Определение направления

Определение направления относится к способам основного направления определения или точки компаса при навигации и поиске пути . Самый прямой метод — использование компаса ( магнитного компаса или гирокомпаса ), но существуют косвенные методы, основанные на пути Солнца (без посторонней помощи или с использованием часов или солнечных часов ), звезд и спутниковой навигации . ^[1]

Компас

Земля имеет магнитное поле, которое приблизительно совпадает с ее осью вращения. Магнитный компас — это устройство, которое использует это поле для определения сторон света. Магнитные компасы широко используются, но имеют среднюю точность. Северный полюс магнитной стрелки указывает на географический северный полюс Земли и наоборот. Это связано с тем, что географический северный полюс Земли расположен очень близко к южному магнитному полюсу Земли. Этот южный магнитный полюс земли, расположенный под углом 17 градусов к географическому северному полюсу, притягивает северный полюс магнитной стрелки и наоборот.

Гирокомпас

В самом конце XIX века, в ответ на развитие линкоров с большими поворотными орудиями, которые влияли на магнитные компасы, и, возможно, чтобы избежать необходимости ждать ночью хорошей погоды для точной проверки ориентации на истинный север , гирокомпас был разработан для использования на корабле. Поскольку он находит истинный, а не магнитный север, он невосприимчив к помехам со стороны местных или бортовых магнитных полей. Его главный недостаток заключается в том, что он зависит от технологии, которую многие люди могут счесть слишком дорогой, чтобы ее можно было оправдать вне контекста крупной коммерческой или военной операции. Ему также требуется постоянное питание для двигателей и возможность оставаться в одном месте в течение определенного периода времени, пока он не выровняется должным образом.

На основе Солнца

Положение Солнца на небе можно использовать для ориентации, если известно общее время суток. Утром Солнце восходит примерно на востоке (только на востоке только в дни равноденствия ) и движется на юг (в северном полушарии ) или на север (в южном полушарии ). Вечером Солнце садится на западе, опять же примерно и только точно на запад, точно в дни равноденствия. В середине дня это юг для зрителей северного полушария, живущих к северу от тропика Рака, и север для тех, кто живет в южном полушарии, живущих к югу от тропика Козерога. Этот метод не очень хорошо работает, когда вы находитесь ближе к экватору (т. е. между тропиком Рака и тропиком Козерога ), поскольку в северном полушарии солнце может находиться прямо над головой или даже севернее летом. И наоборот, на низких широтах южного полушария летом солнце может находиться южнее наблюдателя. В этих местах нужно сначала определить, движется ли солнце с востока на запад через север или юг, наблюдая за его движением: слева направо означает, что оно идет через юг, а справа налево означает, что оно идет через север; или можно наблюдать тени солнца. Если они будут двигаться по часовой стрелке, то в полдень солнце будет на юге, а если против часовой стрелки, то в полдень солнце будет на севере. Солнце восходит на востоке и садится на западе.

Земли Из-за наклона оси , независимо от того, где находится зритель, в году только два дня, когда солнце восходит точно на востоке. В эти дни приходится равноденствие . Во все остальные дни, в зависимости от времени года, солнце восходит либо к северу, либо к югу от истинного востока (и заходит к северу или югу от истинного запада). Во всех местах видно, что солнце восходит к северу от востока (и заходит к северу от запада) от точки северного равноденствия до южного равноденствия и восходит к югу от востока (и садится к югу от запада) от южного равноденствия до северного равноденствия.

Циферблат часов

Существует традиционный метод, с помощью которого аналоговые часы можно использовать для определения местоположения севера и юга. Кажется, что Солнце движется по небу в течение 24 часов, в то время как часовой стрелке 12-часового циферблата требуется двенадцать часов, чтобы совершить один оборот. В северном полушарии, если часы повернуть так, чтобы часовая стрелка была направлена к Солнцу, точка посередине между часовой стрелкой и 12 часами будет указывать на юг. Чтобы этот метод работал в южном полушарии, цифра 12 должна быть направлена к Солнцу, а точка на полпути между часовой стрелкой и 12 часами будет указывать на север. Во время летнего времени тот же метод можно использовать, используя 1 час вместо 12. Разница между местным временем и поясным временем, уравнение времени и (около тропиков) неравномерное изменение азимута Солнца в разное время суток ограничивает точность этого метода.

Солнечные часы

Переносные солнечные часы можно использовать как более точный инструмент, чем часы, для определения сторон света. Поскольку конструкция солнечных часов учитывает широту наблюдателя, их можно использовать на любой широте. См.: Солнечные часы#Использование солнечных часов в качестве компаса .

Другие звезды

Астрономия предоставляет метод определения направления ночью. Кажется, что все звезды лежат на воображаемой небесной сфере . Из-за вращения Земли суточное движение заставляет звезды вращаться вокруг оси, проходящей через Северный и Южный полюса Земли. Эта ось пересекает Небесную сферу на Северном и Южном полюсах мира , которые кажутся наблюдателю расположенными прямо над северным и южным полюсами соответственно на горизонте.

Наблюдения за ночным небом в обоих полушариях показывают, что видимые звезды движутся по круговым траекториям, вызванным вращением Земли. Лучше всего это видно на фотографии с длинной выдержкой , которая получается путем закрытия затвора открытым на протяжении большей части очень темной части безлунной ночи. На полученной фотографии видно множество концентрических дуг (частей идеальных кругов), из которых можно легко определить точный центр и которые соответствуют Полюсу Небес , расположенному непосредственно над положением истинного полюса (Северного или Южного) на планете. горизонт.Опубликованная фотография , экспонированная почти 8 часов, демонстрирует этот эффект.

Северный полюс мира в настоящее время (но не постоянно) находится в пределах 1 градуса от яркой звезды Полярной звезды . Точное положение полюса меняется на протяжении тысячелетий из-за прецессии равноденствий . Полярная звезда также известна как Полярная звезда , ее обычно называют полярной звездой или путеводной звездой. Полярная звезда видна только в хорошую погоду жителям ночью Северного полушария .Астеризм » может быть « Большая Медведица использован для поиска Полярной звезды. Две угловые звезды «кастрюли» (противоположные от ручки) указывают над верхушкой «кастрюли» на Полярную звезду.

В то время как наблюдатели в северном полушарии могут использовать Полярную звезду для определения северного небесного полюса, Октана созвездия Южная звезда едва видна настолько, чтобы ее можно было использовать для навигации. По этой причине предпочтительной альтернативой является использование созвездия Креста (Южный Крест). Южный полюс мира находится на пересечении (а) линии, проходящей вдоль длинной оси креста (т. е. через Альфа Центавра и Гамму Креста ) и (б) линии, перпендикулярно делящей пополам линию, соединяющую «Указатели» ( Альфа Центавра и Бета Центавра). ).

Спутниковая навигация

Ближе к концу 20-го века появление спутниковых систем глобального позиционирования (GPS) предоставило любому человеку еще один способ точно определить истинный север. Хотя GPS-приемники (GPSR) лучше всего работают при четком обзоре всего неба, они работают днем и ночью, а также в любую погоду, кроме самой суровой. Правительственные учреждения, ответственные за спутники, постоянно контролируют и корректируют их, чтобы поддерживать точное выравнивание с Землей. В отличие от гирокомпаса, который наиболее точен в неподвижном состоянии, приемник GPS, если он имеет только одну антенну, должен двигаться, обычно со скоростью более 0,1 мили в час (0,2 км/ч), чтобы правильно отображать направления компаса. На кораблях и самолетах GPS-приемники часто оборудуются двумя или более антеннами, отдельно прикрепленными к транспортному средству. Определены точные широта и долгота антенн, что позволяет рассчитать стороны света относительно конструкции транспортного средства. В рамках этих ограничений GPSR считаются точными и надежными. Таким образом, GPSR стал самым быстрым и удобным способом получения поддающегося проверке выравнивания по сторонам света.

Радиометоды

Схема радиотриангуляции с использованием двух пеленгаторных антенн (А и Б)

Антенна пеленгации возле города Люцерн , Швейцария

Пеленгация (DF) или радиопеленгация (RDF) — это использование радиоволн для определения направления на радиоисточник. Источником может быть сотрудничающий радиопередатчик или непреднамеренный источник, естественный радиоисточник или незаконная или вражеская система. Радиопеленгация отличается от радиолокации тем, что каким-либо одним приемником определяется только направление; радиолокационная система обычно также определяет расстояние до интересующего объекта, а также направление. С помощью триангуляции местоположение радиоисточника можно определить путем измерения его направления из двух или более мест. Радиопеленгация используется в радионавигации кораблей и самолетов, для обнаружения аварийных передатчиков для поиска и спасения , для отслеживания дикой природы, а также для обнаружения незаконных или мешающих передатчиков. Во время Второй мировой войны радиопеленгация использовалась обеими сторонами для обнаружения и наведения самолетов, надводных кораблей и подводных лодок.

Системы RDF можно использовать с любым источником радиосигнала, хотя очень длинные волны (низкие частоты) требуют очень больших антенн и обычно используются только в наземных системах. Тем не менее эти длины волн используются для морской радионавигации, поскольку они могут преодолевать очень большие расстояния «за горизонтом», что ценно для кораблей, когда прямая видимость может составлять всего несколько десятков километров. Для использования в воздухе, где горизонт может простираться на сотни километров, можно использовать более высокие частоты, что позволяет использовать антенны гораздо меньшего размера. Автоматический пеленгатор , который можно было настроить на радиомаяки, называемые ненаправленными маяками или коммерческими AM- радиовещателями, в 20 веке был особенностью большинства самолетов, но постепенно выводится из употребления. ^[2]

Для военных RDF является ключевым инструментом радиоразведки . Способность определять местоположение вражеского передатчика имела неоценимое значение со времен Первой мировой войны и сыграла ключевую роль в битве за Атлантику во время Второй мировой войны . Подсчитано, что передовые британские системы « хафф-дафф » прямо или косвенно ответственны за 24% всех подводных лодок, потопленных во время войны. В современных системах часто используются антенны с фазированной решеткой, обеспечивающие быстрое формирование луча для получения высокоточных результатов, и они являются частью более крупного комплекса средств радиоэлектронной борьбы .

В первых радиопеленгаторах использовались механически вращающиеся антенны, которые сравнивали мощность сигнала, а затем последовало несколько электронных версий той же концепции. Современные системы используют сравнение фазовых или доплеровских методов , которые, как правило, проще автоматизировать. Ранние британские радары назывались RDF, что часто называют обманом. Фактически, системы Chain Home использовали большие приемники RDF для определения направления. Более поздние радиолокационные системы обычно использовали одну антенну для трансляции и приема и определяли направление по направлению, в котором была обращена антенна. ^[3]

См. также

Ссылки

^ Армия США, Чтение расширенных карт и аэрофотоснимков , штаб-квартира военного министерства, Вашингтон, округ Колумбия (17 сентября 1941 г.), «ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПО ПОЛЕВЫМ СРЕДСТВАМ» [1]
^ «План реализации следующего поколения на 2013 год» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 23 октября 2013 г.
^ «Радар (радиопеленгация) – глаза истребительного командования» .

[U.S._Army,_1941_pp._24-25-1] Армия США, Чтение расширенных карт и аэрофотоснимков , штаб-квартира военного министерства, Вашингтон, округ Колумбия (17 сентября 1941 г.), «ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПО ПОЛЕВЫМ СРЕДСТВАМ» [1]

[2] «План реализации следующего поколения на 2013 год» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 23 октября 2013 г.

[Direction_finding_battleofbritain1940.net-3] «Радар (радиопеленгация) – глаза истребительного командования» .

[1]

[2]

[3]