Сведения о Земле: форма, движения Земли.

Форма Земли.

В настоящее время при решении навигационных задач, не требующих высокой точности, Землю принимают за шар радиусом 6371 км с длиной окружности экватора 40030 км. Для более точных навигационных измерений форму Земли приближённо представляют, как сплюснутый сфероид. Точное математическое описание формы Земли

с практической точки зрения неудобно. В практике картографирования и навигации применяются различные модели Земли. В США используется эллипсоид Кларка, в европейских странах – эллипсоид Бесселя. В России за модель Земли принят эллипсоид

Красовского (рис. 1.1) со следующими размерами: большая полуось (экваториальный радиус) a = 6378245 м, малая полуось (полярный радиус) b = 6356863 м, эллиптичность (сжатие) c = (a-b)/a = 0,00335233.

Рис. 1.1. Эллипсоид Красовского

Для такой модели длина окружности экватора составляет 40076 км. Сжатие Земли у полюсов незначительное. Поэтому для упрощенного решения многих задач самолётовождения Землю принимают за шар, равновеликий по объёму эллипсоиду Красовского. Возникающие при этом ошибки не превышают 0,5% в определении расстояний и +12’ в определении углов.

Движение Земли.

Земля совершает суточное вращение относительно инерциального пространства с угловой скоростью 15^о в час. Земля совершает годовое движение вокруг Солнца по эллиптической орбите. Полный оборот вокруг Солнца происходит в течение звёздного года продолжительностью 365,25636 суток. Плоскость земного экватора наклонена к плоскости орбиты на угол
23 ^о 27’. Земля представляет собой гигантский гироскоп, ось которого медленно прецессирует в инерциальном пространстве. Земная ось движется по образующей конуса в западную сторону. Угол, составляемый образующей конуса с перпендикуляром к плоскости орбиты, равен 23 ^о 27’. Период обращения земной оси по конусу прецессии составляет около 25800 лет. Кроме прецессии наблюдаются нутационные колебания оси

вращения Земли с амплитудой 7..9" и периодом 18,6 года. Земля вместе с Солнечной системой совершает спиралевидное движение в пределах Галактики, производя один оборот вокруг центра Галактики за 180 миллионов лет с тангенциальной скоростью около 250 км/сек.

Устройство и работа фотоследящей системы горизонтального астрокомпаса.

Фотоследящая система астрокомпаса состоит из: 1) пеленгаторной го- ловки; 2) фотоусилителя; 3) электродвигателя переменного тока; 4) дифференцирующей цепочки в цепи фототока, состоящей из параллельно включѐнных конденсаторов, переменного и постоянного сопротивлений.

Пеленгаторная головка (рис. 2.3) состоит из двух дифференциально включѐнных фотоэлементов 1, прикреплѐнных к цилиндрической оправе 4 с коническим зеркалом 3. Чувствительные слои фотоэлементов обращены в разные стороны и прикрыты конусами 2, рассеивающими свет. Заслонки 5 со светофильтрами 6 обеспечивают круговой обзор верхней полусферы. При отклонении пеленгаторной головки от вертикала Солнца лучи попадают на одно из конических зеркал 3, отражаются от него и проходят через рассеивающий конус 2 на фотоэлемент.

Рис. 2.3. Схема пеленгаторной головки горизонтального астрокомпаса: а) положение визирования Солнца; б) произвольное расположение пеленгаторной головки;
1 – фотоэлемент; 2 – рассеивающий конус;

3 – коническое зеркало; 4 – оправа; 5 – заслонка; 6 – светофильтр

Так как освещѐнность фотоэлементов различная, то возникает разность ЭДС фотоэлементов, которая посредством вибратора и входного трансформатора преобразуется в сигнал переменного тока частотой 400 Гц, поступает на вход усилителя, а с выхода усилителя – на электро- двигатель, который поворачивает пеленгаторную головку вокруг вертикальной оси до совмещения плоскости пеленгации с лучами Солнца.

Сведения о Земле: форма, движения Земли.

Форма Земли.

В настоящее время при решении навигационных задач, не требующих высокой точности, Землю принимают за шар радиусом 6371 км с длиной окружности экватора 40030 км. Для более точных навигационных измерений форму Земли приближённо представляют, как сплюснутый сфероид. Точное математическое описание формы Земли

с практической точки зрения неудобно. В практике картографирования и навигации применяются различные модели Земли. В США используется эллипсоид Кларка, в европейских странах – эллипсоид Бесселя. В России за модель Земли принят эллипсоид

Красовского (рис. 1.1) со следующими размерами: большая полуось (экваториальный радиус) a = 6378245 м, малая полуось (полярный радиус) b = 6356863 м, эллиптичность (сжатие) c = (a-b)/a = 0,00335233.

Рис. 1.1. Эллипсоид Красовского

Для такой модели длина окружности экватора составляет 40076 км. Сжатие Земли у полюсов незначительное. Поэтому для упрощенного решения многих задач самолётовождения Землю принимают за шар, равновеликий по объёму эллипсоиду Красовского. Возникающие при этом ошибки не превышают 0,5% в определении расстояний и +12’ в определении углов.

Движение Земли.

Земля совершает суточное вращение относительно инерциального пространства с угловой скоростью 15^о в час. Земля совершает годовое движение вокруг Солнца по эллиптической орбите. Полный оборот вокруг Солнца происходит в течение звёздного года продолжительностью 365,25636 суток. Плоскость земного экватора наклонена к плоскости орбиты на угол
23 ^о 27’. Земля представляет собой гигантский гироскоп, ось которого медленно прецессирует в инерциальном пространстве. Земная ось движется по образующей конуса в западную сторону. Угол, составляемый образующей конуса с перпендикуляром к плоскости орбиты, равен 23 ^о 27’. Период обращения земной оси по конусу прецессии составляет около 25800 лет. Кроме прецессии наблюдаются нутационные колебания оси

вращения Земли с амплитудой 7..9" и периодом 18,6 года. Земля вместе с Солнечной системой совершает спиралевидное движение в пределах Галактики, производя один оборот вокруг центра Галактики за 180 миллионов лет с тангенциальной скоростью около 250 км/сек.

Вспомогательная небесная сфера. Основные точки и направления на небесной сфере.

Вспомогательная воображаемая сфера бесконечно большого радиуса называется небесной сферой. В зависимости от предназначения небесной сферы её центр может совпадать с глазом наблюдателя, с центром Земли, с центром Луны, Солнца, планет. Небесная сфера (рис. 1.7) имеет ряд характерных точек, линий и кругов.

Рис. 1.7. Небесная сфера: Z – зенит; Z' – надир; Р N – северный полюс мира; Р S – южный полюс мира; N и S – точки севера и юга истинного горизонта; E и W – точки востока и запада; ZZ' – отвесная линия; Р N Р S – ось мира; NS – полудѐнная линия; С – светило; qq' – суточная параллель светила; Р N ZР S Z' – небесный меридиан; ZCZ' – вертикал светила;

Р N CР S – круг склонения светила; QQ' – небесный экватор

Линия, в которой устанавливается свободно подвешенный отвес, называется отвесной линией. Точки пересечения отвесной линии с небесной сферой называют зенит Z и надир Z'. Зенит находится над головой наблюдателя. Большой круг (плоскость круга проходит через центр сферы), по которому происходит пересечение плоскости, перпендикулярной отвесной линии (горизонтальной плоскости) с небесной сферой NESW, называют истинным горизонтом. Верхняя часть полусферы называется надгоризонтной, нижняя – подгоризонтной. Точки пересечения оси вращения Земли с небесной сферой называются полюсами мира: Р N – северным и Р S – южным. Линия, соединяющая полюсы мира, называется осью мира. Вокруг оси мира происходит видимое суточное вращение небесной сферы, являющееся отражением действительного суточного вращения Земли вокруг своей оси. Большой круг, по которому происходит пересечение плоскости, перпендикулярной оси мира, с небесной сферой носит название небесного экватора. Небесный экватор делит небесную сферу на северную и южную полусферы. Большой круг P N ZP S Z', проходящий через полюсы мира, зенит и надир, называют небесным меридианом или меридианом наблюдателя. Ближайшая к северному полюсу мира точка пересечения небесного меридиана с истинным горизонтом называется точкой севера истинного горизонта N, а ближайшая к южному полюсу мира – точкой юга S. Линия, проходящая через центр небесной сферы и точки севера и юга истинного горизонта, называется полудѐнной линией. В полдень по местному солнечному времени Солнце находится над этой линией. Точки пересечения истинного горизонта с небесным экватором называются точками востока Е и запада W. Большой круг небесной сферы P N CP S, проходящий через полюсы мира и светило, называют кругом склонения светила, а большой круг ZCZ', проходящий через зенит, светило и надир, – вертикалом светила.

Суточное движение светил происходит по малым кругам, плоскости которых параллельны плоскости небесного экватора. Эти круги qq' называют суточными параллелями.