nawigacja morska :: podstawowe pojęcia geograficzne |
|
| Rozdział 2 | Nawigacja morska Podstawowe pojęcia geograficzne |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Osią ziemi jest średnica wokół której obraca się Ziemia, krańce owej osi to bieguny: północny i południowy. Zerowy równoleżnik czyli równik powstaje poprzez przecięcie ziemi płaszczyzną prostopadłą do osi ziemi i przechodzącą przez jej środek. Równik dzieli też kulę ziemską na dwie półkule: północną i południową. Równoleżniki to okręgi o promieniach mniejszych niż promień Ziemi i równoległe do równika, ich płaszczyzny nie przechodzą przez środek Ziemi. Południki to okręgi o promieniach równych promieniowi Ziemi i przechodzące przez bieguny północny i południowy, ich płaszczyzny przechodzą przez środek Ziemi. Południk zerowy przechodzi przez londyńską dzielnicę Greenwich i dzieli kulę ziemską na dwie półkule: wschodnią i zachodnią. Długość i szerokość geograficznaDługość geograficzna λ (górna i dolna podziałka na mapie) Południk 180° jest międzynarodową linią zmiany daty
Szerokość geograficzna φ (boczne, prawa i lewa podziałka na mapie)
Tak więc położenie jachtu na morzu określają dwie współrzędne: długość i szerokość geograficzna. W praktyce współrzędne pozycji najczęściej zapisuje się w ten sposób:
Długość i szerokość geograficzną mierzy się w stopniach, minutach i sekundach, gdzie :
Różnica szerokości i długości geograficznej
![]() Różnica szerokości geograficznej dwóch punktów (A, B), jest różnicą odległości kątowej równoleżników tych punktów od równika.
rφ = φB – φA
rλ = λB – λA
Uwaga: Obowiązkowo stosować znaki, jest to niezbędne przy późniejszych obliczeniach loksodromy. Znaki przy rφ i rλ wskażą nam kierunek przemieszczania się statku.
Powyższe przykłady są przykładami prostymi, przedstawionymi na mapie Merkatora (patrz rysunek powyżej). W praktyce mamy do czynienia z żeglugą loksodromiczną, czyli od pozycji do pozycji o różnych współrzędnych geograficznych.
Widzimy tutaj znaki; przy rφ (+), a przy rλ (–), czyli już wiemy, że kurs z punktu A do punktu B będzie w ćwiartce NW.
Jeżeli rλ wyjdzie większa niż 180°, wówczas wynik odejmujemy od 360° i zmieniamy znak na przeciwny. Różnica szerokości i długości geograficznej jest nam potrzebna do obliczeń loksodromy i ortodromy. rφ = (+12° 34'0) , to od razu za nawiasem zapisujemy (+754'0) Takie wartości wprowadzamy do wzorów, czyli dalszych obliczeń.
Zboczenie nawigacyjne a różnica długościZboczenie nawigacyjne (a) jest to długość łuku dowolnego równoleżnika zawarta między dwoma punktami leżącymi na tym samym równoleżniku, wyrażona w milach morskich (Mm).
![]() Rys. Zboczenie nawigacyjne a różnica długości.
Ujęcie matematyczne zboczenia nawigacyjnego (a). ![]() a = rλ cos φ [wynik w milach morskich , Mm]
Horyzont i widnokrągHoryzont obserwatora - jest to płaszczyzna oddalona od powierzchni Ziemi o tzw. wysokość oczną (czyli odległość równą wzniesieniu oczu obserwatora nad powierzchnię Ziemi) i prostopadła do linii pionu przechodzącej przez miejsce obserwatora i środek Ziemi. Horyzont geometryczny (zwany też prawdziwy) - to płaszczyzna stożka wyprowadzonego na wysokości oka obserwatora i opartego o kształt Ziemi. Punkt styczności z Ziemią nazywamy jest widnokręgiem. Horyzont astronomiczny - to płaszczyzna równoległa do horyzontu obserwatora i przechodząca przez środek Ziemi. Termin horyzont często jest mylony z terminem widnokrąg. Jeżeli mówimy, że coś widać na horyzoncie, to tak naprawdę mamy na myśli widnokrąg. ![]() Znając wysokość wzniesienia oczu obserwatora (h) można łatwo obliczyć odległość do widnokręgu, co w pewnych sytuacjach może być istotne (np. ocena dystansu dzielącego jacht od brzegu). Odległość liczymy ze wzoru.
Wzór możemy wykorzystać i obliczyć odległość do obiektu o znanej wysokości (np. światła latarni morskiej) wykorzystując moment w którym światło kryje się za widnokręgiem. Moment taki najlepiej uchwycić kiedy światło jest widoczne dla stojącego na pokładzie obserwatora a niewidoczne dla obserwatora siedzącego. ![]()
Refrakcja ziemska - średnia odległość widnokręgu ![]()
Refrakcja ziemska jest to załamanie się promieni świetlnych w otaczających ziemię powłokach powietrza. Na skutek różnej gęstości warstw powietrza, promienie świetlne biegną po krzywej wygiętej ku górze. Taką refrakcję nazywamy średnią refrakcją ziemską. Na skutek tego obserwator widzi nie do punktu W' lecz do punktu W''.
Wyprowadzenie wzoru Wykorzystując twierdzenie Pitagorasa dla trójkąta prostokątnego OBC można wyprowadzić wzór na odległość do widnokręgu. AB = h (wysokosc oczu obserwatora nad poziomem morza w metrach)
OA = OC = R (promień Ziemi)BC = d (szukana odległość do widnokręgu obserwatora) BO = h + R CO = R więc BO2 = BC2 + CO2 (R + h)2 = d2 + R2 d2 = (R + h)2 – R2 = R2 + 2Rh + h2 – R2 (upraszczamy) Ze względu na minimalną wartość do promienia Ziemi "h" pomijamy w wyrażeniu (h+2R), wówczas otrzymamy: obliczamy w Mm wyrażenie Podstawiamy średnią wartość promienia kuli ziemskiej R = 6370 x 103 m i dzielimy wynik przez 1852 m w celu uzyskania odległości w milach morskich (Mm) ![]() tak więc Niejednorodna gęstość atmosfery powoduje, że promienie świetlne ulegają pewnemu załamaniu, więc odległość do widnokręgu będzie nieco większa. Ostatecznie wskutek refrakcji, średnia odległość do widnokręgu jest powiększona o 1/13. Wysokość oka obserwatora podawana jest w metrach lub stopach, wówczas mamy dwa wzory: ![]()
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||