ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ КООРДИНАТЫ.

Форма и размеры Земли. Референц-эллипсоиды.

Географические координаты. Разность широт и разность долгот

Основные понятия и определения

Слово "навигация" произошло от латинского "navigatio" - судоходство. Судовождение является предметом штурманской специальности. Морская навигация - это наука об управлении движе­нием морского судна по заданной траектории с учётом внешних сил и субъективных факторов.

Для выполнения основной цели в морской навигации решают­ся задачи:

•выбора безопасного и выгодного пути судна;

•следования выбранным путём на основании показаний при­боров, регистрирующих направление и пройденное расстояние (счисления пути судна) и с учётом коррекции траектории движения судна по ориен­тирам (обсерваций);

•анализа возможных ошибок в счислении пути и обсервациях;

Навигация является ведущей наукой в цикле судоводительских дисциплин, включающем лоцию, мореходную астрономию, техни­ческие средства судовождения, математические основы судовождения, которые выделились из неё в процессе разви­тия мореплавания.

Навигация - точная наука, построенная на строгой математиче­ской основе. Однако для выполнения штурманских обязанностей знания только теории недостаточно. Штурман обязан иметь практи­ческие навыки в решении задач навигации, а этого можно достичь только систематическими тренировками.

ФОРМА И РАЗМЕРЫ ЗЕМЛИ. В результате исследований установлено, что действительной формой Земли является геоид - неправильное геометрическое тело, близкое по форме к эллипсоиду вращения (сфероиду). Эллипсоид вращения образуется при вращении эллипса PnQPsQ^/ вокруг его малой оси PnPs (рис. 1).

Размеры полуосей и величина полярного сжатия сфероида вычислялась в разных странах различными способами. В России для всех картографических вычислений принят сфероид, элементы которого были вычислены в результате решения системы из 1363 уравнений в СССР профессором Ф. И. Красовским. Такой сфероид носит название референц-эллипсоид.Разность между длинами большой и малой полуосей земного сфероида составляет 21 382 м, т. е. всего 0,3 % длины большой полуоси. Поэтому при решении большинства навигационных задач допустимо для упрощения всех расчетов принимать Землю за шар с радиусом 6371,1 км., имеющий поверхность и объем почти одинаковые с земным эллипсоидом.

Рис. 1. Эллипсоид вращения

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ КООРДИНАТЫ.

Рис. 2 Географические координаты

Положение различных объектов на поверхности Земли может быть определено с помощью географических координат. Для отсчета координат на земной шар условно нанесена система точек и кругов (рис. 2). Введем ряд определений. Воображаемая прямая, вокруг которой происходит суточное вращение Земли, называется земной осью. Точки пересечения ее с поверхностью Земли называются географическими или истинными полюсами: северным Pn и южным Ps. При сечении шара плоскостью получается круг, а на поверхности шара образуется окружность. Если секущая плоскость проходит через центр шара, то круг имеет наибольшие размеры и называется большим. Круги, образующиеся от сечения шара плоскостями, не проходящими через его центр, называются малыми. Окружность большого круга QQ^/, плоскость которого перпендикулярна земной оси, называется экватором. Он делит земной шар на северное и южное полушария. Окружности малых кругов, плоскости которых параллельны плоскости экватора, называются параллелями (рр^/). Окружности больших кругов, плоскости которых проходят через ось Земли, называются географическими или истинными меридианами. Половину окружности меридиана PnMPs, заключенную между полюсами и проходящую через данную точку М, называют меридианом наблюдателя (места). Меридиан PnGPs, проходящий через астрономическую обсерваторию в Гринвиче (Англия), носит название гринвичского (начального или нулевого) меридиана. Гринвичский меридиан вместе с противоположным ему меридианом РnG^/Ps делит земной шар на восточное и западное полушария.

В систему географических координат входят две сферические координаты: широта и долгота.

Географическая широта - это угол при центре Земли между плоскостью экватора и отвесной линией, проведенной через данную точку, (угол MOL, см. рис. 2). Широта измеряется дугой меридиана от экватора до параллели данной точки. Она отсчитывается к северу или югу от экватора от 0 до 90°. Если точка находится в северном полушарии, ее широте приписывается наименование N (северная), если в южном - S (южная). Широту обозначают греческой буквой " " (фи). Пример: j = 45⁰15¢,2 N; j = 55⁰05¢,1 S

Рис. 3 Разность широт и Разность долгот

Знак результата, полученного при вычислении по формулам, покажет наименования РШ и РД. Если при вычислении РД берется дополнение до 360°, то наименование РД меняется. Чтобы не ошибиться в значении и наименовании вычисляемых РШ и РД, следует хорошо представлять взаимное расположение меридианов и параллелей на земном шаре (см. рис. 3,). На практике бывает нужно найти координаты точки, в которую пришло судно, если заданы координаты пункта отхода, а также РШ и РД, характеризующие положение точки прихода. Вычисления можно произвести по алгебраическим формулам:

• 2 = 1 + РШ ; 2 = 1 + РД ;
  ( 1 и 1 - начальной точки плавания, 2 и 2 - координаты конечной точки).