Synlig horisont. Med tanke på at jordoverflaten er nær en sirkel, ser observatøren denne sirkelen begrenset av horisonten. Denne sirkelen kalles den synlige horisonten. Avstanden fra observatørens plassering til den synlige horisonten kalles det synlige horisontområdet.
Det er veldig tydelig at jo høyere over bakken (vannoverflaten) observatørens øye befinner seg, jo større rekkevidde vil den synlige horisonten være. Rekkevidden til den synlige horisonten til sjøs måles i miles og bestemmes av formelen:
hvor: De - rekkevidde av den synlige horisonten, m;
e er høyden på observatørens øye, m (meter).
For å få resultatet i kilometer:
Synlighetsområde for objekter og lys. Synlighetsområde objekt (fyrtårn, annet skip, struktur, stein, etc.) til sjøs avhenger ikke bare av høyden på observatørens øye, men også av høyden på det observerte objektet ( ris. 163).
Ris. 163. Beacon synlighetsområde.
Derfor vil synlighetsområdet til et objekt (Dn) være summen av De og Dh.
hvor: Dn - synlighetsområdet for objektet, m;
De er rekkevidden til den synlige horisonten av observatøren;
Dh - rekkevidden til den synlige horisonten fra høyden på objektet.
Synlighetsområdet til et objekt over vannstanden bestemmes av formlene:
Dп = 2,08 (√е + √t), miles;
Dп = 3,85 (√е + √t), km.
Eksempel.
Gitt: høyden på navigatørens øye e = 4 m, høyden på fyret h = 25 m Bestem på hvilken avstand navigatøren skal se fyret i klart vær. Dп = ?
Løsning: Dп = 2,08 (√е + √t)
Dп = 2,08 (√4 + √25) = 2,08 (2 + 5) = 14,56 m = 14,6 m.
Svare: Fyret vil åpenbare seg for observatøren i en avstand på omtrent 14,6 miles.
I praksis navigatører synlighetsområdet for objekter bestemmes enten av et nomogram ( ris. 164), eller i henhold til nautiske tabeller, ved hjelp av kart, seilingsanvisninger, beskrivelser av lys og skilt. Du bør vite at i de nevnte håndbøkene er synlighetsområdet til objekter Dk (kortsynlighetsområde) angitt i høyden av observatørens øye e = 5 m, og for å få den sanne rekkevidden til et bestemt objekt, er det nødvendig å ta hensyn til korrigeringen DD for forskjellen i synlighet mellom den faktiske høyden på observatørens øye og kortet e = 5 m Dette problemet løses ved hjelp av nautiske tabeller (MT). Å bestemme synlighetsområdet til et objekt ved hjelp av et nomogram utføres som følger: linjalen brukes på de kjente verdiene for høyden på observatørens øye e og høyden på objektet h; skjæringspunktet mellom linjalen og den midterste skalaen til nomogrammet gir verdien av ønsket verdi Dn. I fig. 164 Dп = 15 m ved e = 4,5 m og h = 25,5 m.
Ris. 164. Nomogram for å bestemme synligheten til et objekt.
Når du studerer spørsmålet om synlighetsområde for lys om natten Det bør huskes at rekkevidden ikke bare vil avhenge av brannens høyde over havets overflate, men også av styrken til lyskilden og typen belysningsapparat. Som regel beregnes belysningsapparatet og belysningsstyrken for fyrtårn og andre navigasjonsskilt på en slik måte at siktområdet til deres lys tilsvarer siktområdet til horisonten fra lysets høyde over havet. Navigatøren må huske at synlighetsområdet til et objekt avhenger av tilstanden til atmosfæren, samt topografisk (farge på det omkringliggende landskapet), fotometrisk (farge og lysstyrke til objektet mot bakgrunnen av terrenget) og geometrisk (størrelse). og formen på objektet) faktorer.
Kapittel VII. Navigasjon.
Navigasjon er grunnlaget for navigasjonsvitenskapen. Navigasjonsmetoden for navigering er å navigere et skip fra et sted til et annet på den mest fordelaktige, korteste og sikreste måten. Denne metoden løser to problemer: hvordan man dirigerer skipet langs den valgte banen og hvordan man bestemmer dets plass i sjøen basert på elementene i skipets bevegelse og observasjoner av kystobjekter, tatt i betraktning påvirkningen på skipet ytre krefter- vind og strøm.
For å være sikker på sikker bevegelse av skipet ditt, må du kjenne skipets plass på kartet, som bestemmer dets posisjon i forhold til farene i et gitt navigasjonsområde.
Navigasjon omhandler utviklingen av grunnleggende navigasjon, den studerer:
Jordens dimensjoner og overflate, skildringsmetoder jordens overflate på kart;
Metoder for å beregne og plotte et skips vei på sjøkart;
Metoder for å bestemme posisjonen til et skip til sjøs ved kystobjekter.
§ 19. Grunnleggende informasjon om navigasjon.
1. Grunnpunkter, sirkler, linjer og plan
Jorden vår har form som en sfæroid med en semi-hovedakse OE lik 6378 km, og den lille aksen ELLER 6356 km(Fig. 37).
Ris. 37. Bestemme koordinatene til et punkt på jordoverflaten
I praksis, med en viss antagelse, kan jorden betraktes som en kule som roterer rundt en akse som opptar en bestemt posisjon i rommet.
For å bestemme punkter på jordoverflaten er det vanlig å mentalt dele den inn i vertikale og horisontale plan som danner linjer med jordoverflaten - meridianer og paralleller. Endene av jordens imaginære rotasjonsakse kalles poler - nord eller nord, og sør eller sør.
Meridianer er store sirkler som går gjennom begge polene. Paralleller er små sirkler på jordoverflaten parallelt med ekvator.
Ekvator er en stor sirkel hvis plan går gjennom jordens sentrum vinkelrett på rotasjonsaksen.
Både meridianer og paralleller på jordoverflaten kan tenkes i utallige tall. Ekvator, meridianer og paralleller danner jordens geografiske koordinatnett.
Plassering av ethvert punkt EN på jordens overflate kan bestemmes av breddegrad (f) og lengdegrad (l) .
Breddegraden til et sted er buen til meridianen fra ekvator til parallellen til et gitt sted.
Ellers: breddegraden til et sted måles ved den sentrale vinkelen mellom ekvatorplanet og retningen fra jordens sentrum til et gitt sted.
Breddegrad måles i grader fra 0 til 90° i retning fra ekvator til polene. Ved beregning er det antatt at nordlig breddegrad f N har plusstegn, sørlig breddegrad f S har minustegn.
Breddegradsforskjellen (f 1 - f 2) er meridianbuen som er innelukket mellom parallellene til disse punktene (1 og 2). Lengdegraden til et sted er ekvatorbuen fra nominell meridian til meridianen for et gitt sted. Ellers: lengdegraden til et sted måles av buen til ekvator, innelukket mellom planet til primærmeridianen og meridianplanet til et gitt sted. Forskjellen i lengdegrad (l 1 -l 2) er buen til ekvator, innelukket mellom meridianene
gitt poeng
(1 og 2). Primmeridianen er Greenwich-meridianen. Fra den måles lengdegrad i begge retninger (øst og vest) fra 0 til 180°. Vestlig lengdegrad er målt på kartet til venstre for Greenwich-meridianen og er tatt med et minustegn i beregninger; østlig - til høyre og har et plusstegn. Bredde- og lengdegraden til ethvert punkt på jorden kalles
geografiske koordinater dette punktet.
Et mentalt imaginært horisontalplan som går gjennom observatørens øye kalles planet for observatørens sanne horisont, eller sanne horisont (fig. 38).
La oss anta det på punktet EN er observatørens øye, linje ZABC- vertikal, HH 1 - planet til den sanne horisonten, og linjen P NP S - rotasjonsaksen til jorden.
Av de mange vertikale planene vil bare ett plan på tegningen falle sammen med jordens rotasjonsakse og punktet EN. Skjæringspunktet mellom dette vertikale planet og jordoverflaten gir en storsirkel P N BEP SQ, kalt stedets sanne meridian, eller meridianen til observatøren. Planet til den sanne meridianen skjærer planet til den sanne horisonten og gir nord-sør-linjen på sistnevnte N.S. Linje O.W.
vinkelrett på linjen av ekte nord-sør kalles linjen for ekte øst og vest (øst og vest).
Dermed inntar de fire hovedpunktene i den sanne horisonten - nord, sør, øst og vest - en veldefinert posisjon hvor som helst på jorden, bortsett fra polene, takket være hvilke forskjellige retninger langs horisonten kan bestemmes i forhold til disse poeng. Veibeskrivelse N (nord), S (sør), OM (Øst), W Veibeskrivelse(vest) kalles hovedretningene. Hele omkretsen av horisonten er delt inn i 360°.
Divisjon gjøres fra punktet i retning med klokken. Mellomretninger mellom hovedretningene kalles kvartretninger og kalles
NEI, SÅ, SV, NW. Hoved- og kvartalsretningene har følgende verdier i grader:
Ris. 38.
Observatørens sanne horisont
3. Synlig horisont, synlig horisontområde Vannvidden som er synlig fra et fartøy er begrenset av en sirkel dannet av det tilsynelatende skjæringspunktet mellom himmelhvelvet og vannoverflaten. Denne sirkelen kalles observatørens tilsynelatende horisont. Rekkevidden til den synlige horisonten avhenger ikke bare av høyden på observatørens øyne over vannoverflaten, men også av tilstanden til atmosfæren.
Figur 39.
Objektsynlighetsområde
Båtføreren skal alltid vite hvor langt han kan se horisonten i ulike posisjoner, for eksempel ved å stå ved roret, på dekk, sittende osv.
Rekkevidden til den synlige horisonten bestemmes av formelen: d = 2,08 eller, omtrent, for en observatørs øyehøyde på mindre enn 20
m av
formel:
d = 2, hvor d er rekkevidden til den synlige horisonten i miles;
Eksempel. h er høyden på observatørens øye, m. Hvis høyden på observatørens øye er h = 4
Synlighetsområdet til det observerte objektet (fig. 39), eller, som det kalles, det geografiske området D n , er summen av områdene til den synlige horisonten Med høyden på dette objektet H og høyden på observatørens øye A.
Observatør A (fig. 39), plassert i høyden h, kan fra skipet sitt se horisonten kun i en avstand d 1, dvs. til punkt B på vannoverflaten. , Hvis vi plasserer en observatør ved punkt B av vannoverflaten, kan han se fyret C ; plassert i en avstand d 2 fra den derfor observatøren befinner seg på punktet EN, :
vil se fyret fra en avstand lik D n
D n= d 1 + d 2.
Synlighetsområdet til objekter som ligger over vannstanden kan bestemmes av formelen:
Eksempel. Dn = 2,08(+). m. Fyrhøyde H = 1b.8 hvor d er rekkevidden til den synlige horisonten i miles;
observatørens øyehøyde h = 4 Løsning.
D n = l 2,6 miles, eller 23,3 km.
Eksempel. Synlighetsområdet til et objekt bestemmes også tilnærmet ved hjelp av Strusky-nomogrammet (fig. 40). Ved å bruke en linjal slik at én rett linje forbinder høydene som tilsvarer observatørens øye og det observerte objektet, oppnås siktområdet på den midtre skalaen. Finn siktområdet til et objekt med en høyde på 26,2 over havet m hvor d er rekkevidden til den synlige horisonten i miles;
med en observatørs øyehøyde over havet på 4,5 Løsning. Dn
= 15,1 miles (stiplet linje i fig. 40). m. På kart, veibeskrivelser, i navigasjonsmanualer, i beskrivelsene av skilt og lys er siktområdet gitt for høyden på observatørens øye 5 m fra vannstanden. Siden på en liten båt er observatørens øye plassert under 5
Eksempel. for ham vil siktområdet være mindre enn det som er angitt i manualer eller på kartet (se tabell 1). Finn siktområdet til et objekt med en høyde på 26,2 over havet Kartet indikerer synligheten til fyret ved 16 miles. Dette betyr at en observatør vil se dette fyret fra en avstand på 16 miles hvis øyet hans er i en høyde av 5 m. over havet. Hvis observatørens øye er i høyden 3 hvor d er rekkevidden til den synlige horisonten i miles; da vil sikten reduseres tilsvarende med forskjellen i horisontens siktområde for høyde 5 og 3 Finn siktområdet til et objekt med en høyde på 26,2 over havet Synlighetsområde horisontalt for høyde 5 Finn siktområdet til et objekt med en høyde på 26,2 over havet lik 4,7 miles; for høyde 3
- 3,6 miles, forskjell 4,7 - 3,6=1,1 miles.
Følgelig vil ikke siktområdet til fyret være 16 miles, men bare 16 - 1,1 = 14,9 miles. Ris. 40.
Struskys nomogram
Spørsmål nr. 10.
Avstand til den synlige horisonten. Objektsynlighetsområde...
Synlighetsområde for geografisk horisont La høyden på øyet til observatøren plassert på punktet EN" over havet, lik e
Synsstrålene som går til A" og tangerer overflaten av vannet i alle retninger danner en liten sirkel KK", som kalles teoretisk synlig horisontlinje.
På grunn av atmosfærens forskjellige tetthet i høyden, forplanter en lysstråle seg ikke rettlinjet, men langs en bestemt kurve A"B, som kan tilnærmes med en sirkel med radius ρ .
Fenomenet krumning av den visuelle strålen i jordens atmosfære kalles terrestrisk brytning og øker vanligvis rekkevidden til den teoretisk synlige horisonten. observatøren ser ikke KK", men linjen BB", som er en liten sirkel langs hvilken overflaten av vannet berører himmelen observatørens tilsynelatende horisont.
Terrestrisk brytningskoeffisient beregnes ved hjelp av formelen. Dens gjennomsnittlige verdi:
Brytningsvinkelr bestemt, som vist på figuren, av vinkelen mellom korden og tangenten til sirkelen med radiusρ .
Den sfæriske radiusen A"B kalles geografisk eller geometrisk område av den synlige horisonten De. Dette siktområdet tar ikke hensyn til atmosfærens gjennomsiktighet, det vil si at det antas at atmosfæren er ideell med en gjennomsiktighetskoeffisient m = 1.
La oss tegne planet til den sanne horisonten H gjennom punktet A", så vil den vertikale vinkelen d mellom H og tangenten til den visuelle strålen A"B bli kalt horisonthelling
I MT-75 Nautical Tables er det et bord. 22 "Rekkevidde for den synlige horisonten", beregnet ved hjelp av formel (1.19).
Geografisk rekkevidde for objekters synlighet
Geografisk rekkevidde av synlighet av objekter til sjøs Dp, som følger av forrige avsnitt, vil avhenge av verdien over havet, lik- høyden på observatørens øye, størrelse h- høyden på objektet og brytningsindeksen X.
Verdien av Dp bestemmes av den største avstanden der observatøren vil se toppen over horisontlinjen. I fagterminologi er det begrepet rekkevidde, samt øyeblikk"åpne" Og"lukking" et navigasjonslandemerke, for eksempel et fyrtårn eller et skip. Beregning av en slik rekkevidde lar navigatøren ha tilleggsinformasjon om skipets omtrentlige posisjon i forhold til landemerket.
hvor Dh er siktområdet til horisonten fra objektets høyde
På marine navigasjonskart er det geografiske siktområdet for navigasjonslandmerker gitt for høyden på observatørens øye e = 5 m og er betegnet som Dk - siktområdet som er angitt på kartet. I samsvar med (1.22) beregnes det som følger:
Følgelig, hvis e avviker fra 5 m, er det nødvendig med en endring for å beregne Dp til siktområdet på kartet, som kan beregnes som følger:
Det er ingen tvil om at Dp avhenger av de fysiologiske egenskapene til observatørens øye, av synsskarphet, uttrykt i oppløsning på.
Vinkeloppløsning- dette er den minste vinkelen der to objekter skilles fra øyet som separate, dvs. i vår oppgave er det evnen til å skille mellom et objekt og horisontlinjen.
La oss se på fig. 1.18. La oss skrive ned den formelle likheten
På grunn av oppløsningen til objektet vil et objekt bare være synlig hvis vinkeldimensjonene ikke er mindre enn på, dvs. den vil ha en høyde over horisontlinjen på minst SS". Selvfølgelig skal y redusere området, beregnet ved hjelp av formler (1.22). Da
Segmentet CC" reduserer faktisk høyden på objekt A.
Forutsatt at i ∆A"CC" er vinklene C og C" nær 90°, finner vi
Hvis vi ønsker å få Dp y i miles, og SS" i meter, må formelen for å beregne synlighetsområdet til et objekt, som tar hensyn til oppløsningen til det menneskelige øyet, reduseres til formen
Påvirkningen av hydrometeorologiske faktorer på siktområdet til horisonten, objekter og lys
Synlighetsområdet kan tolkes som et a priori-område uten å ta hensyn til den nåværende gjennomsiktigheten av atmosfæren, samt kontrasten til objektet og bakgrunnen.
Optisk synlighetsområde- dette er siktområdet, avhengig av evnen til det menneskelige øyet til å skille et objekt ved dets lysstyrke mot en viss bakgrunn, eller, som de sier, å skille en viss kontrast.
Det optiske siktområdet på dagtid avhenger av kontrasten mellom det observerte objektet og bakgrunnen til området. Optisk siktområde på dagtid representerer den største avstanden der den tilsynelatende kontrasten mellom objektet og bakgrunnen blir lik terskelkontrasten.
Optisk nattsynsområde dette er det maksimale siktområdet for brann i gitt tid, bestemt av lysintensitet og gjeldende meteorologisk sikt.
Kontrast K kan defineres som følger:
Hvor Vf er bakgrunnens lysstyrke; Bp er lysstyrken til objektet.
Minimumsverdien av K kalles terskelen for kontrastfølsomhet i øyet og tilsvarer i gjennomsnitt 0,02 for dagforhold og objekter med vinkeldimensjoner på ca. 0,5°.
En del av lysstrømmen fra fyrlykter absorberes av partikler i luften, noe som resulterer i en svekkelse av lysintensiteten. Dette er preget av den atmosfæriske gjennomsiktighetskoeffisienten
Hvor jeg0 - lysstyrken til kilden; /1 - lysstyrke i en viss avstand fra kilden, tatt som enhet.
TIL 
den atmosfæriske gjennomsiktighetskoeffisienten er alltid mindre enn enhet, som betyr geografisk rekkevidde- dette er det teoretiske maksimum, som under reelle forhold ikke siktområdet når, med unntak av unormale tilfeller.
Atmosfærisk transparens kan vurderes i punkter ved hjelp av en synlighetsskala fra bord 51 MT-75 avhengig av atmosfærens tilstand: regn, tåke, snø, dis osv.
Dermed oppstår konseptet meteorologisk siktområde, som avhenger av gjennomsiktigheten til atmosfæren.
Nominelt siktområde brann kalles det optiske siktområdet med et meteorologisk siktområde på 10 miles (d = 0,74).
Begrepet er anbefalt av International Association of Lighthouse Authorities (IALA) og brukes i utlandet. På hjemlige kart og i navigasjonsmanualer er standard siktrekkevidde angitt (hvis det er mindre enn det geografiske).
Standard siktområde- dette er den optiske rekkevidden med meteorologisk sikt på 13,5 miles (d = 0,80).
I navigasjonsmanualene "Lys", "Lys og skilt" er det en tabell over horisontens synlighetsområde, et nomogram for objektsynlighet og et nomogram for optisk synlighetsområde. Nomogrammet kan legges inn ved lysstyrke i candela, etter nominelt (standard) område og ved meteorologisk sikt, noe som resulterer i brannens optiske sikt (fig. 1.19).
Navigatøren må eksperimentelt samle informasjon om åpningsområdene til spesifikke lys og skilt i navigasjonsområdet under ulike værforhold.
En observatør, som er til sjøs, kan bare se dette eller det landemerket hvis øyet hans er over banen eller, i ekstreme tilfelle, på selve banen til strålen som kommer fra toppen av landemerket tangentielt til jordoverflaten ( se figur). Det nevnte begrensende tilfellet vil åpenbart tilsvare øyeblikket når landemerket avsløres for en observatør som nærmer seg det eller skjules når observatøren beveger seg bort fra landemerket. Avstanden på jordoverflaten mellom observatøren (punkt C), hvis øye er i punkt C1, og observasjonsobjektet B med toppunktet i punkt B1 som tilsvarer øyeblikket da dette objektet åpnes eller skjules, kalles synlighetsområdet til landemerke.
Figuren viser at siktområdet til landemerke B er summen av rekkevidden til den synlige horisonten BA fra landemerkehøyden h og rekkevidden til den synlige horisonten AC fra observatørens øyehøyde e, dvs.
Dp = bue BC = bue VA + bue AC
Dp = 2,08v h + 2,08v e = 2,08 (v h + v e) (18)
Synlighetsområdet beregnet ved hjelp av formel (18) kalles objektets geografiske synlighetsområde. Det kan beregnes ved å legge sammen de som er valgt fra tabellen nevnt ovenfor. 22-a MT separat område av den synlige horisonten for hver av de gitte høydene h u e
I følge tabellen 22-a finner vi Dh = 25 miles, De = 8,3 miles.
Derfor,
Dp = 25,0 +8,3 = 33,3 miles.
Bord 22-v, plassert i MT, gjør det mulig å direkte oppnå hele spekteret av synlighet til et landemerke basert på høyden og høyden på observatørens øye. Bord 22-v beregnes ved å bruke formel (18).
Du kan se denne tabellen her.
På sjøkart og i navigasjonsmanualer er siktområdet D„ for landemerker vist for en konstant høyde på observatørens øye, lik 5 m. Rekkevidden av gjenstander som åpner og skjuler seg i havet for en observatør hvis øyehøyde ikke er lik til 5 m vil ikke tilsvare siktområdet Dk, vist på kartet. I slike tilfeller må siktområdet til landemerker vist på kartet eller i manualer korrigeres med en korrigering for forskjellen i høyden på observatørens øye og en høyde på 5 m. Denne korreksjonen kan beregnes ut fra følgende hensyn:
Dp = Dh + De,
Dk = Dh + D5,
Dh = Dk - D5,
der D5 er rekkevidden til den synlige horisonten for høyden på observatørens øye lik 5 m.
La oss erstatte verdien av Dh fra den siste likheten med den første:
Dp = Dk - D5 + De
Dp = Dk + (De - D5) = Dk + ^ Dk (19)
Forskjellen (De - D5) = ^ Dk og er den ønskede korreksjonen til siktområdet til landemerket (brannen) angitt på kartet, for forskjellen i høyden på observatørens øye og høyden lik 5 m.
For enkelhets skyld under reisen, kan det anbefales at navigatøren har på broen korrigeringer beregnet på forhånd for forskjellige nivåer av øyet til observatøren plassert på forskjellige overbygninger av skipet (dekk, navigasjonsbro, signalbro, installasjonssteder for gyrokompass peloruser, etc.).
Eksempel 2. Kartet nær fyret viser siktområdet Dk = 18 miles Beregn siktområdet Dp for dette fyret fra en øyehøyde på 12 m og høyden til fyret h.
I følge tabellen 22. MT finner vi D5 = 4,7 miles, De = 7,2 miles.
Vi beregner ^ Dk = 7,2 -- 4,7 = +2,5 miles. Følgelig vil siktområdet til et fyr med e = 12 m være lik Dp = 18 + 2,5 = 20,5 miles.
Ved å bruke formelen Dk = Dh + D5 bestemmer vi
Dh = 18 -- 4,7 = 13,3 miles.
I følge tabellen 22-a MT med omvendt inngang finner vi h = 41 m.
Alt som er oppgitt om synlighetsområdet for objekter i havet refererer til dagtid, når gjennomsiktigheten av atmosfæren tilsvarer dens gjennomsnittlige tilstand. Under passasjer må navigatøren ta hensyn til mulige avvik i atmosfærens tilstand fra gjennomsnittlige forhold, få erfaring med å vurdere siktforhold for å lære å forutse mulige endringer i siktområdet til objekter til sjøs.
Om natten bestemmes siktområdet til fyrlys av det optiske siktområdet. Det optiske området for synlighet av brannen avhenger av styrken til lyskilden, egenskapene til det optiske systemet til fyret, gjennomsiktigheten til atmosfæren og brannens høyde. Det optiske siktområdet kan være større eller mindre enn sikten på dagtid for samme fyr eller lys; dette området bestemmes eksperimentelt fra gjentatte observasjoner. Det optiske siktområdet for beacons og lys er valgt for klart vær. Typisk er lys-optiske systemer valgt slik at optisk og dagslys geografisk rekkevidde sikten var den samme. Hvis disse områdene er forskjellige fra hverandre, er den minste av dem angitt på kartet.
Synlighetsrekkevidden til horisonten og siktområdet til objekter for den virkelige atmosfæren kan bestemmes eksperimentelt ved hjelp av en radarstasjon eller fra observasjoner.