19. Звездный глобус. Опознание светил.Нанесение планет и снятие координат.

Звездный глобус. Звездный глобус (рис. 33) предназначен для приближенного решения задач мореходной астрономии.

Рис. 33

Звездный глобус является моделью небесной сферы в виде шара, закрепленного в полюсах мира (1) в металлическом меридиональном кольце (4). Наименование северного полюса мира определяется по Полярной звезде.

После установки звездного глобуса по широте наблюдателя и местному звездному времени наблюдений меридиональное кольцо соответствует меридиану наблюдателя.

В рабочем состоянии звездный глобус находится в горизонтальном кольце ящика, являющегося истинным горизонтом (7), на котором нанесена градуировка координаты азимута в круговом счете и наименование основных направлений – N, E, S, W.

На кольце истинного горизонта установлена подвижная крестовина вертикалов (8), на которых нанесена градуировка координаты высоты. Верхняя точка крестовины (пересечение вертикалов) соответствует точке зенита наблюдателя (6).

На глобусе двойными линиями нанесены следующие основные круги небесной сферы: небесный экватор (2), эклиптика (9) и меридианы точек равноденствий и солнцестояний.

Шкала небесного экватора оцифрована в градусной мере через 10° и во временной мере от точки Овна (на глобусе 360°). Отсчет на экваторе у меридионального кольца в качестве меридиана светила является прямым восхождением светила , а отсчет в качестве меридиана наблюдателя является местным звездным временем S_м.

Боковая шкала меридионального кольца предназначена для установки звездного глобуса по широте места наблюдателя и оцифрована в градусах от 0° на полюсах мира до 90° на небесном экваторе. Шкала на верхней поверхности меридионального кольца является шкалой координаты склонения () планет, Луны и Солнца и ограничена величиной 30°.

Кроме того, на глобус нанесена сетка небесных меридианов (3) через 15° и небесных параллелей (5) через 10°, а также места 167 звезд, отмеченные греческими буквами и русскими названиями созвездий.

Расположение и конфигурация созвездий на звездном глобусе является зеркальным по отношению к картине наблюдаемой с Земли, т.е. наблюдатель находится в центре звездного глобуса. Поэтому при изучении и ориентировки наблюдаемого звездного неба используют карты звездного неба, которые прилагаются в каждом МАЕ, а не звездный глобус.

Решение задач на звездном глобусе. С помощью звездного глобуса решают следующие основные задачи:

• нанесение на глобус планет Солнца и Луны;

• опознание светила (определение названия звезды или планеты);

• подбор звезд для наблюдений;

• определение времени наблюдений Солнца при определении места судна по Солнцу.

Примечание. При решении задач на глобусе используются горизонтная (h и А) и 2–я экваториальная ( и ) система координат, т. е. часовые углы светил не используются.

Опознаватель звезд «STAR FINDER 2102-D» Вместо звездных глобусов за рубежом широко применяются опознаватели звезд например «Star Finder 2102-D».

21. Основные теории секстана. Выверки. Опр. Поправки индекса.

Теоретические основы секстана

Секстаном называется угломерный инструмент, построенный на принципе отражательной системы и предназначенный для измерения углов на подвижном основании.

Рис. 37

Принцип измерения углов навигационным секстаном (рис. 37) и основан на законе оптики «угол падения луча равен углу отражения» и теоремы геометрии «внешний угол треугольника равен сумме двух внутренних углов не смежных с ним».

Отражательная система секстана состоит из 2–х зеркал А и В, плоскости которых перпендикулярны плоскости рисунка:

• В – большое (подвижное) зеркало, которое вращается на оси перпендикулярной плоскости рисунка (лимба);

• А – малое (неподвижное) зеркало, причем его левая половина прозрачная для прохождения луча от прямовидимого объекта Г , а правая половина – зеркальная.

 – угол падения (отражения) луча светила (объекта) на большом зеркале В.

 – угол падения (отражения) отраженного луча от большого зеркала В на малое зеркало А.

Измерение угла достигается путем поворота зеркала В до совмещения дважды отраженный луч от объекта З (светило) с прямовидимым лучом от объекта Г (горизонт).

Установим зависимость между измеряемым углом h и углом образованным пересечением плоскостей зеркал  .

Поправка места нуля. Действительное место нуля секстана практически не совпадает с нуль-пунктом лимба вследствие нарушения правильного положения малого и большого зеркал при работе с секстаном.

Рис. 38

На рис. 38 действительное место нуля секстана относительно удаленного объекта (луч света прямовидимый через зеркало А и луч света Г₁ на большое зеркало В параллельны) определяется положением зеркала В (линия 1 – ВМ₀).

Поправкой места нуля i₀ называется разность между нуль-пунктом 0° (360°) и отсчетом места действи-тельного нуля на лимбе М₀.

i_о = 0°(360°) – M_o (71)

Например, на рис. 38 поправка положительная (+ i_o).

Так как при измерении углов отсчет на лимбе секстана (ОС – отсчет секстана) снимается относительно 0°, то действительный угол получим после исправления его поправкой i_о, т. е.

h = OC + i_о. (72)

Поправка за параллакс зеркал. В навигации секстан используется для измерений горизонтальных и вертикальных углов относительно земных ориентиров или измерений высоты светила относительно земного объекта (например, берега или ватерлинии другого судна перекрывающих горизонт под светилом). Так как расстояние между центрами зеркал А и В по вертикали (сторона ВЕ рис. 38) приблизительно равна 5 см., то лучи ПВ и ПА не параллельны и образуют угол у.

Параллаксом зеркал называется угол, под которым видны зеркала А и В со стороны ориентиров.

При совмещении прямовидимого луча П₁ с отраженным от зеркала В лучом П₂ (линия П₁П₂ в окуляре трубы рис. 38) получим начальный отсчет на лимбе М_o (линия ВМ_o). Линии Г₁ прямовидимый (слева) и Г₂ отраженный (справа) горизонты. Угол между ними равен у.

Величина угла у зависит от расстояния ПЕ. Определим расстояние, при котором у < 0,1. Из ПВЕ имеем

tg y = BE / ГЕ, (73)

принимая tg y = у arc 1 получим

(74)

Следовательно, при расстоянии более 1 мили у = 0.

Поправка индекса секстана. Отсчет на лимбе секстана при совмещении прямовидимого и отраженного изображений объекта называется отсчетом индекса Oi.

Поправкой индекса секстанa i называется алгебраическая разность между нуль-пунктом 0°(360°) и отсчетом индекса секстана.

i = 0°(360°) – Oi (75)

Поправка индекса может быть со знаком «+» или «–» и равна сумме поправки места нуля лимба (i_o) и параллакса зеркал (у).

Выверка секстана. При измерении углов в отсчетах секстана (ОС) имеются погрешности, как в отсчете любого механического измерительного прибора. Эти погрешности для секстана возникают из-за нарушения параллельности визирной оси дневной трубы плоскости лимба, перпендикулярности плоскости большого и малого зеркал к плоскости лимба, т. е. параллельность плоскостей зеркал в положении алидады 0°.

Процесс регулировки секстана с целью уменьшения этих ошибок называется выверкой секстана. В комплект секстана входят два диоптра и регулировочный ключ, предназначенные для выполнения выверки секстана.

Выверка секстана выполняется в следующей последовательности:

• параллельность оси дневной трубы плоскости лимба;

• перпендикулярность большого зеркала к плоскости лимба;

• перпендикулярность плоскости малого зеркала к плоскости лимба методом параллельности плоскостей большого и малого зеркал;

• уменьшение поправки индекса секстана – параллельность плоскостей зеркал в положении алидады 0°.

Выверка параллельности оси дневной трубы плоскости лимба. Приблизительная оценка параллельности (проверка необходимости выполнения выверки) выполняется секстаном с дневной трубой и алидадой установленной на отсчет более 30°, причем трубу секстана следует направить ниже горизонта.

Выверка перпендикулярности большого зеркала к плоскости лимба. Эта выверка выполняется в помещении. Секстан без трубы устанавливается горизонтально на ящик секстана. Алидаду поставить на отсчет около 40° и откинуть светофильтры большого зеркала.

Выверка перпендикулярности малого зеркала плоскости лимба методом параллельности плоскостей зеркал. Эта выверка выполняется с дневной трубой секстана ночью по неяркой звезде, находящейся на небольшой высоте, а днем по Солнцу.

Уменьшение поправки индекса секстана. Уменьшение поправки индекса секстана выполняется путем изменения положения малого зеркала с помощью его регулировочного винта 3 рис. 42.

Она может выполняться по горизонту, звезде или Солнцу так же, как выверка параллельности малого зеркала большому зеркалу. Отличие состоит в том, что отраженное и прямовидимое светило совмещается при помощи регулировочного винта по вертикали.

Рис. 47

Определение поправки индекса по Солнцу. Определение поправки индекса по Солнцу (рис. 47) является наиболее точным (±0,1), так как наблюдатель имеет возможность оценить точность измерений.

Алидаду секстана, приготовленного для наблюдений Солнца, устанавливают около 0° (между отсчетом 0° и 359°). После наведения трубы на Солнце отраженное изображение С₁ будет находиться над прямовидимым изображением С.

Вращая отсчетный барабан, совместить край отраженного изображения С₁ с краем прямовидимого С (рис. 47 положение С₁) и снять первый отсчет секстана Оi₁ (359°--,-‘)_.

Затем перевести отраженное изображение С₁ через прямовидимое в положение С₂ и снять отсчет секстана Оi₂ (0°--,-′=360°--,-′).

Средний отсчет Оi_ср соответствует отсчету совмещения центров прямовидимого и отраженного изображений Солнца, а поправку индекса получим по формуле

(79)

Оценка точности наблюдений основана на сравнении действительного радиуса Солнца (R_МАЕ), который находим в МАЕ на дату наблюдений, с радиусом, полученным из наблюдений (R_изм).

По рис. 47 видно, что разность отсчетов индексов равна

4R_изм = Оi₂ – Оi_1. (80)

Расхождение 4R_изм с 4R_МАЕ должно быть не более ±0,4. Расхождение больше +0,4 означает, что край отраженного Солнца не совмещен (не доведен) с краем прямовидимого Солнца, а расхождение меньше –0,4 означает перекрытие краев отраженного и прямовидимого Солнца.

Точность поправки индекса по Солнцу 0,1 обеспечивается при осреднении 3-х значений i.