ASTRONOMIE SI NAVIGATIE

ASTRONOMICA

Cuprins

Capitolul I - Notiuni teoretice

Capitolul II    Problema practica de navigatie

Capitolul I

Algoritm pentru identificarea si alegerea astrilor

Operatia de identificare a unui astru, in practica navigatiei, poate sa prezinte doua aspecte:

aflarea numelui unui astru observat, necunoscut.

gasirea pe sfera cereasca a unui astru cunoscut.

Identificarea planetelor se poate face cu usurinta prin cunoasterea unor reguli generale de deosebire a lor fata de stele si a unor criterii particulare    de identificare a fiecarei planete in parte. Planetele au o miscare aprenta proprie printe stele. Stelele isi mentin pozitiile relative.

Venus este cel mai stralucitor astru de pe cer. Poate fi vazuta uneori chiar cu ochiul liber pe timpul zilei, oferind conditii favorabile de observatie pentru determinarea pozitiei navei impreuna cu Soarele si Luna.

Jupiter este de culoare alba-argintie, cu o stralucire apropiata de cea a stelei Sirius, uneori chiar mai luminoasa.

Marte are lumina rosiatica.

Saturn are lumina alba-galbuie.

Prin observatie, dupa culoare, Marte si Saturn pot fi confundate cu Aldebaran sau Antares.

Identificarea stelelor in navigatie se face astfel :

1. Prin calcul, determinand coordonatele lor ecuatoriale si stabilind numele stelei cu ajutorul efemeridei. Calculul pentru identificarea unei stele se face in urmatoarea succesiune:

se calculeaza timpul sideral al locului din ora cronometrului pentru momentul observatiei si longitudinea locului;

se calculeaza inaltimea adevarata a astrului;

se calculeaza unghiul la zenit semicircular din relevmentul observat la astru;

se calculeaza ascensiunea dreapta a astrului, care se transforma in t

se calculeaza declinatia aproximativa a stelei din j,Z si h;

se intra in efemerida cu unghiul t ("S.H.A.") si cu declinatia la capitolul Stars si se stabileste numele stelei la care s-a facut observatia.

2. Cu navisfera. Se procedeaza astfel :

se calculeaza timpul sideral al locului pentru momentul observatiei;

se orienteaza semicercul inaltimilor pe directia N-S, fixandu-se la gradatiile 0⁰ si 180⁰ de pe cercul azimuturilor;

se orienteaza sfera cu polul ridicat in dreptul gradatiei de pe semicercul inaltimilor egala cu latitudinea observatorului. In acest mod, polul ridicat se afla fata de orizont, materializat prin cercul azimuturilor, la o inaltime egala cu latitudinea;

se roteste sfera in jurul axei polilor ceresti astfel incat sa obtinem pe ecuator valoarea timpului sideral al locului

se roteste semicercul inaltimilor in dreptul gradatiei de cercul azimuturilor egala cu valoarea azimutului masurat la astru in momentul observatiei. In aceasta pozitie, semicercul inaltimilor    materializeaza verticalul astrului. Pe sfera, in sensul azimutului, in dreptul gradatiei de semicercul inaltimilor egala cu inaltimea h_a , se afla steaua la care s-a facut observatia.

3. Recunoasterea prin observatie a celor aproximativ 30 de stele folosite in mod curent in navigatie.

Determinarea punctului astronomic al navei cu observatii simultane

Determinarea punctului navei cu drepte de inaltime se bazeaza pe aplicarea principiului folosirii liniilor de pozitie.

In cazul navei in mars, punctul navei se determina cu observatii simultane prin masurarea a doua sau mai multe inaltimi, repede una dupa alta, astfel ca spatiul parcurs de nava intre prima si ultima observatie sa fie practic neglijabil.

Intervalele de timp cele mai favorabile pentru executareade observatii simultane la astri le constituie crepusculul de seara si de dimineata.

Astrii se aleg astfel incat inaltimea calculata sa fie cuprinsa intre 30⁰ si 60⁰ iar diferenta intre azimuturile astrilor sa fie intre 30⁰ si 120⁰.

Punctul navei se determina astfel:

se aleg astrii care ofera conditii favorabile de observatie, diferenta de azimut si inaltime;

se masoara inaltimile la astrii alesi,la intervale cat mai scurte de timp si se citesc simultan ora cronometrului si lochului;

se determina punctul estimat al navei pentru momentul observatiei si se scot coordonatele j_e si l_e

se calculeaza elementele dreptelor de inaltime in functie de inaltimile observate, coordonatele astrilor pentru momentul observatiei si coordonatele geografice ale punctului estimat;

se traseaza dreptele de inaltime pe harta si la intersectia lor se obtine punctul navei.

Determinarea punctului navei cu observatii succesive la astri

Procedeul aplica metoda transportului liniilor de pozitie si se foloseste obisnuit pe timpul zilei, cand observatiile sunt posibile numai la soare, precum si pe timpul noptii cand inaltimile se masoara la un interval de timp considerabil datorita conditiilor de observatie, astfel ca problema nu poate fi rezolvata prin reducerea inaltimilor la acelasi zenit.

Pentru determinarea punctului navei cu doua observatii succesive oarecare la Soare, se procedeaza astfel:

se face prima observatie la Soare si se calculeaza elementele dreptei de inaltime Az₁ si Dh₁, cu coordonatele punctului estimat corespunzator Ze₁;

dupa ce azimutul Soarelui a avut o variatie suficienta, astfel ca sa se asigure un unghi favorabil de intersectie a dreptelor de inaltime, se executa observatia a doua;

se determina punctul estimat Ze₂ in raport cu Ze₁, in functie de drumul deasupra fundului D si de distanta parcursa m. Cand scara hartii este mica, deci insuficient de precisa, coordonatele lui Ze₂ se determina prin calcul;

se calculeaza elementele dreptei de inaltime Az₂ si Dh₂, cu coordonatele punctului estimat corespunzator Ze₂;

se taseaza cele doua drepte de inaltime prin punctul Ze₂ si la intersectia lor se obtine punctul observat-estimat al navei; prima dreapta se considera transportata din Ze₁ in Ze₂ in functie de D si m.

Crepusculul

Intr-un punct oarecare de pe suprafata Pamantului, intunericul noptii nu incepe odata cu apusul Soarelui, iar lumina zilei nu apare simultan cu rasaritul.Perioada de tranzitie de la zi la noapte se numeste crepuscul de seara iar perioada de tranzitie de la noapte la zi se numeste crepuscul de dimineata. Fenomenul este generat de atmosfera terestra.

Perioada luminii crepusculare a fost divizata in trei crei crepusculuri: civil, nautic si astronomic.

Crepusculul civil de seara incepe cu apusul vizibil al Soarelui si se termina cand centrul sau ajunge la inaltimea h=-6⁰;crepusculul civil de dimineata incepe cand centrul Soarelui se afla la 6⁰ sub orizont si se termina odata cu rasaritul sau vizibil. La sfarsitul crepuscululuicivil de seara apar cele 5 planete vizibile, 22 stele de marimea I, iar orizontul vizibil se distinge inca cu ochiul liber; la inceputul crepusculului de dimineata acesti astri continua sa se vada iar orizontul incepe sa se distinga cu ochiul liber.

Crepusculul nautic de seara isi are sfarsitul cand centrul Soarelui ajunge la 12⁰ sub orizont, moment in care apar stelele de marimea II iar orizontul vizibil se mai distinge prin luneta sextantului. La inceputul crepusculului de dimineata, centrul Soarelui ajunge la h=-12⁰, stelele de marimea a II a continua sa se vada, iar orizontul vizibil incepe sa se distinga prin luneta sextantului.

Crepusculul astronomic de seara se termina cand centrul Soarelui ajunge la 18⁰ sub orizont, moment in care apar si stelele de marimea IV iar orizontul nu se mai poate vedea. La inceputul crepuscului astronomic de dimineata, centrul Soarelui ajunge la inaltimea de 18⁰ sub orizont, cand se mai vad inca stelele de marimea IV iar orizontul vizibil nu se mai poate distinge.

Pentru masurarea inaltimilor astrilor cu sextantul deasupra orizontului vizibil, prezinta interes intervalul crepuscului civil si cel nautic.

Culminatia astrilor

Ora culminatiei astrilor prezinta interes pentru stabilirea momentului masurarii inaltimii meridiane, in scopul determinarii latitudinii locului. In practica navigaitei astronomice aceasta problema se rezolva frecvent cu observatii la Soare si mai rar la Luna, planete sau la stele.

1. Calculul orei culminatiei prin "procedeul invers"

Ora cronometrului pentru momentul culminatiei unui astru se calculeaza astfel :

unghiul orar al astrului la meridianul locului se considera t = 0⁰ = 360⁰ , la culminatia superioara si t = 180⁰ , la culminatia inferioara. Aceasta se transforma in unghi orar la Greenwich T, in cazul astrilor sistemului solar sau in timp sideral la Greenwich Ts in cazul stelelor, folosind relatiile inverse decat la calculul unghiului la pol :

T = t - l la astrii sistemului solar ;

Ts =    t - l t la stele ;

T respectiv Ts, se transforma in timp mediu la Greenwich Tm, intrarile in tablele zilnice ale efemeridei efectuandu-se invers decat la calculul unghiului la pol

Timpul mediu la Greenwich Tm astfel determinat se transforma in ora cronometrului pentru momentul culminatiei astrului, prin relatia :

A = Tm - S_A

Precizia procedeului depinde de precizia cunoasterii longitudinii locului.

Calculul orei culminatiei Soarelui

Dat fiiind miscarea aparenta lenta a Soarelui in sens direct pe ecliptica, timpul mediu la Greenwich Tm pentru momentul culminatiei superioare a Soarelui, indicat in partea de jos pe coloana Sun-Mer. Pass, se poate considera practic egal cu timpul mediu al locului tm.

Timpul mediu al locului se transforma in ora fusului prin relatia:

t_f = tm + (l_f l

Verificarea corectiei compasului magnetic si girocompasului

Controlul corectiei compasului se efctueaza prin urmatoarele procedee:

cu aliniamente;

prin determinarea punctului navei cu observatii costiere independente de compas;

cu observatii astronomice.

Prin procedee astronomice corectia compasului se obtine astfel:

se masoara relevmentul compas Rc sau/si Rg la astru;

se calculeaza azimutul astrului Az pentru momentul observatiei, metoda de calcul si elementele necesare fiind functie de astrul observat;

se calculeaza corectia compasului: Dc = Az - Rc si d Dc - d , in cazul compasului magnetic; Dg = Az - Rg, in cazul girocompasului.

Procedeele astronomice folosite cel mai frecvent pentru controlul corectiei compasului sunt urmatoarele :

cu un astru oarecare, la o inaltime care sa nu depaseasca 30⁰;

cu Soarele, in momentul rasaritului sau apusului vizibil.

cu Steaua Polara

Capitolul II

La data de 15.06, nava "Sun Canopus" se afla in voiaj spre Falmouth si Plymouth. Navigatia se executa dupa girocompas, prin comparare cu compasul magnetic: Dg = - 2^o; f = 0,95; S_A=- 3^m25^s; e = -1`.₇; i = 8,1m; t_L = +1^h. Harta de navigatie nr.1267, marea de gradul 2 - 3, vant forta 4, temperatura si presiunea in conditii normale.