ОСНОВНЫЕ ЛИНИИ И ПЛОСКОСТИ НАБЛЮДАТЕЛЯ ДЛЯ ОРИЕНТИРОВАНИЯ В МОРЕ

ВЫВОДЫ

1. Основными точками на поверхности земного эллипсоида и земного шара являются географические (истинные) полюса Земли:

1.1 Северный истинный (географический) полюс Земли (P_N).

1.2 Южный истинный (географический) полюс Земли (P_S).

2. Истинные (географические) полюса Земли – это точки пересечения оси вращения Земли с земной поверхностью. При этом:

2.1 Северный истинный полюс Земли – это точка, в которой планета Земля вращается против часовой стрелки, если стоять на этом полюсе и смотреть под ноги.

2.2 Южный истинный полюс Земли – это точка, в которой планета Земля вращается по часовой стрелке, если стоять на этом полюсе и смотреть под ноги.

3. Истинные полюса на земном эллипсоиде – это точки пересечения малой оси земного эллипсоида с поверхностью этого эллипсоида.

4. Истинные полюса на земном шаре – это точки пересечения диаметра земного шара с поверхностью этого шара, которые обозначены буквами латинского алфавита P_N и P_S.

5. Основными линиями земного эллипсоида и земного шара являются:

5.1 Земной экватор.

5.2 Параллели.

5.3 Географические (истинные) меридианы.

6. Земной экватор земного эллипсоида – это окружность большого круга этого эллипсоида.

7. Круг земного эллипсоида – это плоскость сечения этого эллипсоида, перпендикулярная оси вращения Земли (малой оси земного эллипсоида).

8. Большой круг земного эллипсоида – это круг, проходящий через центр симметрии этого эллипсоида (центр земного эллипсоида).

9. Земной экватор земного шара – это окружность большого круга, плоскость которого перпендикулярна оси вращения Земли.

10. Земной экватор предназначен для деления планеты Земля, земного эллипсоида и земного шара на 2 полушария:

10.1 Северное полушарие, на котором расположен северный географический (истинный) полюс Земли.

10.2 Южное полушарие, на котором расположен южный географический (истинный) полюс Земли.

11. Параллель земного эллипсоида – это окружность малого круга этого эллипсоида.

12. Малый круг земного эллипсоида – это круг, который не проходит через центр этого эллипсоида.

13. Параллель земного шара – это окружность малого круга, плоскость которого параллельна плоскости земного экватора.

14. Географический (истинный) меридиан земного эллипсоида – это эллипс, проходящий через географические (истинные) полюса Земли, который принято называть меридианным эллипсом или эллиптическим меридианом.

15. Географический (истинный) меридиан земного шара – это окружность большого круга, проходящая через географические (истинные) полюса земного шара.

16. Круг шара – это любая плоскость сечения шара.

17. Окружность шара – это замкнутая кривая на поверхности шара, которая ограничивает плоскость круга шара.

18. Большой круг шара – это любой круг, проходящий через центр этого шара.

19. Малый круг шара – то любой круг, который не проходит через центр этого шара.

20. Параллель точки или параллель места – это параллель, которая проходит через место положения данной точки на карте или на поверхности земного эллипсоида или на поверхности земного шара.

21. Меридиан точки или меридиан места – это половина истинного (географического) меридиана, которая заключена между истинными (географическими) полюсами Земли и проходит через место положения данной точки на карте или на поверхности земного эллипсоида или на поверхности земного шара.

22. Гринвичский меридиан или нулевой меридиан или начальный меридиан – это половина истинного (географического) меридиана, которая заключена между истинными (географическими) полюсами Земли и проходит через гринвичскую астрономическую обсерваторию вблизи Лондона.

23. В 1884 году на Международной Вашингтонской конференции по установлению нулевого меридиана – гринвичский меридиан был определен в качестве нулевого (начального) меридиана, который делит Землю на восточное и западное полушария: если встать на гринвичском меридиане лицом к северному географическому полюсу Земли, то справа будет восточное полушарие, а слева – западное полушарие.

 

Наблюдателем принято называть судоводителя или другого члена экипажа, который ведет наблюдение за морской, береговой и воздушной обстановкой.

Для ориентирования в море используют следующие основные линии, связанные с местом наблюдения на морской поверхности Земли:

1. Линия, показывающая направление силы тяжести.

2. Линия, показывающая направление на север и юг.

3. Линия, показывающая направление на восток и запад.

Направление силы тяжести показывает отвес – груз, подвешенный на нити. Поэтому линию, показывающую направление силы тяжести, называют отве́сной линией или вертикальной линией или вертика́лью, т.к. латинское слово «verticalis» означает «отвесный».

Вертикаль, проходящая через точку, в которой находится наблюдатель, называется вертикалью наблюдателя.

 

 

Установлено, что сила тяжести на планете Земля имеет следующие направления (рисунок 3.1):

- В любой точке гидросферы Земли – сила тяжести направлена перпендикулярно (по нормали) к поверхности гидросферы.

- В любой точке литосферы Земли – сила тяжести направлена перпендикулярно

(по нормали) к поверхности гидросферы Земли, мысленно проведенной под литосферой.

Перпендикуляр или нормаль (от лат. normal – прямой) к поверхности гидросферы Земли в точке В (рисунок 3.1 «а») – это прямая в-в, которая проходит через эту точку под прямым углом (90º) к плоскости Н-Н, касательной к поверхности геоида в этой точке.

Поскольку геоид – это фигура, сплошь покрытая гидросферой Земли, то сила тяжести направлена перпендикулярно (по нормали) к поверхности геоида во всех точках.

Нормаль к поверхности геоида обычно не проходит через его центр, т.к. геоид имеет полярное сжатие. Таким образом, линия направления силы тяжести (вертикаль) на планете Земля как правило отклонена от центра Земли. Однако из-за незначительного полярного сжатия Земли – отклонение вертикали от центра Земли также незначительное и поэтому на практике считают, что сила тяжести направлена к центру Земли.

Поскольку поверхность земного эллипсоида не совпадает с поверхностью геоида, то, как видно на рисунке 3.2 – нормаль в'-в' к поверхности земного эллипсоида в точке В не совпадает с нормалью в-в к поверхности геоида в этой точке.

Таким образом, нормаль к поверхности земного эллипсоида вкакой-либо точке не является вертикалью этой точки.

Угол α между вертикалью в-в точки В геоида и нормалью в'-в'к поверхности земного эллипсоида в этой точке называется уклонением вертикали или погрешностью вертикали. Величина уклонения (погрешности) вертикали достигает тридцати и более угловых секунд (30'').

Нормаль к поверхности земного эллипсоида проходит через центр этого эллипсоида только на истинных полюсах (P_N и Р_S ) и на экваторе, т.к. на полюсах нормаль совпадает с малой осью эллипсоид, а на экваторе – нормаль является радиусом большого круга эллипсоида. На остальных участках – нормаль к поверхности земного эллипсоида отклонена от центра этого эллипсоида.

Нормаль к поверхности геоида в какой-либо точке измеряют, а нормаль к поверхности земного эллипсоида – вычисляют. Поскольку земной эллипсоид является математической основой для создания морских навигационных карт и решения навигационных математических задач, то для обеспечения необходимой точности этих вычислений – погрешность вертикали должна учитываться. Поэтому для обозначения различия между нормалью к поверхности геоида и нормалью к поверхности земного эллипсоида – применяют следующие понятия:

1. Вертикаль точки – это нормаль к поверхности геоида в какой-либо точке.

2. Нормаль точки – это нормаль к поверхности земного эллипсоида в какой-либо точке.

3. Вертикаль наблюдателя – это нормаль к поверхности геоида в точке местоположения этого наблюдателя.

4. Нормаль наблюдателя – это нормаль к поверхности земного эллипсоида в точке местоположения этого наблюдателя.

5. Вертикальная плоскость – это плоскость, проходящая через нормаль к поверхности геоида в какой-либо точке.

6. Нормальная плоскость – это плоскость, проходящая через нормаль к поверхности земного эллипсоида в какой-либо точке.

В навигации из множества нормальных плоскостей выделяют 2 плоскости (рисунок 3.3):

1. Плоскость истинного меридиана наблюдателя – это нормальная плоскость ММ, которая проходит через глаз наблюдателя А и географические полюса P_N и Р_S (через глаз наблюдателя и ось вращения Земли P_NР_S).

2. Плоскость первого вертикала наблюдателя – это нормальная плоскость ММ, которая проходит через глаз наблюдателя А перпендикулярно плоскости истинного меридиана.

При пересечении плоскости истинного меридиана М-М с плоскостью истинного горизонта Н-Н образуется линия, которая показывает направление на север (Норд – N) и на юг (Зюйд – S) и называется линией истинного меридиана.

При пересечении плоскости истинного меридиана М-М с поверхностью земного сфероида образуется линия, которая называется истинным меридианом или меридианным эллипсом или эллиптическим меридианом или меридианным сечением.

При пересечении плоскости первого вертикала V-V с плоскостью истинного горизонта Н-Н образуется линия, которая показывает направление на восток (Ост – Е) и на Запад (Вест - W) и называется линией первого вертикала.

При пересечении плоскостипервого вертикала V-V с поверхностью земного сфероида образуется овальная кривая BQCε, которая называется сечением по первому вертикалу.

Между понятиями истинный меридиан наблюдателя и линия истинного меридиана наблюдателя имеются кардинальные различия (от лат. cardinalis – основной, главный, важнейший):

1. Если истинный меридиан – это эллипс на поверхности земного эллипсоида, то линия истинного меридиана – это прямая линия в плоскости истинного горизонта.

2. Если истинный меридиан проходит через истинные полюса Земли P_N и Р_S, то линия истинного меридиана только показывает направление на истинные полюса Земли P_N и Р_S., но не проходит через эти полюса даже тогда, когда наблюдатель находится на северном или южном полюсе, т.к. плоскость истинного горизонта наблюдателя проходит через глаз наблюдателя на некоторой высоте относительно поверхности земного эллипсоида.

Аналогичные различия имеются между понятиями линия первого вертикала и сечение по первому вертикалу (от греч. analogia – соответствие, сходство).

Положение линии истинного меридиана и линии первого вертикала на истинных полюсах Земли становится неопределенным, т.к. на северном полюсе Земли – любое направление является южным, а на южном полюсе – северным.

Если наблюдатель находится в любой точке Земли, за исключением географических полюсов, то линии истинного меридиана и первого вертикала имеют вполне определенное положение и показывают главные направления в плоскости истинного горизонта, которые имеют следующие названия:

- Норд (N) – направление на север (направление на северный географический полюс Земли).

- Зюйд (S) – направление на юг (направление на южный географический полюс Земли).

- Ост (Е) – направление на восток.

- Вест (W) – направление на запад.

Если известно хотя бы одно из главных направлений, то можно определить три остальные главные направления:

- Если известно направление на север (N), то необходимо встать лицом в сторону северного истинного полюса Земли и тогда справа будет направление на восток (Е), слева – направление на запад (W), а за спиной – направление на юг (на южный истинный полюс Земли).

- Если известно направление на восток (Е), то необходимо встать лицом в сторону этого направления и тогда справа будет направление на юг (S), слева – направление на север (N), а за спиной – направление на запад (W).

Аналогично поступают, если известно направление на юг (S) или на запад (W).

Поскольку в полдень (в 1200 местного времени) Солнце пересекает плоскость истинного меридиана наблюдателя и поэтому проходит над линией истинного меридиана наблюдателя, то линию истинного меридиана наблюдателя называют полуденной линией.

Для изучения взаимного расположения и движения космических объектов применяют вспомогательную воображаемую небесную сферу произвольного радиуса, на которую проецируют небесные светила (от лат. projection – выбрасывание вперед). Так, например, небесной сферой в планетарии является сферический потолок, на который проецируют небесные светила с помощью оптического прибора, установленного в центре этой сферы. Точка пересечения нормали наблюдателя с небесной сферой над головой этого наблюдателя называется зенитом наблюдателя, который обозначается буквой латинского алфавита Z (зет – рисунок 3.3). Антиподом зенита на небесной сфере является точка под названием надир, которая обозначается буквой латинского алфавита n (от греч. слов anti – против и podos – нога: против ног наблюдателя или под ногами наблюдателя см. рисунок 3.3).