Зимняя тема
10:47:01 05/11/2016

Статьи На любой вкус

Подписчики: 6
Статьи На любой вкус > Статьи > Техника

Что такое навигация и как это работает?


В настоящее время на судах, самолётах и даже на наземном транспорте устанавливаются устройства, принимающие и анализирующие радиосигналы от навигационных спутников. Таким

способом положение наблюдателя (его географические координаты — широта и долгота, а также высота над уровнем моря) определяется с точностью до метра.

Первые навигационные спутники появились в 1960-х гг., а полное развёртывание высокоточных систем таких спутников (американская «НАВСТАР» и российская «ГЛОНАСС») завершилось только в 90-х гг. XX в. Ранее для навигации на суше и на море использовались другие методы, непосредственно связанные с небом.

Уже в глубокой древности люди знали, что при путешествии на юг или на север вид звёздного неба меняется. Изменяется максимальная высота подъёма звёзд и высота полюса мира над горизонтом, изменяется и высота Солнца над горизонтом в полдень. По высоте полюса мира над горизонтом можно определить одну координату на земной поверхности, которая называется широтой. А перпендикулярная ей координата называется долготой. Термины «широта» и «долгота» дошли до нас от древних мореходов, бороздивших Средиземное море. Долготой они называли координату, которая соответствовала длине Средиземного моря, а координату, соответствующую ширине моря, — широтой. Широту места проще всего определить, измерив угловую высоту Полярной звезды над горизонтом.

Наблюдения Солнца и звёзд позволяют, кроме широты, определить местное время. А местное время на разных долготах

различно. Поэтому, сравнив местное время в пунктах на разных долготах, можно определить разность долгот этих пунктов.

Долгое время астрономическими методами определялась только широта судна.

Долготу кое-как удавалось установить по пройденному кораблём пути, который определялся при помощи специального устройства — лага. Решить проблему определения долготы удалось только после появления телескопа. В 1610 г. Галилео Галилей (1564—1642) с помощью телескопа открыл 4 спутника Юпитера, периоды обращения которых вокруг планеты составляют от 1,8 до 16,7 суток. Движение и затмения спутников Юпитера представляют собой «естественные» часы на небе, которые можно использовать для определения долготы. Галилей составил таблицы положений спутников Юпитера и даже построил специальный прибор для облегчения расчётов. Однако этот метод не сразу нашёл применение из-за низкой точности первоначально составленных таблиц положений спутников Юпитера, а также необходимости иметь на борту корабля телескоп.

В 1514 г. Иоганн Вернер предложил другой метод определения долготы — «метод лунных расстояний». Луна довольно быстро движется по небу среди звёзд — на 13° в сутки, или на свой диаметр за полчаса. Наблюдая положение Луны среди звёзд, можно определить абсолютное время. Однако точность такого способа определения долготы долгое время оставалась недостаточной для навигации. Ведь ошибка в определении положения Луны всего на 2' может привести к ошибке в определении положения корабля, превышающей 100 км. 

Единственный способ точного определения долготы — это часы, которые идут достаточно точно и допускают перевозку на кораблях. Первые такие часы — хронометры — были изготовлены в Англии в начале XVII в.

Астрономические наблюдения и хронометры позволяют определить только разность долгот в двух пунктах. В 1884 г. за нулевой был принят меридиан, проходящий через ось одного из телескопов Гринвичской обсерватории, находящейся в Англии вблизи Лондона. С тех пор долготы на всём земном шаре отсчитываются от этого меридиана, а местное время на нём считается всемирным. Противоположный меридиан стали считать линией перемены дат. Дело в том, что при перемещении на восток полночь наступает всё раньше и раньше и, если совершить полный оборот вокруг Земли, смещение времени составит целые сутки.

Значение хронометров для определения долгот на суше уменьшилось после появления телеграфа в XIX в., по которому стали передавать время нулевого меридиана. А после изобретения радио исчезла потребность держать на корабле хронометры — радиостанции стали передавать сигналы точного времени.

Во второй половине XX в. были созданы специальные навигационные спутники, на которых установлены точные атомные часы. Они передают не только показания своих бортовых часов, но и данные о своём положении в космическом пространстве. При приёме сигналов, передаваемых этими спутниками, можно определить все три координаты (широту, долготу, высоту) объекта, на котором принимаются эти сигналы — на суше, на море и в воздухе.

Для обеспечения навигации при космических полётах по-прежнему используются методы ориентации по звёздам.

Помощь   Правила   О сайте   Платные услуги   Реклама   Поиск
...