Штурманский способ установки звездного глобуса для сумеречных обсерваций
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА ФГОУ ВПО МОРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ АДМИРАЛА Ф.Ф. УШАКОВА
Кафедра судовождения
ПЛАНИРОВАНИЕ АСТРОНОМИЧЕСКИХ ОБСЕРВАЦИЙ
Методические указания к выполнению лабораторных работ по мореходной астрономии
Специальность 180402
Составил: Н.А.Мищик
Новороссийск
Важным элементом работы штурмана по мореходной астрономии является планирование астрономических обсерваций. Различают планирование для сумеречных обсерваций, т.е. обсерваций по звездам и обсерваций дневных, т.е. обсерваций по Солнцу.
Планирование сумеречных обсерваций Под планированием сумеречных обсерваций понимают следующее: - Определение судового времени начала наблюдений; - Подбор комбинации звезд (с определением высот и азимутов этих звезд), дающих максимальную точность обсервации. Знание горизонтных координат очень важно для выполнения наблюдений. Это позволяет спокойно и легко с минимальными затратами времени произвести измерения высот, выставив на алидаде секстана отсчет равный высоте, а трубу направить по известному азимуту. Тогда в … Этот прием эффективен в топиках, где сумерки самые короткие и составляют около 24 минут. Под сумерками подразумевают явление уменьшения освещенности небосклона за счет погружения Солнца под горизонт. Сумерки делятся: на гражданские -0º50′ < h < -6º и навигационные -6º < h < -12º. Рассмотрим процесс смены вечерних сумерек, который представлен на рисунке 1. Рис. 1. Понятие сумерек При гражданских сумерках звезды невооруженным глазом не видны, и прекрасно виден горизонт. При снижении Солнца h = -6º невооруженным глазом уже можно наблюдать яркие звезды, и виден горизонт, т.е. есть возможность производить измерения высот звезд относительно горизонта. К концу навигационных сумерек видны и мене яркие звезды, со звездной величиной m = 3,0, но горизонт уже практически не виден. Яркость
Устанавливается звездный глобус по широте и звездному местному времени и подбираются звезды, удовлетворяющие следующим критериям: 1. Звёзды должны быть наиболее яркими, чтобы их можно легко найти в трубу секстана и точно измерить высоту в наиболее светлое время сумерек при более четком горизонте. 2. Высоты звезд должны быть в следующих пределах 15°< h <60°. Большие высоты нельзя измерять, т.к. возникает методическая погрешность в ВЛП. При малых высотах при аномальных явлениях в атмосфере за счет большой поправки за рефракцию возможно появление систематической погрешности. 3. Азимуты звезд зависят от числа наблюдаемых звезд. При определении места судна по двум звездам, они могут располагаться по любым направлениям, но разность азимутов ΔА должна быть около 90º. При ОМС по трем звездам, они должны быть расположены по всему горизонту с разностью азимутов ΔА≈120º. При ОМС по четырем звездам, они должны быть расположены по всему горизонту с разностью азимутов ΔА≈90º.
Штурманский способ установки звездного глобуса для сумеречных обсерваций Существует штурманский (безрасчетный) способ установки звездного глобуса на заданные сумерки. Известно, что начало вечерних наблюдений приходятся на середину гражданских сумерек, когда снижение Солнца составляет -3°, а начало утренних - на середину навигационных сумерек, когда снижение Солнца составляет -9°. Установка звездного глобуса происходит в следующей последовательности: 1. По дате наносим точку на эклиптике, в которой находится Солнце в заданную дату. 2. Устанавливаем глобус по широте. 3. Если необходимо узнать картину звездного неба на вечерние сумерки, то, вращая глобус вокруг оси, подводим эту точку к западной части горизонта, и, моделируя заход Солнца, утапливаем эту точку под горизонт на 3°. 4. Если же глобус надо установить на утренние сумерки, то данная точка подводится к восточной части горизонта и притапливается на 9°. 5. Получив картину звездного неба на начала сумеречных наблюдений с помощью круга вертикалов остается снять высоты и азимутов тех светил, которые удовлетворяют требованиям ОМС. Планирование ОМС по Солнцу Известно, что обсервация по Солнцу является счислимо-обсервованным, т.к. первая ВЛП переносится вперед по курсу на величину плавания, поэтому все ошибки счисления между измерениями первой и второй ВЛП входят в первую ВЛП. Радиальная погрешность определяется формулой - где , СКП 2-ой высотной линии положения, , - погрешность счисления, определяемая формулой
При планировании обсервации по Солнцу необходимо учесть два взаимоисключающих фактора. Во первых, получения точной обсервации по 2-м ВЛП как видно из формулы идеальная разность азимутов составляет ΔА = 90º. Но изменение азимута Солнца ΔА = 90º происходит за несколько часов (за 5-7 часов), а за такой большой промежуток времени погрешность счисления возрастает, и точность обсервации становится меньше. Во-вторых, чтобы уменьшить погрешность счисления необходимо уменьшить интервал времени ΔТ = Тс2 – Тс1 между измерениями 1-ой и 2-ой ВЛП. Но тогда за малый промежуток времени изменение азимута составляет малую величину, а коэффициент формулы (1) резко возрастает, и радиальная погрешность снова возрастает. Для получения точной обсервации измерения производить тогда, чтобы за минимальное время азимут изменился максимально быстро. А азимут максимально быстро изменяется во время кульминации, поэтому измерения высот Солнца необходимо производить симметрично относительно момента кульминации. Достаточной является разность азимута в ΔА = 60º. Тогда азимут первых и вторых измерений должен отличаться от азимута кульминации на 30. Расчет судового времени первых и вторых измерений производится при помощи таблиц ВАС-58, о чем будет показано ниже.
Цель работы. Зная дату, счислимые координаты на середину суток, а также истинный курс и скорость необходимо произвести планирование астрономических обсерваций: дневных, вечерних и утренних. Исходные данные:29 мая 2001 г, на Тс = 12ч00м, счислимые координаты φс = 39º15′N, λc=32º00′W, судно следует истинным курсом ИК = 240 со скоростью v = 15 уз. Выполнить планирование дневной обсервации по Солнцу, а также сумеречных обсерваций на вечер этого дня, и на утро следующего.
Планирование дневных обсерваций производится в следующей последовательности. 1. Рассчитываем судовое время кульминации и склонение Солнца, которое можно округлит до целого градуса.
2. Входим в основные таблицы ВАС-58 по широте и склонению. Чаще всего в момент кульминации, когда местный часовой угол равен нулю (tм = 0), азимут кульминации составляет в 180º. Задаваясь изменением азимута в 30º, находим азимут 180º – 30º = 150º, и обратным ходом получаем часовой угол t = 10º. При этом замечаем высоты при азимутах в 150º и 180º. Рис. 2. Фрагмент основных таблиц ВАС-58 3. Умножая часовой угол на 4 (т.к. 1º=4м) переводим его во временную меру. В данном примере ΔТ = 40м. 4. Вычитая ΔТ из времени кульминации и прибавляя, получаем судовое время первых и вторых измерений.
Данные записываем в таблицу 1. Таблица 1. Планирование ОМС по Солнцу
Радиальная погрешность вычисляется по формуле При расчете СКП измеренной высоты Солнца принимаем mh =±0,7′, а коэффициент точности счисления принимаем kC = 1
Планирование вечерних сумеречных обсерваций производится в следующей последовательности. 1. Из МАЕ на правой странице по дате (29 мая) и по широте (с небольшой интерполяцией по широте) в первом приближении выбираем местное время захода Солнца Тм =19ч20м. 2. Определяем интервал времени между местным временем захода Солнца и временем кульминации ΔТ = 19ч20м - 12ч00м = 7ч20м. Далее определяем плавание S = v· ΔТ = 110 м.миль. 3. Аналитически определяем счислимые координаты на время захода Солнца РШ = S·cosИК = 55,0 к S, ОТШ = S·sinИК = 95,3 к W
122,3 к W = 2º02,3′к W
4. По МАЕ рассчитываем судовое время захода Солнца, конца гражданских и навигационных сумерек.
а) Входим в МАЕ на правую страницу по дате и с ближайшей табличной широтой φт = 40ºN. б) Производим интерполяцию по широте. в) Долготу на момент захода Солнца (34º02,3′W) переводим в часовую меру, восточную вычитаем, западную прибавляем.
5. Определяем судовое время начала наблюдений – это время середины гражданских сумерек Тс = (19ч32м + 20ч03м)/2 = 19ч47м. 6. На начало наблюдений (время середины гражданских сумерек) рассчитываем звездное местное время
7. Устанавливаем звездный глобус по широте 38ºN.
8. Устанавливаем звездный глобус по звездному местному времени 180º. 9. Подбираем звезды согласно критериям, изложенным в разделе 1. 10. Подобранные звезды вместе с их высотами и азимутами записываем в таблицу 2. Таблица 2. Планирование вечерней обсервации
Радиальная погрешность определяется по следующим формулам: При ОМС по 2-м звездам При ОМС по избыточным , где N – число высотных линий положения, mh – СКП измеренной высоты звезды, принимаемая ±1,0′. В среднем для трех ВЛП можно приближенно принимать МО=1,3mh и для четырех ВЛП МО=1,1mh. Планирование утренних сумеречных наблюдений проводится аналогичным способом. 1. Из МАЕ на правой странице по дате и по широте (с небольшой интерполяцией по широте) в первом приближении выбираем местное время восхода Солнца Тм =4ч45м. 2. Определяем интервал времени между местным временем восхода Солнца и временем кульминации ΔТ = 16ч45м. Далее определяем плавание S = v· ΔТ = 251 м.мили. 3. Аналитически определяем счислимые координаты на время захода Солнца РШ = S·cosИК = 125,5 кS = 2º05,5′кS. ОТШ = S·sinИК = 217,4 кW.
276,6 кW = 4º36,6′ к W 4. По МАЕ Рассчитываем судовое время начала навигационных, гражданских сумерек и время восхода Солнца.
5. Определяем судовое время начала наблюдений – это время середины навигационных сумерек Тс = (4ч00м + 4ч38м)/2 = 4ч19м. 6. На начало наблюдений рассчитываем звездное местное время
7. Устанавливаем звездный глобус по широте. 8. Устанавливаем звездный глобус по звездному местному времени. 9. Подбираем звезды согласно критериям, изложенным в разделе 1. 10. Подобранные звезды вместе с их высотами и азимутами записываем в таблицу 3. Таблица 3. Планирование утренней обсервации
Подбор звезд можно производить еще при помощи английских «Таблиц подобранных звезд» HO-249 или AP3270.
|