Определение высоты солнца астрономия

Определение широты по меридиональной высоте светила. Теория метода.

в мореходная астрономия Комментарии к записи Определение широты по меридиональной высоте светила. Теория метода. отключены 793 Просмотров

Определение широты по меридиональной высоте светила.

• Теория метода.
• Порядок наблюдений и вычислений.
• Достоинства и недостатки метода.

Теория метода

Если светило находится на меридине наблюдателя (чаще всего это происходит в момент верхней кульминации), то его высота является меридиональной H. В этом случае легко получить широту. Напоминаем, что высота h наименование не имеет. Но если светило находится на меридиане наблюдателя, то меридиональная высота H одноименно с точкой (N или S), над которой измеряется высота. В этом же случае зенитное расстояние Z = 90 – H разноименно с H. Рассмотрим на следующем рисунке несколько вариантов кульминации светила и выведем формулу для нахождения широты.

Широта и склонение

Меридиональная
высота H

Зенитное
расстояние Z

и одноименны,
но

и одноименны,
но > 90 –
Светило незаходящее

и одноименны,
но > 90 –
Светило незаходящее

Напоминаем, что = 90 – – это полярное расстояние, это расстояние от полюса до светила.
Объединяя варианты для светил С1 – С3, в общем виде получаем следующую формулу:

т.е., если Z и одноименны, то знак +,
если же Z и разноименны, то знак -, причем вычитаем из большей величины меньшую и широте приписываем знак наибольшей величины.

Если в качестве светила С использовать Солнце, то вариант светила С3 возможен только в тропиках, а вариант светил С4 и С5 возможен тоько за полярным кругом.

Порядок наблюдений и вычислений

Определить широту по меридиональной высоте Солнца 7 сентября 2001 года.

Необходимо стараться эту операцию производить в уме, зная следующие соотношения:
15° = 1 ч ; 1° = 4 м ; 15′ = 1 м .На этом же этапе планирования наблюдений, зная гринвичское время кульминации, по МАЕ необходимо выбрать склонение Солнца.3. Приблизительно за 5 минут до момента кульминациик выйти на наблюдения и начать измерение до тех пор пока высота не начнет уменьшаться, за меридиональную принять максимальную из измеренных, при этом заметить над какой точкой горизонта были произведены измерения (N или S). Необходимо так же указать измеренный край диска, записать поправку индекса и инструментальную поправку секстана, высоту глаза, а также если высота менее 30°, то температуру и давление воздуха.4. Расчитать широту в три этапа:

1. Произвести исправление высоты соответствующими поправками и получить обсервованную меридиональную высоту. Меридиональной высоте дать наименование той точки, над которой измерена высота (N или S).
2. Получить зенитное расстояние Z = 90° – H. Присвоить наименование Z, которое всегда противоположно H.
3. 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.

Достоинства и недостатки метода

Простота и малый объём вычислений.

Для Солнца этот метод можно использовать только один раз в сутки (кроме полярных широт). Неблагоприятные гидрометеоусловия в момент кульминации не позволяют применить данный способ.
Данным способом можно определить только одну координату – широту.

Все файлы доступны только для зарегистрированных пользователей.Регистрация занимает не более пары минут.

opredelenie_wiroti_po_meridionalnoi_visote_svetila.doc (142,5 KiB, 65 hits)
У Вас нет доступа для скачивания этого файла.

Определение широты по меридиональной высоте светила. Теория метода. Порядок наблюдений и вычислений. Достоинства и недостатки метода. Теория метода Если светило находится на меридине наблюдателя (чаще всего это происходит в момент верхней кульминации), то его высота является меридиональной H. В этом случае легко получить широту. Напоминаем, что высота h наименование не имеет. Но если светило находится …

Источник

Вычисление широты места по меридиональной высоте Cолнца

Широту места наблюдателя легко определить, измерив высоту Cолнца в момент верхней кульминации на меридиане наблюдателя. Такая высота Cолнца называется меридиональной. Верхняя кульминация солнца на меридиане (долготе) наблюдателя происходит около полудня. Точное время для каждых суток дано в Астрономическом Ежегоднике (Nautical Almanac).

Пример: 27 ноября 2017 г. Счислимые координаты судна: широта 38° 20, 0′ N; долгота 035°15, 0′ W.

Требуется вычислить время верхней кульминации Cолнца на счислимой долготе и измерить высоту Солнца.

Вычисляем время верхней кульминации Cолнца на счислимой долготе. В Nautical Almanac на дату 27.11.2017 выбираем время верхней кульминации на Гринвиче – 11 h 47 m. Переводим счислимую долготу 035°15, 0′ W в часы и минуты = 02 ч 21 м W. Для этого можно воспользоваться таблицей на стр. 522 в Norie’s Nautical Tables – Conversion of arc to time. Вычисляем гринвичское время верхней кульминации Cолнца на счислимой долготе:

В 14 ч 08 м по Гринвичу измерили секстаном меридиональную высоту нижнего края Cолнца (L.L. – Low Limb) 30° 20, 8′.

Высота глаза наблюдателя 35,5 метров. Атмосферное давление 1018 hPa, температура воздуха + 15°С.

Инструментальная поправка секстана + 0,7′, поправка индекса секстана – 1,5′.

Из Nautical Almanac (N.A.) по дате и гринвичскому времени выбираем склонение Cолнца

Вычисляем широту места наблюдателя по измеренной меридиональной высоте Cолнца:

Источник

Для чего необходимо знать высоту солнца над горизонтом

Изучение планеты и звезд – это одно из самых интересных и увлекательных занятий современных ученых. Еще с древних времен, мореплаватели и исследователи изучали звездные карты и зависимость планеты от их расположения. Это помогало им ориентироваться в пространстве и находить дорогу домой.

В разное время года высота Солнца над горизонтом разная

Высота Солнца над горизонтом планеты – это непостоянная величина, с помощью которой, можно определить количество радиации от солнечных лучей. Это зависит от градуса угла от луча до поверхности. Чем больше это значение, тем теплее на Земле, а чем меньше угол между планетой и звездой – тем холоднее на поверхности. С помощью данных о высоте Солнца над горизонтом можно определить точное время и координаты местности.

Высота земного светила варьируется на протяжении всего дня. Угол наклона может быть от 0 до 90 градусов. Благодаря этим изменениям можно наблюдать различные фазы восходящего Солнца, заката и зенита. Если рассматривать Солнце и Землю в масштабе вселенной, то именно от расположения и удаленности источника света зависят климатические условия в каждом регионе, а также длительность светового дня.

Способы определения высоты солнца над горизонтом

Измерить высоту Солнца над горизонтом можно с помощью различных инструментов. Еще в самом начале пути изучения астрологии и тайн Вселенной, было изобретено такое устройство, как гномон. Это один из самых древних способов измерить необходимую высоту.

В современном мире зачастую применяются различные технологии. Можно анализировать данные со спутников, или пользоваться компьютерами для расчета и вычисления данных. А можно воспользоваться такими инструментами, как секстант, астролябия или квадрант.

Источник

Измерение высот Солнца и Луны

Точность измерения высоты Солнца и Луны зависит:

Чем отчетливее наблюдается линия видимого горизонта, тем точнее секстан находится в вертикале светила, то есть расположен перпендикулярно плоскости горизонта, чем точнее произведено совмещение дважды отраженного изображения светила с линией видимого горизонта и чем точнее снят отсчёт с лимба и отсчётного барабана, тем точнее измерена высота Солнца или Луны.

Перед измерением высоты светил необходимо выполнить три проверки секстана и определить поправку индекса. После чего приступают к измерению высот Солнца или Луны.

Для избежания путаницы и недоразумений необходимо отметить, что на практике штурмана говорят “взять Солнышко” или “взять Луну” или просто “взять высоту”, хотя некоторые также употребляют термин “измерить”, так что оба выражения верны и никакой принципиальной разницы между терминами “взять” и “измерить” нет.

Порядок измерения (взятия) высот Солнца и Луны:

1. На глаз определяют высоту светила и устанавливают алидаду на данный отсчёт. В результате этого дважды отраженное изображенное Солнце будет находиться у линии видимого горизонта.

2. Наводят секстан на линию видимого горизонта и вращением отсчётного барабана производят соприкосновение нижнего или верхнего края Солнца с линией видимого горизонта, но рекомендуется производить соприкосновение нижнего края Солнца или Луны с линией видимого горизонта, так как в этом случае изображение Солнца проектируется на фоне неба, а если будет соприкосновение верхнего края Светила с линией видимого горизонта, то оно будет проектироваться на фоне воды и его изображение будет более тусклы, а соприкосновение верхнего края светила с линией видимого горизонта менее четким. Для точного совмещения рекомендуется при взятии высоты производить покачивание секстана около вертикала светила (на рисунках он обозначен пунктирной линией, так как вертикал светила это не видимая, а воображаемая линия).

3. После точного соприкосновения замечаем момент по часам с точностью до 1 секунды и снять отсчёт с лимба число градусов, а с отсчётного барабана – минуты с точностью до 0,2′.

При измерении нижнего края Солнца При измерении верхнего края Солнца

При данном способе требуется два человека, один для измерения высот секстаном, а второй для записи моментов по часам.

Есть способ, когда наблюдения и записи производятся одним наблюдателем, то есть методом ожидания, для чего при взятии высоты Солнца до полудня изображение Солнца слегка притапливается в воду, а после полудня слегка приподнимают над линией видимого горизонта. Данный способ позволяет высвобождать левую руку для работы с секундомером, а правой рукой покачивая секстан ожидаем, когда нижний край изображения светила коснётся линии видимого горизонта.

При измерении высоты до полудня При измерении высоты после полудня

Как только нижний край светила коснётся линии видимого горизонта, включаем секундомер и снимаем отсчёт.

Для увеличения точности взятия высот светил рекомендуется брать серию из 5 – 9 высот, однако на практике достаточно 3-х высот, и при каждом взятии замечать момент по часам, а по окончании взятия высот рассчитать средний арифметический момент по часам и средний отсчёт секстана.

Пример: В быстрой последовательности взяли пять высот Солнца и замечали момент времени. Необходимо рассчитать среднее арифметическое значение высоты Солнца и соответствующий момент времени.

Отсчёт секстана нижнего края Солнца: Гринвичское время:

31° 57′,8 10 ч 40 м 46 с

32° 02′,2 10 ч 41 м 30 с

32° 05′,4 10 ч 41 м 58 с

32° 08′,2 10 ч 42 м 23 с

32° 11′,8 10 ч 43 м 04 с _____________ ________________

Источник

Секстант

Секста́нт (секстан) — навигационный измерительный инструмент, используемый для измерения высоты светила над горизонтом с целью определения географических координат той местности, в которой производится измерение. Например, измерив высоту Солнца в астрономический полдень, можно, зная дату измерения, вычислить широту местности. Строго говоря, секстант позволяет точно измерять угол между двумя направлениями. Зная высоту маяка (с карты), можно узнать дистанцию до него, измерив угол между направлением на основание маяка и направлением на верхнюю часть и произведя несложный расчёт. Также можно измерять горизонтальный угол (то есть в плоскости горизонта) между направлениями на разные объекты.

На современном морском судне до сих пор можно найти секстант или даже два, правда используются они не часто, в основном для поддержания практических навыков у судоводителей.

Длина шкалы секстанта составляет 1/6 от полного круга или 60°, название секстанта происходит с латыни (sextans, — tis — шестая часть).

В секстанте используется принцип совмещения изображений двух объектов при помощи двойного отражения одного из них. Этот принцип был изобретён Исааком Ньютоном в 1699 году, но не был опубликован. Два человека независимо изобрели секстант в 1730: английский математик Джон Хадли и американский изобретатель Томас Годфри. Секстант вытеснил астролябию как главный навигационный инструмент.

Содержание

История

Квадра́нт — ранний прототип секстанта, астрономический инструмент для определения высот светил. Квадрант состоит из пластины с лимбом в четверть окружности для отсчёта углов и планки (либо телескопа) для фиксации угла, прикреплённой к этой пластине одним концом.

Стенной квадрант

Стенной квадрант был одним из важнейших наблюдательных инструментов дооптической астрономии. В странах исламского мира самыми крупными были стенные квадранты ал-Бируни (R = 7,5 м), Насир ад-Дина ат-Туси в Марагинской обсерватории (R = 6,5 м), а также гигантский инструмент обсерватории Улугбека в Самарканде (R = 40 м). Эти инструменты обеспечивали наивысшую точность измерений для своего времени. [1]

Преимущества

Главная особенность секстанта, которая позволила ему вытеснить астролябию, состоит в том, что при его использовании высота светила измеряются относительно горизонта, а не относительно самого инструмента. Это даёт бо́льшую точность. При наблюдении через секстант горизонт и светило совмещаются в одном поле зрения, и остаются неподвижными относительно друг друга, даже если наблюдатель находится на плывущем корабле. Это происходит, потому что секстант показывает неподвижный горизонт прямо, а астрономический объект — сквозь два противоположных зеркала.

Устройство

Части секстанта смонтированы на раме, образованной двумя радиусами и дугой, которая называется лимбом. С помощью секстанта можно измерять углы до 140° влево от нулевого индекса и до 5° вправо, эти отметки находятся на лимбе. На левом радиусе неподвижно установлены малое зеркало и светофильтры. Половина поверхности малого зеркала прозрачна. В вершине рамы на подвижном радиусе, называемом алидадой, укреплено большое зеркало. На другом конце алидады укреплён отсчётный барабан, разделённый на 60-минутные деления. Труба вставляется в специальную стойку на раме секстанта.

Использование

Изображение в секстанте совмещает в себя два вида. Первый — вид неба через зеркала. Второй — вид горизонта. Секстант используют, регулируя рычаг и установочный винт до тех пор, пока нижний край изображения светила не коснётся горизонта. Точный момент времени, в который проводится измерение, засекает помощник с часами. Затем угол возвышения считывается со шкалы, верньера и установочного винта, и записывается вместе со временем.

После этого нужно преобразовать данные с помощью некоторых математических процедур. Самый простой метод — нарисовать равновозвышенный круг используемого астрономического объекта на глобусе. Пересечение этого круга с линией навигационного счисления или другим указателем даёт точное местоположение.

Секстант — чувствительный инструмент. Если его уронить, то дуга может погнуться. После падения он может потерять точность.

Астрономический инструмент

Секстантом назывался также старинный астрономический инструмент. Именно этот инструмент (а не навигационный прибор) увековечен на небе астрономом Яном Гевелием в виде одноимённого созвездия.

См. также

Примечания

1. ↑ Таги-заде А. К. Квадранты средневекового Востока. Историко-астрономические исследования, 13, 1977, с. 183—200.

Литература

• Галенко В. И. Курс — Север: (Штурманам, прокладывающим курс кораблям, посвящается) / Художники: В. Г. Савчук, А. З. Маркелов; Фотографии автора. — Мурманск: Кн. изд-во, 1978. — 192 с. — 30 000 экз. (в пер.)
• Краснов В. Н. История навигационной техники: Зарождение и развитие технических средств кораблевождения / Институт истории естествознания и техники им. С. И. Вавилова РАН.. — М .: Наука, 2001. — 312 с. — 420 экз. — ISBN 5-02-013119-9 (в пер.)

Ссылки

В данной статье или разделе имеется список источников или внешних ссылок, но источники отдельных утверждений остаются неясными из-за отсутствия сносок.