, образованный на земной поверхности плоскость сечения, не проходящей через центр Земли.
Рисунок 3 Точки, линии и круги на земном шаре
Большой круг, плоскость которого перпендикулярна оси вращения Земли, называется экватором. Экватор делит земной шар на северное и южное полушарие.
Малый круг, плоскость которого параллельна плоскости экватора, называется параллелью. Через каждую точку на земной поверхности можно провести только одну параллель, которая называется параллелью места.
Большой круг, проходящий через полюсы Земли, называется географическим, или истинным меридианом. Через каждую точку на земной поверхности (кроме полюсов) можно провести только один меридиан, который называется меридианом места. Меридиан, проходящий через Гринвичскую обсерваторию (находящуюся в Англии вблизи Лондона) принят по международному соглашению в качестве начального меридиана. Начальный меридиан делит земной шар на восточное и западное полушарие.
Плоскость экватора и плоскость начального меридиана являются основными плоскостями, от которых производится отсчет географических координат. Географические координаты – это угловые величины, определяющие положение данной точки на поверхности земного эллипсоида (рис. 4).
Рисунок 4 Географические координаты
Географической
широтой
называется угол между плоскостью
экватора и направлением нормали к
поверхности эллипсоида в данной точке
(или длина дуги меридиана, выраженная
в градусах, между экватором и параллелью
данной точки). Широта измеряется от
экватора к северу и югу от
до
.
северная широта считается положительной,
а южная – отрицательная.
Географической
долготой
называется двугранный угол между
плоскостью начального меридиана и
плоскостью меридиана данной точки
(или длина дуги экватора, выраженная в
градусах, между начальным меридианом
и меридианом данной точки). Долгота,
отсчитываемая на восток, называется
восточной и считается положительной.
Долгота, отсчитываемая на запад,
называется западной и считается
отрицательной.
Для
упрощения решения некоторых навигационных
задач Землю принимают за шар и пользуются
геосферическими координатами.
Геосферическая широта измеряется углом
между плоскостью экватора и направлением
на данную точку из центра земного шара.
Опытным путем установлено, что разность
между географической и геосферической
широтой не превышает
.
Геосферическая долгота определяется
тем же углом, что и географическая.
Долгота места может измеряться и в
единицах времени (часах, минутах и
секундах). Один час соответствует долготе
.
При этом долгота отсчитывается от
начального меридиана к востоку и западу
от
до
часов.
Длина дуги меридиана, экватора и параллели.
Зная радиус Земли, можно рассчитать длину меридиана и экватора:
|
(1) |
Для
приближенных расчетов можно принять
.
Длина
дуги большого круга в
определяется
как
|
|
Длина
дуги параллели
определяется по формуле:
|
(2) |
где
– длина дуги экватора с заданной
разностью долгот;
– широта параллели.
В самолетовождении основными единицами измерения расстояний является километр и метр. В некоторых случаях в качестве единицы измерения расстояния применяется морская миля (1852м), английская статусная миля (1600м), фут (0,3048м).