Формула расчета азимута 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
Как определить направление полета по Солнцу, Луне,
Направление полета (истинный курс) определяется как разность между Азимутом светила (АзС) его курсовым углом (КУС).
Азимут светила — это угол, заключенный между северным направлением истинного меридиана проходящего через самолет и направлением на светило.
Курсовой угол светила (КУС) — это угол в горизонтальной плоскости между продольной осью самолета и направлением на светило.
Кус принимает значения 180 . Вправо от продольной оси знак «+», влево знак «-«.
ИК = Азс — КУС Пример:
Азс = 60 град. КУС = -50 град. ИК = ?
ИК = 60 град.- (-50 град.) = 110 град.
Азс = 215 град. КУС = 70 град. ИК = ?
ИК = 215 — 70 = 145
Если самолет выполняет полет строго на светило, то ИК=Азс. Курс определяется визуально.
Азимут светила определяется следующим образом:
Азимут Солнца рассчитывается перед полетом на определенное время, далее азимут увеличивается на 15 за каждый час, или рассчитывается в полете на данное время по следующей формуле:
АзС = 15 x (Тпоясн — t )
где : 15 — угловая скорость вращения Земли
Тпоясн — поясное время.
t = 2 часа летом (1час зимой)
Для более точного определения азимута Солнца,Луны необходимо использовать местное время.
Тместн = Тпоясн — NП — t +
где : Nп — номер часового пояса временем которого
пользуемся — долгота места нахождения самолета во временной мере.
Для района полетов можно рассчитать таблицу.
Азимут Луны определяется по следующей формуле:
Аз = 15 х (Тпоясн — t + 180 + n x 12)
где : n — количество дней до или после полнолуния.
Знак «+» берется если полнолуние еще не наступило.Знак «-» после полнолуния.
Азимут Полярной звезды всегда равен 360 град.(0 град.).
10. Что должен делать летчик для предотвращения потери ориентировки?
Ориентировка считается потерянной, если экипаж не знает своего местонахождения и не может определить его с точностью, необходимой для продолжения полета в целях выполнения поставленной задачи.
Для того, чтобы не потерять ориентировку, экипаж должен:
постоянно вести счисления пути по курсу, времени и данным ПНК;
контролировать время полета на этапе маршрута;
контролировать свое место с использованием ПНК и по дублирующим средствам (АРК, запросам пеленга, своего места у Пункта управления), вести визуальную ориентировку (сличать карту с местностью);
контролировать работу ПНК по дублирующим средствам навигации (АРК, РСБН, запросам пеленга у АРП) , наличие коррекции ПНК от наземных маяков;
тщательно, аккуратно и продуманно готовиться к полету, готовить карту и штурманский план полета;
перед полетом контролировать правильность ввода программы и работоспособность ПНК;
уметь правильно и быстро определять направление полета по Солнцу, Луне, звездам.
11. Какие действия необходимо выполнять для восстановления ориентировки?
При потере ориентировки необходимо:
не допускать паники, необдуманных и поспешных действий, полета с произвольными курсами;
доложить о потере ориентировки на ПУ (свой или с которым установлена радиосвязь);
включить сигнал «бедствие»;
набрать высоту 6-8 км и стать в 3-х минутную правую коробочку ориентированную север-юг по небесным светилам и
убедиться в правильности курса;
перейти на режим максимальной продолжительности полета;
проверить работоспособность ПНК и свои координаты по дублирующим средствам навигации ;
передать по радио сигнал «Полюс»;
при потере ориентировки вблизи государственной границы взять курс в сторону своей территории;
запросить «Прибой» на 4 канале;
приступить к восстановлению ориентировки согласно штурманскому плану полета и инструкции по производству полетов в районе аэродрома;
вести круговую осмотрительность для обнаружения саиолета-лидера;
если ориентировку восстановили , доложить на ПУ и следовать на свой или ближайший аэродром в зависимости от остатка топлива.
12. Выход на аэродром по орбите по данным азимута и дальности для захода на посадку?
Данный метод захода на посадку используется при отказе навигационного оборудования (ИК-ВК), АРК и при полном отказе радиосвязи.
Для выхода на аэродром и захода на посадку необходимо:
1. Набрать на индикаторе N ЧК номера ЧКК посадочного и навигационного радиомаяков и оставить галетник ПУ-187 в положении НАВИГ.
2. После отработки на ПНП дальности и азимута самолета относительно выставленного радиомаяка аэродрома посадки снять отсчет с обратного конца стрелки КУР по внутренней шкале — обратный конец показывает азимут от РСБН.
3. Взять курс на аэродром посадки с помощью КИ-13 и в течение 2-3 мин выдержать прямолинейный полет, во время которого определить как изменяется азимут. По этому изменению определить сторону уклонения от направления на радиомаяк и выполнить доворот на радиомаяк. В дальнейшем управляя самолетом, удерживать обратный конец стрелки КУР по внутренней шкале на одном и том же отсчете, контролируя свое место по азимуту. (Шкала текущего курса ПНП вследствие отказа ИК-ВК может произвольно менять свой отсчет или стоять на месте).
4. При подлете к радиомаяку на расчетной дальности Др=Дтнр выполнить отворот в сторону ТНР на 90 град. и лететь на ТНР по орбите радиуса Дтнр, контролируя азимут по показаниям обратного конца стрелки КУР по внутренней шкале. При отработке азимута равного Азтнр. начать выполнять разворот на посадочный курс. В конце разворота ИКпос=А град. +180 град.
После разворота на посадочный курс поставить галетник ПУ-187 в положение ПОСАДКА и после включения режима «ПОСАДКА» осуществлять выход на посадочный курс с помощью курсовой планки положения ПНП и стрелке КУР.
6. Направление полета на посадочном курсе выдерживать, удерживая курсовую планку положения ПНП в пределах кружка, а траекторию снижения, руководствуясь показаниями счетчика дальности ПНП и высотомера. При снижении на посадочном курсе глиссадная планка положения ПНП плавно подходит снизу к кружку. После её прихода удерживать обе планки в центре кружка. При обнаружении ВПП расчет и посадка выполняються визуально.
13. Заход на посадку по дублирующим средствам навигации КУРС + АРК
Заход на посадку с помощью курса и АРК, при отказавших РСБН («Маневр») и радиосвязи выполняется следующим образом:
выход на аэродром осуществлять полетом на радиостанцию, выдерживая постоянно КУР=О (по тупому концу стрелки КУР на внутренней шкале ПНП определить ИПС, который грубо равен азимуту самолета для определения направления выхода на
аэродром посадки). В процессе выполнения полета вручную
кремальерой ЗПУ выставить стрелку ЗПУ на посадочный курс
( предварительно нажав на пульте АРК и ИК-ВК кнопку «ЗК РУЧН»).
Перед выходом на ДПРМ в зависимости от угла подхода к посадочному курсу определить способ захода на посадку:
отворотом на расчетный угол при выходе на ДПРМ с курсом, отличающимся от обратно посадочного на угол до 30-45 град;
разворотом на 180 град. при выходе на ДПРМ с
курсом, близким к посадочному;
разворотом в сторону наименьшего угла при выходе на ДПРМ с курсом, отличным от посадочного на 90 или 270 град.
Используя один из вышеуказанных способов выйти в точку начала разворота на посадочный курс. Первую половину разворота осуществлять выдерживанием заданного крена, во второй половине разворота следить, стобы стрелка КУР шла впереди ЗПУ. В момент выхода на посадочный курс стрелки КУР и ЗПУ должны совместиться.
После выхода на ПК выдерживать КУР=О, сравнить показания фактического курса с курсом посадки. Если фактический курс больше посадочного, самолет находится слева от оси ВПП, меньше-справа. В зависимости от положения самолета относительно ВПП взять двойную поправку в курс и выдерживать ее до выхода на ПК.
14. Заход на посадку с использованием пеленгатора.
Установив связь с р/пеленгатором или РБЗ, запросить «Прибой» (магнитный курс следования на р/пеленгатор). Получив «Прибой», развернуть самолет на курс, равный значению «Прибоя» и продолжать полет с этим курсом. Периодически запрашивая «Прибой», уточнить курс для выхода на пеленгатор. В процессе выполнения полета вручную кремальерой ЗПУ выставить стрелку ЗПУ на посадочный курс (предварительно нажав на пульте АРК и ИК-ВК кнопку «ЗК РУЧН») Получив команду о проходе р/пеленгатора, взять курс, указанный РП (РБЗ) и выполнить маневр для захода на посадку из следующих способов:
-отворотом на расчетный угол;
-разворотом на 180 град.
-разворотом в сторону наименьшего угла.
По истечении расчетного времени начала разворота, выполнить разворот на посадочный курс.
Первую половину разворота осуществлять выдергиванием заданного крена.
Во второй половине разворота, периодически запрашивая «Прибой», изменением крена уточнять выход на посадочный курс. Когда разность между «Прибоем» и посадочным курсом будет равна 2 — 3 град., необходимо занять ПК.
На ПК получив информацию о «Прибое» (РЗП на ПК дает истинный «Прибой») сравнить его значение с посадочным курсом и взять двойную поправку в курс, применяя правило:
-«Прибой» больше слева от оси ВПП — доверни вправо;
-«Прибой» меньше — самолет справа от оси ВПП — доверни влево.
Выдерживая взятую поправку выйти на ПК, запрашивая «Прибой».
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: 1444 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник