GOSY

1. Форма и размеры Земли. Геоид, эллипсоид вращения, референц-эллипсоид. Географическая система координат.

Многочисленные исследования и измерения позволили установить, что Земля имеет форму неправильного в математическом отношении тела, называемого геоидом. При производстве геодезических, картографических и других работ, требующих высокой точности, за фигуру Земли принимают эллипсоид вращения.

В разных странах представляют земной эллипсоид с размерами, принятыми для данной страны. Эллипсоид с определенными размерами, принятыми в конкретном государстве, называют референц - эллипсоидом.

Основными элементами, определяющими размеры земного эллипсоида, являются его полуоси: большая а и малая b. Длина большой полуоси земного эллипсоида а = 6 378 245 м, малой b = 6 356 863 м. Кроме того, для характеристики земного эллипсоида, а также для некоторых расчетов применяются понятия: полярное сжатие α земного эллипсоида, выражаемое формулой:

α= (а – b) / a,

иего эксцентриситет е, определяемый выражением:

Начиная с 1946 г. для всех геодезических и картографических работ на территории

СССР принимался референц-эллипсоид Ф. Н. Красовского. В наши дни для решения геодезических и навигационных задач широко используются общин земные эллипсоиды

(World Geodetic System), разработанные в разные годы: WGS-72, WGS-84.

При решении большинства задач в судовождении величиной сжатия Земли, составляющей 0,3%, пренебрегают и принимают Землю за шар, объем которого равен объему земного эллипсоида. Исходя из этой условности, т. е. что

а подставив в эту формулу значения а и b, определим радиус такого шара R = 6 371 110 м.

Географическая система координат.

Для определения положения точек на земной поверхности применяется географическая система координат.

Малая ось эллипсоида пересекает поверхность последнего в двух точках, которые называются северными и южным полюсами. Плоскости, проходящие через ось вращения Земли, называются плоскостями земных меридианов, которые в сечении с поверхностью Земли образуют большие круги, называемые меридианами. Плоскость, перпендикулярная земной оси и проходящая через центр эллипсоида, называется плоскостью экватора. Большой круг, образующийся от пересечения этой плоскости с поверхностью эллипсоида, называется земным экватором. Плоскости, параллельные плоскости земного экватора в сечении с поверхностью Земли, образуют малые круги, называемые земными параллелями.

Координатными осями системы географических координат приняты: экватор и один из меридианов, принимаемый за начальный (Гринвический); координатными линиями являются земные параллели и меридианы, а величинами, определяющими положение точек, т. е. координатами, географическая широта и географическая долгота .

Географической широтой точки на поверхности Земли называется угол между нормалью к поверхности эллипсоида в этой точке и плоскостью экватора. Географическая широта в судовождении обозначается греческой буквой φ (фи). Счет широт ведется от экватора к полюсам от 0 до 90°. Широты северного полушария считаются положительными и при аналитических расчетах они принимаются со знаком плюс. Северные широты обозначаются буквой N. Широты точек южного полушария, обозначаемые буквой S, считаются отрицательными и им приписывается знак минус.

Географическая широта определяет положение параллели, на которой находится определяемая точка.

Географической долготой точки называется двугранный угол, образованный плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через эту точку. Двугранный угол измеряется сферическим углом при полюсе между начальным меридианом и меридианом определяемой точки или численно равной ему дугой экватора, заключенной между названными меридианами.

За начальный меридиан в принципе может приниматься любой земной меридиан. По международному соглашению за начальный принят меридиан, проходящий через Гринвичскую обсерваторию, расположенную около Лондона.

Счет географических долгот ведется к востоку и западу от Гринвичского меридиана от 0 до 180°. Географическая долгота в судовождении обозначается греческой буквой λ (лямбда). Долготы точек, находящихся в восточном полушарии, принято считать положительными (знак плюс), западные долготы считаются отрицательными (знак минус). При определении долготы той или иной точки земной поверхности обязательно указывают на ее наименование: восточной — Е, западной — W.

2. Поправка магнитного компаса. Вычисление и учет поправки компаса. Перевод и исправление румбов.

ПОПРАВКА МАГНИТНОГО КОМПАСА. Действие магнитного компаса основано на свойстве его чувствительного элемента указывать направление магнитного меридиана. В конце XV в. мореплаватели обнаружили, что стрелка магнитного компаса указывает не точное направление север—юг, а составляет с этим направлением некоторый угол, который получил название магнитного склонения.

На мировых картах в отдельных районах существуют значительные отступления в ходе изодинанам, т.е. искажения земного магнитного поля. Эти искажения поля называютсямагнитными аномалиями.

Магнитные аномалии происходят от залежей под поверхностью Земли, пород, способных намагничиваться. К числу таких пород относятся в первую очередь минералы, имеющие в своём составе железо.

Эти породы намагничиваются в магнитном поле Земли и создают добавочное магнитное поле, т.е. магнитную аномалию.

Магнитные аномалии на картах обводят сплошной жирной чертой, внутри района указывают возможные колебания магнитного склонения. Если границы района определены недостоверно, то указывают пунктиром.

В конце XVIII в. с развитием «железного» судостроения было замечено, что под влиянием магнетизма судового железа стрелка компаса отклоняется от магнитного меридиана на угол, величина которого изменяется при перемене судном курса. Это явление было названо девиацией магнитного компаса. Для уничтожения девиации в конструкцию магнитного компаса был введен девиационный прибор.

Твёрдые в магнитном отношении материалы обладают сильно выраженной способностью удерживать в себе остаточную намагниченность (целеродистые и хромистые стали, стали с большим содержанием кобальта).

Мягкие в магнитном отношении материалы почти не обладают способностью удерживать в себе остаточную намагниченность (судостроительная сталь, железо «Армса», сплав «Пермолой»).

При перемене судном магнитной широты изменяется напряженность магнитного поля Земли и намагниченность мягкого судового железа, что также является одной из причин изменения девиации.

Величина девиации зависит также от места установки компаса на судне. На современном морском судне девиация путевых компасов может достигать 90°. При большой величине девиации магнитный компас становится практически непригодным для использования его в качестве курсоуказателя. Действительно, при значительной напряженности магнитного поля судна в том месте, где установлен компас, магнитное поле Земли может оказаться на некоторых курсах почти полностью компенсированным магнитным полем судна. В этом случае картушка компаса окажется в состоянии безразличного равновесия, и компас перестанет работать. Поэтому магнитные компасы имеют специальные устройства, при помощи которых компенсируют магнитное поле судна в месте установки компаса, или, как принято говорить, уничтожают девиацию компаса. Полностью уничтожить девиацию не представляется возможным, поэтому после ее уничтожения приходится вычислять таблицу остаточной девиации, которой пользуются для исправления показаний магнитного компаса.

Таким образом, для использования магнитного компаса на судне необходимо уметь уничтожать девиацию и вычислять таблицу остаточной девиации.

ВЫЧИСЛЕНИЕ И УЧЕТ ПОПРАВКИ КОМПАСА. Алгебраическая сумма девиации и магнитного склонения, на величину которой компасные направления отличаются от истинных, называется поправкой магнитного компаса:

∆МК =δ + d.

Магнитное склонение d – это угол в плоскости истинного горизонта между истинным и магнитным меридианами.

Для получения магнитного склонения на текущее время необходимо с карты выбрать значение склонения d, приведенное на карте, и его годовое изменение ∆d, которое следует умножить на число лет между настоящим временем и временем, на которое приведено значение склонения на карте, и полученное произведения прибавить к исходному значению склонения d.

Девиацией магнитного компаса δ называется угол в плоскости истинного горизонта между магнитным и компасным меридианами.

Значение девиации δ выбирается из таблицы остаточной девиации в зависимости от компасного курса судна.

Девиацию и склонение берут со своими знаками.

ИСПРАВЛЕНИЕ И ПЕРЕВОД КУРСОВ И ПЕЛЕНГОВ (перевод и исправление румбов). Задачи, связанные с переходом от компасных курсов и пеленгов к истинным, называются исправлением румбов, а задачи, связанные с переходом от снятых с карты истинных кусов и пеленгов к компасным - переводом румбов. Формулы исправления румбов:

Для контроля правильности решений навигационных задач бывает полезно сделать чертёж, чтобы представить себе все соотношения.

3. Виды проекций карт, используемых в навигации. Масштаб карты. Чтение

морских навигационных карт. Специальные и вспомогательные морские карты, назначение, использование.

Картографической проекцией называется математический выраженный условный способ изображенной части или всей поверхности Земли на плоскости.

В зависимости от положения точки касания картинной плоскости различают нормальную (полярную), поперечную (экваториальную) и косую гномоническую проекцию.

Во время плавания необходимо вести учет движения судна в море. Для этого наиболее удобен и нагляден графический способ учета, связанный с прокладкой на карте пути судна и с построением углов, под которыми с судна наблюдают различные предметы. Поэтому к морской карте предъявляются следующие требования:

линия пути судна, следующего одним и тем же курсом (локсодромия), должна изображаться на карте прямой; картографическая проекция должна быть равноугольной.

Этим требованиям удовлетворяет равноугольная нормальная цилиндрическая (меркаторская) проекция. Свое второе название эта проекция получила по имени предложившего ее впервые в 1569 г. голландского ученого Кремера (Меркатора).

Обычно на карте указывается главный масштаб. Для главного масштаба выбирают такую параллель, которая была бы средней

ЧТЕНИЕ МОРСКИХ НАВИГАЦИОННЫХ КАРТ . Морская навигационная карта должна давать судоводителю четкое представление об изображаемом районе, позволять ему быстро находить на ней все, что наблюдается с мостика.

Чтение карты начинают с изучения ее заголовка, на котором указываются название изображаемого района моря, масштаб карты, сведения о нуле глубин, принятые единицы для указания глубин и высот предметов, данные о магнитном склонении. Затем должны быть прочитаны напечатанные на карте предупреждения и примечания, установлены даты издания, а также большой или малой корректуры. Для получения возможно полного представления об изображенной на карте местности изучают все показанные на ней географические и навигационные элементы изображения. Чтобы читать навигационную карту, необходимо знать наизусть наиболее важные условные знаки и сокращения, применяемые на картах.

Перед пользованием картой нужно оценить ее с точки зрения достоверности и полноты нанесенного на нее изображения. Чем позднее составлена карта, тем больше ей можно доверять. Об уровне современности карты судят также по дате ее нового издания, большой и малой корректуры. Для оценки достоверности изображения рельефа дна устанавливают степень подробности промера. Хорошо обследованным районам моря соответствует на карте большая частота и равномерность нанесения глубин. Наоборот, редко и неравномерно показанные глубины, белые пятна между ними являются признаком недостаточной изученности района.

При плавании в малообследованных районах следует проявлять особую осторожность, когда глубины изменяются неравномерно. В этих условиях могут быть встречены малые глубины, не обнаруженные при промере. Так как степень подробности

изображения местности зависит от масштаба карты, то из всех карт, имеющихся на данный район, всегда следует пользоваться картой самого крупного масштаба.

Морские карты издаются в основном в меркаторской проекции и по своему назначению делятся на три вида:

♠навигационные, предназначенные для ведения счисления пути и определения места судна в море; к ним относятся общенавигационные, радионавигационные, навигационные-промысловые и речные карты;

♠специальные, предназначенные для решения ряда задач судовождения при использовании особых технических средств (например, при плавании в узкостях на быстроходных судах); к ним относятся рулонные и маршрутные карты;

♠вспомогательные и справочные морские карты; к ним отностся карты-сетки, бланковые, в гномонической проекции для прокладки ДБК, радиомаяков и радиостанций, часовых поясов, сборные листы, шлюпочные, батиметрические, грунтов, рекомендованных путей и др.