Gama geografică de vizibilitate a obiectelor. Teoria navigației

Fiecare obiect are o anumită înălțime H (Fig. 11), astfel încât intervalul de vizibilitate al obiectului Dp-MR este suma intervalului orizont vizibil observatorul De=Mc și intervalul orizontului vizibil al obiectului Dn=RC:

Orez. unsprezece.

Conform formulelor (9) și (10), H. N. Struisky a alcătuit o nomogramă (Fig. 12), iar în MT-63, Tabelul. 22-c „Raza de vizibilitate a obiectelor”, calculată prin formula (9).

Exemplul 11. Găsiți intervalul de vizibilitate a unui obiect cu o înălțime deasupra nivelului mării H = 26,5 m (86 picioare) la înălțimea ochiului observatorului deasupra nivelului mării e = 4,5 m (15 picioare).

Soluţie.

1. Conform nomogramei Struisky (Fig. 12), pe scara verticală din stânga „Înălțimea obiectului observat” se marchează punctul corespunzător la 26,5 m (86 ft), pe scara verticală din dreapta „Înălțimea ochiului observatorului” marcam punctul corespunzator la 4,5 m (15 ft); conectând punctele marcate cu o linie dreaptă, la intersecția acesteia din urmă cu scara verticală medie „Interval de vizibilitate” obținem răspunsul: Дn = 15,1 m.

2. Conform MT-63 (Tabelul 22-c). Pentru e = 4,5 m și H = 26,5 m, valoarea Dn = 15,1 m. ochiul observatorului nu este egal cu 5 m, atunci este necesar să adăugați corecția A \u003d MS-KS- \u003d De-D5 la intervalul Dk indicat în manuale. Corecția este diferența dintre distanțele orizontului vizibil de la o înălțime de 5 m și se numește corecție pentru înălțimea ochiului observatorului:

După cum se poate observa din formula (11), corecția pentru înălțimea ochiului observatorului A poate fi pozitivă (când e > 5 m) sau negativă (când e
Deci, intervalul de vizibilitate al unei lumini de far este determinat de formulă

Orez. 12.

Exemplul 12. Intervalul de vizibilitate al farului indicat pe hartă, Dk = 20,0 mile.

De la ce distanță poate un observator să vadă focul, al cărui ochi se află la o înălțime de e = 16 m.

Soluţie. 1) prin formula (11)

2) conform tabelului. 22-a ME-63 A \u003d De - D5 \u003d 8,3-4,7 \u003d 3,6 mile;

3) conform formulei (12) Dp \u003d (20,0 + 3,6) \u003d 23,6 mile.

Exemplul 13 Raza de vizibilitate a farului, indicată pe hartă, Dk = 26 mile.

De la ce distanță va vedea observatorul de pe barcă focul (e = 2,0 m)

Soluţie. 1) prin formula (11)

2) conform tabelului. 22-a MT-63 A = D - D = 2,9 - 4,7 = -1,6 mile;

3) conform formulei (12) Dp = 26,0-1,6 = 24,4 mile.

Se numește intervalul de vizibilitate al unui obiect, calculat prin formulele (9) și (10). geografice.

Orez. 13.

Domeniul de vizibilitate al unui far sau domeniul optic vizibilitatea depinde de puterea sursei de lumină, de sistemul de baliză și de culoarea focului. Într-un far bine construit, de obicei coincide cu aria sa geografică.

Pe vreme înnorată, aria vizuală reală poate diferi semnificativ de aria geografică sau optică.

Recent, studiile au stabilit că, în condiții de navigare în timpul zilei, intervalul de vizibilitate al obiectelor este determinat mai precis prin următoarea formulă:

Pe fig. Figura 13 prezintă nomograma calculată prin formula (13). Vom explica utilizarea nomogramei prin rezolvarea unei probleme cu condițiile din exemplul 11.

Exemplul 14 Aflați intervalul de vizibilitate al unui obiect cu o înălțime deasupra nivelului mării H = 26,5 m, cu înălțimea ochiului observatorului deasupra nivelului mării e = 4,5 m.

Soluţie. 1 prin formula (13)

Orizontul vizibil, spre deosebire de orizontul adevărat, este un cerc format din punctele de contact ale razelor care trec prin ochiul observatorului tangenţial la suprafaţa pământului. Imaginează-ți că ochiul observatorului (Fig. 8) se află în punctul A la o înălțime BA=e deasupra nivelului mării. Din punctul A se pot trage un număr infinit de raze Ac, Ac¹, Ac², Ac³ etc., tangente la suprafața Pământului. Punctele de contact c, c¹ c² și c³ formează un cerc de cerc mic.

Raza sferică Вс a unui cerc mic cu с¹с²с³ se numește intervalul teoretic al orizontului vizibil.

Valoarea razei sferice depinde de înălțimea ochiului observatorului deasupra nivelului mării.

Deci, dacă ochiul observatorului se află în punctul A1 la o înălțime BA¹ = e¹ deasupra nivelului mării, atunci raza sferică Bc" va fi mai mare decât raza sferică Bc.

Pentru a determina relația dintre înălțimea ochiului observatorului și intervalul teoretic al orizontului său vizibil, luați în considerare triunghi dreptunghic AOc:

Ac² \u003d AO² - Os²; AO = OB + e; OB=R,

Atunci AO = R + e; Os = R.

Datorită nesemnificației înălțimii ochiului observatorului deasupra nivelului mării în comparație cu dimensiunile razei Pământului, lungimea tangentei Ac poate fi luată egală cu valoarea razei sferice Bc și, denotând intervalul teoretic al orizontul vizibil prin D T, obținem

D 2T = (R + e)² - R² = R² + 2Re + e² - R² = 2Re + e²,

Orez. 8

Având în vedere că înălțimea ochiului observatorului e pe nave nu depășește 25 m, a 2R = 12 742 220 m, raportul e/2R este atât de mic încât poate fi neglijat fără a compromite acuratețea. Prin urmare,

întrucât e și R sunt exprimate în metri, atunci Dt va fi de asemenea în metri. Cu toate acestea, intervalul real al orizontului vizibil este întotdeauna mai mare decât cel teoretic, deoarece fasciculul care vine de la ochiul observatorului către un punct situat pe suprafața pământului este refractat din cauza densității neuniforme a straturilor atmosferei de-a lungul înălțimii.

În acest caz, fasciculul de la punctul A la c nu merge de-a lungul dreptei Ac, ci de-a lungul curbei ASm "(vezi Fig. 8). Prin urmare, pentru observator, punctul c pare a fi vizibil în direcția tangenta AT, adică ridicată cu un unghi r \u003d L TAc , numit unghiul de refracție a pământului. Unghiul d \u003d L HAT se numește înclinația orizontului vizibil. Și, de fapt, orizontul vizibil va fi un cerc mic m", m "2, mz", cu o rază sferică puțin mai mare (Bm "\u003e Bc).

Valoarea unghiului de refracție al pământului nu este constantă și depinde de proprietățile de refracție ale atmosferei, care se modifică odată cu temperatura și umiditatea, cantitatea de particule în suspensie din aer. În funcție de perioada anului și de data zilei, se modifică și acesta, astfel încât intervalul efectiv al orizontului vizibil față de cel teoretic poate crește până la 15%.

În navigație, o creștere a intervalului efectiv al orizontului vizibil față de cel teoretic este luată cu 8%.

Prin urmare, notând intervalul actual, sau, așa cum este numit și geografic, al orizontului vizibil prin De, obținem:

Pentru a obține De în mile marine (presupunând R și e în metri), raza pământului R, precum și înălțimea ochiului, e, sunt împărțite la 1852 (1 milă marine este egală cu 1852 m). Apoi
Pentru a obține rezultatul în kilometri, introduceți un multiplicator de 1,852. Apoi
pentru a facilita calculele pentru a determina intervalul orizontului vizibil din Tabel. 22-a (MT-63) arată intervalul orizontului vizibil în funcție de e, în intervalul de la 0,25 la 5100 m, calculat prin formula (4a).

Dacă înălțimea reală a ochiului nu se potrivește cu valorile numerice indicate în tabel, atunci intervalul orizontului vizibil poate fi determinat prin interpolare liniară între două valori apropiate de înălțimea reală a ochiului.

Gama de vizibilitate a obiectelor și luminilor

Intervalul de vizibilitate al obiectului Dn (Fig. 9) va fi suma a două intervale ale orizontului vizibil, în funcție de înălțimea ochiului observatorului (D e) și de înălțimea obiectului (D h), adică.
Poate fi determinat prin formula
unde h este înălțimea reperului deasupra nivelului apei, m.

Pentru a facilita determinarea intervalului de vizibilitate a obiectelor, utilizați tabelul. 22-c (MT-63), calculat prin formula (5a): Pentru a determina din acest tabel de la ce distanță se va deschide un obiect, este necesar să se cunoască înălțimea ochiului observatorului deasupra nivelului apei și înălțimea obiectului. în metri.

Raza de vizibilitate a unui obiect poate fi determinată și printr-o nomogramă specială (Fig. 10). De exemplu, înălțimea ochiului deasupra nivelului apei este de 5,5 m, iar înălțimea h a semnului este de 6,5 m, pentru a determina D n se aplică o riglă nomogramei astfel încât să conecteze punctele corespunzătoare lui h. şi e pe scările extreme.Punctul de intersecţie al riglei cu scara mijlocie a nomogramei va arăta domeniul de vizibilitate dorit al obiectului D n (în Fig. 10 D n = 10,2 mile).

În manualele de navigație - pe hărți, în direcțiile de navigație, în descrierile luminilor și semnelor - intervalul de vizibilitate al obiectelor DK este indicat la înălțimea ochiului unui observator de 5 m (pe hărțile englezești - 15 picioare).

În cazul în care înălțimea reală a ochiului observatorului este diferită, este necesar să se introducă corecția AD (vezi Fig. 9).

Orez. 9

Exemplu. Raza de vizibilitate a obiectului indicat pe hartă este DK = 20 mile, iar înălțimea ochiului observatorului este e = 9 m. Determinați raza de vizibilitate reală a obiectului D n folosind Tabelul. 22-a (MT -63). Soluţie.

Noaptea, intervalul de vizibilitate al unui incendiu depinde nu numai de înălțimea acestuia deasupra nivelului apei, ci și de puterea sursei de lumină și de descărcarea aparatului de iluminat. În mod obișnuit, aparatul de iluminat și puterea sursei de lumină sunt calculate în așa fel încât intervalul de vizibilitate a incendiului pe timp de noapte să corespundă intervalului real de vizibilitate a orizontului de la înălțimea focului deasupra nivelului mării, dar există exceptii.

Prin urmare, luminile au propria lor gamă „optică” de vizibilitate, care poate fi mai mare sau mai mică decât aria de vizibilitate a orizontului de la înălțimea incendiului.

Manualele de navigație indică raza reală (matematică) de vizibilitate a luminilor, dar dacă este mai mare decât cea optică, atunci aceasta din urmă este indicată.

Gama de vizibilitate a semnelor de coastă ale situației de navigație depinde nu numai de starea atmosferei, ci și de mulți alți factori, care includ:

A) topografice (determinată de natura zonei înconjurătoare, în special de predominanța unei anumite culori în peisajul înconjurător);

B) fotometrică (luminozitatea și culoarea semnului observat și a fundalului pe care este proiectat);

C) geometric (distanța până la semn, dimensiunea și forma acestuia).

Capitolul VII. Navigare.

Navigația este baza științei navigației. Metoda de navigație de navigație este de a naviga nava dintr-un loc în altul în cel mai avantajos, mai scurt și mai sigur mod. Această metodă rezolvă două probleme: cum să direcționați nava de-a lungul căii alese și cum să-i determinăm locul în mare pe baza elementelor mișcării navei și a observațiilor obiectelor de coastă, ținând cont de impactul asupra navei. forțe externe- vânturi și curenți.

Pentru a fi sigur de siguranța mișcării navei dvs., trebuie să cunoașteți poziția navei pe hartă, care determină poziția sa în raport cu pericolele dintr-o anumită zonă de navigație.

Navigația dezvoltă elementele de bază ale navigației, studiază:

Dimensiunile și suprafața pământului, metode de reprezentare a suprafeței pământului pe hărți;

Modalități de calcul și de așezare a traseului navei pe hărțile maritime;

Metode pentru determinarea poziției unei nave pe mare prin obiecte de coastă.

§ 19. Informaţii de bază despre navigare.

1. Puncte de bază, cercuri, drepte și plane

Pământul nostru are forma unui sferoid cu o semiaxă majoră OE egal cu 6378 km, iar semiaxa minoră SAU 6356 km(Fig. 37).

Orez. 37. Determinarea coordonatelor unui punct de pe suprafața pământului

În practică, cu anumite presupuneri, pământul poate fi considerat o minge care se rotește în jurul unei axe care ocupă o anumită poziție în spațiu.

Pentru a determina punctele de pe suprafața pământului, se obișnuiește să-l împărțim mental în planuri verticale și orizontale care formează linii cu suprafața pământului - meridiane și paralele. Capetele axei imaginare de rotație a pământului se numesc poli - nord, sau nordic, și sud, sau sud.

Meridianele sunt cercuri mari care trec prin ambii poli. Paralelele sunt cercuri mici pe suprafața pământului paralele cu ecuatorul.

Ecuatorul este un cerc mare al cărui plan trece prin centrul pământului perpendicular pe axa lui de rotație.

Atât meridianele, cât și paralelele de pe suprafața pământului pot fi imaginate nenumărate. Ecuatorul, meridianele și paralelele formează o rețea de coordonate geografice ale pământului.

Locația oricărui punct A de pe suprafața pământului poate fi determinată de latitudinea (f) și longitudinea (l) .

Latitudinea unui loc este arcul de meridian de la ecuator la paralela locului dat. În caz contrar: latitudinea unui loc se măsoară prin unghiul central cuprins între planul ecuatorului și direcția de la centrul pământului la locul dat. Latitudinea se măsoară în grade de la 0 la 90° de la ecuator la poli. La calcul se consideră că latitudinea nordică f N are semnul plus, latitudine sudică - f S semn minus.

Diferența de latitudine (f 1 - f 2) este arcul de meridian cuprins între paralelele acestor puncte (1 și 2).

Longitudinea unui loc este arcul ecuatorului de la meridianul zero la meridianul locului dat. În caz contrar: longitudinea unui loc este măsurată prin arcul ecuatorului cuprins între planul meridianului zero și planul meridianului locului dat.

Diferența de longitudini (l 1 -l 2) este arcul ecuatorului cuprins între meridianele punctelor date (1 și 2).

Meridianul prim - meridianul Greenwich. Din aceasta, longitudinea este măsurată în ambele direcții (est și vest) de la 0 la 180 °. Longitudinea vestică este măsurată pe harta din stânga meridianului Greenwich și este luată cu semnul minus în calcule; est - la dreapta și are un semn plus.

Latitudinea și longitudinea oricărui punct de pe pământ se numesc coordonatele geografice ale acelui punct.

2. Împărțirea orizontului adevărat

Planul orizontal imaginar mental care trece prin ochiul observatorului se numește planul orizontului adevărat al observatorului sau orizontul adevărat (Fig. 38).

Să presupunem că la momentul respectiv A este ochiul observatorului, linia ZABC- verticală, HH 1 - planul orizontului adevărat, iar linia P NP S - axa de rotație a pământului.

Din multele plane verticale, doar un plan din desen va coincide cu axa de rotație a pământului și punctul A. Intersecția acestui plan vertical cu suprafața pământului dă pe el un cerc mare P N BEP SQ, numit adevărat meridian al locului sau meridianul observatorului. Planul meridianului adevărat se intersectează cu planul orizontului adevărat și dă linia nord-sud pe acesta din urmă NS. Linia Au, perpendiculară pe linia adevăratului nord-sud se numește linia estului și vestului adevărat (est și vest).

Astfel, cele patru puncte principale ale orizontului adevărat - nord, sud, est și vest - ocupă o poziție destul de precisă oriunde pe pământ, cu excepția polilor, datorită cărora, față de aceste puncte, pot fi diferite direcții de-a lungul orizontului. determinat.

Directii N(nord), S (sud), DESPRE(Est), W(vest) sunt numite punctele principale. Întreaga circumferință a orizontului este împărțită în 360°. Împărțirea se face din punct Nîn sensul acelor de ceasornic.

Direcțiile intermediare dintre punctele principale se numesc puncte sferturi și se numesc NU, DECI, SW, NV. Loxodromurile majore și sferturile au următoarele valori în grade:

Orez. 38. Orizontul adevărat al observatorului

3. Orizontul vizibil, raza orizontului vizibil

Corpul de apă vizibil din vas este limitat de un cerc format prin intersecția aparentă a firmamentului cu suprafața apei. Acest cerc se numește orizontul vizibil al observatorului. Gama orizontului vizibil depinde nu numai de înălțimea ochilor observatorului deasupra suprafeței apei, ci și de starea atmosferei.

Figura 39. Domeniul de vizibilitate al obiectului

Conducătorul de barca trebuie să știe întotdeauna cât de departe vede orizontul în diferite poziții, de exemplu, stând la cârmă, pe punte, așezat etc.

Intervalul orizontului vizibil este determinat de formula:

d=2,08

sau, aproximativ, pentru înălțimea ochiului unui observator mai mică de 20 m de formulă:

d=2,

unde d este intervalul orizontului vizibil în mile;

h este înălțimea ochiului observatorului, m.

Exemplu. Dacă înălțimea ochiului observatorului h = 4 m, atunci raza orizontului vizibil este de 4 mile.

Intervalul de vizibilitate al obiectului observat (Fig. 39) sau, așa cum se numește, intervalul geografic D n , este suma intervalelor orizontului vizibil Cuînălțimea acestui obiect H și înălțimea ochiului observatorului A.

Observatorul A (Fig. 39), situat la înălțimea h, de la nava sa poate vedea orizontul doar la o distanță d 1, adică până la punctul B de la suprafața apei. Dacă, totuși, un observator este plasat în punctul B de pe suprafața apei, atunci ar putea vedea farul C , situat la o distanta d 2 de acesta ; prin urmare, observatorul situat în punct A, va vedea farul de la o distanta egala cu D n :

Dn=d1+d2.

Gama de vizibilitate a obiectelor situate deasupra nivelului apei poate fi determinată prin formula:

Dn = 2,08( + ).

Exemplu.Înălțimea farului H = 1b.8 m,înălțimea ochiului observatorului h = 4 m.

Soluţie. D n \u003d l 2,6 mile sau 23,3 km.

Raza de vizibilitate a unui obiect este de asemenea determinată aproximativ conform nomogramei Struisky (Fig. 40). Aplicând o riglă astfel încât înălțimile corespunzătoare ochiului observatorului și obiectului observat să fie conectate printr-o linie dreaptă, se obține intervalul de vizibilitate pe scara mijlocie.

Exemplu. Găsiți intervalul de vizibilitate al unui obiect cu o înălțime deasupra nivelului mării în 26.2 m la înălțimea ochiului unui observator deasupra nivelului mării de 4,5 m.

Soluţie. D n= 15,1 mile (linia întreruptă în Fig. 40).

Pe hărți, direcții de navigare, în ajutoarele de navigație, în descrierea indicatoarelor și luminilor, intervalul de vizibilitate este dat pentru înălțimea ochiului observatorului de 5 m de la nivelul apei. De atunci barcă mică ochiul observatorului este sub 5 m, pentru el, raza de vizibilitate va fi mai mică decât cea indicată în manuale sau pe hartă (vezi Tabelul 1).

Exemplu. Harta indică intervalul de vizibilitate al farului la 16 mile. Aceasta înseamnă că observatorul va vedea acest far de la o distanță de 16 mile dacă ochiul său se află la o înălțime de 5. m deasupra nivelului mării. Dacă ochiul observatorului este la o înălțime de 3 m, atunci vizibilitatea va scădea în mod corespunzător cu diferența dintre intervalul de vizibilitate al orizontului pentru înălțimile 5 și 3 m. Interval de vizibilitate la orizont pentru înălțimea 5 m este egal cu 4,7 mile; pentru inaltime 3 m- 3,6 mile, diferență 4,7 - 3,6=1,1 mile.

În consecință, raza de vizibilitate a farului nu va fi egală cu 16 mile, ci doar 16 - 1,1 = 14,9 mile.

Orez. 40. Nomograma lui Struisky