Astronawigacja

Astronawigacja klasyczna: Określenie wysokości ciała niebieskiego z sekstantu

Autorem opracowania jest kpt. ż.w. Waldemar Sadłoń
Dziękuję za naukę i cierpliwość

22

Azymut już potrafimy obliczyć. Kolej na Δh. Wiemy, że [Δh = h_s – h_z]. Więc najpierw omówimy h_s.

Wysokość z sekstantu (h_s)

Najlepiej zacząć od rysunku i jego omówienia.

Sekstantem mierzymy kąt między krawędzią słońca a widnokręgiem, czyli wysokość słońca. Rysunek przedstawia pomiar kąta od dolnej krawędzi słońca do widnokręgu. Taki pomiar nazywamy - (wysokość dolnej krawędzi słońca) i oznaczamy symbolem - ho.

Popatrzmy na powyższy rysunek.

Jedno ze szkieł przyćmiewających (a) ustawia się naprzeciwko lusterka ruchomego (b), na widnokrąg (c) natomiast patrzy się przez lusterko nieruchome (d), które w połowie jest zwierciadłem (kolor szary), w połowie zaś - zwykłym szkłem (kolor biały). Regulujemy sekstant poruszając alidadą (e) dopóty, aż odbicie słońca dotknie swą dolną krawędzią widnokrąg (f).
Do określenia (obliczenia) astronomicznej linii pozycyjnej (Alp) potrzebna nam jest wysokość słońca astronomiczna, prawdziwa, w astronawigacji używa się nazwy (wysokość z sekstantu i oznaczamy - h_s).
Aby uzyskać wysokość z sekstantu (h_s), musimy uwzględnić poprawki, które dodane do (ho), z odpowiednimi znakami, dadzą nam pożądany rezultat, czyli (h_s). Dodatkowo mamy jeszcze jedną poprawkę, a mianowicie (promień słońca - R), ale o tym później.

Rys.83 przedstawia nam wielkość zmierzonego sekstantem kąta, dolnej krawędzi słońca ho. Do określenia Alp potrzebna jest nam wielkość kąta h_s. Z rysunku wynika, że:

ale powyżej napisaliśmy, że do ho dodajemy poprawki z odpowiednim znakiem. O co tutaj chodzi. Otóż tabele poprawek tak zostały opracowane, że poprawki są przedstawione z odpowiednimi znakami, a jeżeli tabela nie zawiera znaków to w tytule jest wyraźnie zaznaczone czy daną poprawkę należy dodać czy odjąć. Jeżeli jest napisane odjąć to przy wartości stawiamy znak "–" i odwrotnie. Zaleca się uważne czytanie nagłówków każdej tabeli. Poza tym, z rysunku łatwo możemy odczytać, że o poprawki [K] i [ρ] zawsze zmniejszają odczytany kąt z sekstantu.
Trzymajmy się "starej" zasady, którą już opisywaliśmy w nawigacji, a mianowicie do "gorszego" zawsze dodajemy, a od "lepszego" odejmujemy, wszak łatwiej jest dodawać niż odejmować, szczególnie gdy w rachubę wchodzą wartości ujemne (ze znakiem "–") i tak:

Uwaga: poprawki (K) i (ρ) zawsze mają znak ujemny.

Wysokość astronomiczna, prawdziwa, czyli wysokość z sekstantu jest to kąt zawarty między środkiem tarczy słońca a horyzontem pozornym, nawigacyjnym. Jak łatwo zauważyć h_s nie jesteśmy w stanie zmierzyć sekstantem [dojdzie tutaj poprawka na promień (R) i paralaksę (π)], dlatego musimy go obliczyć, co wcale nie jest trudne. Patrz Rys.83 [wysokość słońca po uwzględnieniu wszystkich poprawek (R)], który przedstawia nam, jaki kąt musimy obliczyć.

To samo odnosi się do księżyca bo i on posiada "tarczę", natomiast gwiazdy i planety siłą rzeczy uważamy za punkty świetlne (bezwymiarowe) i w tym wypadku też stosujemy poprawki ale nieco inne.

Poniższa tabelka przedstawia nam pełne wzory na obliczenie wysokości z sekstantu dla słońca, księżyca i (gwiazd + planet).

[wzór 14a]	[wzór 14b]	[wzór 14c]
Słońce	Księżyc	Planety, Gwiazdy	Objaśnienia
ho = ...    i = ...    (+) ex = ...	h = ...    i = ...    (+)ex = ...	h = ...    i = ...    (+)ex = ...	Wysokość odczytana z sekstantu Poprawka instrumentalna (index) Poprawka instrumentalna (excentryczność)
ho = ...    K = ...    pK = ...    ρ = ...    pt = ...    pc = ...    (+) R = ...	h = ...    K = ...    pK = ...    ρ = ...    pt = ...    pc = ...    (+) R = ...	h = ...    K = ...    pK = ...    ρ = ...    pt = ...    (+) pc = ...	Poprawiona wysokość z sekstantu Obniżenie widnokręgu Poprawka obniżenia widnokręgu Średnia refrakcja astronomiczna Poprawka na temperaturę Poprawka na ciśnienie atmosferyczne Promień ciała niebieskiego
hs = ...	↓ ↓ ↓	hs = ...	Prawdziwa wysokość z sekstantu
	h1 = ...		Poprawiona wysokość z sekstantu, o poprawki
	π = ...		Paralaksa
	hs = ...		Prawdziwa wysokość z sekstantu

Opiszmy tabelkę:

• W pierwszym wierszu (ho h h ) wpisujemy wartość zmierzonego kąta, jaki odczytaliśmy z sekstantu (patrz rys.82). Z tym, że:
• przy słońcu odczytujemy wysokość dolnej krawędzi, bardzo rzadko mierzymy górną krawędź słońca.
• przy księżycu odczytujemy wysokość dolnej lub górnej krawędzi księżyca, a to dlatego, że księżyc podświetlony przez słońce przyjmuje różne kształty.
• przy gwiazdach i planetach, które na niebie są kropkami to nie ma znaczenia, po prostu brak krawędzi. „Kładziemy” gwiazdę na widnokrąg.
• Tą wysokość (z punktu-1) poprawiamy o poprawki - instrumentalne i otrzymujemy poprawioną wysokość c.n.
• Poprawioną wysokość c.n. poprawiamy o kolejne poprawki - nieinstrumentalne (K, ρ).
• Następne poprawki to - promień i paralaksa (R, π).
• Po zsumowaniu wszystkich - nieinstrumentalnych i instrumentalnych poprawek otrzymujemy wysokość astronomiczną (prawdziwą) czyli żądaną wysokość z sekstantu.

Uwaga:

• Poprawka, jak sama nazwa wskazuje może być dodatnia (+), lub ujemna (−). We wzorach świadomie pominęliśmy te znaki, aby wzory były bardziej przejrzyste. Znakami poprawek zajmiemy się w dalszej części.
• (R) oraz (π) oznaczyliśmy czerwonym kolorem, ponieważ są to poprawki "specyficzne", dotyczą tylko słońca i księżyca. One również będą omówione w dalszej części.