Азимут по часовому углу солнца

Азимут по часовому углу солнца

В практике иногда необходимо знать точное направление истинного меридиана на местности, например при ориентировании антенн радиотехнических систем, при начальной выставке точных курсовых систем, при определении магнитного склонения и т. д.

Основным способом определения направления истинного меридиана на местности является астрономический. Сущность этого способа состоит в следующем.

С помощью теодолита измеряют азимут Солнца и отмечают по часам точный момент его измерения. Измерение азимута производится относительно линии 0—180° горизонтальной шкалы теодолита. Нуль этой шкалы приближенно устанавливается в направлении на север. Поэтому измеренный азимут, как правило, не соответствует истинному азимуту Солнца.

Для времени измерения с помощью ААЕ определяют местный часовой угол и склонение Солнца. Затем рассчитывают фактический азимут и сравнивают его с измеренным. Выявив таким образом ошибку установки нуля теодолита, находят направление истинного меридиана в данной точке. Расчет азимута Солнца в этом случае производят математическим путем, так как таблицы не обеспечивают вычисление его с точностью более

Для получения азимута с высокой точностью, вычисления необходимо производить с применением четырехзначных таблиц тригонометрических функций.

Пример. Дата 20-го августа 1975 г.; координаты места наблюдателя: широта долгота время измерения азимута Солнца с учетом поправки часов мин 20 с; номер часового пояса, по времени которого идут часы, Рассчитать азимут Солнца.

Решение. 1. Определяем гринвичское время измерения:

2. Находим с помощью ААЕ (см. приложение 5) гринвичский часовой угол и склонение Солнца:

Источник

Азимут и высота солнца над горизонтом

Вычисление азимута и высоты солнца над горизонтом по заданным координатам и времени наблюдения. Возможно как задание координат вручную, так и выбор значения из справочника городов.

Продолжаем тему, начатую статьей Восход и закат солнца.

На повестке дня вычисление азимута солнца и его высоты над горизонтом в любой момент времени в точке с заданными координатами. Азимут мы откладываем от севера по часовой стрелке.

Алгоритм расчета взят отсюда. Описал его какой-то хороший швед. Он старался как мог, но все равно для стороннего человека ничего не понятно. Например, я могу еще понять, как мы переходим от одной системы координат к другой, но понять, почему долгота перигелия солнца вычисляется как
, где d — количество дней от эпохи J2000 — это уже выше моих сил.

Видимо где-то далеко, в башне из слоновой кости, сидят астрономы, и все эти цифры рассчитывают, а потом все остальные смертные их используют. Может быть какой-нибудь астроном когда-нибудь расскажет о том, как это все происходит; пока же пришлось взять на веру все эти магические цифры и воплотить расчет в жизнь. Очевидно, так делает большинство.

Есть несколько книг, которые обычно рекомендуют людям на форумах, когда не хотят отвечать развернуто, типа, «смотри вон там», и я тоже приведу их здесь:

Jean Meeus. Astronomical algorithms
Peter Duffett-Smith. Practical Astronomy with your calculator.

Как и в случае калькуляторов для расчета времени восхода и захода солнца, ниже представлены два калькулятора — первый берет информацию о координатах и часовом поясе из справочника городов, т. е. остается только выбрать город и ввести время наблюдения; а второй позволяет задать координаты и часовой пояс «вручную». Информацию о городах могут добавлять в справочник зарегистрированные пользователи.

Отрицательная высота над горизонтом соответствует темному времени суток — солнце «под» горизонтом. Пересечение с горизонтом утром происходит примерно на азимуте 90 градусов, из чего можно сделать смелый вывод, что солнце восходит все-таки на востоке.

Paul Schlyter (это швед) утверждает, что ошибка в расчетах не превышает одной угловой минуты для дат в диапазоне 1900 – 2100.

Источник

Производство астрономических вычислений, определение азимута

Геодезические азимуты (дирекционные углы) направлений могут определяться геодезическим, астрономическим или гироскопическим методом. Геодезическим методом дирекционные углы определяются посредством угловой передачи от исходных направлений.

Для определения дирекционных углов геодезическим методом прокладываются угловые ходы или развиваются сети треугольников.

Дирекционные углы со средними квадратическими погрешностями 1 и 2 // определяются астрономическим методом.

Дирекционные углы со средней квадратической погрешностью 3 // могут определяться из астрономических наблюдений, а также геодезическим методом от сторон ГГС 1 и 2 классов или от направлений, дирекционные углы которых получены из астрономических наблюдений со средней квадратической погрешностью 1 и 2 // .

Дирекционные углы со средними квадратическими погрешностями 5, 10, 15, 30 и 60 // определяются из астрономических и гироскопических наблюдений или геодезическим методом от сторон ГГС 1-4 классов и от направлений с известными дирекционными углами требуемой точности. При определении дирекционных углов со средней квадратической погрешностью 15-60 // в качестве исходных могут использоваться направления с пунктов ГГС на ориентирные пункты.

Определение дирекционных углов геодезическим методом с точностью 3-60 //

Для определения дирекционных углов геодезическим методом прокладываются угловые ходы или развиваются сети треугольников.

При определении дирекционных углов со средними квадратическими погрешностями 3-10 // прокладывается не менее трех угловых ходов от трех исходных пунктов (рис.) или развивается сеть треугольников, опирающихся не менее чем на три исходных пункта (рис.), на каждом из которых наблюдаются два исходных направления. Дирекционные углы со средними квадратическими погрешностями 15, 30 и 60 // разрешается определять проложением одного разомкнутого хода между двумя исходными направлениями, не являющимися взаимообратными.

При определении дирекционных углов со средними квадратическими погрешностями 3-10 // угловые ходы прокладываются по трехштативной системе. При этом, если длины сторон более 500 м, наблюдения могут выполняться на визирные цели. Для проложения ходов по трехштативной системе используется теодолит и комплект из двух визирных марок.

Определение астрономического азимута по часовому углу Полярной звезды

Азимут по часовому углу Полярной звезды можно определять днем и ночью. Дневные наблюдения следует начинать не ранее чем чрез 30 мин после восхода Солнца и прекращать за 30 мин до его захода; ночные наблюдения следует начинать не ранее чем через 30 мин после захода Солнца и прекращать за 30 мин до его восхода.

Наблюдения выполняют со столика знака, бетонного столба или с надежно укрепленного штатива. При наблюдениях со столба или штатива высота визирного луча над препятствием должна быть не менее 2 м.

В ночное время визирование производят на фонари, в дневное время – на марки или визирные цилиндры геодезических знаков.

Наблюдение ведут на постоянной нити, т.е. вращая наводящий винт алидады, наводят на земной предмет и Полярную звезду одну из нитей биссектора трубы, установленного в нульпункте. При этом необходимо иметь в виду, что если во время наблюдений при круге «лево» наводят на объект левую нить биссектора, то при круге «право» эта нить будет справа.

Моменты наведений нити биссектора на Полярную звезду фиксируют по звездному хронометру; нить наводят на звезду под удар целых секунд хронометра.

↑ Определение азимута со средней квадратической ошибкой + 2//.

Каждый прием наблюдения азимута выполняют в следующем порядке:

· наведение трубы на земной предмет, отсчеты по горизонтальному кругу;

· наведение трубы на Полярную звезду, отсчеты Т по хронометру, накладному уровню и горизонтальному кругу;

· перекладка уровня на 180 0 ;

· второе наведение трубы на Полярную звезду, отсчеты по хронометру, накладному уровню и горизонтальному кругу;

· второе наведение трубы на земной предмет, отсчеты по горизонтальному кругу.

Указанные действия составляют один полуприем. В другом полуприеме трубу переводят через зенит и все перечисленные действия повторяют. Алидаду инструмента в первом полуприеме вращают по ходу часовой стрелки, во втором полуприеме – против хода часовой стрелки. Биссекторы микроскопов наводят на «младший» и «старший» штрихи по одному разу.

Полевой контроль каждого полуприема выполняют сразу же после его окончания. Для этого сравнивают повторное наблюдение земного предмета с первоначальным, разность между которыми не должна превышать 6 // .

При определении азимута со средними квадратическими ошибками + 5 // и + 10 // подготовка к наблюдениям, наблюдения и обработка журнала производятся также, как и при определении азимута со средней квадратической ошибкой + 2 // .

Определение астрономического азимута по часовому углу Солнца со средней квадратической ошибкой + 10 //

Азимут по часовому углу Солнца можно наблюдать при высоте Солнца не более 50 0 . наиболее выгодным временем для наблюдения азимута являются утренние и вечерние часы. Начинать наблюдения следует не ранее чем через 30 мин после восхода Солнца, и заканчивать не позднее, чем за 30 мин до его захода.

Азимут определяют теодолитом ОТ-02 шестью приемами с перестановкой лимба на угол σ = 180 0 / n , где n – число приемов.

Непосредственно перед наблюдениями инструмент тщательно нивелируют. Наблюдения Солнца ведут со светофильтром, после того как изображение Солнца попало в поле зрения трубы, вертикальную нить сетки нитей трубы подводят наводящим винтом алидады к левому или правому краю диска Солнца. В момент соприкасания нити с краем диска Солнца наблюдатель подает команду «Есть», по которой помощник наблюдателя отсчитывает и записывает в журнал показания часов, а наблюдатель диктует ему отсчет по горизонтальному кругу.

При круге «лево» и круге «право» вертикальную нить сетки наводят на диаметрально противоположные края диска Солнца, с тем, чтобы среднее из отсчетов по горизонтальному кругу относилось к центру Солнца.

Прием наблюдения азимута выполняют в следующем порядке:

наведение трубы на земной предмет; запись отсчетов по горизонтальному кругу;

наведение трубы на левый (правый) край диска Солнца; запись отсчетов по часам и горизонтальному кругу;

наведение трубы на левый (правый) край диска Солнца; запись отсчетов по часам и горизонтальному кругу;

наведение трубы на земной предмет; запись отсчетов по горизонтальному кругу.

↑ Определение астрономического азимута по часовому углу Солнца с точностью 10, 15, 30 и 60″

Азимут по часовому углу Солнца можно определять при высоте Солнца не более 50°. Наиболее выгодным временем для на­блюдения азимута являются утренние и вечерние часы. Начинать наблюдения следует не ранее чем через 30 мин после восхода Солнца и заканчивать не позднее чем за 30 мин до захода.

Для регистрации моментов наблюдений Солнца применяют палубные часы ЧП или двухстрелочный секундомер 51СД, которые устанавливают по московскому времени. Поправку часов следует определять из приема сигналов поверки времени (шесть точек) не реже чем через 2 ч.

Значения широты φ и долготы λ, пункта наблюдения, необходи­мые для вычисления азимута, могут быть получены через геодези­ческие координаты, определенные по топографической карте мас­штаба 1: 50 000, с учетом уклонений отвесной линии, снятых со спе­циальной карты с ошибкой не более 5″.

Перед началом каждого приема теодолит тщательно горизонтируют. Во время наблюдений отсчеты по уровню не берут, но следят, чтобы пузырек уровня не отклонялся от середины более чем на два деления.

Наблюдения Солнца ведут со светофильтром. Каждый прием определения азимута выполняют в следующем порядке:

— Визируют при КЛ (КП) центральной вертикальной нитью на земной предмет; берут отсчеты по горизонтальному кругу;

— Наводят при КЛ (КП) зрительную трубу на Солнце (перед наведением надевают на окуляр зрительной трубы светофильтр);
подводят вертикальную нить наводящим винтом вращения алидады к левому (правому) краю диска Солнца; регистрируют момент соприкосновения нити с краем диска Солнца по часам или двухстрелочному секундомеру, берут отсчеты по горизонтальному кругу;

— Переводят зрительную трубу через зенит и вновь визируют сначала на Солнце (теперь уже на другой край его диска), а – затем на земной предмет.

В журнале показывается, на какой именно край диска Солнца наводилась вертикальная нить в каждом полуприеме.

При наблюдении с палубными часами момент соприкасания нити с краем диска Солнца регистрирует помощник наблюдателя по команде наблюдателя «Есть». При наблюдении с двухстрелочным секундомером этот момент регистрирует сам наблюдатель.

Азимут Солнца вычисляют по формулам:

где t _° -часовой угол Солнца в момент его наблюдения в пункте с долготой λ;

Источник

Определение азимута и долготы направления по измеренному зенитному расстоянию Солнца

В основу определения долготы по наблюдениям Солнца положена вторая теорема сферической астрономии: разность местных времен равна разности долтот, или

где Всемирное время UТ есть

а среднее солнечное время определяется по часовому углу истинного Солнца. как

m= t_— Е, где Е — уравнение времени.

Азимут направления на земной предмет по наблюдениям Солнца вычисляется по обычной формуле:

где Q — измеренный горизонтальный угол.

Часовой угол t_ и азимут Солнца A_ могут быть вычислены из решения параллактического треугольника. в котором известны широта j и склонение Солнца d_, а также зенитное расстояние Z_:

Значение кругового угла определяется в зависимости от положения светила относительно меридиана. Если Солнце наблюдается к западу от меридиана (вечерние наблюдения), то

а если Солнце — к востоку от меридиана, то

Уравнение времени Е и склонение Солнца d_ интерполируются из Астрономического ежегодника на средний момент наблюдения в приеме по формулам с часовыми изменениями:

где d_.Ео — табличные значения координат на дату наблюдения;

Азимут направления по зенитному расстоянию Солнца опре­деляется в утренние и вечерние часы при высоте Солнца не менее 10°. Для наблюдений Солнца необходимо иметь часы, поправка которых относительно декретного времени данного пояса должна быть известна с погрешностью, не превышающей 2 m . Наблюдение Солнца в каждом приеме выполняется в следующем порядке. 1) При круге лево (право): наведение трубы на земной предмет; запись отсчетов по горизонтальному _лим00бу; наведение трубы на Солнце; запись отсчетов по часам (до це­лых минут), по вертикальному и горизонтальному лимбам.

2) При круге право (лево): наведение трубы на Солнце; запись отсчетов по часам, по вертикальному и горизонтальному лимбам; наведение трубы на земной предмет; запись отсчетов по гори­зонтальному лимбу.

Наблюдения Солнца производятся со светофильтром. После того как изображение Солнца попало в поле зрения трубы, гори­зонтальная нить сетки подводится наводящим ‘ винтом трубы к верхнему или к нижнему краю диска Солнца. Вращением на­водящего винта край диска Солнца удерживается на этой нити до тех пор, пока изображение бокового края диска Солнца не коснется вертикальной нити. В момент касания берутся и записы­ваются в журнал отсчеты по часам, вертикальному и горизонталь­ ному лимбам теодолита. При КЛ и КП изображение диска Солнца наблюдается в про­тивоположных углах сетки нитей трубы. В этом случае средние из отсчетов по вертикальному и горизонтальному лимбам будут отнесены к центру Солнца. Зенитное расстояние Солнца исправляется поправками за ре­фракцию и за суточный параллакс, т. е. Z_ =Z’_ +r -Р, где Р = 9″sinz’_.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АЗИМУТА ПО ЧАСОВОМУ УГЛУ СОЛНЦА

Выгоднейшими условиями определения азимута по часовому углу Солнца являются утренние и вечерние часы, когда зенитное расстояние Солнца достаточно велико. Практически для определения азимута Солнца необходимо наблюдать на зенитных расстояниях от 50 до 80°. Погрешность в часовом угле Солнца в ts может дать погрешность в азимуте до 15″. Таким образом, при определении азимута по часовому углу Солнца время наблюдения нужно знать с большой точностью. Например, для определения астрономического азимута направления с погрешностью 10″ астрономическую долготу пункта и поправку часов нужно знать с погрешностью, не превышающей 0,35. Имея в виду, что при наблюдениях методом «глаз-ухо» такого же порядка может быть постоянная часть ΔТ погрешности момента Тн наблюдения Солнца, вряд ли имеет смысл говорить об определениях азимута методом «глаз-ухо» по часовому углу Солнца с точностью, превышающей 10″. Общий порядок наблюдения, как и в других способах, связанных с определением часовых углов светил, следующий: прием радиосигналов времени; определение азимута направления на земной предмет по наблюдениям Солнца; прием радиосигналов времени. Для определения астрономического азимута с погрешностью 10″ достаточно произвести 3-4 приема наблюдений с помощью оптического теодолита и двухстрелочного секундомера. Каждый прием наблюдения азимута выполняется в следующем порядке.

П р и к р у г е л е в о (право):

· Наведение трубы на земной предмет: запись отсчетов по горизонтальному лимбу;

· Наведение трубы на Солнце (перед наведением на окуляр трубы одевается светофильтр), наблюдение моментов прохождения левого (правого) края Солнца через три вертикальные нити методом «глаз-клавиша»; запись моментов Т; по секундомеру; запись отсчетов уровня накладного на горизонтальную ось (уровень и теодолит нужно все время прикрывать от действия солнечных лучей); запись отсчетов по горизонтальному лимбу; отсчет по вертикальному лимбу с точностью 1 ‘.

П р и к р у г е п р а в о (лево):

· Наблюдение другого края Солнца так же, как при первом положении теодолита;

· Наведение трубы на земной предмет, запись отсчетов горизонтального лимба.

Вычисления.
Поправки и ход секунда мера (часов) из приёма радиосигналов времени в зависимости от принятой методики вычисления часового угла Солнца могут быть вычислены в системе местного звёздного или среднего времени с известной долготой пункта λ.
Вычисление поправок и хода секундомера относительно местного времени производится по формулам:




Вычисления поправок и хода относительно местного среднего времени производят по формула:



где
В журнале наблюдений вычисляются средний момент наблюдений Солнца в полуприёме

и в приёме

разность

зенитное расстояние Солнца в приёме (до минут)

поправка горизонтального направления на Солнце за наклон горизонтальной оси


горизонтальное направление на на местный предмет

горизонтально направление на Солнце

горизонтальный угол между Солнцем и местным предметом

Азимут Солнца вычисляется со средним моментом наблюдения в приёме по формулам


где


где и выбираются из таблиц прил. 2.
Часовой угол Солнца может быть вычислен:
по местному звёздному времени

по местному среднему времени

Склонение Солнца , его прямое восхождение и уравнение времени Е интерполируются из таблиц Солнца АЕ на момент эфемеридного времени

Астрономический азимут направления на местный предмет из каждого приёма вычисляется по формуле

Переход к горизонтальному азимуту можно осуществить при формуле Лапласа (если известна геодезическая долгота пункта) или по схеме отклонений отвесной линии и поправок в астрономические азимуты направлений.

Дата добавления: 2018-04-15 ; просмотров: 1441 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник