Как определить широту по звездам. Почему вы сможете определить географические координаты по звездам?

Как определить широту по звездам. Почему вы сможете определить географические координаты по звездам?

Я полагаю, вы знаете, что такое географические координаты и что высота полярной звезды над горизонтом приблизительно равна широте места наблюдения. Точнее - высота полюса мира, так как полярная находится не точно в точке полюса, а отстоит от него почти на градус. Значит, для измерения широты достаточно измерить высоту полюса мира. Давайте опять прочитаем отрывок из все того же "Таинственного Острова".

Сайрес смит возвратился в Трубы. При свете очага он обстругал две маленькие гладкие дощечки и соединил их концами, так что получилось нечто вроде циркуля с раздвижными ножками. Для скрепления послужил толстый шип акации, найденный среди хвороста.

На юге линия горизонта, освещенная снизу первыми лучами луны, резко выделялась на небе и могла быть определена с достаточной точностью. В эту минуту созвездие южного креста казалось наблюдателю опрокинутым, а альфа находилась в основании созвездия, более приближенном к южному полюсу.

Это созвездие расположено не так близко к антарктическому полюсу, как полярная звезда к полюсу арктическому. Звезда альфа от него примерно на двадцать семь градусов отстоит. Сайресу Смиту это было известно, и он должен был учитывать данное расстояние при своих вычислениях. К тому же, инженер наблюдал эту звезду в момент ее прохождения через нижний меридиан. Это значительно облегчало вычисления.

Сайрес Смит направил одну ножку своего циркуля на морской горизонт, другую - на звезду альфа и по расстоянию между ними определил угловое расстояние альфы от горизонта. Чтобы твердо зафиксировать полученный угол, он приколол шипами акации обе ножки прибора к третьей поперечной дощечке, так что расстояние между ними было твердо закреплено.

После сделанного оставалось лишь вычислить этот угол, с поправкой на высоту над уровнем моря и учитывая понижение горизонта. Для этого надо было определить высоту плато. Величина угла даст высоту звезды альфа, а следовательно, и полюса над горизонтом - то есть широту острова, ибо широта какой-либо точки на земном шаре всегда равна высоте полюса над горизонтом в этой точке.

Здесь тоже автор допустил ошибку - в это время года (описанные события происходят в апреле) южный крест около полуночи находится в верхней кульминации, а не в нижней, т. е. пересекает меридиан не ниже, а выше полюса и высота альфы превышает 60°. Но дело даже не в этом - чтобы пользоваться таким "Угломерным Инструментом" нужно быть, наверное, хамелеоном - во всяком случае, такой большой угол визировать с рук точно не получится. Прибор придется, как минимум, установить на какое-то подобие штатива. Кстати, намного проще и точнее было бы измерять не высоту звезды над горизонтом, а её зенитное расстояние (направление вертикали не нужно визировать - его легко получить с помощью отвеса).

К тому же я, житель северного полушария (как и герои Жюля верна), ни за что бы не вспомнил склонение альфы южного креста. А вы?

Пожалуй, стоит подумать над другим способом - и этот способ известен еще с древних времен. Это определение широты по солнцу с помощью гномона.

Как и в предыдущей работе, определим высоту солнца - только на этот раз в момент полдня, когда тень гномона совпадает с полуденной линией (кстати, отметьте и точное время полдня - нам оно пригодится в дальнейшем.

Теперь главная проблема в определении широты - нахождение склонения солнца на момент наблюдений, причем желательно без компьютера (ведь мы на необитаемом острове. Думаю, даже феноменальная память сайреса Смита тут не поможет, значение этой величины придется посчитать, но - без расчетов!

Склонение солнца.

Мы знаем, что склонение солнца изменяется от - 23, 5° до 23, 5° (это наклон земной оси к эклиптике и широты линий тропиков, я надеюсь, что уж эти значения мы вспомним даже на необитаемом острове. Нам придется несколько упростить задачу и считать, что солнце движется по эклиптике равномерно. В этом случае склонение солнца приблизительно можно определить по формуле.

О = 23, 5°sin (D*360/365), где.

D - количество дней, прошедших после весеннего равноденствия.

Графически это можно сделать так:

Построим окружность радиусом 23, 5 единицы (что именно будет этой единицей измерения нам не важно - спичка, например, если придется рисовать на песке. Разделим ее на 12 частей, как в предыдущей работе, только на этот раз деления будут изображать месяцы, точнее, интервалы в 30, 5 суток. Теперь нужно лишь отложить на окружности дату наших наблюдений, считая горизонтальную ось - линией равноденствий (21 марта и 22 сентября), а вертикальную - солнцестояний (22 июня и 22 декабря. Дату лучше откладывать от ближайшей из этих точек для уменьшения ошибок. Проекция найденной точки на вертикальную ось и даст значение склонения солнца? О - осталось только точно измерить его нашим "Эталоном Длины" - спичкой. Такое простое построение гарантирует определение склонения с точностью не хуже 1/2 градуса.

Определение широты по солнцу.

Теперь можно найти широту точки наблюдения - из рисунка видно, что.

=90°-h? О, где.

О - склонение солнца, h - высота солнца над горизонтом.

Теперь займемся долготой. Здесь без знания времени не обойтись, но, в отличие от жюльверновского XIX века, теперь точные часы не редкость, так что будем полагать, что нам известно время с ошибкой не более полминуты. На этот раз наша задача, кажется, очень проста - ведь долгота (в часовой мере) есть разность между местным и гринвичским временем. Осталось только определить гринвичское время. Но так как мы определяем момент полдня по солнцу, (т. е. по истинному солнечному времени) то и гринвичское время нам нужно тоже истинное солнечное. Наши же часы среднее поясное время показывают. Дело в том, что солнце движется по эклиптике неравномерно и продолжительность суток немного меняется на протяжении года, что, конечно, очень неудобно для счета времени. Поэтому и было принято "Равномерное" среднее солнечное время, которое определяется по воображаемой точке, совершенно равномерно движущейся по небесному экватору. Разница между средним и истинным солнечным временем может достигать 16 минут и называется уравнением времени. О нем мы поговорим в следующей главе, пока же будем считать, что эта поправка нам известна или мы наблюдаем в один из дней, когда среднее солнечное время совпадает с истинным - это происходит 4 раза в году - 16 апреля, 14 июня, 1 сентября и 25 декабря.

= tm -tгр = tm - (Tn - n ), где.

- Географическая долгота.

tгр - Истинное гринвичское солнечное время.

tm - истинное местное время.

Tn - среднее поясное время n - го часового пояса.

- Уравнение времени.

А в момент местного полдня.

= 12 ч -tгр = 12 ч - Tn n -?

(Долгота считается положительной к Востоку от Гринвича).

Номер часового пояса в этой формуле - целое число, показывающее, на сколько часов поясное время отличается от гринвичского. Так, Москва находится во втором часовом поясе, но в 30-е годы XX века было введено "Декретное" время, на час опережающее поясное, кроме того, летом стрелки часов переводятся еще на час вперед, следовательно, разница между московским и гринвичским временем составляет 3 часа зимой и 4 - летом.

Теперь мы можем определить гринвичское истинное солнечное время, а, следовательно, и географическую долготу места наблюдения.

А теперь снова посмотрим, как действовали герои Жюля верна:

- Сегодня пятнадцатое апреля, не правда ли?

- Да, мистер сайрес, - ответил юноша.

- В таком случае, завтра, если не ошибаюсь, наступит один из четырех дней в году, когда истинное время совпадает со средним. Иначе говоря, дитя мое, завтра солнце пересечет меридиан за несколько секунд до полудня. В том случае, если будет хорошая погода, мне, вероятно, удастся определить долготу нашего острова с приближением до нескольких градусов.

Сайрес Смит отыскал на берегу совершенно чистое место, хорошо выровненное отливом. Тонкий слой песка был гладок, как зеркало, песчинки лежали одна к одной, словно на подбор. Впрочем, этот слой мог быть не вполне горизонтальным, а воткнутая в него шестифутовая жердочка могла стоять и не совсем отвесно. Наоборот, инженер даже наклонил ее слегка к югу, то есть в противоположную от солнца сторону, ибо не следует забывать, что обитатели острова линкольна находились в южном полушарии и потому видели дневное светило не над южным, а над северным горизонтом.

Тут харберт понял, каким образом инженер собирается установить момент кульминации солнца или его прохождения через меридиан, то есть, другими словами, время полудня для данной местности. Этому должна была служить тень палочки на песке. Таким способом сайрес Смит без всяких инструментов мог получить достаточно точные результаты.

Действительно, в ту минуту, когда тень станет короче всего, будет ровно двенадцать часов дня. Наблюдателю оставалось только следить за концом тени, чтобы заметить, когда она снова начнет удлиняться. Наклонив жердь к югу, Смит увеличил размеры тени, чтобы легче было наблюдать за ее изменениями. Ведь чем крупнее стрелка часов, тем заметнее ее движение. А тень жердочки на песке была, в сущности, той же стрелкой на циферблате.

Когда нужный момент наступил, сайрес Смит опустился на колени и начал отмечать постепенное уменьшение тени, втыкая в землю маленькие прутики. Товарищи инженера, низко склонившись, с величайшим интересом следили за этой операцией.

Журналист держал в руках свой хронометр, готовясь отметить его показания в ту минуту, когда тень будет всего короче. Вычисление производилось 16 апреля, в день, когда среднее время совпадает с истинным временем. Следовательно, показания часов Гедеона спилета должны были соответствовать истинному вашингтонскому времени, что значительно упрощало вычисления.

Между тем солнце медленно подвигалось по небу. Тень от палочки все короче становилась. Но вот инженеру показалось, что она снова начала удлиняться, и он спросил:

- Который час?

- Пять часов и одна минута, - немедленно ответил спилет.

Теперь оставалось только сделать расчет. Это было весьма просто. Разница во времени между Вашингтоном и островом линкольна составляла, в круглых цифрах, пять часов - иначе говоря, когда на острове линкольна наступил полдень, в Вашингтоне было уже пять часов вечера. Солнце в своем кажущемся движении вокруг земли проходит один градус в четыре минуты, или пятнадцать градусов в час. Пятнадцать градусов, умноженные на пять, составляют семьдесят пять градусов.

Итак, если Вашингтон лежит на 77°3'11", или, в круглых цифрах, на семьдесят седьмом градусе от гринвичского меридиана, который американцы, подобно англичанам, считают за нулевой, то, значит, остров линкольна расположен на 77° 75° к Западу от Гринвича, то есть на 152° западной долготы.

Сайрес смит сообщил эту цифру своим товарищам. Учитывая, как и при измерении широты, погрешности наблюдения, он счел возможным утверждать, что остров линкольна лежит между тридцать пятой и сороковой параллелями и между сто пятидесятым и сто пятьдесят пятым меридианами к Западу от Гринвича.

М - да. Все рассуждения и вычисления безукоризненны, но с практическими наблюдениями на этот раз все совсем плохо. Длина тени около полудня изменяется довольно медленно и определить момент, когда она станет самой короткой вряд ли получится с точностью лучше, чем 10-15 минут, да и наклон гномона "на Глазок", как и возможная негоризонтальность площадки только внесут дополнительные ошибки в измерения. И ведь что самое обидное - инженер ранее определил направление меридиана, но почему-то не воспользовался им для определения момента полдня.

А какова точность полученного нами результата? Попробуем оценить ее хотя бы приблизительно. Примем, что ошибка наблюдения тени гномона в угловой мере не превышает 1/2° и вызвана нечеткостью тени, примерно такую же по величине ошибку могут дать погрешности при установке гномона (отклонение его от вертикали и площадки от горизонтальной поверхности), наши геометрические построения при определении склонения солнца и его высоты - еще 1/2°. То есть суммарная ошибка (а ошибки имеют противное свойство складываться) может достигнуть полутора градусов. При определении долготы ошибки вызваны только наблюдениями с помощью гномона, и погрешностью хода наших часов. Таким образом, если мы знаем время с точностью до полуминуты, что составляет 1/8° в переводе в угловые величины, то суммарная ошибка может составить около 1° 8' дуги. Чтобы оценить эти величины в единицах расстояния нужно вспомнить, что 1 морская миля (1852 м) равна средней длине дуги меридиана в 1 угловую минуту. Значит, отклонение определенных нами координат от истинных не превысит 90 миль по широте и 68 миль по долготе, причем с учетом того, что мы находимся не на экваторе (длина дуги в 1' параллели уменьшается с увеличением широты), долготная ошибка может быть заметно меньше.

Как определить географическую широту по звездам. Первый способ

Определить географическую широту можно из наблюдения Полярной звезды. Если считать, что Полярная звезда указывает Северный полюс мира, то приближенно высота Полярной звезды над горизонтом дает нам географическую широту места наблюдения. Если измерить высоту Полярной звезды в верхней и нижней кульминациях, то получим более точное значение широты места наблюдения: \

Это равенство получаем из равенств \(h_{Н} = δ - (90° - φ)\) и \(h_{B} = 90° + φ - δ\). Формула \(φ = \frac{h_{В} + h_{Н}}{2}\) пригодна для всех незаходящих звезд, у которых верхняя и нижняя кульминации находятся по одну сторону от зенита.

Как определить географическую широту по Полярной звезде. Ориентирование по часам, солнцу и звездам, определение географической долготы и широты полевых условиях.

По компасу  ориентирование и определение сторон 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, 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.

Ориентирование 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 проводят ориентирование по созвездию Южный Крест — четырем ярким звездам, расположенным в форме креста.

Направление и ориентирование 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.

Видео MaJey рассказывает: Широта местности. Полярная звезда.

Определить стороны горизонта по солнцу и звездам. Определение сторон света

Приво многих экстремальных ситуациях, человек в первую очередь должен уметь сориентироваться на местности, и хотя бы представлять куда ему двигаться. Для этого в первую очередь необходимо правильно определить стороны света, а в частности определить севера. Существует несколько способов определения сторон света. Самый известный - это определение сторон света по компасу.

Здесь все просто:

• стрелка N указывает на Север,
• E - Восток,
• W - Запад,
• S - Юг.

Но это при условии наличия у вас компаса, что не всегда бывает так. Поэтому необходимо знать способы определения сторон света без компаса по солнцу, часам, звездам, луне, природным приметам ориентирования.

Способ №1. Определение севера по полярной звезде .

Способ определения севера по полярной звезде пригоден только в более менее ясную ночь в северном полушарии, когда на небе видны звезды.

Для этого необходимо:

1). Найти на небе созвездие Большой Медведицы (Большой ковш).

2). Расстояние между двумя крайними звездами отложить пять раз по прямой в сторону созвездия Малой Медведицы (малый ковш). Отложенный отрезок совпадет с последней звездой в хвосте Малой Медведицы. Это и будет Полярная звезда, от которой мысленно провести отвесную линию к Земле. Это и будет направление на север.



Определение севера по полярной звезде.

Способ №2. Определение сторон света по созвездию Южного Креста .

Этот способ пригоден для определения направлений в южном полушарии. Созвездие Южный Крест состоит из четырех ярких звезд, взаимно расположенных в виде креста. Для более точного определения Юга пользуются прямой, проложенной через через две звезды, расположенные слева от Южного Креста. Пересечение этой прямой и прямой, отложенной от Южного Креста и будет направлением на Юг.



Определение сторон света по созвездию Южного Креста

Способ №3. Определение сторон света по Солнцу и часам .

В солнечную погоду стороны света можно определить при наличии часов. Для этого необходимо расположить часы так, чтобы часовая стрелка указывала на Солнце. Угол между часовой стрелкой и 12 часами разделить пополам, а линия разделяющая этот угол и будет указывать на Юг, причем Юг до 12 ч будет с правой стороны от Солнца, а после 12 ч с левой. Этот способ годится для определения направления днем, а именно с 6 часов утра и до 6 часов вечера.

Во многих регионах страны, летом время переводится на час, поэтому полдень наступает в 13 часов дня, т.е угол измеряется между часовой стрелкой и цифрой 1. На территории СССР, а в последствии и России было введено декретное время, опережающее поясное на час, т.е летом у нас полдень наступает в 14 часов, соответственно угол, указывающий на Юг, уже измеряется между часовой стрелкой и цифрой 2.



Определение сторон света по Солнцу и часам.

Более подробно можете почитать здесь .

Способ №4. Определение сторон света по луне и часам .

Направление сторон света по Луне определяется так же, как и по Солнцу, но предварительно необходимо определить, в какое время Солнце будет находиться в том же направлении, где Луна в данный момент. Для определения сторон света необходимо:

1). Условно разделить радиус диска Луны на 6 равных частей, и определить, сколько таких частей содержится в видимой части лунного диска.

2). Далее необходимо к часу наблюдения либо прибавлять количество долей, либо отнимать. Прибавлять, если Луна убывает (на небе виднеется левая часть диска), и отнимать, если виднеется правая часть диска, т.е. когда Луна прибывает.

3). Полученное таким образом число необходимо отметить на циферблате и совместить с направлением на Луну. Линия, делящая угол между цифрой 1 (зимой) или на цифру 2 (летом) и направлением на Луну укажет направление на Юг.

Как определить в любом месте географическую широту. Как узнать широту любого объекта?

Можно определить широту и долготу на карте. Посмотрите на какой параллели обозначен объект. Если она не указана, то самостоятельно вычисляйте расстояние между линиями-соседками. Потом находите градус параллели, которую ищете.

На экваторе широта географическая — 0°. Точки, которые на одной и той же параллели будут иметь ту же широту. Если возьмете карту, то увидите её на рамках, если глобус, то там, где пересекаются параллели с 0° и 180° меридианами. Широты географические бывают от 0° и только до 90° (у полюсов).

Как определить широту и долготу. Определение точного значения географических координат

Как определить долготу и широту точки точнее, чем 0,5°? Сначала необходимо выяснить, какой масштаб имеет карта, с которой ведется работа. Обычно в одном из углов карты указывается масштабная линейка, показывающая соответствие расстояний на карте расстояниям в географических координатах и в километрах на местности.

После того как найдена масштабная линейка, необходимо взять простую линейку с миллиметровыми делениями и измерить расстояние на масштабной линейки. Пусть в рассматриваемом примере 50 мм соответствует 1° широты и 40 мм - 1° долготы.

Теперь располагаем линейку так, чтобы она оказалась параллельной линиям долготы, нарисованным на карте, и измеряем расстояние от рассматриваемой точки до одной из ближайших параллелей, например, расстояние до параллели 11° равно 35 мм. Составляем простую пропорцию и получаем, что это расстояние соответствует 0,3° от параллели 10°. Таким образом, широта рассматриваемой точки равна +10,3° (знак плюса означает северную широту).

Аналогичные действия следует проделать для долготы. Для этого следует расположить линейку параллельно линиям широты и измерить расстояние до ближайшего меридиана от выбранной точки на карте, допустим, это расстояние равно 10 мм до меридиана 67° западной долготы. Согласно правилам пропорции получаем, что долгота рассматриваемого объекта равна -67,25° (знак минуса означает западную долготу).

Как определить широту места. Совет 5 : Как определить географическую широту

Знание географической широты, на которой находится ваш дом, может оказаться весьма полезным. Несмотря на то что сегодня точное местоположение легко можно определить с помощью компактных навигаторов, ориентироваться на местности «старыми» способами по-прежнему актуально и очень интересно.

Вам понадобится

• Минимальные знания звездного неба, а также:
• - две рейки,
• - болт с гайкой,
• - транспортир.

Инструкция

1

Чтобы определить географическую широту места, необходимо изготовить простейший транспортир.
Возьмите две прямоугольные деревянные планки длиной метра по полтора-два и скрепите шарнирно их концы по принципу циркуля. Воткните одну ножку циркуля в землю и установите ее вертикально по отвесу. Вторая планка должна достаточно туго двигаться на шарнире. В качестве шарнира можно использовать болт с гайкой .
Эти предварительные работы должны быть проделаны днем, до наступления сумерек. Погоду, естественно, надо выбрать достаточно безоблачную, чтобы можно было наблюдать звездное небо.

2

С наступлением сумерек выйдите во двор и найдите на небосклоне Полярную звезду.
Чтобы определить местоположение звезды , найдите созвездие Большой медведицы. Для этого повернитесь лицом на север и постарайтесь разглядеть семь звезд , образующих очертание большого ковша. Обычно это созвездие легко отыскивается.
Теперь мысленно проведите линию через две крайние звезды ковша в сторону раструба и отмерьте на ней пять отрезков, равных расстоянию между этими звездами.
Вы попадете на достаточно яркую звезду, которая и будет Полярной. Удостоверьтесь, что вы не ошиблись: найденная звезда должна быть концом малого ковша – созвездия Малой медведицы.

3

Направьте подвижную ножку циркуля строго на Полярную звезду. Для этого вам придется несколько повернуть в земле устройство и вновь выставить по отвесу вертикальную рейку. Теперь как бы «прицельтесь» в звезду – так делают геодезисты – и зафиксируйте положение прибора, прикрутив гайку на шарнире.
Теперь с помощью транспортира замерьте угол между направлением на звезду и вертикальной стойкой. Сделать это можно уже на свету, перенеся зафиксированное устройство в помещение.
Из полученного результата отнимите 90 градусов – это и будет широтой вашего места.