Астронавигация

[kruzzik]

Умеете ли вы ориентироваться по Луне, Солнцу и звездам?
Принцип прост. Поднимаем взор в безоблачные небеса. Опа, Полярная звезда! Берем секстант. (Металлические секстанты стоят от двадцати баксов. Пластиковые, которые ничем не хуже, вообще по десятке.)
Измеряем угол к звезде, этот угол неудобно называется "высота" светила. 90 градусов, звезда в зените! Мы знаем, что Полярная звезда всегда висит (почти) над Северным полюсом. Значит мы на Северном полюсе!



Это был урок по астронавигации. Спасибо за внимание.



А вообще астронавигация - офигеть какая непростая штука.
Во-первых, светила видны не все и не всегда. Для навигации традиционно используются Солнце, Луна, Марс, Венера, Юпитер, Сатурн и 54 самые яркие звезды на небосклоне.
Так окажешься посреди океана без Гарминки, Солнце зашло, Луну не видно. Будь добр сориентироваться по Обиванкеноби Зубенельгенуби (это альфа Весов).



Во-вторых, только Полярная звезда висит на одном месте, а остальные светила все время куда-то едут. Поэтому по порядку. Работать будем в три этапа. Термины объясню по ходу дела.

Первый этап, НАБЛЮДЕНИЕ

Надеюсь, у вас погода получше, чем в Москве в январе. Я ооочень хотел понаблюдать какое-нибудь небесное тело и никак. Потом Солнышко смилостивилось и выглянуло минут на 20.
Я схватил секстант и нежно, но решительно засекстировал светило.
Нам нужно получить его высоту. Height sighted, сокращенно Hs.
Hs – это голые показания прибора. А у прибора есть ошибка, у атмосферы есть рефракция, вы снимаете данные не с уровня моря (некоторые так вообще с эшелона 370, удачи им).
Все эти поправки нужно внести.
Я знаю, что среди читателей есть умники, которые захотят посекстировать из самолета. Для вас еще одна призовая поправка, наслаждайтесь. Даже из конкорда можно :)



В итоге мы получаем исправленные показания секстанта: Height observed, сокращенно Ho.
У нас есть координаты точки, где мы предположительно находимся, AP assumed position. Предполагаю, что я недалеко от Шереметьева.

Данные аккуратно записываем.

Небесное тело:	Солнце
Дата и время UTC:	28/01/2018 09:00
Ho:	16°
AP:	56° N 37°13.56 E

Второй этап, ВЫЧИСЛЕНИЯ

На самом деле никаких вычислений не нужно. Британские ученые уже все посчитали за нас и составили таблицы, в которых все данные есть. Вот этот чудесный документ.



Пилоты, которые учились навигации по европейской программе, с восторгом вспомнят, как им нужно было вычислять по этому документу восходы-закаты-сумерки в разных аэропортах мира.



Справедливо считается, что на большее европейский пилот не способен. Но вообще в альманахе есть масса другой полезной информации, в том числе про Зубельгенубель.



Нас интересует Солнце!



Класс! Сегодня в 9 часов по Гринвичу координаты Солнца 311°46.4, -18°09.9

GHA это Greenwich hour angle, часовой угол по Гринвичу – как долгота, только считается не как долгота (по 180° на Запад и Восток), а по 360° в одну сторону. Чтобы всем было удобно и никто не перепутал.
Dec это declination – соответствует широте, а минус, потому что зима. Солнце над южным полушарием и широта южная.
Теперь мы знаем над какой точкой планеты Солнце находится в зените в момент наблюдения.

Еще нам понадобится LHA local hour angle. Это локальный часовой угол. Отсчет не от Гринвича, а от нашего предполагаемого меридиана. В уме не разберешься, но если нарисовать картинку, все встает на свои места.



Это планета вид сверху. NP это North Pole, Северный полюс. Нулевой меридиан, наша долгота, часовой угол географической точки Солнца. GHA cчитается от Гринвича на Запад. LHA от AP на Запад. Очень просто.

Небесное тело:	Солнце
Дата и время UTC:	28/01/2018 09:00
Ho:	16°
AP:	56° N 37°13.56 E
LHA:	349°

Теперь лезем в другую таблицу.



Находим там страницу, которая соответствует нашей широте.



Таблиц две, одна SAME NAME, другая CONTRARY. Я нахожусь в северном полушарии, светило – в южном, поэтому contrary.
Входим с нашими данными LHA и Ho и получаем еще три нужных значения:

Hc – это расчетная высота светила. Т.е. если бы мы действительно находились, где мы думаем, в AP, то показания секстанта были бы такими.
17°24' минус 59' поправки.

Zn – истинный пеленг на светило.

Hс:	16°25'
Zn:	169°

Ура, теперь у нас есть все данные, чтобы приступить к самому приятному.

Третий этап, НАНЕСЕНИЕ НА КАРТУ

Идея заключается в том, что зная высоту светила, мы можем нарисовать на карте вот такой круг.



Это называется Position line, Line of position или LOP. Весь круг рисовать нет смысла, он гигантский. Но у нас есть пеленг на небесное тело, поэтому мы можем начертить только сегмент, который нас интересует.

Итак, у нас Hc и Ho различаются на 25 минут. Это значит LOP будет проходить поперек пеленга в 25 морских милях от AP. Но в какую сторону? Как обычно, для этого есть мнемонические правила.
американское: HO MO TO, Ho more - to, то есть если значение Ho выше, то LOP ближе к светилу.
английское: Coast Guard Academy, HC Greater Away. Hc больше - LOP дальше.

Наш случай второй. Чертим.
Берем наше положение AP. Наносим пеленг небесного тела. 169°, Солнце где-то там, на юге.
Наш LOP дальше от Солнца, продолжаем линию пеленга на север на 25 миль. Перпендикулярно чертим линию (у меня желтым маркером). Это наш LOP! Мы находимся где-то на этой линии.



Умные люди строят второй и третий LOP от других небесных тел или от того же, но, например, через пару часов. По нескольким линиям можно поточнее затриангулироваться.



А теперь внимание, вопрос: какого хрена я делаю между славными подмосковными городами Клин и Дмитров, если на самом деле я на северо-западе Москвы?
Кто видит ошибку? ;)

Да здравствует GPS!!!

Comments

[alexcap.livejournal.com]

Прочитал внимательно, как обычно ничего не понял.
И вопрос - в Южном же полушарии Полярная звезда не видна или как?

[kruzzik.livejournal.com]

Не видна, конечно.

[(Anonymous)]

ээээ. так какой вопрос ты хотел задать народу? вот по всему этому?

[alex zousman (from livejournal.com)]

так какой ты вопрос хотел простым людям задать? вот по всему этому..... ещё и вопрос....

[kruzzik.livejournal.com]

В расчетах ошибка! Она портит мне настроение.
Тот, кто эту фигню практикует, сразу ее увидит.

[jeta1deshevo.livejournal.com]

У меня, в бытность инструктором на мухобойке, студент на очередном вылете на Night Rating по Полярной звезде выставлял Heading Indicator. Причем с погрешностью в пределах 5 градусов!

[kruzzik.livejournal.com]

Полярная звезда - великая вещь. Но хочется иметь чуть больше возможностей, чем просто направление на север.

[dvv.livejournal.com]

Это у тебя сектант под СК-42 не заточен.

А поскольку я не нумизмат, я так сходу не скажу, где ошибка. Мне нужно в субботу будет проснуться и полдня тупить с карандашом и бумажкой для этого.

[kruzzik.livejournal.com]

Ненене, ты чего! Все документы в WGS84.
А секстанту вообще пофигу система координат, он же просто измеряет угол.

[metfor.livejournal.com]

[kruzzik.livejournal.com]

А по существу будут замечания, уважаемый? ))

[gmp-alex.livejournal.com]

Зачем вам такая точность? )))
В регион же попали))))

[kruzzik.livejournal.com]

Ну куда же я попал? Если бы была ошибка миль 10, тогда да, попал.

[akeon.livejournal.com]

Блин, тяжело мне, гуманитарию. Бох мой, как я тут сдавал навигацию, со всем этим «вы лет из Нью-Йорка с такими-то координатами во столько-то по UTC, в Бен-Гурионе вы во столько-то по местному, сколько длится полет?» намучился. А ты за секстант думать заставляешь, изверг :)!

[kruzzik.livejournal.com]

А кто здесь не гуманитарий?! )

[rutta.livejournal.com]

Я тут постою в сторонке в немом восхищении... :-)

[kruzzik.livejournal.com]

Каааааатя :)

[moonofnovember.livejournal.com]

Вопрос один: зачем?

[kruzzik.livejournal.com]

Это правда нужно объяснять?

[vovka-sh.livejournal.com]

Как тут говорят, я не эндокринолог). Не могу понять вот что:
Солнышко было почти на юге, а высота Hc (от горизонта?) в Шереметьево, которое почти строго на север от трамвайного депо, на 25' больше, чем высота Ho, измеренная около этого депо. Получается, что депо к северу от Шереметьево? Похоже на ошибку секстирования или коррекции?

[kruzzik.livejournal.com]

Я проверил с онлайн-калькулятором и у меня должно было получиться Ho 15° 59', а получилось 16°. Погрешность всего минута, значит секстирование было сделано правильно.
Я тоже подозреваю какую-то из поправок. Но на этапе работы с таблицами.

[lx-photos.livejournal.com]

классно :)

[kruzzik.livejournal.com]

Если бы еще правильно, вообще бы было круто :)

[flightlevel.livejournal.com]

Ты прошел скрининг в "Колумб эйрлайнз" на каравеллу "Санта Мария"? Не ходи-говорят что галеры, платят бусами а портовые проститутки не первой свежести. И выходных мало.

[kruzzik.livejournal.com]

Я чисто в порядке узнать вкус конины. Ухххх ядреная!

[twilight-sun.livejournal.com]

мне хватило что у жуля верна как там на необитаемом острове выясняли где находятся (без заранее известного точного времени). А тут вообще куда всё сложнее. С поправками.

а так - может ты не так часовой пояс учёл или ещё что... читал по диагонали, честно.

[kruzzik.livejournal.com]

Чтобы не было проблем с часовыми поясами, человечество изобрело UTC...

[dyasya.livejournal.com]

Сильно. (потрясённо молчит)

[klevgy.livejournal.com]

Ошибка в минуту при секстировании - это как в аптеке, конечно. Кстати, у А. Бомбара, который через Атлантику ходил на резиновой лодке, проблемы были именно с секстированием, в море трудно отличить гребень волны от горизонта. Он, вроде, километров на 600 накололся (правда, по долготе), а тут Клин, Димитровград... тьфу, пол-дня пути на лыжах)))

[kruzzik.livejournal.com]

Ты читал Бомбара! Я сейчас с удивлением открываю для себя, что даже моряки далеко не все знают Бомбара. По-моему, великий человек. И исходные аргументы его проекта, и реализация и выводы – все круто!

[clown-a330.livejournal.com]

Аффигеть! :-)

Друже, мне думается, чтобы получить позицию со среднеквадратичной погрешностью местоположения в 10 NM по средствам астронавигации, необходим треугольник ошибок, то есть три пеленга. И то, я не уверен, шо получится...


А вашим методом плюс/минус пол лаптя на карте - это норм ;-)))

[kruzzik.livejournal.com]

Да. Тоже думаю, что это самый разумный совет. Следующий эпизод этого сериала – триангуляция по созвездиям ))

[(Anonymous)]

Таблицы посчитаны по шару, а Земля - не?
Какая вообще погрешность задекларирована у таблиц, равномерная ли она или зависит от ячейки?

Вобчем ХЗ

[kruzzik.livejournal.com]

Таблицы не по шару, а по геоиду WGS84.
От ячейки в целом зависит, но у нас удобный частный случай, пеленг ориентирован север-юг, поэтому одна минута = одна морская миля.
Насчет погрешности таблиц, хороший вопрос, но вероятнее всего ошибка у меня, а не в таблицах.