Долгота по хронометру - Longitude by chronometer

Долгота по хронометру это метод, в навигация, определения долгота используя морской хронометр, который был разработан Джон Харрисон в первой половине восемнадцатого века. Это астрономический метод расчета долготы, на которой линия положения, проведенная с помощью секстанта любого небесного тела, пересекает принятую наблюдателем широту.^[1] Чтобы рассчитать линию положения, необходимо знать время визирования, чтобы небесное положение, то есть часовой угол по Гринвичу (небесная долгота, измерялось в западном направлении от Гринвич ) и склонение (небесная широта - измеряется к северу или югу от экватора или небесного экватора) наблюдаемого небесного тела. Все, что может быть получено из одного прицела, - это одна позиционная линия, которая может быть достигнута в любое время в дневное время, когда видны и морской горизонт, и солнце. Для исправления ошибки должны быть видны несколько небесных тел и морской горизонт. Обычно это возможно только на рассвете и в сумерках.

Угол между морским горизонтом и небесным телом измеряется с помощью секстант и время отмечено. Чтение секстанта известно как «высота секстанта». Это исправляется использованием таблиц до «Истинной высоты». Фактическое склонение и часовой угол небесного тела находятся из астрономических таблиц для времени измерения и вместе с «Истинной высотой» помещаются в формулу с предполагаемой широтой. Эта формула вычисляет «истинный часовой угол», который сравнивается с предполагаемой долготой, обеспечивая поправку к предполагаемой долготе. Эта поправка применяется к предполагаемому положению, так что линия положения может быть проведена через предполагаемую широту на скорректированной долготе под углом 90 ° к азимуту (пеленгу) небесного тела. Положение наблюдателя где-то вдоль линии положения, не обязательно на найденной долготе на предполагаемой широте. Если два или более визирования или измерения выполняются с интервалом в несколько минут друг от друга, может быть получена «точка», а положение наблюдателя определяется как точка пересечения линий положения.

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

Отсюда видно, что навигатору нужно будет очень точно знать время, чтобы положение наблюдаемого небесного тела было известно столь же точно. Положение солнца указывается в градусах и минутах к северу или югу от экватора 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, произвел серию хронометров, кульминацией которой стала его знаменитая модель H-4, которая удовлетворяла требованиям к стандартному судному хронометру.

Многие страны, такие как Франция, предложили свои собственные эталонные долготы в качестве эталона, хотя мировые мореплаватели обычно принимают эталонные долготы, табулированные британцами. Исходная долгота, принятая британцами, стала известна как нулевой меридиан и в настоящее время принимается большинством стран в качестве отправной точки для всех измерений долготы. Главный меридиан нулевой долготы проходит по меридиану, проходящему через Королевскую обсерваторию в Гринвиче, Англия. Долгота измеряется к востоку и западу от нулевого меридиана. Для определения «долготы по хронометру» навигатору требуется 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, было переименовано в Всемирное координированное время (UTC), в просторечии известное как «зулусское время».

Полдень на долготу

Полуденные прицелы получают широту наблюдателя. С помощью полуденного прицела невозможно определить долготу с точностью лучше 10 морских миль. Полуденное зрелище называется высотой меридиана.^[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 определение точного времени, когда Солнце находится на самом высоком уровне путем прямого наблюдения, невозможно, и поэтому невозможно получить точную долготу в момент кульминации. Тем не менее, можно определить время кульминации по долготе с полезной точностью, выполнив среднее время наблюдения, когда солнце поднимается и опускается до и после момента кульминации. Сняв показания секстанта за 15-30 минут до местного полудня (кульминация) и отметив время, затем оставив секстант установленным под тем же углом, и затем наблюдая момент времени, в который солнце проходит через смотровую трубу при его спуске. от самой высокой высоты между полчаса и часом позже, два раза можно усреднить, чтобы получить долготу, достаточно точную для навигации (в пределах 2 морских миль).^[3]

Исправления в процессе

К сожалению, Земля не совершает идеальную круговую орбиту вокруг Солнца. Из-за эллиптической природы орбиты Земли вокруг Солнца, скорость видимой орбиты Солнца вокруг Земли меняется в течение года, и поэтому кажется, что она очень немного ускоряется и замедляется. Следовательно, полдень на нулевом меридиане редко, если вообще когда-либо, приходится на 1200 UTC, а скорее наступает на несколько минут и секунд до или после этого времени каждый день. Это небольшое дневное отклонение было рассчитано и указано для каждого дня года в Морском альманахе под названием Уравнение времени. Это изменение должно быть добавлено или вычтено из всемирного координированного времени местного кажущегося полудня, чтобы повысить точность расчета. Даже с учетом этого другие факторы, в том числе сложность определения точного момента местного видимого полудня из-за сглаживания дуги Солнца по небу в ее самой высокой точке, снижают точность определения долготы хронометром как методом астронавигации. Точность определения местоположения, составляющая менее 10 морских миль (19 км), трудно достичь с помощью метода "долгота по хронометру". Другие методы астрономической навигации, включающие более широкое использование как Морского альманаха, так и таблиц уменьшения видимости, используются навигаторами для достижения точности в одну морскую милю (1,9 км) или меньше.

Прицел времени

Расчет долготы по времени.

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

Временное зрение - это общий метод определения долготы по астрономическим наблюдениям с помощью хронометра; эти наблюдения сокращаются путем решения навигационный треугольник для угла меридиана и требуются известные значения высоты, широты и склонения; меридианный угол конвертируется в местный часовой угол и сравнивается с часовым углом по Гринвичу.

Если Декабрь - склонение наблюдаемого небесного тела, а Ho - его наблюдаемая высота, местный часовой угол, LHA, получается для известной широты B к:

${ displaystyle cos (LHA) = { frac { sin (Ho) - sin (Dec) cdot sin (B)} { cos (Dec) cdot cos (B)}} ,}$

Временной прицел был дополнением к полуденному прицелу или широте Полярной звезды, чтобы получить точку.

Смотрите также

внешняя ссылка

Навигационные алгоритмы http://sites.google.com/site/navigationalalgorithms/
Таблицы навигации: полуденные снимки

[1] Основные принципы морской навигации, автор Д. А. Мур, опубликованный Канди, стр. 89

[2] Основные принципы морской навигации, автор Д. А. Мур, опубликованный Канди, стр. 81

[3] Американский практический навигатор (боудич), Натаниэль Боудитч, стр.

[1]

[2]

[3]