Linia de înălțime

Linia de înălțime , obținută din măsurarea înălțimii unei stele la orizont și trasată pe harta nautică , este un loc de poziție al navei .

Descoperire

Descoperirea liniei de înălțime se datorează căpitanului Thomas H. Sumner . Cu nava sa venind din Charleston (Carolina de Sud) și îndreptată spre Greenock (Scoția), după ce nu a putut să-și detecteze poziția timp de 700 de mile marine din cauza vremii nefavorabile, în jurul orei 10 dimineața, la 17 decembrie 1837, datorită unei pauze bruște în cu o pătură densă de ceață, a reușit să ia o înălțime de Soare. Sumner estimat a fi la sud de Irlanda în latitudine 51 ° 37 'N și longitudine 6 ° 40' WG., într-o poziție aproape de virajul spre nord pentru a intra în Canale di San Giorgio: o cotitură prematură ar fi adus nava spre Carnsore Point, în timp ce una întârziată spre stâncile din Small. Cu acea înălțime unică a Soarelui, Sumner a calculat longitudinea cu vechile metode, totuși, neavând încredere în latitudinea estimată, a refăcut calculul mărindu-l mai întâi cu 10 'apoi cu 20'. El a obținut astfel trei puncte care, raportate pe harta nautică, au format o linie dreaptă și care erau echidistante una de cealaltă. Această linie arăta spre farul plutitor al lui Small. Sumner a simțit că această linie era un loc de poziție al navei, a schimbat cursul și a urmat această linie și, după o oră, a văzut farul. În 1843, după șase ani, Sumner a descris descoperirea sa într-un pamflet intitulat „O metodă nouă și precisă de a găsi poziția unei nave pe mare, prin proiecție pe harta lui Mercator” publicat la Boston, care a devenit imediat răspândit, atât de mult încât un an mai târziu a fost adoptat de toate navele SUA.

Cerc de înălțime

Cercul de înălțime (roșu) proiectat pe sfera cerească:
P = pol înalt, Z = zenitul observatorului, A = punct subastral , QQ '= ecuator, PG = meridianul Greenwich

Metode vechi de determinare a longitudinii și latitudinii

Până la apariția cronometrului marin, coordonatele de poziție ale navei au fost obținute cu metoda distanței lunare , care a folosit poziția relativă a Lunii în sfera cerească pentru a calcula ora locală.

Cronometrul marin a făcut posibilă calcularea unghiului la pol și rezolvarea triunghiului de poziție prin intermediul formulei lui Euler :

Triunghiul de poziție (roșu) proiectat pe sfera cerească:
P = pol înalt, Z = zenitul observatorului, A = punct subastral , QQ '= ecuator, PG = meridianul Greenwich

sin h = sinφ sinδ + cosφ cosδ cosP

δ = A1A = Declinarea punctului astral
λ = GZ1 = longitudinea observatorului
φ = Z1Z = Latitudinea observatorului
p = A1Z1 = Unghi la pol
h = înălțimea stelei = 90 ° - AZ (AZ = distanță zenit)

În practică, a procedat astfel:

Calculul punctului determinant al liniei de înălțime

Linia de înălțime definită de două puncte

Metoda cu paralele

Metodă cu meridianele

Linia de înălțime definită de un punct și azimut

Metoda longitudinii

Cu această metodă, numită metoda Johnson sau longitudine, linia de înălțime trasată pe hartă este tangentă la circumferință.

Metoda permite determinarea longitudinii, dar nu și a latitudinii, care trebuie cunoscută sau estimată; numai un punct al circumferinței este determinat luând în considerare intersecția paralelei estimate cu curba.

După înregistrarea timpului cronometru [Tc] și înălțimea stelei [Ho] în raport cu momentul de observare, se trece la calculul unghiului la polul [P] folosind relația:

$\tan {\frac {P}{2}}={\sqrt {\frac {\cos S\sin(S-h)}{\cos(S-p)\sin(S-\phi )}}}$ ${\ displaystyle \ tan {\ frac {P} {2}} = {\ sqrt {\ frac {\ cos S \ sin (Sh)} {\ cos (Sp) \ sin (S- \ phi)}}}$ ${\ displaystyle \ tan {\ frac {P} {2}} = {\ sqrt {\ frac {\ cos S \ sin (S-h)} {\ cos (S-p) \ sin (S- \ phi)}}}$

unde este

$S={\frac {\phi +p+h}{2}}$ ${\ displaystyle S = {\ frac {\ phi + p + h} {2}}}$ ${\ displaystyle S = {\ frac {\ phi + p + h} {2}}}$

Odată calculată valoarea unghiului la pol, se aplică aceeași procedură pentru calcularea longitudinii λd. Punctul definit va avea coordonatele: $D(\phi _{s};\Delta _{d})$ ${\ displaystyle D (\ phi _ {s}; \ Delta _ {d})}$ ${\ displaystyle D (\ phi _ {s}; \ Delta _ {d})}$ ; pentru a urmări linia azimutului este necesar să se determine unghiul azimutal al stelei observate; se aplică una dintre formulele Borda , aplicată unghiului azimutal:

$\tan {\frac {Z}{2}}={\sqrt {\frac {\sin(S-\phi )\sin(S-h)}{\cos S\cos(S-p)}}}$ ${\ displaystyle \ tan {\ frac {Z} {2}} = {\ sqrt {\ frac {\ sin (S- \ phi) \ sin (Sh)} {\ cos S \ cos (Sp)}}}$ ${\ displaystyle \ tan {\ frac {Z} {2}} = {\ sqrt {\ frac {\ sin (S- \ phi) \ sin (S-h)} {\ cos S \ cos (S-p)}}}}$

Din unghiul azimutului trecem la azimutul; linia de înălțime Johnson trece prin punctul definit și este perpendiculară pe direcția azimutului. Linia Johnson prezintă aceleași dificultăți și incertitudini la intersecția paralelei estimate cu circumferința înălțimii; intersecția este asigurată prin observarea stelelor departe de meridianul observatorului.

Metoda latitudinii

Metoda înălțimii

Trasarea liniei de înălțime Saint-Hilaire

Exemplu

Erori de linie de înălțime

Pot exista două tipuri de erori în liniile de înălțime. Erori sistematice, atunci când obiectul care este utilizat pentru a efectua detectarea (de obicei sextantul) are unele defecțiuni. Erorile accidentale sunt cauzate, de exemplu, de mișcări bruște ale navei sau de efecte naturale, cum ar fi măcinarea vântului. Erorile pot fi reduse grafic grație bisectoarelor care fac ca nava să fie cât mai precisă posibil.

Determinarea poziției navei

Cu o singură linie dreaptă de înălțime

Linia de înălțime izolată este utilizată în navigația astronomică ca instrument pentru evaluarea curentului din zonă, cu condiția ca corpul ceresc să se afle pe arcul (sau pupa) unității. Evaluarea pornește de la o simplă considerație: dacă punctul definit cade înainte de punctul estimat (Δh = hv-hs> 0) înseamnă că curentul este la pupa; dacă punctul definit cade peste punctul estimat (Δh = hv-hs <0) înseamnă că curentul este înainte; dacă punctul definit coincide cu punctul estimat (Δh = hv-hs = 0) curentul este zero. Observarea la o singură linie este preferabilă trecerii meridianului observatorului stelei, deoarece o întârziere / avans asupra observației este strict corelată cu o deplasare în longitudine, în timp ce diferența de înălțime, măsurată și estimată, indică o deplasare în latitudine, problema rămâne că nava nu este identificată de un punct geografic, dar poziția sa rămâne pe toate punctele subastrale care detectează aceeași diferență de înălțime

Cu două linii drepte

Cu trei linii drepte

Cu patru linii drepte în înălțime

Efemeridă nautică

Generalitate

Pentru nevoile navigatorului, cum ar fi cunoașterea timpului în care apare crepusculul sau momentul răsăritului / apusului soarelui sau al altor stele, sau pentru a putea efectua observații astronomice stelare, Efemeridele nautice (ediția italiană) sunt publicate anual, de Institutul Hidrografic al Marinei. Această publicație reprezintă formatul redus în comparație cu cataloagele de stele; pentru utilizările marinarilor, sunt luate în considerare două părți: cea care constă din paginile zilnice (triplete de zile de la 1 ianuarie până la 31 decembrie a anului curent) și partea numită „pagini galbene” compusă din corecțiile de timp și unghi care urmează să fie făcută stelelor observate pentru determinarea punctului astronomic al navei.

Paginile zilnice (figurile 1 și 2) arată:

- coordonatele ecuatoriale (unghiul orar și declinarea) celor mai vizibile planete utilizate pentru determinarea punctului astronomic al navei (Venus, Marte, Jupiter, Saturn);

- coordonatele ecuatoriale și de paralaxă ale Lunii;

- coordonatele ecuatoriale ale Soarelui;

- unghiul orar sideral al punctului gamma;

- coordonatele ecuatoriale a 66 de stele (cele mai utilizate în observațiile astronomice);

- începutul / sfârșitul orei nautice de dimineață / seară, amurg, răsărit / apus de soare și lună;

- orele de trecere în meridianul planetelor menționate la punctul 1, al Soarelui, al Lunii, faza Lunii.

Toate datele se referă la meridianul Greenwich, meridianul central al fusului orar ZULU. Orele de amurg, răsărit / apus și trecerea la meridian pot fi, de asemenea, considerate valabile pentru meridianul central al tuturor celorlalte fusuri orare; din acest motiv, pentru a obține ora locală (tm) în care are loc un eveniment, este suficient să efectuați corectarea fusului orar (cf) sau diferența, în minute, între meridianul central al fusului orar și meridianul observatorului ; apoi efectuați corectarea fusului orar (cf) la ora citită pe ceasuri (fus orar) pentru a obține ora locală (tm).

Paginile galbene (figurile 3 și 4) constau dintr-o parte referitoare la corecțiile de timp care trebuie făcute la unghiurile orare întregi preluate din paginile zilnice și dintr-o serie de tabele de corecție pentru înălțimile Lunii, Polaris, Stele și planete, Soare; aceste tabele sunt utilizate în cursul calculelor pentru determinarea înălțimii adevărate a unei stele, în determinarea punctului astronomic al navei.

Figura 1 - Efemeride nautice zilnice pagina 2008

(pagina preluată din publicația publicată de IIM II 3132 - ed. 2008, obligații legale îndeplinite)

Figura 2 - Efemeride nautice zilnice pagina 2008

(pagina preluată din publicația publicată de IIM II 3132 - ed. 2008, obligații legale îndeplinite)

Figura 3 - „Pagini galbene” din Efemeridele nautice 2008

(pagina preluată din publicația publicată de IIM II 3132 - ed. 2008, obligații legale îndeplinite)

Figura 4 - „Pagini galbene” din Efemeridele nautice 2008

(pagina preluată din publicația publicată de IIM II 3132 - ed. 2008, obligații legale îndeplinite)

Fusele orare și definiția fusului orar

Pentru a evita neplăcerile care ar apărea dacă fiecare localitate ar adopta timpul mediu local (tm) al propriului său meridian, Pământul a fost împărțit în 24 de fusuri orare, cu o lățime de 15 °, în fiecare dintre care se aplică timpul mediu al meridianului central . din fusul orar (fus orar). Aceste fusuri orare sunt numerotate de la 1 la 12 și denumite cu literele de la A la M spre est și cu literele de la N la Y spre vest, atribuind litera Z și numărul 0 (zero) fusului orar de referință ( trecând prin Greenwich); fusurile orare din emisfera estică au ore mai avansate decât Greenwich și, prin urmare, pentru a trece de la fusul orar la ora Greenwich este necesar să se scadă un număr întreg de ore egal cu cele ale fusului orar; fusurile orare ale emisferei occidentale au ore mai puțin avansate și pentru trecerea de la fusul orar la ora Greenwich este necesar să se adauge numărul de ore corespunzător fusului orar.

În practică, trebuie efectuată următoarea operație:

Tm = tf + F

unde Tm = timpul mediu în Greenwich, tf = fusul orar și F = numărul fusului orar

Acest sistem de reglare a ceasului are următoarele avantaje:

ceasurile din toate fusurile orare marchează același număr de minute și secunde în același moment și diferă între ele cu un număr întreg de ore;
toate localitățile din aceeași zonă au aceeași dată și aceeași oră;
fusul orar (tf) diferă ușor de orele medii locale (tm) ale diferitelor meridiane incluse în aceeași zonă (maxim 30 de minute).

Longitudinea meridianului central al fusului este indicată de λf

tf - tm = λf - λ = cf * la 30 min. (remedierea fuzionată)

Corecția fusului (cf) este definită ca arcul, exprimat în timp, între meridianul central al fusului și meridianul care trece prin observator.

Răsăritul și apusul soarelui

DEFINIȚIE:

„O stea crește sau se instalează când înălțimea centrului stelei deasupra orizontului este de 0 °” hv - * - = 0 ° ADEVĂRAT

Vedem răsăritul sau apusul soarelui APARENT al Soarelui, adică îi vedem clapeta SUPERIOR apărând sau dispărând

i - * - = 0 ° APARENT

Această diferență este de ordinul a 50 '(luând în considerare corecțiile pentru refracția astronomică și pentru jumătatea diametrului Soarelui).

Amurg

Interval de timp care urmează apusului Soarelui (sau care precede răsăritul), timp în care, deși steaua se află sub orizont, există încă (sau deja, în zori), o anumită cantitate de lumină datorată reflexiei și difuziei luminii solare din atmosferă. Acest fenomen variază în funcție de depresia Soarelui și permite o tranziție treptată de la lumina zilei la întunericul nopții sau invers.

Durata amurgului depinde de latitudinea observatorului, sezonul, luna, condițiile meteorologice, starea de transparență a atmosferei și declinul Soarelui.

Există trei tipuri de amurg: astronomic, civil și nautic.

CREPUSCUL ASTRONOMIC: interval de timp între apus și începutul întunericului complet (sau între sfârșitul întunericului și creșterea)

Soarele are o depresiune (înălțime negativă) între 0 ° și 18 °.

AMURIUL CIVIL: interval de timp dintre apus și momentul în care obiectele îndepărtate încetează să mai fie văzute distinct (sau între momentul în care obiectele îndepărtate încep să fie văzute distinct și cresc). Soarele în acest interval are o depresiune între 0 ° și 6 °. Practic, când înălțimea adevăratului Soare (hv) este egală cu -6 °, luminile pentru drum și vehicul se aprind / se sting (luminile de navigație ale unităților navale se aprind / se sting la apus / răsărit).

AMURITUL NAUTIC (denumit în mod necorespunzător amurgul deoarece nu începe / se termină cu răsăritul / apusul): interval de timp între depresiunea 6 ° și depresiunea 12 °; în această perioadă de timp se pot face observații astronomice, deoarece stelele sunt ușor de identificat și linia orizontului este încă vizibilă.

Calculul răsăritului / apusului și începutul / sfârșitul crepusculului nautic dimineața / seara

Aceste calcule sunt efectuate cu ajutorul efemeridelor nautice. Pentru a le putea face, trebuie să știți:

- data (pentru consultarea Efemeridei)

- poziția estimată (în general pe mare) față de timpul tm al evenimentului astronomic (aceste cunoștințe sunt necesare pentru a determina corecția cf).

În mod normal, procedăm după cum urmează:

1. Efemeridele sunt consultate în funcție de ziua dată (fiecare pagină conține datele referitoare la 3 zile consecutive: aceste date sunt, prin urmare, considerate constante pe parcursul celor 3 zile în cauză) și ora brută tm se obține referindu-se la un anumit interval de latitudine ( cel în care probabil ne vom regăsi în momentul evenimentului astronomic care ne interesează)

2. Cu această tm estimăm pe hartă o valoare a latitudinii care are precizia, cel mult, de jumătate de grad.

3. Cu această valoare a latitudinii (exactă la jumătate de grad) ne întoarcem să consultăm efemeridele și conform acesteia găsim valoarea tm față de fenomenul astronomic care ne interesează.

4. Cu tm astfel găsit, se face o estimare precisă pe harta nautică și se obține un punct estimat cu coordonate: js și ls

5. În acest moment avem toate elementele de care avem nevoie pentru a efectua calculul: tm găsit pe Efemeridă în funcție de dată și latitudine (până la jumătate de grad) punct estimat găsit cu estimarea pe harta nautică, în funcție de tm.

Putem apoi trece la calcul.

Schema de calcul este după cum urmează:

tm = ___________________

+ cf = ___________________

tf = ____________________

Corecția fusului orar (cf), așa cum se poate vedea din schema de calcul, este utilizată pentru a trece de la ora locală (tm) referită la meridianul local al observatorului, la fusul orar (tf) referit la meridianul central al fusul orar în care găsim observatorul (ora ceasului nostru). Acest cf este calculat în felul următor: diferența de longitudine se face între ls-ul observatorului și cel al meridianului central al fusului; această diferență unghiulară se transformă în timp (minute, secunde), adică se constată diferența de longitudine exprimată în minute și secunde de timp. Această cf (corecție fuzionată) are, de asemenea, un semn pozitiv sau negativ: în special, trebuie să ne amintim că observatorii dinspre est măsoară unghiuri orare mai mari.

Deci, dacă observatorul se află mai mult la est de meridianul central al timpului, cf va fi negativ (adică va fi eliminat), invers dacă observatorul este mai la vest de meridianul central al timpului, cf va fi pozitiv (adică să fie adăugat). Aceste ultime considerații pot fi făcute valabile a doua relație fundamentală a cosmografiei care spune: | t - T | = | λ |

Pentru a trece de la tf calculat în modul descris mai sus, la Tm corespunzător, trebuie doar să adăugați sau să scădeți din timpul tf un număr întreg de ore, adică orele întregi pe cât fusul orar în cauză este de la Greenwich. Schema de calcul este următoarea:

tf = ___________________

+ F = ___________________

Tm = ____________________

semnul pozitiv sau negativ care trebuie dat lui F trebuie determinat cu metoda obișnuită; dacă suntem într-un fus orar mai la vest de Greenwich va trebui să adăugăm F pentru a trece de la tf la Tm, invers trebuie să eliminăm F dacă suntem mai la est de Greenwich. Desigur, pentru un posibil pasaj de la Tm la tf, va trebui să se facă contrariul.

IMPORTANT:

ÎN FIECARE CAZ, PĂSTREAZĂ ÎNTOTDEAUNA CĂ MAI MULTE OBSERVATORI ÎN LEVANTE AU, ÎN ACEEAȘI INSTANT AL ACELAȘI ASTRO, UNGHIURI DE ORA MAI MARE.

Bibliografie

Flora Ferdinando, Astronomia nautică, Hoepli, Milano, 1951.

Elemente conexe