3.1.3.Часы - важное вспомогательное средство астрономической навигации

Т очно идущие часы, называемые хронометром , являются таким же важным инструментом в навигации, как и компас. С помощью точного времени и навигационных таблиц для расчета местонахождения небесных тел при определении координат судна можно установить географическую долготу западнее или восточнее нулевого меридиана.

При этом имеет значение то, что местное время по Гринвичу является одновременно эталонным временем и в качестве относительной величины дается в навигационных таблицах.

Рис. 8. Морской корабельный хронометр

Известно, что Земля в течение 24 ч совершает один полный оборот в 360°, таким образом, за час она проходит 360 :24 = 15°. Поскольку, как известно, Земля вращается с запада на восток, Солнце утром всходит на востоке, в полдень достигает своего наивысшего положения и вечером заходит на западе. Таким образом, штурман по высоте, Солнца над горизонтом, определяемой с помощью рассматриваемого далее секстана, может точно установить местное время для местонахождения судна.

Сравнивая это местное время со временем по Гринвичу, показываемое хронометром, штурман может определить, насколько западнее или восточнее от нулевого меридиана находится судно. Так, например, если в Средиземном море штурман на борту судна определяет по высоте Солнца местное время 14.00, в то время как хронометр показывает 12.00 по Гринвичу, можно вычислить, что корабль находится 2*15° = 30° восточной долготы от нулевого меридиана.

Штурман может использовать также Луну или звезды, чтобы с помощью хронометра, навигационных таблиц и секстана определить географическую долготу местонахождения судна. Из одного астрономического наблюдения выводится лишь одна линия положения, однако местонахождение судна штурман может найти только как точку пересечения двух линий положения.

Поэтому для астрономического метода навигации необходимы всегда два .астрономических наблюдения. Следует отметить, что линии положения можно определять различными способами.

3.1.4. Секстан (Секстант) - прибор для определения местоположения небесных тел.

Для решения навигационных задач широкое применение находит изобретенный еще в XVIII в. секстан. С одной стороны, он используется для прямого измерения вертикального угла между горизонтом и выбранным для определения местонахождения судна небесным телом, а с другой стороны — для измерения горизонтального угла при решении наземных навигационных задач.Если, например, пеленгуется Солнце, штурман с помощью телескопа благодаря маленькому, до половины прозрачному зеркалу, нивелирует вначале горизонт. Затем он поворачивает большое зеркало с алидадой до тех пор, пока не получит на проекции нижний край Солнца, лучи которого, отражаясь от большого зеркала к маленькому, с помощью телескопа становятся видимыми для штурмана. По градусной шкале лимба он определяетмгновенную высоту Солнца над горизонтом в градусах. Расстояние до зенита Солнца вычисляется как разность между высотой зенита, которая всегда составляет 90°, и измеренной высотой.

	Рис. 9. Секстан.
	1	зенитное расстояние
	2	высота зенита 90°;
	3	большое зеркала
	4	телескоп
	5	лимб
	6	алидада
	7	маленькое зеркало;
	8	высота.

Рис. 10. Определение местонахождения по Солнцу

. 1 — зенит предполагаемого места; 2 — зенит места наблюдения; 3 — зенитное расстояние в предполагаемом месте; 4 — зенитное расстояние в месте наблюдения; 5 — пеленг точки изображения; 6 — точка изображения; 7 — солнечные лучи; 8 — окружность места наблюдения; 9 — окружность предполагаемого места; 10 — центр Земли; 11 — точка наблюдения; 12 — зенитное расстояние, предполагаемое место — точка наблюдения; 13 — предполагаемое место; 14 — направление на Север.

Большое значение для определения местонахождения судна имеет угол зенитного расстояния, поскольку он совпадает с углом в центре Земли, который получается между точкой наблюдения и так называемой точкой изображения. Точка изображения представляет собой место на поверхности Земли, в котором она пересекается с воображаемой соединительной линией центр Земли — небесное тело. На Земле можно всегда найти такую точку, по отношению к которой небесное тело будет точно перпендикулярно, т. е. иметь высоту 90°, соответственно зенитное расстояние 0°.

От любой другой точки, если смотреть с дневной стороны Земли, Солнце в зависимости от времени года и суток имеет определенное зенитное расстояние, которое, как и точку изображения, можно определить по Морскому астрономическому ежегоднику. Если, например, штурман по пути на Кубу в Атлантическом океане с помощью секстана берет пеленг Солнца и получает относительно своего местонахождения зенитное расстояние 25°36', то, учитывая, что каждой угловой минуте на большом круге поверхности Земли соответствует расстояние в 1 морскую милю, он может определить, что находится на окружности радиусом 25X60=1536 морских миль.

Для установления местонахождения судна на этой окружности, которая благодаря своему диаметру в месте наблюдения имеет вид прямой линии, штурман выбирает предполагаемую точку, вблизи которой, как он рассчитывает, находится судно. По морским (навигационным) таблицам он определяет, что точка изображения находится от предполагаемой в северном направлении под углом 112°. Под этим углом штурман проводит прямую через точку предполагаемого местонахождения корабля до точки изображения, которая является радиусом, перпендикулярным к окружности предполагаемого, а также и истинного местонахождения. Однако перпендикулярными к линии под углом 112° являются прямые предполагаемого и истинного местонахождения судна. По навигационным таблицам можно определить, что Солнце к моменту времени наблюдения имеет в предполагаемом месте зенитное расстояние 25°48', т. е. на 12° больше, чем в месте наблюдения. Таким образом, судно оказывается на 12 миль ближе к точке изображения, чем предполагалось.