Как определить широту по высоте солнца над горизонтом

Z — точка зенита * — Полярная звезда

угол, под которым видно Полярную звезду, к площади го­ризонта
угол между точкой зенита и Полярной звездой.
В дни равноденствий высота полуденного Солнца над горизонтом для разных широт определяется по формуле:

Так, например, в г. Киеве 21 марта и 23 сентября в полдень Солнце находится на высоте:

Летом, когда Солнце находится над тропиком каждого полушария, высота его в полдень увеличивается на 23° 27′, т.е.

Таким образом, для г. Киева 21 июня высота Солнца равна 61°27′. Зимой, когда Солнце перемещается в противоположное полушарие, высота его соответственно уменьшается и достигает минимума в дни солнцестояния, когда ее следует уменьшить на 23°27′, т.е.

Так, для Киева 22 декабря Солнце находится на высоте

Задача 33
С корабля 20 февраля была измерена высота Солнца над горизонтом. Она составила 50°. Солнце было на юге. На какой географической широте находится корабль, если в этот день Солнце, стояло в зените па широте 1105′ ю.ш.?

Ответ:
Корабль находился на 28°55′ с.ш.

Задача 32
Санкт-Петербург и Киев находятся почти на одном меридиане. 22 июня в полдень Солнце в Санкт-Петербурге возвышаетсянад горизонтом на 53°30, а в Киеве в этот момент- на 61,5°. Каково расстояние между городами в градуса и километрах?
Ответ:

Расстояние между Киевом и Санкт-Петербургом — 8°, а в километрах -890,4 км.

Задача 34
В Северном полушарии, там, где находятся туристы, Солнце в пол­день стоит над горизонтом под углом 53030′. В этот же день полуденное Солнце находится в зените на 12°20′ с.ш. На каком градусе широты находятся туристы?
Ответ:
Туристы находятся на 48°50′ с. ш.

— Высота Полярной ВСЕГДА равна широте места наблюдения (это для сев. полушария) = причём в любое время суток!

Порядок действий и расчетов.
Чтобы успеть сделать это за один раз, не оставаясь на следующие сутки на этом же месте, лучше всего измерения производить вдвоем.
1) Определиться со сторонами света. По компасу или по теням деревьев не проморгать приближение кульминации (полдня);
2) Незадолго до наступления кульминации (минут за 5-10) начать замеры высоты солнца секстаном до тех пор, пока высота не начнет уменьшаться; Замеры должны записываться вместе с одновременной фиксацией времени замера с точностью до 0,5 сек.
3) После начала уменьшения высоты, зафиксировать самое большое значение высоты и соответствующее ей время.
4) Найти долготу по формуле: Д= (12 ч – Т гр )*15,
5) По зафиксированному Тгр и МАЕ вычислить склонение солнца δ. Склонение имеет наименование N или S.
6) Исправить измеренную высоту всеми поправками (об этом позже). Присвоить высоте Н наименование: Нs — если над югом (северное полушарие) Нn — если над севером (южное полушарие).
7) Найти зенитное расстояние Z=90-H. Присвоить наименование Z, которое всегда противоположно Н.
8) По формуле = Z ± найти широту, причем, если Z и одноименны, то они складываются, если Z и разноименны, то из большей величины вычитаем меньшую и широте приписываем наименование большей величины.

Об искусственном горизонте. Способ замера высоты секстаном в отсутствии естественного морского горизонта.
В общем-то все очень на самом деле просто. Роль искусственного горизонта может сыграть обычная лужа. Гляда на эти изображения, все становится довольно прозрачно и понятно.
Нехитрая емкость с жидкостью, защищенная от влияния ветра. В емкость находится жидкость, представляющая из себя устойчивую к воздействию ветра отражающую поверхность. В 19 веке использовали ртуть, патоку или сахарную воду. А вообще этот человек мог бы просто и к берегу реки подойти сделать замеры, потому как судя по вертикальному дымку от костра, ветра вообще не было.

На следующем рисунке показана основная идея замера высоты светила в отсутствие естественного горизонта, используя емкость с водой (жидкостью). Здесь мы работаем с прямым и дважды отраженным солнцем, как это обычно бывает со стандартными измерениями в море. Но посадку солнца делаем уже не на линию горизонта, а на отраженное солнце от лужи (емкости) таким образом, чтобы они касались друг друга краями. В результате у нас получается удвоенная высота, которую нужно просто разделить пополам.

Источник

Определение широты по меридиональной высоте Солнца

Определение широты места судна

При разновременных наблюдениях обе ВЛП могут быть получены по разным светилам, например, по Солнцу и звезде или планете.

То, что и счислимое, и обсервованное место оказались в одной 95% области вероятных мест судна, говорит, с одной стороны, об отсутствии промахов в обсервации, а с другой стороны — о хорошей точности счисления.

Широта места судна в море может быть определена двумя способами: по меридиональной высоте Солнца и по высоте Полярной звезды.

Во время кульминации Солнца его высота, склонение и широта места связаны простыми соотношениями.

На рис. 3.17 показана проекция небесной сферы на плоскость меридиана наблюдателя. Прямой СС ‘ изображена суточная параллель Солнца. Точка С — верхняя кульминация Солнца, точка С’ — нижняя кульминация. Дуга SC — меридиональная высота Солнца в верхней кульминации. Меридиональная высота обозначается Н. Дуга CZ равна 90°-Н или зенитному расстоянию- z.

Таким образом, для определения широты достаточно измерить меридиональную высоту, рассчитать зенитное расстояние, выбрать из МАЕ склонение и сложить их.

В формуле (3.16) знак «+» алгебраический. Он означает сложение при одноимённых φ и δи вычитание из большего меньшего при разноимённых φ и δ, причём широте присваивается наименование большего.

Наименование склонения выбирается из МАЕ, а наименование z всегда противоположно той точке горизонта, над которой измерялась меридиональная высота.

На рис. 3.17 меридиональная высота измерялась над точкой S, следовательно, наименование зенитного расстояния — N.

В высоких широтах во время полярного дня можно измерить меридиональную высоту Солнца в полночь. На рис. 3.17 Солнце в нижней кульминации показано точкой С ‘. Дуга P_NC ‘ равна 90°- δили полярному дополнению Δ,

дуга NC‘- меридиональная высота. Непосредственно с чертежа можно записать:

В реальных условиях определение наименования φ в высоких широтах не вызывает никаких затруднений. Тем не менее, можно сказать, что наименование широты совпадает с точкой горизонта, над которой измерялась меридиональная высота.

Порядок определения широты по меридиональной высоте Солнца следующий.

1. С помощью МАЕ рассчитывается время верхней кульминации Солнца.

2. Подготавливается к наблюдениям секстан и составляются вычис лительные схемы.

3. В расчетное время кульминации Солнца измеряется высота его верхнего или нижнего края и записывается следующая информация: ОС,Т_о, ол, λс, i, s, г. Если ОС меньше 10°, записывается t°C и В. Записывается так же точка горизонта, над которой измерялась высота.

4. Рассчитывается приближенное Т гр.и на этот момент из МАЕ выбирается склонение Солнца.

5. Исправляется измеренная высота, переводится в зенитное расстояние и рассчитывается обсервованная широта.

Проиллюстрируем определение широты по меридиональной высоте Солнца на конкретном примере.

Пример 3.5. 1.09.02 г. определить широту по меридиональной высоте Солнца. Ориентировочная долгота в полдень 23° 43′ W.

Решение. Рассчитываем гринвичское и судовое время кульминации Солнца. Для этого выбираем из МАЕ на 1.09 Т_ш верхней кульминации и долготу переводим во временную меру.

В 1Г 35 м по судовому времени измеряем высоту нижнего края Солнца и записываем необходимую информацию: ОС=58°36,6′ к S; ол=40,7; i = +1,8′; 5=0,0′; е=12,2 м.

Выбираем из МАЕ на рассчитанное Т„ склонение Солнца.

стр.104 Определение широты по высоте Полярной звезды .

Полярное дополнение Д Полярной звезды около 50. Это означает, что она описывает суточную параллель вокруг Северного полюса мира сферическим радиусом менее 1°. А так как высота полюса мира равна ши­роте, то высота Полярной звезды менее чем на 1° отличается от широты. Этим обстоятельством пользуются для определения

На рис. 3.18 показана небесная сфера в проекции на плоскость перво­го вертикала.

Полярная звезда обозначена буквой σ. Проходя по суточной параллели радиусом Δ, Полярная дважды в сутки пересекает меридиан наблюдателя и тогда ее высота равна (φ ± Δ). В общем случае, показанном на

Из треугольника РNВ σ, принимая его за плоский, можно записать:

чертеже, высота будет отличаться от широты на некоторую величину х :

где t _м — часовой угол Полярной, который по формуле (1.13 ) можно выразить через местное звёздное время и звёздное дополнение Полярной.

Формула (3.18) не учитывает кривизны треугольника Р_NσВ. Кроме того, значения Δ и τв течение года, хотя и незначительно, но изменяются и при составлении таблиц поправок берутся их средние за год значения Δо и τ_о— Поэтому приходится вводить ещё одну поправку за изменение Δ и τ.

С учётом вышесказанного формула ( 3.17 ) принимает следующий вид:

Эти три поправки даны в МАЕ, а также в зарубежных ежегодниках. Аргументом для выборки первой поправки является S _м, для второй — S _м и высота, для третьей — S _м и дата. Фрагменты таблицы даны в прил. 7.

В NAUTICAL ALMAMAC используется то обстоятельство, что аргументом всех трёх поправок является S _м и там по этому аргументу приводятся сразу все три поправки, причем первая всегда положительна, но из обсервованной широты надо вычесть 1°.

Порядок определения широты по высоте Полярной следующий.

1. Подготовить к наблюдениям секстан, определить его поправку индекса.

2. Подготовить вычислительные схемы, рассчитать поправку хронометра на момент наблюдений.

3. Измерить серию высот Полярной звезды и записать следующую информацию: средний отсчёт секстана ОС и хронометра Т_хр, Т_с, ол, λ_с, i, s ,e.

4. Рассчитать гринвичское время и дату наблюдений.

5. Рассчитать с помощью МАЕ S _м.

6. Исправить измеренную высоту и найти h₀.

7. Выбрать из таблиц «Широта по высоте Полярной» в МАЕ три поправки и рассчитать обсервованную широту.

Источник