Вопрос 4.

Метод высотных линий положения: высотная изолиния, высотная линия положения и её элементы:

Высотная линия положения и ее элементы. В основе метода высотных линий положения заложено понятие о высотной линии положения (ВЛП), которую можно построить относительно счислимого места судна. Действительное место в момент наблюдений какого-либо светила находится на круге равных высот, сферический радиус которого R = Z = 90° – h, где h – измеренная и исправленная всеми поправками истинная геоцентрическая высота наблюденного светила.При нормальных условиях плавания судна, его счислимое и действительное (обсервованное) места, располагаются на сравнительно небольшом расстоянии одно от другого.Следовательно, для получения обсервованного места судна, можно ограничиться построением малых отрезков изолиний в районе счислимого места.Такие отрезки изолиний (кругов равных высот) малой кривизны, можно заменять прямыми линиями.При построениях на морской навигационной карте или специальном астрономическом бланке (форма Ш-8) именно так и поступают (рис. 11.8):линию азимута светила проводят из счислимой точки Мc в виде прямой линии под углом к меридиану равным АС = ИП* (азимут светила должен быть в круговой системе счета);высотную линию положения (ВЛП) проводят в виде прямой, касательной к кругу равных высот, соответствующего истинной высоте светила (hh).

Рис. 11.8. Построение кругов равных высот на карте. Сущность метода ВЛП

Точка К на круге равных высот, соответствующем истинной высоте светила, лежащая на кратчайшем расстоянии от счислимого места (Мc) называется определяющей точкой.Прямая, перпендикулярная к линии счислимого азимута светила (Ac) и проходящая через определяющую точку К, называется высотной линией положения (I–I).

Сущность метода высотных линий положения следует из рис. 11.8, на котором показаны: полюс освещения светила (точка а);

счислимое место наблюдателя на время замера высоты светила (точка Мc);часть круга равных высот (hh), соответствующая обсервованной, то есть измеренной и исправленной всеми поправками истинной высоте светила, радиусом R = Z0 =90° – h;часть круга равных высот (hchc), соответствующая счислимой высоте того же светила, то есть высоте светила, вычисленной по координатам счислимого места (Мc) с помощью таблиц или по формулам. Радиус этого круга: R′ = Zc = 90° – hc.Угол между северной частью истинного меридиана счислимого места и направлением на полюс освещения (NИМcа), представляет собой истинный пеленг полюса освещения (ИП) и рассчитывается с помощью таблиц или по формулам. ИП – это счислимый азимут светила (Аc*) в круговой системе счета. Расстояние от счислимого места (точки Мc) до определяющей точки (точки К) – отрезок МcК – принято называть переносом линии положения и обозначать буквой «n». Перенос ВЛП (n) – расстояние от счислимого места (точки Мc) до круга равных высот (hh), соответствующего истинной высоте светила: n = Zc – Z0 = (90°– hc) – (90° – h) = h – hc.n = h – hc Из рис. 11.8 следует, что для нанесения на карту ВЛП I–I знать местоположение полюса освещения и строить круги равных высот (hh и hchc) не требуется. Необходимо и достаточно знать значение счислимого азимута светила (Аc) и величину переноса (n).

Эти две величины (Аc и n) называют элементами ВЛП.

Вопрос №5

Определение места судна по одновременным наблюдениям светил.

ОМС по одновременным наблюдениям двух светил.Порядок действий, 1. Измеряются серии по 3-5 высот каждого светила, причём на каждый отсчёт секстана OCi засекается момент времени по хронометру Tхрi с точностью до 1с, после чего определяется вероятнейшее (среднее) значение ОСср и среднее время измерений Tср.2. На момент второго измерения замечается судовое время Тс с точно­стью до 1м, счислимые координаты судна, ИК или ПУ, скорость, от­счёт лага, высота глаза наблюдателя е, температура воздуха и атмо­сферное давление.3. Рассчитать приближенное Тгр и гринвичскую дату по замеченному Тс и номеру часового пояса. 4. По средним моментам хронометра и его поправке получить точное Тгр наблюдений каждого светила. 5. С помощью МАЕ по Тгр наблюдений и с получить местные практические часовые углы, а также склонения светил.6. По формулам сферической тригонометрии с помощью таблиц ТВА-57, ВАС-58 рассчитать счислимые высоты и азимуты светил.7. Исправив средние ОС всеми поправками, получить обсервованные высоты светил. 8. Первую обсервованную высоту привести к зениту вторых наблюдений. 9. Рассчитать переносы. 10. Проложить линии положения на карте. 11.Полученные обсервованные координаты, невязку, Тс, и ОЛ записать в судовой журнап.

Способ определения места судна по одновременным наблюдениям двух светил отличается сравнительной простотой. Однако полученная по двум линиям положения обсервованная точка при наличии систе­матических ошибок не получается достаточно определенной.Чтобы получить более точную и надежную обсервацию, необходи­мо иметь еще одну линию положения, т. е. определить место судна no-наблюдениям трех светил. Важным преимуществом такого способа определения является возможность исключить из результатов обсервации систематические погрешности наблюдения. Для этого при подборе звезд по глобусу желательно выполнить требование, заклю­чающееся в том, чтобы разность азимутов между каждой звездой была близка к 120°. Подобранные для наблюдений звезды С_г, С₂, С_я (рис. 116, а) будут располагаться по всему горизонту. По возможности подбирают звезды с близкими по величине высотами (объектом наблю­дения могут являться также планеты).

Подготовку к наблюдениям, сами наблюдения, вычисления и про­кладку проводят в том же порядке, как и при определении места по двум светилам. Высоты первой и второй звезд обычно приводят к зе­ниту третьих наблюдений. В этом случае судовое время и отсчет лага замечают при взятии средней по порядку высоты третьей звезды. Особенности способа определения места по трем светилам прояв­ляются в анализе обсервации.

Т ак как в полученных трех линиях положения /—/, //—// и ///— /// будут присутствовать систематические и случайные погрешности, то при прокладке на карте или бумаге эти линии, как правило, не пе-

Рис. 116. Нахождение обсервованного места при определении по трем (а) и по четырем (б) звездам

ресекаются в одной точке. Образованный ими треугольник называет­ся ложным треугольником или треугольником погрешностей. Задача судоводителя — отыскать наиболее вероятное место судна, т. е. такую обсервованную точку, которая ближе всего располагается к его действительному месту. Теоретические исследования показыва­ют, что если попарные разности азимутов трех светил были равны или близки к 120°, то обсервованное место М₀ (см. рис. 116, а), свободное от систематических ошибок, может приниматься внутри треугольника на пересечении его биссектрис.

Определение места судна по одновременным наблюдениям четырех светил C₁ C₂, С₃, С₄ (рис. 116, б) является еще более точным и надеж­ным способом, при применении которого также оказывается возмож­ным исключить влияние систематических погрешностей высот. Пре­имущество этого способа проявляется при условии правильного под­бора светил для наблюдений. Звезды должны подбираться по всему го­ризонту, чтобы разность азимутов между соседними светилами была близкой к 90° (см. рис. 116, б). Высоты «противоположных» звезд долж­ны быть по возможности близкими по значению. Подбор звезд делают заблаговременно по звездному глобусу. Объектом наблюдения могут быть также планеты, которые нужно нанести на глобус.

Наблюдения, вычисления и прокладку при определении по четырем светилам выполняют в обычном порядке. Высоты первых трех звезд приводят обычно к зениту четвертых наблюдений. Судовое время и отсчет лага в этом случае записывают при измерении средней по по­рядку высоты четвертой звезды. В результате вычислений получают элементы четырех линий поло­жения, которые прокладывают на карте или бумаге. Под действием случайных и систематических ошибок четыре ли­нии положения, как правило, не пересекаются в одной точке, образуя четырехугольник погрешностей.При правильном подборе светил, когда четырехугольник погреш­ностей близок к квадрату, обсервованную точку М₀ (см. рис. 116, б) принимают в пересечении линий, соединяющих середины противопо­ложных сторон четырехугольника.

Вопрос №6

Определение места судна по измерениям высот Солнца. Для получения обсервованного места судна необходимо нанести на карту не менее двух линий положения. Промежуток времени между двумя наблюдениями определяется необходимостью изменения азимута светила на 40-60. При различных условиях этот промежуток составляет от нескольких минут до 3-4 часов. При определении места судна по разновременным наблюдениям Солнца руководствуются следующим порядком работы. Подготовка к наблюдениям: выбрать время выхода на первые и вторые наблюдения, что особенно необходимо при плавании в малых и средних широтах; перед выходом на первые наблюдения подготовить секстан к измерениям высот Солнца, проверить перпендикулярность зеркал плоскости лимба; определить поправку индекса секстана по Солнцу, применяя контроль; если возможно измерить наклонение видимого горизонта наклономером; привести поправку хронометра к моменту наблюдения. Наблюдения: измерить три-пять высот Солнца, замечая при каждом измерении моменты по хронометру; при измерении средней высоты заметить Тс и ОЛ; записать ИК судна; если высота Солнца не превышает 50, записать температуру и давление воздуха. Вычисления: по замеченному Тс и номеру часового пояса рассчитать приближенное Тгр и гринвичскую дату наблюдений; по среднему моменту хронометра и его поправке получить точное Тгр наблюдений; с помощью МАЕ по Тгр наблюдений и с получить местный практический часовой угол и склонение Солнца; при помощи таблиц ТВА-57 определить счислимые высоту и азимут светила; исправив средний ОС всеми поправками, получить обсервованную высоту Солнца; рассчитать перенос. Первую линию положения прокладывают на карте, если есть необходимость в уточнении счисления. В промежутке между первыми и вторыми наблюдениями следует принимать меры к точному учету всех элементов счисления. Вторые наблюдения выполняют после изменения азимута Солнца на 40-60 в том же порядке, что и первые. При нахождении счислимой высоты и азимута включают в расчет координаты второй счислимой точки. Обе линии положения на карте прокладывают из счислимой точки, сооветсвующей моменту вторых наблюдений. Место судна принимают в пересечении линий положения.

7. Методы и порядок определения обсервованной широты из наблюдений светил: Было установлено, что более точно широта может быть определенна по меридиональным высотам светил, а долгота по наблюдениям светил в первом вертикале.Определение широты по мериодионнальной высоте светила:

При рассмотрении видимого суточного движения светил, в качестве одной из его характеристик были определены меридиональные высоты для различных светил установлена их четкая зависимость от широты места наблюдателя и склонения светила и получены соответствующие зависимости. Первая представляет собой общую зависимость меридионального зенитного расстояния в момент верхней кульминации от широты и склонения: z =  (1). Вторая зависимость меридиональной высоты в момент нижней кульминации от широты и полярного расстояния: H =  - (2).

Из ф. (1) получаем: _О = z_О. Таким образом, для получения обсервованной широты из меридиональных наблюдений светил в верхней кульминации нужно при одноимённых z_О и  сложить их, и полученной широте присвоить их же наименование, а при разноимённых – из большей величины вычесть меньшую и полученной широте присвоить наименование большей величины. В нижней кульминации светило может располагаться только между истинным горизонтом и повышенным полюсом. Нижняя кульминация может наблюдаться только над точкой горизонт, одноименной с широтой наблюдателя, при  и  одноименных. Поэтому в формуле всегда следует брать знак «плюс». Из ф.(2) _О = H_O’+ широту места в море принято определять только по меридиональным высотам Солнца, хотя в принципе это возможно делать по наблюдениям любого светла. Нижнюю кульминацию Солнца можно наблюдать лишь при плавании в высоких северных или южных широтах, во время полярного дня. Последовательность действий при определении широты по меридиональным высотам:

1. Подготовка к наблюдениям: а) снять с карты _С и _С на предполагаемое Т_С кульминации Солнца (или на полдень). б) рассчитать с помощью МАЕ Т_С кульминации Солнца; в) подготовить секстан к дневным наблюдениям; г) определить поправку индекса секстана по Солнцу; д) измерить если возможно наклонение горизонта. 2. Наблюдения. а) за 5-7 мин до рассчитанного момента кульминации Солнца начать измерять и записывать его высоты. После получения 2-3 убывающих отсчетов прекратить наблюдения; б) заметить Т_С, ОЛ и, если нужно температуру и давление воздуха; в) заметить над какой точкой горизонта N или S измерялись высоты. 3. Вычисления. а) по замеченному при наблюдениях Т_С рассчитать Т_ГР, по которому выбрать из МАЕ склонение Солнца; б) наибольший отсчет секстана исправить всеми поправками. Полученную меридиональную высоту перевести в зенитное расстояние, указав его наименование; в) по фор-ле _О = z_О получить обсервованую широту судна. У этого метода весьма простое и быстрое решение, не нужно знать точно Т_гр, причём широта не зависит от точности счислимой долготы. Вследствие того, что при измерении меридиональных высот светил, как правило, судно движется, и склонение светил непрерывно изменяется, измеренная наибольшая высота не будет меридиональной. Однако разница между меридиональной и наибольшей высотой для звёзд и планет весьма мала без ущерба для точности. Недостатки: возможность только одного измерения высоты светила, следовательно, возможен промах, нельзя уменьшить влияние случайных ошибок наблюдения.

Определение широты по высоте Полярной звезды (ПЗ): Как известно из курса сферической астрономии, широта места наблюдателя на сфере численно равна высоте повышенного полюса и, если бы в полюсе мира располагалось какое-либо светило, то его высота численно равнялась бы его широте. Непосредственно на полюсах мира светил нет, но зато вблизи Северного полюса мира располагается довольно яркая звезда – Полярная. Её склонение в настоящее время чуть больше 89N и прямое восхождение 30. А так как в видимом суточном движении сфера вращается вокруг оси мира, то Полярная звезда будет описывать суточную параллель радиусом _*  51’. Исходя и выше сказанного делаем вывод, что, азимут Полярной звезды изменяется весьма мало, а её высота близка к значению широты. В моменты верхней и нижней кульминации высота ПЗ отличается от широты наблюдателя на величину _*. Два раза в сутки, когда альмукантарат (малый круг, плоскость которого параллельна плоскости истинного горизонта) ПЗ проходит через P_N, разность между _О и h_* обращается в ноль. Во всех др. случаях, _О = h_*  x, где х - поправка к высоте Полярной звезды, представляющая собой разность между высотой звезды в какой-либо момент и высотой повышенного полюса. Значение х зависит от положения звезды на ее параллели, то есть, в конечном счете, явл. функцией местного звездного времени S_М. Значение этой поправки получают из МАЕ, в котором приводится табл. «Широта по высоте Полярной», состоящая из трех частей - таблиц. Из табл I по аргументу S_М выбирают первую (основную) поправку к высоте Полярной – попр за х, из табл II - вторую поправку (аргументы S_М и h_*) – попр. за сферичность треуг., из табл III - третью поправку (аргументы S_М и дата наблюдений) – попр. измен. _* и _*.

Практическое выполнение определения широты по высоте Полярной звезды. Возможно при плавании в широте от 5 до 75 N. однако практически звезду удобно наблюдать при высотах не более 60-70. Наблюдения производят в вечерние или утренние сумерки когда горизонт чётко обозначен. Последовательность действий:

1. Подготовка к наблюдениям. а) подготовить секстан к ночным наблюдениям и определить поправку индекса по звезде; б) если надо, то произвести сличение палубных часов с хронометром. 2. Наблюдения. а) измерить 3-5 высот Полярной, замечая моменты по хронометру; б) заметить Т_С, ОЛ и если необходимо тем-ру и давление воздуха. 3. Вычисления. а) рассчитать ОСср и Txp_СР; б) исправить ОСср всеми поправками получив h_*. в) рассчитать приближенное и точное Тгр. Выбрать из МАЕ S_М = t_М^; г) выбрать из МАЕ поправки I, II, III по соответствующим аргументам со своими знаками; д) получить обсервованную широту по фор-ле _О = h_* +I+II+III. Достоинства: определение широты по высоте Полярной не ограничивается во времени и возможно пока видна звезда. Малое изменение высоты и азимута дает возможность, измерив серию высот, обрабатывать среднюю высоту на средний момент времени, чем уменьшается влияние случайных ошибок наблюдения (чего нет в определении широты по меридиональной высоте светила). (Наивыгоднейшие условие определения широты при расположении светила по А=0 или 180.)