Долгота по хронометру

Долгота по хронометру — это метод в навигации определения долготы с использованием морского хронометра , который был разработан Джоном Харрисоном в первой половине восемнадцатого века. Это астрономический метод расчета долготы, на которой линия положения, проведенная с помощью секстанта любого небесного тела, пересекает предполагаемую широту наблюдателя. ^{[ 1 ]} Чтобы вычислить линию положения, необходимо знать время наблюдения, чтобы небесное положение, т.е. часовой угол по Гринвичу (небесная долгота – измеряется в западном направлении от Гринвича ) и склонение (небесная широта – измеряется к северу или югу от эквационный или небесный экватор) наблюдаемого небесного тела известен. Все, что можно получить с помощью одного прицела, — это единую линию положения, которую можно получить в любое время в дневное время, когда видны и морской горизонт, и солнце. Чтобы добиться определения, должно быть видно более одного небесного тела и морской горизонт. Обычно это возможно только на рассвете и в сумерках.

измеряют угол между морским горизонтом и небесным телом Секстантом и отмечают время. Чтение секстанта известно как «Высота секстанта». Это исправляется использованием таблиц «Истинной высоты». Фактическое склонение и часовой угол небесного тела находятся из астрономических таблиц на момент измерения и вместе с «истинной высотой» подводятся к формуле с предполагаемой широтой. Эта формула вычисляет «Истинный часовой угол», который сравнивается с предполагаемой долготой, обеспечивая поправку на предполагаемую долготу. Эта поправка применяется к предполагаемому положению, так что линию положения можно провести через предполагаемую широту на скорректированной долготе под углом 90 ° к азимуту (азимуту) небесного тела. Положение наблюдателя находится где-то вдоль линии положения, не обязательно на найденной долготе на предполагаемой широте. Если два или более визирования или измерения сделаны с разницей в несколько минут, можно получить «фиксацию» и определить положение наблюдателя как точку пересечения линий положения.

Азимут (азимут) небесного тела также определяется с помощью астрономических таблиц, для которых также необходимо знать время.

Отсюда видно, что штурману потребуется очень точно знать время, чтобы столь же точно было известно положение наблюдаемого небесного тела. Положение Солнца указывается в градусах и минутах к северу или югу от эквационного или небесного экватора и к востоку или западу от Гринвича, установленного англичанами как нулевой меридиан.

Отчаянная потребность в точном хронометре была наконец удовлетворена в середине 18 века, когда англичанин Джон Харрисон изготовил серию хронометров, кульминацией которых стала его знаменитая модель H-4, которая удовлетворяла требованиям, предъявляемым к стандартному корабельному хронометру.

Многие страны, такие как Франция, предложили свои собственные эталонные долготы в качестве стандарта, хотя мореплаватели мира в целом согласились с эталонными долготами, указанными в таблицах британцев. Эталонная долгота, принятая британцами, стала известна как нулевой меридиан и теперь принята большинством стран в качестве отправной точки для всех измерений долготы. Нулевой меридиан долготы проходит вдоль меридиана, проходящего через Королевскую обсерваторию в Гринвиче, Англия. Долгота измеряется к востоку и западу от нулевого меридиана. Чтобы определить «долготу по хронометру», навигатору необходим хронометр, установленный на местное время на нулевом меридиане. Местное время на нулевом меридиане исторически называлось средним временем по Гринвичу (GMT), но теперь, из-за международной чувствительности, оно было переименовано во Всемирное координированное время (UTC) и в просторечии известно как «время зулусов».

Полдень для долготы

Полуденные прицелы получают широту наблюдателя. Без методов усреднения невозможно определить долготу с точностью лучше 10 морских миль (19 км) с помощью полуденного визера. Полуденное зрелище называется меридианной высотой. ^{[ 2 ]} Хотя очень легко определить широту наблюдателя в полдень, не зная точного времени, долготу невозможно точно измерить в полдень. В полдень изменение высоты Солнца происходит очень медленно, поэтому определить точное время нахождения Солнца на самом высоком уровне прямым наблюдением невозможно, а следовательно, невозможно получить точную долготу в момент кульминации. Однако можно определить время кульминации долготы с полезной точностью, выполнив среднее время наблюдения, когда Солнце находится на подъеме и заходе до и после момента кульминации. Снимая показания секстанта за 15–30 минут до местного полудня (кульминации) и отмечая время, затем оставляя секстант установленным под тем же углом и впоследствии наблюдая момент времени, в который солнце проходит через смотровую трубу при своем спуске. начиная с максимальной высоты, проходящей через полчаса или час, эти два значения времени можно усреднить, чтобы получить достаточно точную долготу для навигации (в пределах 2 морских миль [3,7 км]). ^{[ 3 ]}

Исправления в процедуре

К сожалению, Земля не движется по идеальной круговой орбите вокруг Солнца. Из-за эллиптической природы орбиты Земли вокруг Солнца скорость видимой орбиты Солнца вокруг Земли меняется в течение года, из-за чего кажется, что она очень незначительно ускоряется и замедляется. Следовательно, полдень на нулевом меридиане редко бывает точно в 12:00 по всемирному координированному времени, а скорее он наступает за несколько минут и секунд до или после этого времени каждый день. Это небольшое суточное отклонение было рассчитано и указано для каждого дня года в Морском альманахе. ^{[ 4 ]} под названием «Уравнение времени» . Это отклонение необходимо добавить к всемирному координированному времени местного видимого полудня или вычесть из него, чтобы повысить точность расчета. Использование уравнения временной поправки вместе с усредненными по времени восходящими/нисходящими полуденными прицелами может привести к точности в 1 морскую милю (1,9 км) или меньше. Без усреднения по времени трудности определения точного момента местного полудня из-за сплющивания солнечной дуги по небу снижают точность расчета. Другие методы астрономической навигации, включающие более широкое использование как Морского альманаха, так и таблиц уменьшения прицела, также используются штурманами в разное время суток для измерения долготы в пределах 1 морской мили (1,9 км).

Взгляд времени

При этом вычисляется только долгота на предполагаемой широте, хотя можно нарисовать линию положения. Наблюдатель находится где-то вдоль линии положения.

Визор времени — это общий метод определения долготы посредством астрономических наблюдений с использованием хронометра; эти наблюдения сокращаются путем решения навигационного треугольника для угла меридиана и требуют известных значений высоты, широты и склонения; угол меридиана преобразуется в местный часовой угол и сравнивается с часовым углом по Гринвичу.

Если δ — склонение наблюдаемого небесного тела, а H _o — его наблюдаемая высота, местный часовой угол LHA получается для известной широты B по формуле:

$\cos(\mathrm {LHA} )={\frac {\sin(H_{\mathrm {o} })-\sin(\delta )\cdot \sin(B)}{\cos(\delta )\cdot \cos(B)}}.$

Прицел времени был дополнением к прицелу полудня или широты Polaris для получения координат.

См. также

Ссылки

^ Основные принципы морской навигации Д. А. Мура, опубликованные Канди, стр. 89.
^ Основные принципы морской навигации Д. А. Мура, опубликованные Канди, стр. 81.
^ Американский практический навигатор (Боудич) Натаниэля Боудича, стр. 253
^ Бесплатный онлайн-морской альманах в формате PDF.

«Плавание в одиночку вокруг света» , Джошуа Слокам
Инструкции по использованию секстанта , компания Davis Instruments Corp, Хейворд, Калифорния.
Морской альманах 2009 г. , изданный правительственной типографией, Вашингтон, округ Колумбия.
Долгота: правдивая история одинокого гения, решившего величайшую научную проблему своего времени , Дава Собель

Внешние ссылки

Навигационные алгоритмы http://sites.google.com/site/navigationalalgorithms/
Навигационные таблицы: полдень .
- См. также Сэдлер, Филип М.; Ночь, Кристофер (март 2010 г.). «Дневная небесная навигация для новичка». Учитель физики . 48 (3): 197–199. Бибкод : 2010PhTea..48..197S . дои : 10.1119/1.3317459 . .

[1] Основные принципы морской навигации Д. А. Мура, опубликованные Канди, стр. 89.

[2] Основные принципы морской навигации Д. А. Мура, опубликованные Канди, стр. 81.

[3] Американский практический навигатор (Боудич) Натаниэля Боудича, стр. 253

[4] Бесплатный онлайн-морской альманах в формате PDF.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]