Способ определения широты по звездам

Как определить широту места по Полярной звезде

Простой способ сориентироваться на незнакомой местности ночью, зная только как найти на небе Полярную звезду. Этим способом пользовались ещё моряки времен Финикии и Древней греции.

Как уже отмечалось в статье о небесной сфере, при некоторой сноровке, видя картину звездного неба над головой, можно достаточно точно сориентироваться на местности, ведь в зависимости от точки наблюдения, изменяется и “звездная карта” над головой.

Однако, по одному только общему виду звездного неба довольно трудно определить точную географическую широту места наблюдателя. И тут нам на помощь приходит, хотя и не самая заметная, но одна из самых важных звезд – полярная звезда, а точнее – метод определения широты по высоте полюса мира.

Метод определения широты места по Полярной звезде

Наблюдатель, находясь на поверхности Земли в точке К, увидит полюс мира в точке Р. Ось мира и ось вращения Земли параллельны, так как расстояние до полюса мира бесконечно большое. Угол МОК является широтой места, а угол ВКР — высотой полюса мира. Угол МОК равен углу ВКР, как углы с взаимно перпендикулярными сторонами. Следовательно, географическая широта места наблюдателя равна высоте полюса мира, т. е. ф=h_p.

Простое объяснение метода определения местоположения по Полярной звезде

Немного мудрено, правда? Сейчас объясню по-простому и за одно объясню при чем тут Полярная звезда.

В Северном полушарии, где мы с вами и находимся, Полярная звезда служит незаменимым навигационным инструментом. Почему? Потому что, при наблюдении с поверхности Земли, она расположена от Северного полюса мира на расстоянии менее 1°, то есть указывает почти точно на него.

А теперь представьте: вы стоите на земле и видите в небе полярную звезду. Вы – это точка А. Горизонт прямо по направлению вашего взгляда – точка Б, а звезда над головой – точка В. Берем условный “транспортир”, ставим его на прямую соединяющую точку А и Б, и смотрим на сколько градусов от нашей прямой АБ отстоит точка В.

Полученное значение и есть широта того места, где вы находитесь в настоящий момент!

Например, если мы стоим на экваторе Земли, то Полярная звезда находится ровно на линии горизонта, т.е. угол составлял бы 0 градусов (широта 0). На территории России, полярная звезда видна при взгляде “по диагонали” и угол до неё составляет диапазон от примерно 40 до 70 градусов.

Источник

Ориентирование по солнцу и звездам. Определение долготы и широты

9-07-2010, 12:13 | Экстремальные условия / Тема дня | разместил: Редакция ОКО ПЛАНЕТЫ | комментариев: (3) | просмотров: (17 746)
Где бы ни оказался человек в результате аварийной ситуации (на суше или в океане, в джунглях или в пустыне), решил ли остаться на месте или отправиться в путь, он в первую очередь должен сориентироваться, определить свое местонахождение.

По компасу определить страны света несложно, но при его отсутствии можно прибегнуть к помощи солнца, звезд, растений и т. д. Направление на север в северном полушарии определяют, став в полдень спиной к солнцу. Тень, отброшенная телом, словно стрелка, укажет на север.

При этом запад будет по левую руку, а восток по правую. В южном полушарии все наоборот: тень ляжет на юг, а запад и восток окажутся соответственно справа и слева.

Если положить часы на горизонтальную поверхность и поворачивать их до тех пор, пока часовая стрелка не будет направлена в сторону солнца, а затем через центр циферблата на цифру 1 (13 часов) мысленно провести прямую линию (А), то биссектриса угла, образованного ею и часовой стрелкой, пройдет с севера на юг (см рисунок). При этом до 12 часов дня юг будет находиться справа от солнца, а после двенадцати — слева.

Сориентироваться в ночное время в северном полушарии легче всего по Полярной звезде, которая расположена над Северным полюсом. Отыскать ее на ночном небе помогает созвездие Большая Медведица, имеющее характерное очертание гигантского ковша с ручкой.

Если через две крайние звезды ковша провести воображаемую прямую, а расстояние между ними отложить на этой линии пять раз, то на конце последнего отрезка будет видна яркая звезда — это и есть Полярная (см. рисунок). В южном полушарии обычно ориентируются по созвездию Южный Крест — четырем ярким звездам, расположенным в форме креста.

Направление на юг определяют по линии (А), мысленно проведенной через длинную ось Креста. Для более точного определения небесного Южного полюса пользуются двумя звездами-указателями, расположенными слева от Южного Креста. Соединив их воображаемой линией (Б — В) через ее середину, проводят перпендикуляр (Г), который продолжают до пересечения с линией А.

Точка пересечения находится практически над самым Южным полюсом (см. рисунок). Истинный Южный Крест иногда путают с ложным. Звезды ложного креста менее ярки и отстоят друг от друга на значительно большем расстоянии.

Существует немало простых, доступных методов, с помощью которых можно определить не только страны света, но и даже географические координаты без каких-либо специальных навигационных приборов (например, секстантов и др.).

В основе одного из таких способов вычисления географической долготы лежит определение разницы во времени между наступлением местного полудня и показаниями часов в этот момент (если они поставлены по астрономическому времени аэродрома вылета или порта отправления судна).

Местный полдень определяют с помощью шеста длиной 1 — 1,5 м и нескольких колышков. Шест втыкают в землю строго вертикально (это легко проверить самым простейшим отвесом), а затем, по мере приближения солнца к зениту, отмечают колышками край тени, отбрасываемой шестом.

Тень, перемещаясь, постепенно укорачивается, и тот момент, когда она стала самой короткой, и есть местный полдень, т. е. прохождение солнца через данный меридиан (см. рисунок). Теперь остается только записать показания часов и произвести несложный расчет.

При переводе часов в градусы исходят из того, что 1 час соответствует 15°4′, минута — 1°4′, секунда — 1′ долготы. Следует учесть, что угловая скорость движения солнца меняется в зависимости от времени года, и поэтому в расчет необходимо ввести поправку, взятую из таблицы уравнения времени (см. рисунок).

В зависимости от знака, стоящего перед поправкой, ее либо вычитают, либо прибавляют. Если часы поставлены по восточному стандартному .времени, то его следует перевести сначала в гринвичское, добавив пять часов. Затем, добавив (или отняв) поправку, полученный результат переводят в градусы.

Например :

12 марта местный полдень наступил, когда часы показывали 14 часов 02 минуты, что по Гринвичу с учетом поясной поправки (5 час.) и поправки уравнения времени (-10 мин.) будет соответствовать 18 часам 52 минутам (14 час. 02 мин. + 5 час-10 мин.).

Искомая разность (18 час. 52 мин.-12 час.) равна 6 часам 52 минутам, что при переводе в градусы соответствует 103° долготы, причем долготы западной, так как местный полдень наступил позже гринвичского.

Указанный метод позволяет определять долготу места с точностью до 2 — 3°. Географическую широту места (между 60° северной широты и 60° южной широты) рассчитывают с точностью в полградуса (50 км) по продолжительности дня, т.е. времени от появления солнечного диска над линией горизонта до момента полного его исчезновения.

Этот способ особенно удобен для определения широты в океане в тихую, штилевую погоду. Лишь дважды в году, с 11 по 31 марта и с 13 сентября по 2 октября, когда продолжительность дня на всех широтах примерно равна, этот метод оказывается непригодным.

Определив продолжительность дня (точность хода часов при этом не играет роли) по номограмме (см. рисунок), нетрудно установить широту своего местонахождения.

Для определения северных широт необходимо : — замерить долготу дня с момента появления вершины солнечного диска над горизонтом океана при восходе до момента его полного исчезновения за горизонтом при заходе;
— найти на левой шкале цифру полученной долготы дня и соединить ее с соответствующей датой на правой шкале с помощью линейки или натянутой нити. В точке пересечения линейки или нити с горизонтальной шкалой широт находится искомая широта;

Пример :
20 августа замеренная долгота дня 13 час. 54 мин. Широта по номограмме 45°30′. Для определения южных широт следует: прибавить 6 месяцев к соответствующей дате и по новой дате определить широту, как указано выше.
Пример :
11 мая замеренная долгота дня 10 час. 04 мин. Прибавив 6 месяцев, получим 11 ноября Широта по номограмме 41 °30′ ю. ш. При использовании номограмма должна представлять совершенно ровную поверхность

При поломке или утере часов местное время с относительной точностью узнают по компасу, измерив азимут на солнце. Разделив его затем на 15 (величина поворота солнца за один час) и добавив к частному единицу, мы получим число, которое будет указывать местное время в момент отсчета.

Например :

Азимут солнца 180° будет соответствовать 13 часам по местному времени (180 : 15 + 1 = 13).

Ночью можно воспользоваться «звездными часами». Циферблатом для них служит небосвод с Полярной звездой в центре, а стрелкой — воображаемая линия, проведенная к ней через две звезды ковша Большой Медведицы (см. рисунок). Если небосвод мысленно разделить на 12 равных частей, то каждая из них будет соответствовать условному часу.

Для определения времени к условному часу приплюсовывается порядковый номер месяца с десятыми (каждые трое суток равны 0,1). Полученную сумму удваивают, а затем отнимают от постоянного числа 55,3. В случае когда разность превышает число 24, его также надо отнять.

Результат расчёта — это и есть местное время.
Например : 12 августа «стрелка» показывала 6 час. Поскольку август- восьмой месяц, а 12 дней равны 0,4, то 6 + 8,4 = 14,4; 14,4 х 2 = 28,8; 55,3 -28,8 = 26,5; 26,5 — 24 = 2,5. Таким образом, местное время — 2 часа 30 минут ночи.

«Человек в экстремальных условиях природной среды»
В.Г. Волович.

Источник

Как определить широту места по Полярной звезде

Ориентирование по Полярной звезде является наиболее известным способом ориентирования в северном полушарии Земли. Сама Полярная звезда является поляриссимой, то есть из всех видимых невооруженным глазом звезд располагается ближе всего к оси вращения Земли, а ее видимое положение в течение ночи меняется незначительно по сравнению с другими небесными телами.

За счет расположения возле оси вращения Земли Полярная звезда всегда находится в направлении на север и достаточно точно «указывает» на него, поэтому ориентирование по ней остается одним из лучших способов, когда под рукой нет специальных приборов, таких, как компас или GPS.

Кроме того, в отличие от магнитного компаса, работа которого связана с магнитными полюсами Земли, по Полярной звезде можно определить направление именно на северный географический полюс. Магнитный компас указывает на магнитный полюс, находящийся примерно в 500 км от полюса географического, и потому его показания менее точны, чем направление на север, определяемое по Полярной звезде.

Кроме того, Полярная звезда в течение суток «отклоняется» от направления на географический север примерно на ±45 угловых минут. Такая погрешность вполне приемлема для выполнения задач, связанных с ориентированием. Тем не менее, ориентирование по звездам (в том числе и по Полярной) чаще всего рассматривается в качестве аварийного варианта, когда приборы навигации вышли из строя или были утеряны.

Как определить стороны горизонта по Полярной звезде?

Если стать лицом к Полярной звезде, то впереди будет север, за спиной — юг, справа — восток, а слева — запад. Таким способом получается определить стороны горизонта с точностью, достаточной для большинства целей туристов и путешественников. На картинке показана схема такого ориентирования:

Для движения в нужном направлении нет необходимости постоянно сверяться с Полярной звездой. В лунную светлую ночь для этого достаточно один раз сориентироваться по ней, определить нужное направление движения, найти заметный ориентир (высокое дерево, вершину горы) в этом направлении, и впоследствии двигаться на него. Достигнув ориентира, нужно стать за ним, снова сориентироваться по Полярной звезде, выбрать новый ориентир, соответствующий заданному направлению, и двигаться на него. Чем дальше от путешественника будут находиться ориентиры, тем точнее будет выдержано направление движения.

Преимущество такого способа заключается в том, что ориентир поможет двигаться в нужном направлении, даже если Полярная звезда на небе закрывается облаками и ветвями деревьев, либо теряется в тумане.

Кроме сторон света по Полярной звезде можно определить широту той местности, в которой находится наблюдатель. Для этого достаточно вычислить угловую высоту Полярной звезды над уровнем горизонта — количество градусов будет соответствовать северной широте.

Обычно для определения широты местности по высоте Полярной звезды используют секстант, однако с этим справляются и некоторые компасы. Тем не менее, если под рукой не оказалось, ни того, ни другого, можно воспользоваться транспортиром с отвесом. Кратко этот способ можно описать так: к центру транспортира привязывается нитка или леска, на другом конце которой висит небольшой груз.

Транспортир подносится к глазу, переворачивается шкалой вниз и наклоняется до тех пор, пока Полярная звезда не окажется на прямой, проходящей через линейку транспортира и глаз. В этот момент нитка указывает на шкале транспортира угол α. Высота Полярной звезды над горизонтом будет равна 90°–α.

Нужно понимать, что определение широты, проведенное таким образом, будет менее точным по сравнению с измерениями, проведенными секстантом.

Наиболее точно данный метод работает в океане или море, но и здесь ошибка составит чуть более 80 км, что связано с некоторым удалением Полярной звезды от точки северного полюса. Такой способ малопригоден для пеших туристов, но полезен для моряков или летчиков, потерпевших аварию: вместе с определением долготы он поможет вычислить квадрат своего местонахождения.

Как найти Полярную звезду на небе?

Для нахождения Полярной звезды чаще всего пользуются двумя созвездиями — Большой Медведицы и Кассиопеи — хорошо заметными на ночном небе. Однако бывают ситуации, когда ни одно из них не видно на небосводе (например, закрывают деревья в лесу или облака). В этом случае можно воспользоваться созвездиями Лебедя и Ориона, который появляется над горизонтом в южной части неба в холодное время года. Кратко схемы поиска звезды можно описать так:

• По созвездию Большой Медведицы. В её «ковше» через две крайние звезды — Мерак и Дубхе — проводится воображаемый луч. На расстоянии, равном примерно пяти отрезкам Мерак—Дубхе, отмеренным от Дубхе, будет находится Полярная звезда, которая выделяется среди близлежащих звезд более ярким светом. Схема поиска показана на картинке:
• По созвездию Кассиопеи. Через две крайние звезды с одной стороны созвездия и через аналогичные две звезды с другой проводят два отрезка. От точки их пересечения через среднюю звезду Кассиопеи проводят луч, который указывает на Полярную звезду. Она будет находиться на расстоянии приблизительно двух отрезков между крайними звездами Кассиопеи;
• По созвездию Лебедя. От Гиены (эпсилон Лебедя) через Денеб (альфа Лебедя) проводится воображаемый луч, который всегда показывает на Полярную звезду. Она находится на нём на расстоянии, равном примерно четырем отрезкам Гиена—Денеб, отмеренным от Денеба;
• По созвездию Ориона. От средней звезды «пояса» Ориона через Меиссу проводится луч. Этот луч лежит вблизи Капеллы. Полярная звезда находится на этом луче примерно на таком же расстоянии от Капеллы, на каком Капелла находится от Меиссы. Эти построения показаны на картинке:

Необходимость использования этих созвездий связана с тем, что сама по себе Полярная звезда не сильно отличается по яркости от большинства других небесных тел и найти ее без вспомогательных созвездий бывает проблематично.

Ориентирование по Полярной звезде и карте

Когда Полярная звезда была найдена, по ней можно сориентировать карту. Для этого карта располагается на горизонтальной поверхности так, чтобы ее верхняя рамка (северная часть карты) была направлена строго на Полярную звезду. После этого по карте производятся все необходимые расчеты и ориентирование на местности.

Так, например, можно по силуэтам вершин гор или направлению зарева от далеких городов приблизительно определить свое положение на карте, а значит и на местности.

Если точно определить свое местоположение не получается и местность бедна на ориентиры, тогда находят так называемый аварийный азимут. Другими словами, с помощью транспортира находят по карте азимут на какой-нибудь линейный (например, трасса, железная дорога, река) или площадной (например, большое озеро, водохранилище, лесная поляна) ориентир, мимо которого невозможно было бы промахнуться при движении по этому азимуту. Добравшись до этого ориентира, снова сверяются с картой, пытаются по окружающим ориентирам более точно определить свое местоположение и принимают решение о дальнейшем направлении движения. Обычно этого достаточно, чтобы точно найти свое местоположение и выбраться к людям (по трассе, железной дороге и реке чаще всего можно выйти к населенным пунктам или встретить людей по пути), если в этом есть необходимость.

Описанные методы ориентирования по Полярной звезде хорошо работают в средних и низких северных широтах, но в высоких широтах северного полушария, где Полярная звезда находится почти строго над головой в центре небесной сферы, определение сторон света представляет некоторую сложность. На Северном полюсе звезда всегда находится практически в зените и практически не показывает никакого направления.

В литературе не удалось найти способа, которым можно было бы сориентироваться по Полярной звезде далеко на Севере, поэтому пришлось придумывать свой. Для его реализации через иголку продевается нитка, конец которой зажимается большим и указательным пальцами — получается отвес. Глаза защищаются очками.

Рука с ниткой поднимается над головой так, чтобы глаз, нитка и иголка были на одной прямой. С какой стороны от нитки с иголкой в этот момент будет находится Полярная звезда, с той стороны и будет север.

Если дует ветер, отвес нужно укрыть от него рукой или другим ветрозаслоном. Ошибка данного метода будет тем выше, чем ближе к северному полюсу будет находиться наблюдатель, и при прочих идеальных условиях (отсутствие ветра, точное нахождение глаза, нитки и иголки на одной прямой) метод перестанет работать на широте 89°16′.

Важно также помнить, что чаще всего ориентироваться приходится путешественникам и туристам, которые в высоких широтах бывают в основном в период полярного лета. В это время практически всегда светло и звезды (в том числе Полярная) на небе не видны. В этот сезон здесь практичнее использовать другие способы ориентирования.

Несколько полезных моментов

По Полярной звезде можно определить поправку магнитного компаса, необходимую для точности выбора направления движения и решения других задач. Для этого определяют, насколько направление северного конца магнитной стрелки компаса отличается от направления на Полярную звезду, а затем эту поправку учитывают при ориентировании карты.

Читайте подробнее про поправку компаса по Полярной звезде…Также важно отметить, что Полярной звездой именуется именно поляриссима (видимая звезда, находящаяся ближе всего к оси вращения Земли) в северном полушарии. В южном полушарии также имеется поляриссима, которую изредка называют Южной звездой, но она не такая яркая, как Полярная, и слабо видна на ночном небе, из-за чего намного реже используется для ориентирования.

Интересно и то, что в роли Полярной звезды не всегда выступала нынешняя альфа созвездия Малой Медведицы. Дело в том, что из-за прецессии земной оси звезды постепенно меняют свое положение относительно северного полюса. Так, например, в период с 1500 года до н.

Полярной звездой была β этого созвездия, а после 4100 года поляриссимой в северном полушарии будет гамма Цефея в то время, как альфа Малой Медведицы сместится на угол более 11 градусов от северного полюса Земли. Как видим, процесс смены Полярной звезды происходит очень медленно и для человека в течение его жизни практически не играет никакого значения.

Автор: Максим Чечетов

Узнайте также:

Как уже отмечалось в статье о небесной сфере, при некоторой сноровке, видя картину звездного неба над головой, можно достаточно точно сориентироваться на местности, ведь в зависимости от точки наблюдения, изменяется и «звездная карта» над головой.

Однако, по одному только общему виду звездного неба довольно трудно определить точную географическую широту места наблюдателя. И тут нам на помощь приходит, хотя и не самая заметная, но одна из самых важных звезд — полярная звезда, а точнее — метод определения широты по высоте полюса мира.

Метод определения широты места по Полярной звездеНаблюдатель, находясь на поверхности Земли в точке К, увидит полюс мира в точке Р. Ось мира и ось вращения Земли параллельны, так как расстояние до полюса мира бесконечно большое. Угол МОК является широтой места, а угол ВКР — высотой полюса мира. Угол МОК равен углу ВКР, как углы с взаимно перпендикулярными сторонами. Следовательно, географическая широта места наблюдателя равна высоте полюса мира, т. е. ф=hp.

Простое объяснение метода определения местоположения по Полярной звезде

Немного мудрено, правда? Сейчас объясню по-простому и за одно объясню при чем тут Полярная звезда.

В Северном полушарии, где мы с вами и находимся, Полярная звезда служит незаменимым навигационным инструментом. Почему? Потому что, при наблюдении с поверхности Земли, она расположена от Северного полюса мира на расстоянии менее 1°, то есть указывает почти точно на него.

А теперь представьте: вы стоите на земле и видите в небе полярную звезду. Вы — это точка А. Горизонт прямо по направлению вашего взгляда — точка Б, а звезда над головой — точка В. Берем условный «транспортир», ставим его на прямую соединяющую точку А и Б, и смотрим на сколько градусов от нашей прямой АБ отстоит точка В.

Полученное значение и есть широта того места, где вы находитесь в настоящий момент!

Например, если мы стоим на экваторе Земли, то Полярная звезда находится ровно на линии горизонта, т.е. угол составлял бы 0 градусов (широта 0). На территории России, полярная звезда видна при взгляде «по диагонали» и угол до неё составляет диапазон от примерно 40 до 70 градусов.

None Все файлы доступны только для зарегистрированных пользователей.Регистрация занимает не более пары минут.

opredelenie_wiroti_po_poliarnoi_zvezde.doc (176,0 KiB, 108 hits)У Вас нет доступа для скачивания этого файла.

____________________________________________________________________________________________Определение широты по Полярной звезде.

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

Высота полюса мира над горизонтом всегда равна широте места. К сожалению, в самих полюсах нет звезд, измеряя высоты которых, можно было практически сразу после исправления поправками получать широту. Но недалеко от северного полюса Р_N находится достаточно яркая звезда Малой Медведицы, называемой Полярной звездой. Координаты Полярной на 2001 г. = 38°45′ и = 89°16′. Следовательно, её полярное расстояние = 90° –

Высота полюса мира над горизонтом равна широте места. Точно на полюсах, как известно, светил нет, но вблизи Северного полюса мира располагается довольно яркая звезда Малой Медведицы называемая Полярной. Её склонение в настоящее время чуть более 89, прямое восхождение30. То есть вследствие суточного движения Полярная звезда будет описывать окружность вокруг Северного полюса мира радиусом насколько десятков минут.

По этой причине высота Полярной всегда близка широте и отличается от неё на величину некоторой поправки x. Задача определения широты сводится к нахождению этой поправки:

По формуле составлены таблицы в МАЕ «Широта по высоте Полярной», разбитые на три таблицы:

таблица Iдаёт значение поправки, аргумент для входа местное звёздное времяS_м.

таблица IIдаёт значения, в таблицу входят по местному звёздному времениS_ми высоте Полярнойh.

таблица IIIдаёт значения, в таблицу входят по местному звёздному времениS_ми дате.

В результате использования поправок широта находится по формуле: Этот метод применяться в течение всего года в северных широтах от 5Nдо75N. Севернее измерение высоты становится неудобным.

Влияние случайных и систематических ошибок значительно ниже, чем в предыдущем методе. 22. 12.

93 в Тс=6ч21м, находясь в счислимых координатах=46°26′,0N,=133°33. 8’W, измерили серию высот Полярной и заметили моменты ОСср=45°56,7′, Тхр=15ч15м31с. Другие данныеi+s=-1,4′,Uхр=+06м02с, е=12,3м.

Источник