Текст книги "Ориентировка по звездам"

Автор книги: Николай Кондратьев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 7 страниц)

***

Наименование аэронавигационной звезды: Альдебаран (α Тельца)

Звездная величина: 1,1

Цвет звезды: Красноватый

Способ отыскания: По цвету. Находится на спиралеобразной линии, идущей от созвездия Орион. Неподалеку находится характерная группа неярких звезд Плеяды (рис. 17)

***

Наименование аэронавигационной звезды: Поллукс (β Близнецов)

Звездная величина: 1,2

Цвет звезды: Желтый

Способ отыскания: Находится на спиралеобразной линии, идущей от созвездия Орион, а также на прямой, идущей через ковш созвездия Б. Медведицы (рис. 17)

***

Наименование аэронавигационной звезды: Спика (α Девы)

Звездная величина: 1,2

Цвет звезды: Белый

Способ отыскания: Находится на продолжении дуги ручки ковша созвездия Б. Медведицы, следующая яркая звезда за Арктуром (рис. 15)

***

Наименование аэронавигационной звезды: Антарес (α Скорпиона)

Звездная величина: 1,2

Цвет звезды: Красный

Способ отыскания: Находится на продолжении прямой линии, идущей от ручки ковша созвездия Б. Медведицы, близ созвездия Северной Короны (рис. 15)

***

Наименование аэронавигационной звезды: Фомальгаут (α Южной Рыбы)

Звездная величина: 1,3

Цвет звезды: Белый

Способ отыскания: Находится на продолжении прямой, идущей от созвездия Б. Медведицы через Полярную звезду и крайние две звезды ковша созвездий Пегаса и Андромеды (рис. 19)

***

Наименование аэронавигационной звезды: Денеб (α Лебедя)

Звездная величина: 1,3

Цвет звезды: Белый

Способ отыскания: По характерной крестообразной фигуре созвездия Лебедя и по звездам Вега и Альтаир, с которыми Денеб образует почти равнобедренный треугольник (рис. 19)

***

Наименование аэронавигационной звезды: Регул (α Льва)

Звездная величина: 1,3

Цвет звезды: Белый

Способ отыскания: Находится на продолжении прямой, проведенной через две внутренние звезды у основания ручки ковша созвездия Б. Медведицы в сторону, примерно противоположную Полярной звезде (рис. 15)

***

Наименование аэронавигационной звезды: β Креста

Звездная величина: 1,5

Цвет звезды: Голубой

Способ отыскания: По характерному расположению наиболее ярких звезд этого созвездия, образующих форму креста (рис. 21)

***

Наименование аэронавигационной звезды: Ригиль (α Центавра)

Звездная величина: 0,3-1,7

Цвет звезды: Желтый

Способ отыскания: Находится на дугообразной линии, идущее через звезды Фомальгаут, Пихок, Ригиль, β Креста и Эль Сухейль, а также в вершине прямого угла прямоугольного треугольника, образуемого звездами Ригиль, Антарес, Спиха (рис. 21)

***

Наименование аэронавигационной звезды: Алиот (ε Б. Медведицы)

Звездная величина: 1,7

Цвет звезды: Белый

Способ отыскания: Самая яркая звезда созвездия Б. Медзедицы, третья от конца ручки ковша (рис. 15)

***

Наименование аэронавигационной звезды: α Южного Треугольника

Звездная величина: 1,9

Цвет звезды: Красный

Способ отыскания: По характерному треугольнику ярких звезд. Находится близ дугообразной линии, проходящей через звезды Фомальгаут, Пикок, Ригиль, β Креста, Эль Сухейль, между звездами Пикок и Ригиль (рис. 21)

***

Наименование аэронавигационной звезды: Каус Астралия (ε Стрельца)

Звездная величина: 2,0

Цвет звезды: Белый

Способ отыскания: Вместе с Пикоком и Антаресом  образует почти равнобедренный тупоугольный треугольник (рис. 21)

***

Наименование аэронавигационной звезды: Пикок (α Павлина)

Звездная величина: 2,1

Цвет звезды: Голубой

Способ отыскания: Находится на дугообразное линии, проходящей через звезды Фомальгаут, Пикок, Ригиль, β Креста, Эль Сухейль. Вместе с Антаресом и Каус Астралия образует почти равнобедренный тупоугольный треугольник (рис. 21)

***

Наименование аэронавигационной звезды: Альферац (α Андромеды)

Звездная величина: 2,1

Цвет звезды: Белый

Способ отыскания: Средняя и самая яркая из звезд ковша, образуемого созвездиями Пегаса и Андромеды и  находящегося на продолжении прямой, идущей от созвездия Б. Медведицы через Полярную звезду (рис. 19)

***

Наименование аэронавигационной звезды: Полярная (α М. Медведицы)

Звездная величина: 2,1

Цвет звезды: Белый

Способ отыскания: Находится на продолжении прямой, проведенной через две крайние звезды ковша созвездия Б. Медведицы (рис. 15).

***

Наименование аэронавигационной звезды: Хамаль (α Овна)

Звездная величина: 2,2

Цвет звезды: Красный

Способ отыскания: Находится в одной из вершин прямоугольного треугольника, образуемого звездами Хамаль, Альферац и одной из крайних звезд созвездия Кассиопеи (рис. 19)

***

Наименование аэронавигационной звезды: Эль Сухейль (λ Парусов)

Звездная величина: 2,2

Цвет звезды: Красный

Способ отыскания: Находится на дугообразной линии звезд Фомальгаут, Пикок, Ригиль, (β Креста, Эль Сухейль, Сириус, (рис. 21)

***

В процессе изучения звездного неба, чтобы облегчить отыскание и опознавание звезд, пользуются картами (атласами) звездного неба.

В авиационной астрономии применяется подвижная карта звездного неба, известная под названием бортовой карты неба – БКН (рис. 22). Она состоит из неподвижного основания, на котором вращается вокруг полюса мира звездная карта со звездами до четвертой величины, и накладного листа с вырезом, изображающим горизонт для заданной широты места. На звездной карте нанесены четыре круга склонений, которые соответствуют прямым восхождениям 0, 90, 180 и 270°, и небесный экватор со шкалой прямых восхождений через каждые 10°. Два круга склонений имеют шкалу через 10°. По краю овального выреза нанесены риски, показывающие положение точек севера, юга, востока и запада, а также шкала азимутов через 30°.

Рис. 22. Бортовая карта неба (БКН-II)

В дугообразном вырезе накладного листа видна шкала на 365 делений с оцифровкой по дням и месяцам года, нанесенная на вращающейся карте. По краю дугообразного выреза нанесены деления часов и десятков минут, приходящихся на ночное время. Если, вращая карту, совместить деление заданного дня с делением заданного часа наблюдения по местному времени, то в овальном вырезе будет видна картина звездного неба, соответствующая заданному моменту наблюдения по местному гражданскому времени.

Для удобства пользования БКН издана для различных широт Северного полушария: БКН-I – для 37° (от 30 до 44°); БКН-II —для 53° (от 46 до 60°) и БКН-III —для 69° (от 62 до 72°). Они отличаются друг от друга размерами и конфигурацией овального выреза, ограничивающего видимую часть звездного неба для выбранной широты.

Для меньших северных широт и для южных широт существуют специальные карты неба.

Перед тем как пользоваться бортовой картой неба, необходимо нанести на изображение видимой части неба положение планет. Как было сказано выше, положение планет среди звезд непостоянно, они блуждают по звездному небу, и поэтому их невозможно заранее, вместе со звездами, нанести на карту. Наносить же их следует не только тогда, когда мы собираемся их наблюдать, но и каждый раз перед тем, как пользоваться БКН. Ведь появление планеты в каком-то созвездии несколько меняет его общий вид и этим может затруднить отыскание и опознавание нужных аэронавигационных звезд.

При ориентировании карты ее следует держать примерно вертикально перед собой, совмещая обозначения точек горизонта с соответствующими им фактическими направлениями стран света.

При помощи БКН можно не только получить вид звездного неба для заданного момента времени (месяца, дня и часа), но и решать следующие задачи.

1. Наметить на земле, до полета, звезды, по которым наиболее удобно производить навигационные определения в воздухе. Для этого карту устанавливают на заданный момент местного времени и по видимому положению звезд в овале БКН в зависимости от курса полета выбирают для измерений наиболее удобные аэронавигационные звезды. Для большей точности астрономических навигационных определений по нескольким звездам выбирают такие из них, разность азимутов между которыми близка к 90°.

2. Определить горизонтальные и экваториальные координаты светил. Для определения экваториальных координат надо карту установить на заданный момент времени и отсчитать: часовой угол – по дуге экватора от южной части небесного меридиана до круга склонения светила, т. е. до прямой, проходящей через полюс мира и светило; склонение– по кругу склонения от небесного экватора до светила.

Для определения горизонтальных координат надо обозначить зенит в центре овала. Положение светила между линией горизонта (краем овального выреза) и зенитом характеризует высоту светила. Величина азимута отчитывается по краю овального выреза от точки севера в восточном направлении до вертикала (прямая на карте, соединяющая светило с зенитом); высота – по вертикалу от горизонта до светила.

3. Определить моменты восхода и захода светил в определенный день. Для этого вращением карты изображение данного светила устанавливают под обрез овала в восточной части, если нужно определить восход светила, или в западной, если нужно определить заход светила. На дугообразном вырезе против заданной даты можно прочесть момент восхода (захода) светила по местному времени.

4. Определить моменты кульминаций светил. Для этого изображение светила устанавливается на небесный меридиан по линии С—Ю между полюсом и точкой юга, если нужно определить верхнюю кульминацию, или между полюсом и, точкой севера, если нужно определить нижнюю кульминацию. На дугообразном вырезе против заданной даты можно прочесть момент кульминации по местному времени.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ

 Для астрономической ориентировки на местности, в плавании или в полете большое значение имеет знание точного времени. Вследствие того что все небесные светила перемещаются с течением времени, ориентировка по ним относится к какому-то определенному моменту времени.

Чтобы не заблудиться, мало иметь компас, нужно еще знать свое место – широту и долготу. Но если широту достаточно просто узнать по Солнцу и времени, найти долготу сложнее. Самый простой способ, которым моряки пользуются и до сих пор, —определять долготу по часам.

В разных местах земного шара не одно и то же время. Когда на Камчатке полдень, в Москве только два часа ночи. На каждом меридиане свое, местное время, и на расстоянии 15° долготы разница во времени составляет ровно 1 ч. Следовательно, определив разницу местных времен, можно вычислить долготу – расстояние в градусах от начального меридиана, по времени которого идут часы на корабле. Нужно только хранить время начального меридиана. Это делают часы-хронометры. С этой же целью передаются несколько раз в сутки сигналы точного времени непосредственно из астрономических обсерваторий.

Точное местное время определяется путем наблюдения при помощи специального прибора (пассажный инструмент) звезд или Солнца.

Сутки были первой природной мерой времени, открытой человеком.

Звездные сутки – это промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми кульминациями точки весеннего равноденствия. За начало суток принимается момент верхней кульминации этой точки. Но точка весеннего равноденствия – воображаемая точка, поэтому практически для определения звездного времени измеряют часовой угол какой-либо звезды.

В любой момент времени звездное время равно сумме часового угла звезды и ее прямого восхождения. Зная прямое восхождение звезды и измерив ее часовой угол, можно в любой момент определить звездное время.

В момент верхней кульминации звезды ее часовой угол равен нулю. Следовательно, в момент верхней кульминации звездное время равно прямому восхождению звезды.

Истинные солнечные сутки – это промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями центра Солнца. Началом истинных солнечных суток считается полдень, когда Солнце находится в самой высокой точке над горизонтом.

Звездное время в быту неудобно тем, что звездные сутки короче солнечных на 3 мин 56 сек, поэтому начало звездных суток приходится на различное время дня и ночи.

Истинное солнечное время также неудобно, так как истинные сутки непостоянны: то длиннее, то короче. Продолжительность самых длинных декабрьских суток на 51 сек больше продолжительности самых коротких сентябрьских суток. Соответственно укорачиваются или удлиняются часы, минуты и секунды. Причинами непостоянства истинных суток являются неравномерность движения Солнца по эклиптике и наклон эклиптики к небесному экватору.

Вследствие суточного вращения Земли вокруг своей оси в одно и то же время на одной стороне экватора бывает день, а на противоположной стороне – ночь; вследствие годового движения Земли вокруг Солнца в одно и то же время в одном полушарии бывает лето, в другом – зима.

Земная ось все время наклонена к плоскости орбиты Земли на 66°33' и перемещается в пространстве параллельно самой себе. Поэтому Северное и Южное полушария попеременно бывают обращены в сторону Солнца, что и определяет смену времен года, которая зависит от высоты и продолжительности пребывания Солнца над горизонтом (рис. 23). Например, Северное полушарие в июне наклонено к Солнцу, а в декабре – в обратную сторону, в результате этого в Северном полушарии в июне бывает теплее, чем в декабре. В Южном полушарии наоборот: в декабре теплее, чем в июне.

Рис. 23. Положение Земли относительно Солнца в различное время года

Рис. 24. Положение Солнца над горизонтом в средних широтах в различное время года

Наблюдатель не замечает ни суточного, ни годового вращения Земли. Ежедневно он видит восход и заход Солнца, изменение его высоты в течение года. Летом Солнце проходит над горизонтом выше, зимой ниже. Меняются и точки восхода и захода Солнца на горизонте: 21 марта и 23 сентября оно восходит точно на востоке и заходит точно на западе; между этими датами точки восхода и захода смещаются к югу зимой и к северу летом (рис. 24). Поэтому светлого времени – от рассвета до наступления темноты – летом бывает значительно больше, чем зимой.

Обычно моментами наступления рассвета «и темноты принято считать моменты, когда высота Солнца, точнее – его центра, равна —7° (при наступлении рассвета Солнце еще не поднялось из-за горизонта, а при наступлении темноты опустилось за горизонт). Это весьма условно, так как при одном и том же положении Солнца за горизонтом может быть светлее или темнее в зависимости от метеорологических условий; например, при облачной погоде светлого времени до восхода и после захода Солнца будет меньше.

Промежутки времени между рассветом и восходом Солнца, между заходом Солнца и наступлением темноты называются сумерками (при восходе и заходе с учетом рефракции и углового радиуса Солнца высота Солнца равна —51’). Продолжительность сумерек зависит от времени года и широты места.

Если высота Солнца в полночь не будет ниже —7°, то темнота совсем не наступает; сумерки будут продолжаться всю ночь. Такие ночи называют «белыми». Во время «белых ночей» утренние сумерки наступают раньше, чем кончаются вечерние сумерки предыдущих суток, как говорят, «заря с зарей встречается».

Высота Солнца в полночь, т. е. в момент его нижней кульминации, определяется по формуле

h  = φ + δ – 90°.

Подставив в эту формулу наибольшее значение склонения Солнца δ = +23°,5 и минимальную высоту Солнца для сумерек h = —7°, легко определить, что «белые ночи» могут быть на широте φ = 59°,5 и больше. На территории СССР «белые ночи» наблюдаются примерно начиная от широты Ленинграда (φ = 60°) и до Северного полюса. Это чудесное явление природы полно поэзии, неповторимой прелести.

Строго говоря, астрономическими сумерками считаются периоды, когда Солнце находится за горизонтом до 17°,5. Следовательно, южная граница «белых ночей» проходит на широте Полтавы (φ = 49°). Но на этих широтах «белые ночи» очень слабо выражены и их, как правило, не замечают.

Перемещаясь вместе с Землей, наблюдатель проектирует Солнце на небесную сферу в плоскости орбиты Земли. В результате Солнце как бы перемещается среди звезд по кругу, по которому плоскость земной орбиты пересекается с небесной сферой. Этот большой круг, по которому происходит видимое годовое, движение Солнца среди звезд, называется эклиптикой. По эклиптике Солнце перемещается в направлении, обратном направлению вращения небесной сферы. При движении по эклиптике за полный оборот Солнце проходит последовательно двенадцать созвездий, образующих пояс Зодиака: Козерог (в январе), Водолей (в феврале), Рыбы (в марте), Овен (в апреле), Телец (в мае), Близнецы (в июне), Рак (в июле), Лев (в августе), Дева (в сентябре), Весы (в октябре), Скорпион (в ноябре) и Стрелец (в декабре).

Рис. 25. Положение эклиптики относительно небесного экватора

Вследствие наклона оси вращения Земли к плоскости ее орбиты плоскость земного экватора составляет с плоскостью годового движения Земли угол 23°27'; поэтому и плоскость небесного экватора с плоскостью эклиптики образует угол 23° 27’ (рис. 25).

Эклиптика пересекается с небесным экватором в двух точках, которые называются точками весеннего ϒ и осеннего ♎ равноденствия. В них Солнце бывает 21 марта и 23 сентября. Когда центр Солнца находится в этих точках, его склонение равно нулю и Солнце движется вдоль небесного экватора. В это время на Земле день равен ночи, граница света и тени проходит через географические полюсы.

22 июня Солнце находится в точке летнего солнцестояния [1]1
  Точками солнцестояния (летнего и зимнего) их называют потому, что в этих точках склонение Солнца изменяется очень медленно (не более чем на 1' за сутки), а в дни равноденствий его склонение изменяется за сутки быстро – на 23—25'.


[Закрыть], отстоящей от точки весеннего равноденствия на 90°. В этот день оно проходит в наивысшей точке над экватором и его склонение равно 23° 27'. В Северном полушарии в эти сутки бывает самый длинный день и самая короткая ночь. 22 декабря Солнце находится в точке зимнего солнцестояния; оно проходит в южной части небесной сферы и его склонение равно —23° 27'. В эти сутки в Северном полушарии бывает самая длинная ночь и самый короткий день.

Итак, Солнце, пройдя 21 марта точку весеннего равноденствия и двигаясь в направлении, обратном направлению вращения небесной сферы, поднимается в северную полусферу и 22 июня достигает наибольшего склонения в точке летнего солнцестояния. После этого оно постепенно снижается, 23 сентября проходит точку осеннего равноденствия и 22 декабря точку зимнего солнцестояния, в которой его склонение бывает наименьшим. Затем Солнце снова поднимается к точке весеннего равноденствия и т. д.

 Таким образом, в течение года склонение и прямое восхождение Солнца непрерывно изменяются и при прохождении основных точек эклиптики принимают значения, указанные в табл. 2.

Таблица 2

Изменение прямого восхождения Солнца можно обнаружить, если регулярно наблюдать звездное небо в одно и то же время суток, например перед восходом Солнца. Созвездие, которое в какой-то день перед восходом Солнца находится на востоке, через несколько дней также перед восходом Солнца будет видно на юго-востоке, затем на юге, юго-западе и западе. Это свидетельствует о том, что Солнце перемещается относительно звезд, непрерывно изменяя свое прямое восхождение. Еще проще обнаружить изменение склонения Солнца, измеряя через несколько дней высоту Солнца в полдень и рассчитывая склонение по формуле

δ = h – (90° – φ).

Таким образом, можно убедиться, что склонение Солнца в течение года изменяется в пределах от +23°27’ до —23°27’ и от —23°27' до +23°27’.

Промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия называется тропическим годом. Он равен 365,242 средних суток. Промежуток времени; за который Земля делает один полный оборот вокруг Солнца, называется звездным годом. Этот промежуток равен 365,256 средних суток. Разница на 0,014 суток между звездным и тропическим годом образуется за счет прецессии точки весеннего равноденствия, т. е. изменения ее положения в пространстве по причине некоторого, очень медленного изменения направления земной оси.

На земном экваторе Солнце движется от восхода до захода почти перпендикулярно к плоскости истинного горизонта, отклоняясь от зенита, который оно проходит в дни равноденствий, на расстояние 23°27’ в дни солнцестояний. Поэтому на экваторе круглый год день почти равен ночи.

Для широт, которые больше широты Северного или Южного полярного круга, Солнце часть года бывает незаходящим и часть года невосходящим светилом.

На Северном полюсе восход Солнца происходит медленно, в течение нескольких суток; только с 21 марта центр Солнца поднимается над горизонтом и медленно движется не параллельно горизонту, а все время по спирали вверх.

22 июня Солнце достигает наибольшей высоты h = 23°27’. После этого оно так же медленно опускается, 23 сентября скрывается за горизонтом и больше не показывается до 21 марта следующего года. Таким образом, на полюсе бывает каждый год только один восход и один заход Солнца. День продолжается 189 суток, а ночь—176 суток.

День на полюсе больше ночи потому, что Солнце по эклиптике движется неравномерно. В результате этого время его пребывания в Северном полушарии примерно на 7 суток больше, чем в Южном. Кроме того, необходимо учесть, что светлое время фактически начинается не с момента истинного восхода Солнца, когда над горизонтом появляется центр его диска, а с момента водимого восхода, когда над горизонтом появляется только верхний край Солнца. Кроме того, благодаря атмосферной рефракции света солнечные лучи уже начинают освещать земную поверхность, хотя Солнце находится еще несколько ниже линии горизонта.

В южных широтах и на Южном полюсе наблюдаются те же явления, что и в северных широтах– и на Северном полюсе, но даты начала времен года меняются. На Южном полюсе полярный день продолжается примерно с 23 сентября по 21 марта (182 суток), (а ночь – с 21 марта по 23 сентября (183 суток).

Изменение продолжительности истинных солнечных суток заставило искать другую постоянную единицу измерения солнечного времени. С этой целью было введено понятие среднего солнца и среднего солнечного времени. Средним солнцем условились считать воображаемую точку на небесном экваторе, которая как бы осредняет движение истинного Солнца. Промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями среднего солнца называют средними солнечными сутками. Их продолжительность постоянна. Среднее солнечное время измеряется западным часовым углом среднего солнца, который равен нулю в момент его верхней кульминации.

В обыденной жизни неудобно начинать сутки с полдня, поэтому условились началом суток считать момент нижней кульминации среднего солнца и называть это время гражданским, отличающимся от среднего солнечного времени на 12 часов.

Часовые углы, которыми измеряется звездное и солнечное время, отсчитываются от небесного меридиана, на котором находится наблюдатель. Поэтому каждый меридиан на земной поверхности имеет свое, местное время, а это очень неудобно, особенно при передвижении из одного пункта в другой, при составлении расписания поездов, пассажирских самолетов и т. д. Местное время в каждом городе отличается одно от другого не только по часам, но также и по минутам и секундам.

Поэтому и было введено так называемое поясное время. Весь земной шар по числу часов в сутках разделили на 24 пояса меридианами, отстоящими друг от друга на 15°, т. е. с разницей времени ровно на один час. В каждом часовом поясе установлено единое поясное время, разное местному времени среднего меридиана данного пояса. Фактически границы между часовыми поясами проходят не строго по меридианам, а по государственным и административным границам, близким к меридианам, разделяющим часовые пояса.

Начальным поясом условились считать тот, посредине которого проходит нулевой (гринвичский) меридиан.

В нашей стране в 1930 г. декретом Правительства время переведено на один час вперед. Это сдвинутое на один час вперед поясное время называется декретным.

При ориентировке по звездам или другим небесным светилам пользуются хорошо выверенными часами, идущими, как правило, по декретному времени. Снятое с них время с учетом поправки за отставание или уход вперед и используется для расчетов навигационных элементов, определяющих координаты, местонахождения.