Основные понятия навигации. Магнитный компас. Элементы земного магнетизма. Магнитное склонение. Гирокомпас и его использование. Контроль за работой компасов в море

1. Основные понятия навигации.

1.1.  Предмет навигации и лоции. Форма и размеры Земли. Основные точки, линии и плоскости сфероида. Главные радиусы кривизны. Координаты точки, разность широт, разность долгот.

Слово «навигация» происходит от латинского “navigation” – мореплавание, судоходство. В русский язык вошло во времена Петра 1. Современное понятие «навигация» имеет два значения: в широком смысле – как первоначальное понятие «мореплавание» и в более узком – наука о том, как безопасно и с наименьшими затратами провести судно из 1 порта в другой. В последнем случае оно охватывает следующие вопросы:

·  Основные понятия о Земле. Определение направлений и измерение расстояний в море.

·  Методы определения поправок навигационных приборов и инструментов и их использование в период плавания.

·  Картографические проекции и решение навигационных задач на них.

·  Внешние факторы, вызывающие отклонение судна от выбранного пути и способы учёта их влияния.

·  Определение места судна различными способами и оценка точности обсервации.

В процессе развития мореплавания из навигации выделился ряд судоводительских дисциплин:

·  Лоция, изучающая навигационные пособия и навигационное оборудование судоходных путей.

·  Мореходная астрономия, изучающая способы определения места судна по небесным светилам.

·  Технические средства судовождения, служащие для определения места судна и счисления пути.

Здесь надо сказать, что в большинстве европейских стран (например – Англия, Германия), и по сей день не принято делить эти дисциплины и в мореходных училищах они изучаются в составе одного предмета.

          Навигация тесно связана с другими науками. Ряд навигационных задач решается с использованием выводов геодезии, картографии, океанографии и гидрометеорологии. Она тесно соприкасается с вопросами управления судном при  плавании во льдах, узкостях или штормовых условиях.

          Из истории навигации: полинезийцы (цвет воды, течения, растения, встреченные на водной поверхности). Из англ книги по истории навигации – история развития картографии (портоланы и т.д.), магнитного компаса, лага. То же – из книги «от лота до спутника». История о рейдере, встретившем австралийское парусное судно. История обнаружения и  изучения девиации. Изобретение хронометра (Гаррисон). Кратко – об устройстве.

Накопление гидрографических и судоводительских знаний порождало стремление закрепить полученные сведения и передать их другим мореплавателям. Так появились руководства для плавания (лоции) и другие пособия (Перечислить). Одно из английских изданий по истории навигации приводит следующую версию появления используемой в современной морской картографии так называемой меркаторской проекции: в настоящее время никто не знает точной даты создания первых карт, построенных таким способом. Проекция названа по имени голландского картографа Кауфмана (Кауфманн в переводе с немецкого и голландского языков означает «купец» - по-английски – «merchant» - отсюда, в английском варианте – «Меркатор»), который в 1569 году начертил первую из дошедших до нас таких карт. Это была карта двух полушарий. Меркатор создал её в единственном экземпляре, причём, ничто не говорит о том, что он был в этом деле первым, т.к. он не привёл никаких теоретических обоснований проекции и в дальнейшем не повторял попыток построения таких карт. В течение многих лет после этого в Европе продолжали чертить и использовать карты в ………проекции. Английский придворный математик Эдвард Райт создал теорию меркаторской проекции только через 30 лет в …….году.

           Форма и размеры Земли. Земля представляет из себя неправильное геометрическое тело, называемое геоидом. В первом приближении для целей геодезии и картографии и решения некоторых навигационных задач, требующих высокой точности (примеры), Землю принимают за сфероид (эллипсоид вращения), получаемый при вращении эллипса вокруг малой оси. Во втором приближении при решении обычных навигационных задач Землю принимают за шар, равный по объёму сфероиду.   Вид земного сфероида характеризуется сжатием, представляющим собой отношение разности полуосей а и в и большой полуоси а:   , а также  -  квадратом эксцентриситета:. Земной эллипсоид отличается от шара не намного: а – в = 21.4 км.   Сфероид определенных размеров, к поверхности которого  относят результаты всех геодезических измерений, топографических съёмок и составляемые по ним карты, называют референц – эллипсоидом. По-видимому, первым указал на  сферическую форму Земли Фалес Милетский, которому приписывается введение в Греции египетской астрономии. Пифагор, Платон и Аристотель определённо считали Землю шарообразной, поскольку (Аристотель):

1.  Круглая тень на диске Луны во время затмения.

2.  При путешествии с севера на юг и обратно одни звёзды исчезают, а другие – появляются над горизонтом.

Первое определение размеров Земли выполнил астроном и математик Эратосфен – заведовавший александрийской библиотекой (во времена Александра Македонского). Он действовал следующим образом:

Если выбрать две точки, лежащие на одном меридиане, определить географическую широту каждой из них и измерить расстояние S между ними, то можно определить угловую величину дуги АВ, тогда: