Астрономический компас

Астрономические компасы измеряет истинный или ортодромический курс самолета путем пеленгации небесных светил с учетом вращения Земли и координат места. С помощью астрокомпасов можно измерять курсы в любых районах Земли, в любых скоростях полета. Астроком­пасы применяются самостоятельно или в той или иной форме входят в комплект курсовой системы либо бортовой навигационной системы. Они могут применяться как эталонные курсовые приборы.

Географические координаты на Земле

Географическими координатами местоположения летательного аппа­рата на земной поверхности являются широта φ и долгота λ. Через ось вращения Земли проводят систему плоскостей, пересекающих земную поверхность по окружности больших кругов, называемых меридианами. Система плоскостей, перпендикулярных земной оси, пересекает поверхность Земли по окружностям малых кругов, называемых параллелями. Экватор (параллель, плоскость которой проходит через центр Земли) принят за нулевую параллель. За нулевой меридиан принят меридиан, проходящий через астрономическую обсерваторию в Гринвиче близ Лон­дона.

Угол или дуга экватора между меридианом ценной точки в нуле­вым меридианом является координатой точки, называемой долготой λ. Долгота отсчитывается к востоку и западу от гринвичского меридиа­на от 0 до 180°. Восточную долготу принято считать положительной, западную - отрицательной.

Дуга меридиана (или соответствующий угол) между экватором в параллелью данной точки называется широтой точки φ. Широта отсчитывается к северу (положительная широта) от экватора и к югу (от­рицательная широта). Значение широты изменяется от 0 до 90°.

Небесная сфера

Применение сферических систем небесных координат предусматри­вает необходимость введения некоторой вспомогательной сферы бесконечно большого радиуса -небесной сферы. За ее поверхность спро­ектированы все небесные светила не зависимо от ах расстояния от Земли. Центр сферы расположен «в глазу наблюдателя». Па Рис. 2.1 представлен вин небесной сферы.

Небесная сфера имеет ряд характерных точек, ли­ний, кругов.

Линия, по которой устанавливается свободно подвешенный отвес, называ­ется отвесной линией.Точки пересечения отвесной линии наблюдателя с небесной сфе­рой называют зенит Z и надир Z`. Зенит находится над головой наблюдателя

Точки пересечения оси вращения Земли с небесной сферой называют полосами мира: P_н -северным и Р_δ - южным. Соединявшая их линия называется осью мира. Видимое суточное вращение небесной сферы происходит в сторону, обратную суточному вращению Земли со ско­ростью ~15°/ч.

Большой круг небесной сферы, проходящий через точки ZSZN', называл небесным меридианом наблюдателя.

Большой круг, по которому горизонтальная плоскость (перпенди­кулярная линии ZZ) пересекается с небесной сферой NESW, называ­ют истинным горизонтом.

Ближайшую к северному полюсу мира точку пересечения небесного меридиана с истинным горизонтом называют точкой севера истинного горизонта, а ближайшую к южному полюсу мире - точкой юга. Линия, проходящая через центр небесной сферы и точка N и S истинного горизонта, называется полуденной линией. Большой круг, по которому плоскость, перпендикулярная оси мира, пересекается с небесной сфе­рой QEQW, носит название небесного экватора. Точки пересечения истинного горизонта с небесным экватором называется точкам восто­ка и запада. Плоскости небесного экватора и истинного горизонта наклонены друг к другу под углом 90Р - φ (дуга QS ).

Большой круг P_NSP_δ , проходящей через светило и ось мира, на­зывается. кругом склонения (плоскостью склонения) или кругом часовых углов, а большой круг ZCZ' , проходящей через зенит светило и надир- вертикалом светила.

Положение светила или летательного аппарата на небесной сфере определяется двумя сферическими координатами. На практике применяют различные системы сферических небесных координат.

Изучаемый астрокомпас называют экваториальным. поскольку в его работе используется экваториальная система небесных координат, основными плоскостями которой являются плоскость небесного экватора и плоскость склонения светила (Солнца).

Соответствующими сферическими координатами, определяющими место положения светила, будут склонение светила (угол δ) и мест­ный часовой угол t_m (дуга MQ). Склонение светила за счет видимого суточного вращения небесной сферы не изменится, так как светало при этом остается в плоскости суточной параллели (q, C_q).

Местный часовой угол определяет взаимное расположение плоскости небесного меридиана (меридиана наблюдателя) и плоскости склоне­ния. Он отсчитывается от точки Q на запад от 0до360°.

Для наблюдателя, находящегося на гринвичиском меридиане, мест­ный часовой угол называют гринвичским часовни углом t_rp.

За счет видимого суточного вращения небесной сферы угол изменяется равномерно, поэтому его можно выражать не только в угловой мере, но и в единицах времени (часы, минуты, секунды). Если известна долгота наблюдателя λ , то местный часовой угол мо­жет быть выражен следующим соотношением:

t_m=t_гр±λ

в котором знак определяется знаком долготы. Величина гринвичского часового угла t_гр. может быть взята из соответствующих таблиц Астрономического Ежегодника.