3. Расчет ожидаемой дальности видимости сно.

На навигационных морских картах и в навигационных пособиях дальность видимости огня ориентира дана для высоты глаза наблюдателя над уровнем моря е = 5 м, т.е.:

D_K = D_h + D_e=5м = D_h + 4,7 мили

Если же действительная высота глаза наблюдателя над уровнем моря отличается от 5 м, то для определения дальности видимости огня ориентира необходимо к дальности, показанной на карте (в пособии), прибавить (если е > 5 м), или отнять (если е < 5 м) поправку к дальности видимости огня ориентира (ΔD_K), показанной на карте за высоту глаза.

D_O = D_K + ΔD_K

ΔD_K = D_e − D_e=5м = D_e − 4,7 мили = 2,08 · − 4,7 мили

Например:	DK = 20 миль, е = 9 м. ΔDK = 2,08 · − 4,7 = 6,24 − 4,7 = 1,54 мили тогда: DO = DK + ΔDK = 20,0 + 1,54 = 21,54 мили (+ так как е > 5)
Ответ:	DO = 21,54 мили.

2. Практическая работа № 2. Расчет дальности видимого горизонта и дальности видимости огней и предметов в море.

2.1. Тема. Расчет дальности видимого горизонта и дальности видимости огней и предметов в море.

Продолжительность 2 часа.

2.2. Учебная цель.

Закрепить понятия и определения по теме.

Освоить методику решения типовых задач на определение дальности видимости горизонта, предметов и огней в море.

3. Содержание работы:

2.3.1 Расчет с помощью математических формул дальности видимого горизонта и дальности видимости ориентиров в море.

1. Выборка из таблиц МТ – 75 или МТ – 2000 дальности видимости по известным аргументам.

2. Графическое определение дальности по номограмме Струйского.

3. Приведение дальности видимости ориентира, указанной на морской навигационной карте, к фактической дальности видимости (с учетом реальной высоты глаза наблюдателя).

3. Необходимые учебные пособия и инструменты.

   1. Методические указания по выполнению практической работы.

   2. Учебник: Ляльков Э.П., Васин А.Г. Навигация. Учебник для средних уч. завед. мор. трансп. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1981. – 349 с. § 6 - 7.

   3. Задачник по навигации и лоции: Учебное пособие для вузов морского транспорта/Под редакцией М.И. Гаврюка – 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1984. – 312 с. Глава 2, п. 2.4.

   4. Конспект лекций.

   5. Мореходные таблицы МТ – 75 (МТ – 2000).

   6. Калькулятор.

3. Основные понятия, определения, зависимости.

Истинный горизонт.

Предположим, что наблюдатель находится в точке А. Тогда линия АА₁ будет представлять отвесную линию. Все плоскости, проходящие через эту линию, будут называться вертикальными, а плоскости, перпендикулярные ей, — горизонтальными.

Воображаемая горизонтальная плоскость ММ₁, проходящая через глаз наблюдателя, называется истинным горизонтом наблюдателя, или плоскостью истинного горизонта. Ее можно только вообразить.

Горизонтальная плоскость, перпендикулярная направлению отвесной линии и проходящая через место (глаз) наблюдателя называется плоскостью истинного горизонта наблюдателя.

Вертикальная плоскость FF₁, проходящая через место наблюдателя и земную ось P_NP_S, в пересечении с поверхностью Земли отметит большой круг PnQPsEA, называемый меридианом наблюдателя, а сама плоскость называется плоскостью истинного меридиана.

Плоскость истинного меридиана в пересечении с плоскостью истинного горизонта MM₁ дает прямую линию NS, называемую линией истинного меридиана.

Ее также называют линией норда — зюйда. Вертикальная плоскость VV₁, перпендикулярная плоскости истинного меридиана места FF₁ и проходящая через место наблюдателя, называется плоскостью первого вертикала.

Плоскость первого вертикала в пересечении с плоскостью истинного горизонта образует прямую ЕW, называемую линией оста-веста.

Наблюдатель, находясь в море, всегда видит вокруг себя определенный участок земной поверхности, в центре которого находится он сам. Этот участок принято называть кругозором наблюдателя. Границей кругозора наблюдателя является линия, по которой небосвод как бы соприкасается с морем; называется она линией видимого горизонта. С увеличением высоты глаза наблюдателя его кругозор расширяется, линия видимого горизонта отодвигается от наблюдателя, дальность видимого горизонта увеличивается. Наблюдаемая в море линия, по которой море как бы соединяется с небосводом, называется видимым горизонтом наблюдателя.

Плоскость, проходящая через глаз наблюдателя перпендикулярно отвесной линии, называется плоскостью истинного горизонта. Ее можно только вообразить. В действительности наблюдатель, находясь на высоте (е) над уровнем поверхности, будет видеть в море поверхность воды ограниченную малым кругом (В, В₁, В₂, Вn), который называется видимым горизонтом наблюдателя. Видимый горизонт, в отличие от истинного горизонта, представляет собой окружность, образованную точками касания лучей, проходящих из глаза наблюдателя касательно к земной поверхности. Это было бы верно, если бы лучи света распространялись в атмосфере прямолинейно.

Однако действительная дальность видимого горизонта всегда больше теоретической, так как луч, идущий от глаза наблюдателя к точке, находящейся на земной поверхности, из-за неодинаковой плотности слоев атмосферы по высоте преломляется (рефракция).

Рефракция - это преломление светового луча в атмосфере, обусловленное неодинаковым распределением плотности воздуха. Известно, что плотность атмосферы уменьшается с высотой. Поэтому световые лучи, идущие к земле от солнца и других небесных светил, переходя в нижние слои атмосферы, отклоняются от первоначального направления в сторону более плотных слоев воздуха. В результате траектория движения луча принимает форму кривой линии, обращенной выпуклостью вверх от земной поверхности. Глаз человека видит предмет по тому направлению, по которому луч входит в глаз.

Величина угла земной рефракции не является постоянной и зависит от преломляющих свойств атмосферы, которые изменяются от температуры и влажности воздуха, количества в воздухе взвешенных частиц. В зависимости от времени года и даты суток она также изменяется, поэтому действительная дальность видимого горизонта по сравнению с теоретической может увеличиваться до 15%.

В навигации увеличение действительной дальности видимого горизонта по сравнению с теоретической принимают 8%.

На рисунке распространение световых лучей показано кривой АС, и действительная дальность видимости горизонта показана малым кругом (С - С₁). Наблюдатель «заглядывает за горизонт».

Поэтому, обозначив действительную, или, как еще ее называют, географическую, дальность видимого горизонта через Dе, получим:

где х – коэффициент земной рефракции (≈ 0,16).

Если принять дальность видимого горизонта D_e в милях, а высоту глаза наблюдателя над уровнем моря (е_М) в метрах и подставить значение радиуса Земли (R=3437,7 мили = 6371 км), то окончательно получим формулу для расчета дальности видимого горизонта

Например:	1) е = 4 м	De = 4,16 мили;	2) е = 9 м	De = 6,24 мили;
	3) е = 16 м	De = 8,32 мили;	4) е = 25 м	De = 10,4 мили.

По формуле (2.8) составлена таблица № 22 «МТ-75» (с. 248) и таблица № 2.1 «МТ-2000» (с. 255) по (е_М) от 0,25 м ÷ 5100 м. (см. табл. 2.2)

Если действительная высота глаза не совпадает с числовыми значениями, указанными в таблице, то дальность видимого горизонта может быть определена линейным интерполированием между двумя близкими к действительной высоте глаза величинами.

Дальность видимости ориентиров в море.

Если наблюдатель, высота глаза которого находится на высоте е_М над уровнем моря (т. А), наблюдает линию горизонта (т. В) на расстоянии D_е(миль), то, по аналогии, и с ориентира (т. Б), высота которого над уровнем моря h_М, видимый горизонт (т. В) наблюдается на расстоянии D_h(миль).

Дальность видимости ориентиров в море.

Из рисунка очевидно, что дальность видимости предмета (ориентира) Dп, имеющего высоту над уровнем моря h_М, с высоты глаза наблюдателя над уровнем моря е_М будет выражаться формулой:

Формула решается с помощью таблицы 22 «МТ-75» с. 248 или таблицы 2.3 «МТ-2000» (с. 256).

Выдержка из таблицы 2.3 «МТ-2000».

Пример.

Высота маячного сооружения над уровнем моря h_{М =} 12 м.

Высота глаза наблюдателя е_м = 2.5 м.

Определить дальность видимости маячного сооружения Dп по таблице 2.3 «МТ-2000».

Dп = 10.5 морских миль.

Графическая интерпретация таблицы 2.3 приведена в виде номограммы 2.4 «МТ-2000»

( Номограмма Струйского).