Кондратьев Н. Я. Астрономия в авиации -------------------------------------------------------------------------------- Издание: Кондратьев Н. Я. Астрономия в авиации. — М.: Воениздат МВС СССР, 1950. — 128 с. Цена 4 p. 60 к. Scan: Андрей Мятишкин (amyatishkin@mail.ru) Аннотация издательства: В настоящей книге в популярной форме излагаются основы теории и практики применения астрономических средств в полете. Книга предназначается для курсантов авиационных училищ, летного состава строевых частей ВВС Советской Армии и ДОСААФ, а также для широкого круга читателей, интересующихся вопросами авиационной астрономии. Книга в формате DjVu — 2833 кб Невыправленный текст в формате TXT — 256 кб ОГЛАВЛЕНИЕ Введение (стр. 3) 1. Небесная сфера (стр. 9) Звездное небо (стр. 9) Солнечная система (стр. 16) Небесные координаты (стр. 20) Вращение небесной сферы (стр. 25) Годовое движение Солнца по небесной сфере (стр. 27) Бортовая карта звездного неба (стр. 30) 2. Время (стр. 33) Измерение времени (стр. 33) Расчет времени для различных пунктов земного шара (стр. 40) Проверка времени (стр. 45) Таблицы и графики Солнца, таблицы Луны (стр. 50) 3. Определение места самолета (стр. 52) Круги равных высот светил (стр. 52) Методы определения линии положения и места самолета (стр. 54) Астрономические таблицы (стр. 57) Авиационный секстант и его применение (стр. 65) Исправление измеренных высот светил (стр. 74) 4. Определение курса самолета (стр. 79) Астрономический компас и его применение (стр. 79) Определение девиации магнитного компаса и радиодевиации по астрокомпасу (стр. 84) 5. Приближенные определения стран света и времени по небесным светилам (стр. 87) Ориентирование по Солнцу (стр. 88) Ориентирование по Луне (стр. 89) Ориентирование по звездам (стр. 91) 6. Применение астрономии в самолетовождении (стр. 93) Подготовка к полету (стр. 95) Выполнение полета (стр. 104) 7. Будущее астрономии в авиации (стр. 118) Приложения: 1. Перевод минут времени в градусы и минуты дуги (стр. 122) 2. Перевод минут дуги большого круга в километры (стр. 123) 3. Знаменательные числа и даты (приближенно) (стр. 124) 4. Даты, на которые приходится первое воскресенье в любом месяце (стр. 125) 5. Таблица дат фазы Луны (стр. 126) 6. Северное звездное небо (вклейка) 7. График для определения моментов восхода и захода Солнца (1-е полугодие) (вклейка) 8. График для определения моментов восхода и захода Солнца (2-е полугодие) (вклейка) 9. График для определения моментов рассвета и наступления темноты (1-е полугодие) (вклейка) 10. График для определения моментов рассвета и наступления темноты (2-е полугодие) (вклейка) Рекомендуемая литература (стр. 127) ВВЕДЕНИЕ Использовать наблюдения за небесными светилами для своих практических целей люди начали в давние времена, когда у них еще не было никаких технических средств, кроме простейших сельскохозяйственных орудий. Наблюдая ежедневный восход и заход Солнца, его видимое движение по небесной сфере, люди замечали, что в середине дня оно достигает наивысшей точки на небе, что время восхода и захода, а также высота Солнца над горизонтом в полдень меняются закономерно в течение года. Наблюдения ночью обнаружили также закономерность вращения звездного неба, закономерность движения и изменения вида Луны. Это дало возможность людям свои наблюдения небесных светил использовать для решения важнейших жизненных задач — определения направления в пространстве и счета времени. В те далекие времена людям, занимающимся земледелием, необходимо было знать время смены дня и ночи, наступление времени года, чтобы подготовиться и провести сельскохозяйственные работы. Людям, занимающимся скотоводством, надо было уметь определять направление для перегона скота на значительные расстояния, хотя бы приближенно ориентироваться на местности, чтобы иметь представление о своем местонахождении относительно соседей. Практические потребности человека привели к тому, что наблюдаемая закономерность движения небесных светил легла в основу счета времени и летоисчисления. Небесные светила послужили первыми ориентирами, по которым древние люди определяли направление при дальних переходах. Первые записи астрономических наблюдений уже велись народами Африки и Азии, жившими примерно за 3000 лет до нашей эры. Таким образом, астрономия — наука о небесных светилах — является древнейшей наукой, возникшей на основе практических потребностей человека. Ф. Энгельс в «Диалектике природы», говоря о последовательности развития отраслей естествознания, указывает, что вначале начала развиваться астрономия, которая уже из-за времен года была абсолютно необходима для пастушеских и земледельческих народов (Ф. Энгельс, Диалектика природы, Госполитиздат, 1941, стр. 147.). Изучение законов вселенной помогло также развитию математики, физики и других наук. Но, помогая другим наукам, она в свою очередь использовала их данные для более глубокого познания законов развития вселенной. Так, математика была необходима для различных вычислений при измерениях, физика помогала изучать законы движения, строение небесных светил и т. д. Астрономия на протяжении всей своей долгой истории сыграла исключительно большую роль в развитии материалистического мировоззрения, борясь с суевериями и религиозными предрассудками. Например, узнав причины солнечных затмений, люди перестали испытывать суеверный страх перед этим явлением. Астрономия, являясь одной из научных основ диалектического материализма, и в настоящее время помогает разоблачать неправильные лженаучные буржуазно-идеалистические представления о мире. С возникновением и развитием торговых отношений между различными народами появилась необходимость в передвижении на значительные расстояния. Преодоление больших морских пространств со значительным удалением от берегов, до появления магнитного компаса было возможно только при помощи небесных светил, наблюдение за которыми помогало мореплавателям держаться нужного направления и определять в открытом море свое местонахождение. Но с течением времени простых наблюдений оказалось недостаточно, люди начали изучать небесную сферу, закономерность движения небесных светил, производить более точные астрономические наблюдения и расчеты. Развитие астрономии дало возможность людям научно определить форму и размеры Земли, а затем на основе этого создать топографические карты, столь необходимые для больших передвижений по земле и по морю. Астрономия и в настоящее время является важнейшим средством, при помощи которого мы познаем различные явления природы. В астрономических обсерваториях регулярно ведется наблюдение за небесной сферой, производятся различные измерения движений небесных светил, и после обработки они используются в различных отраслях науки и техники. При помощи практической астрономии мы решаем такие задачи, без которых была бы немыслима нормальная жизнь современного общества. Так, например, наблюдения за движением небесных светил позволяют точно определять время и производить проверку часов. У нас в СССР эту работу выполняет Служба времени Астрономического института им. Штернберга в Москве, которая систематически ведет наблюдения за небесными светилами и по их положению определяет и хранит время с точностью до 0,001 секунды. По сигналам точного времени, которые в определенные часы передаются из института по радио, проверяются часы по всему Союзу. Проверка правильности показаний часов настолько вошла в обиход, что теперь трудно представить себе отсутствие данных о точном времени. С разной степенью точности оно необходимо всему человечеству. Рабочему, служащему, колхознику в их повседневной жизни оно нужно с точностью до 1—2 минут; для целей кораблевождения и самолетовождения оно необходимо с точностью до нескольких секунд; для производства геодезических съемок оно нужно с точностью до сотых долей секунды и т. д. Практическая астрономия имеет исключительно большое значение в военном деле. Глазомерно определять время и направление, ориентироваться относительно стран света по Солнцу, по Луне, по созвездию Большой Медведицы и Полярной звезде должен уметь каждый советский воин. В артиллерии, например, весьма успешно используются измерения положений небесных светил для определения точного направления стрельбы по цели. Особенно большое применение практическая астрономия нашла в морском флоте и авиации, где она выделена в самостоятельную отрасль науки: «мореходную астрономию» и «авиационную астрономию». Авиационная астрономия — относительно молодая наука, она зародилась и развилась на базе многовекового опыта использования небесных светил в мореплавании. Авиационная астрономия восприняла от мореходной астрономии основные методы астрономических навигационных определений, соответственно переработав их для условий полета самолета. В авиации, как и в морском флоте, весьма важно уметь определять свое местонахождение в любой момент полета. Как морской корабль, находящийся в открытом море вдали от берегов, нуждается в точном знании своего места, чтобы правильно взять курс для следования в назначенное место, так и самолет — воздушный корабль, пролетая значительные расстояния, часто при невидимости Земли нуждается в точном определении своего места для правильного и своевременного выхода в пункт назначения. Определение места корабля или самолета по небесным светилам является одной из основных задач мореходной и авиационной астрономии. Средства и методы этих определений складывались веками. Древнегреческие мореплаватели уже применяли простейшие весьма неточные методы определения места корабля по небесным светилам. Но с течением времени астрономические приборы и методы пользования ими совершенствовались, особенно в эпоху великих географических открытий XV и XVI вв., когда корабли всего мира бороздили неизведанные пространства океанов. Своего значения для кораблевождения астрономия не утратила и с появлением магнитного компаса, так как точность его показаний зависит от трудно учитываемых ошибок. Знаменитый мореплаватель Колумб, открывший в 1492 г. Америку, отмечая ненадежность работы магнитного компаса, говорил: «Существует лишь одно безошибочное корабельное исчисление — это астрономическое; счастлив тот, кто с ним знаком». Действительно, в 1819 г. русские моряки, находясь вблизи неизвестной суши и определяя свое местонахождение по небесным светилам, открыли новую часть света — Антарктиду. В середине прошлого столетия на основе накопившегося веками опыта кораблевождения был открыт метод точного определения места корабля, находящегося в открытом море. Большие заслуги в этом принадлежат нашим соотечественникам ученым и морякам: Ломоносову, Шуберту, Литке, Акимову и др. В 1849 г. черноморский моряк корпуса флотских штурманов поручик Михаил Александрович Акимов опубликовал статью, в которой предлагал совершенно новый, более совершенный способ определения места корабля по небесным светилам, разработанный им еще в 1839 г. Этот способ был гораздо проще и удобнее, чем способ, предложенный американским капитаном торгового судна Сомнером. По способу Сомнера, линия положения, т. ,е. линия, на которой находится наблюдатель, определялась по двум точкам, задаваясь приближенными, или, как их называют, счислимыми широтами. Акимов же предложил способ построения линий положения по счислимой точке и азимуту светила. Этот способ значительно сокращает вычисления и дает превосходные результаты. Способ Акимова был быстро воспринят моряками всего мира и с успехом применялся в мореплавании. Только консервативное английское морское офицерство продолжало пользоваться устаревшими трудоемкими методами раздельного определения широты и долготы места. При этом обычно широту определяли по Солнцу в полдень, а долготу утром или вечером. Естественно, что такое разновременное определение координат приводило к грубым ошибкам в определении действительного места корабля. Только в 1864 г., спустя 15 лет после опубликования статьи Акимова, английский морской офицер Джонсон в упрощенном виде опубликовал способ Акимова и выдал его за свой, не упомянув имени подлинного автора. Так, и поныне в английских учебниках способ Акимова именуется способом Джонсона. Построение линии положения перпендикулярно к вычисленному азимуту светила и в настоящее время является основой практического применения астрономии в морском флоте и авиации, именно им, способом Акимова, и по сей день пользуются морские и авиационные штурманы всего мира. В настоящее время этот способ значительно усовершенствован. Наши отечественные штурманы и астрономы Н. Калитин, А. Волохов, В. Ветчинкин, Н. Кудрявцев, Л. Сергеев, Р. Куницкий, И. Жонголович и др. разработали новые астрономические таблицы и приемы расчета линии положения. Таким образом, способ построения астрономической линии положения корабля или самолета в современном его понимании является плодом коллективного труда, в котором главную роль сыграли работы выдающихся русских ученых и штурманов, среди которых первое место по праву принадлежит М. А. Акимову. Авиаторы и моряки нашей великой страны и всего мира должны знать, что за применяемый ныне способ построения линии положения по вычисленной точке и азимуту светила мы обязаны не Сомнеру и не Джонсону, а русскому штурману Акимову и что наименование «линия Сомнера» или «способ Джонсона» не соответствует действительности. Советские авиационные штурманы восприняли лучшие методы навигации у своих морских соотечественников и непрерывно совершенствовали их. Впервые в мире опыты астрономических измерений для определения местоположения воздушного шара в воздухе были произведены русскими воздухоплавателями в 1897—1898 гг. Применять астрономические приборы на самолетах также впервые начали наши русские летчики, используя их при дальних полетах на тяжелых самолетах «Илья Муромец» и «Русский витязь» еще в 1913—1916 гг., намного опередив в этом зарубежную авиацию. Наиболее быстро авиационная астрономия начала развиваться после Великой Октябрьской Социалистической революции и особенно в годы сталинских пятилеток. В героических перелетах по сталинскому маршруту и через Северный полюс в 1936—1937 гг. наши отважные штурманы, умело применяя различные новейшие технические средства самолетовождения, блестяще выполнили сложнейшие полеты. Особо важную роль в этих полетах сыграло применение астрономических средств, так как в условиях полета в высоких географических широтах Арктики только использование небесных светил для целей самолетовождения дало возможность постоянно иметь данные о своем местонахождении и надежно определять и выдерживать направление полета. Наши выдающиеся военные штурманы А. В. Беляков, С. А. Данилин, И. Т. Спирин, Б. В. Стерлигов, известный штурман В. И. Аккуратов и другие добились огромных успехов в самолетовождении благодаря глубокому знанию авиационной астрономии и умелому ее применению в полете. В наше время развитие авиационной техники приняло небывалые размеры благодаря тому, что в нашей стране науке и технике очень много внимания уделяет и партия и лично товарищ Сталин. Современные отечественные астрономические средства самолетовождения обеспечивают высокую точность и безопасность полета. Они позволяют решить две основные штурманские задачи в полете: — определить место самолета, — определить курс следования в полете. Астрономические средства самолетовождения значительно отличаются от других навигационных средств ценнейшими преимуществами в самолетовождении, к которым относятся: простота конструкции и удобство эксплуатации приборов, независимость их работы от Земли и наземных устройств и т. д. Астрономические способы решения задач самолетовождения основаны на знании законов движения небесных светил, измерении их положения и на соответствующих штурманских расчетах. Поэтому для каждого штурмана, помимо знания астрономических средств и умения пользоваться ими, весьма важно знать звездное небо, понимать сущность видимых движений небесных свет,ил и уметь производить расчеты для получения того или другого навигационного элемента полета. Основное пособие — звездное небо — у каждого изучающего астрономию всегда перед глазами, почаще наблюдайте его, читайте эту великую книгу природы! =========================================== Н. Я. КОНДРАТЬЕВ АСТРОНОМИЯ В АВИАЦИИ ВОЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ВОЕННОГО МИНИСТЕРСТВА СОЮЗА ССР Москва —1952 В настоящей книге в популярной форме изла- гаются основы теории и практики применения астро- номических средств в полете. Книга предназначается для курсантов авиационных училищ, летного состава строевых частей ВВС Советской Армии и ДОСААФ, а также для широкого круга читателей, интересую- щихся вопросами авиационной астрономии. Редактор майор Черный Г. С. Технический редактор Коновалова Е. К. Корректор Смирнова 3. В. Г-90631 Подписано к печати 12.5.52 Изд. № 6/4865 Формат бумаги 60X92»/i,—4 б. л.=8 п. л. + 6 вкл. — 1 б. л.=1 п. л. 9,02 уч.-изд. л. Заказ № 2296 Номинал — по прейскуранту 1952 года 2-я типография имени К. Е. Ворошилова Управления Военного Издательства Военного Министерства Союза ССР ВВЕДЕНИЕ Использовать наблюдения за небесными светилами для своих практических целей люди начали в давние времена, когда у них еще не было никаких технических средств, кроме простейших сель- скохозяйственных орудий. Наблюдая ежедневный восход и заход Солнца, его видимое дви- жение по небесной сфере, люди замечали, что в середине дня оно достигает наивысшей точки на небе, что время восхода и захода, а также высота Солнца над горизонтом в полдень меняются зако- номерно в течение года. Наблюдения ночью обнаружили также за- кономерность вращения звездного неба, закономерность движения и изменения вида Луны. Это дало возможность людям свои наблю- дения небесных светил использовать для решения важнейших жиз- ненных задач — определения направления в пространстве и счета времени. В те далекие времена людям, занимающимся земледелием, не- обходимо было знать время смены дня и ночи, наступление времени года, чтобы подготовиться и провести сельскохозяйственные работы. Людям, занимающимся скотоводством, надо было уметь определять направление для перегона скота на значительные расстояния, хотя бы приближенно ориентироваться на местности, чтобы иметь пред- ставление о своем местонахождении относительно соседей. Практические потребности человека привели к тому, что наблю- даемая закономерность движения небесных светил легла в основу счета времени и летоисчисления. Небесные светила послужили первыми ориентирами, по которым древние люди определяли на- правление при дальних переходах. Первые записи астрономических наблюдений уже велись наро- дами Африки и Азии, жившими примерно за 3000 лет до нашей эры. Таким образом, астрономия — наука о небесных светилах — является древнейшей наукой, возникшей на основе практических потребностей человека. Ф. Энгельс в «Диалектике природы», говоря о последовательности развития отраслей естествознания, указывает, что вначале начала развиваться астрономия, которая уже из-за времен года была абсолютно необходима для пастушеских и земледельческих народов1. Изучение законов вселенной помогло также развитию матема- тики, физики и других наук. Но, помогая другим наукам, она в свою очередь использовала их данные для более глубокого по- знания законов развития вселенной. Так, математика была необхо- дима для различных вычислений при измерениях, физика помогала изучать законы движения, строение небесных светил и т. д. Астрономия на протяжении всей своей долгой истории сыграла исключительно большую роль в развитии материалистического ми- ровоззрения, борясь с суевериями и религиозными предрассудками. Например, узнав причины солнечных затмений, люди перестали испытывать суеверный страх перед этим явлением. Астрономия, являясь одной из научных основ диалектического материализма, и в настоящее время помогает разоблачать непра- вильные лженаучные буржуазно-идеалистические представления о мире. С возникновением и развитием торговых отношений между раз- личными народами появилась необходимость в передвижении на значительные расстояния. Преодоление больших морских про- странств со значительным удалением от берегов, до появления маг- нитного компаса было возможно только при помощи небесных све- тил, наблюдение за которыми помогало мореплавателям держаться нужного направления и определять в открытом море свое местона- хождение. Но с течением времени простых наблюдений оказалось недостаточно, люди начали изучать небесную сферу, закономерность движения небесных светил, производить более точные астрономи- ческие наблюдения и расчеты. Развитие астрономии дало возможность людям научно опреде- лить форму и размеры Земли, а затем на основе этого создать то- пографические карты, столь необходимые для больших передвиже- ний по земле и по морю. Астрономия и в настоящее время является важнейшим сред- ством, при помощи которого мы познаем различные явления при- роды. В астрономических обсерваториях регулярно ведется наблю- дение за небесной сферой, производятся различные измерения дви- жений небесных светил, и после обработки они используются в раз- личных отраслях науки и техники. При помощи практической астро- номии мы решаем такие задачи, без которых была бы немыслима нормальная жизнь современного общества. Так, например, наблюдения за движением небесных светил позволяют точно определять время и производить проверку часов. У нас в СССР эту работу выполняет Служба времени Астроно- мического института им. Штернберга в Москве, которая системати- чески ведет наблюдения за небесными светилами и по их положе- нию определяет и хранит время с точностью до 0,001 секунды. 1 Ф. Энгельс, Диалектика природы, Госполитиздат, 1941, стр. 147. По сигналам точного времени, которые в определенные часы пе- редаются из института по радио, проверяются часы по всему Союзу. Проверка правильности показаний часов настолько вошла в оби- ход, что теперь трудно представить себе отсутствие данных о точ- ном времени. С разной степенью точности оно необходимо всему человечеству. Рабочему, служащему, колхознику в их повседневной жизни оно нужно с точностью до 1—2 минут; для целей кораблевождения и самолетовождения оно необходимо с точностью до нескольких се- кунд; для производства геодезических съемок оно нужно с точ- ностью до сотых долей секунды и т. д. Практическая астрономия имеет исключительно большое зна- чение в военном деле. Глазомерно определять время и направление, ориентироваться относительно стран света по Солнцу, по Луне, по созвездию Боль- шой Медведицы и Полярной звезде должен уметь каждый совет- ский воин. В артиллерии, например, весьма успешно используются измере- ния положений небесных светил для определения точного направле- ния стрельбы по цели. Особенно большое применение практическая астрономия нашла в морском флоте и авиации, где она выделена в самостоятельную отрасль науки: «мореходную астрономию» и «авиационную астро- номию». Авиационная астрономия — относительно молодая наука, она зародилась и развилась на базе многовекового опыта использо- вания небесных светил в мореплавании. Авиационная астрономия восприняла от мореходной астрономии основные методы астрономических навигационных определений, со- ответственно переработав их для условий полета самолета. В авиации, как и в морском флоте, весьма важно уметь опре- делять свое местонахождение в любой момент полета. Как морской корабль, находящийся в открытом море вдали от берегов, нуждается в точном знании своего места, чтобы правильно взять курс для следования в назначенное место, так и самолет — воздушный корабль, пролетая значительные расстояния, часто при невидимости Земли нуждается в точном определении своего места для правильного и своевременного выхода в пункт назначения. Определение места корабля или самолета по небесным светилам является одной из основных задач мореходной и авиационной астро- номии. Средства и методы этих определений складывались веками. Древнегреческие мореплаватели уже применяли простейшие весьма неточные методы определения места корабля по небесным светилам. Но с течением времени астрономические приборы и ме- тоды пользования ими совершенствовались, особенно в эпоху вели- ких географических открытий XV и XVI вв., когда корабли всего мира бороздили неизведанные пространства океанов. Своего значения для кораблевождения астрономия не утратила и с появлением магнитного компаса, так как точность его показа- ний зависит от трудно учитываемых ошибок. Знаменитый морепла- ватель Колумб, открывший в 1492 г. Америку, отмечая ненадеж- ность работы магнитного компаса, говорил: «Существует лишь одно безошибочное корабельное исчисление — это астрономическое; счаст- лив тот, кто с ним знаком». Действительно, в 1819 г. русские моряки, находясь вблизи не- известной суши и определяя свое местонахождение по небесным светилам, открыли новую часть света — Антарктиду. В середине прошлого столетия на основе накопившегося веками опыта кораблевождения был открыт метод точного определения места корабля, находящегося в открытом море. Большие заслуги в этом принадлежат нашим соотечественникам ученым и моря- кам: Ломоносову, Шуберту, Литке, Акимову и др. В 1849 г. черноморский моряк корпуса флотских штурманов по- ручик Михаил Александрович Акимов опубликовал статью, в ко- торой предлагал совершенно новый, более совершенный способ опре- деления места корабля по небесным светилам, разработанный им еще в 1839 г. Этот способ был гораздо проще и удобнее, чем способ, предло- женный американским капитаном торгового судна Сомнером. По способу Сомнера, линия положения, т. ,е. линия, на которой находится наблюдатель, определялась по двум точкам, задаваясь приближенными, или, как их называют, счислимыми широтами. Акимов же предложил способ построения линий положения по счислимой точке и азимуту светила. Этот способ значительно сокра- щает вычисления и дает превосходные результаты. Способ Акимова был быстро воспринят моряками всего мира и с успехом применялся в мореплавании. Только консервативное английское морское офицерство продолжало пользоваться устарев- шими трудоемкими методами раздельного определения широты и долготы места. При этом обычно широту определяли по Солнцу в полдень, а долготу утром или вечером. Естественно, что такое разновременное определение координат приводило к грубым ошиб- кам в определении действительного места корабля. Только в 1864 г., спустя 15 лет после опубликования статьи Аки- мова, английский морской офицер Джонсон в упрощенном виде опубликовал способ Акимова и выдал его за свой, не упомянув имени подлинного автора. Так, и поныне в английских учебниках способ Акимова именуется способом Джонсона. Построение линии положения перпендикулярно к вычисленному азимуту светила и в настоящее время является основой практиче- ского применения астрономии в морском флоте и авиации, именно им, способом Акимова, и по сей день пользуются морские и авиа- ционные штурманы всего мира. В настоящее время этот способ значительно усовершенствован. Наши отечественные штурманы и астрономы Н. Калитин, А. Волохов, В. Ветчинкин, Н. Кудрявцев, Л. Сергеев, Р. Куницкий, И. Жонголович и др. разработали новые астрономические таблицы и приемы расчета линии положения. Таким образом, способ построения астрономической линии поло- жения корабля или самолета в современном его понимании яв- ляется плодом коллективного труда, в котором главную роль сы- грали работы выдающихся русских ученых и штурманов, среди ко- торых первое место по праву принадлежит М. А. Акимову. Авиаторы и моряки нашей великой страны и всего мира должны знать, что за применяемый ныне способ построения линии положе- ния по вычисленной точке и азимуту светила мы обязаны не Сомнеру и не Джонсону, а русскому штурману Акимову и что наиме- нование «линия Сомнера» или «способ Джонсона» не соответствует действительности. Советские авиационные штурманы восприняли лучшие методы навигации у своих морских соотечественников и непрерывно совер- шенствовали их. Впервые в мире опыты астрономических измерений для опре- деления местоположения воздушного шара в воздухе были произве- дены русскими воздухоплавателями в 1897—1898 гг. Применять астрономические приборы на самолетах также впер- вые начали наши русские летчики, используя их при дальних поле- тах на тяжелых самолетах «Илья Муромец» и «Русский витязь» еще в 1913—1916 гг., намного опередив в этом зарубежную авиацию. Наиболее быстро авиационная астрономия начала развиваться после Великой Октябрьской Социалистической революции и осо- бенно в годы сталинских пятилеток. В героических перелетах по сталинскому маршруту и через Се- верный полюс в 1936—1937 гг. наши отважные штурманы, умело применяя различные новейшие технические средства самолетово- ждения, блестяще выполнили сложнейшие полеты. Особо важную роль в этих полетах сыграло применение астроно- мических средств, так как в условиях полета в высоких географиче- ских широтах Арктики только использование небесных светил для целей самолетовождения дало возможность постоянно иметь дан- ные о своем местонахождении и надежно определять и выдержи- вать направление полета. Наши выдающиеся военные штурманы А. В. Беляков, С. А. Да- нилин, И. Т. Спирин, Б. В. Стерлигов, известный штурман В. И. Аккуратов и другие добились огромных успехов в самолетовождении благодаря глубокому знанию авиационной астрономии и умелому ее применению в полете. В наше время развитие авиационной техники приняло небыва- лые размеры благодаря тому, что в нашей стране науке и технике очень много внимания уделяет и партия и лично товарищ Сталин. Современные отечественные астрономические средства самолетово- ждения обеспечивают высокую точность и безопасность полета. Они позволяют решить две основные штурманские задачи в полете: — определить место самолета, — определить курс следования в полете. Астрономические средства самолетовождения значительно отли- чаются от других навигационных средств ценнейшими преимуще- ствами в самолетовождении, к которым относятся: простота кон- струкции и удобство эксплуатации приборов, независимость их ра- боты от Земли и наземных устройств и т. д. Астрономические способы решения задач самолетовождения основаны на знании законов движения небесных светил, измерении их положения и на соответствующих штурманских расчетах. По- этому для каждого штурмана, помимо знания астрономических средств и умения пользоваться ими, весьма важно знать звездное небо, понимать сущность видимых движений небесных свет,ил и уметь производить расчеты для получения того или другого навига- ционного элемента полета. Основное пособие — звездное небо — у каждого изучающего астрономию всегда перед глазами, почаще наблюдайте его, читайте эту великую книгу природы! 1. НЕБЕСНАЯ СФЕРА Для целей самолетовождения используется ограниченное коли- чество небесных светил: днем Солнце и иногда Луна; ночью — Луна и наиболее яркие планеты и звезды. К наиболее ярким аэронавига- ционным звездам относятся: Полярная, Вега, Капелла, Арктур, Процион, Альтаир, Бетельгейзе, Альдебаран, Спика, Денеб, Регул, Алиот и Альферац. К наиболее ярким планетам относятся Марс, Юпитер, Сатурн, Венера. При полетах в широтах от 14 до 28° дополнительно еще можно пользоваться звездами Ригель, Антарес, Поллукс и Фомальгаут. Обычно в одно и то же время используется одно или два све- тила, положение которых относительно самолета дает наибольшую точность определения навигационных элементов и представляет наибольшее удобство для измерения в данных условиях полета. Найти Солнце или Луну на небе нетрудно. Что же касается звезд и планет, то для того, чтобы находить их, нужно уметь ориен- тироваться на звездном небе. Звездное небо Звездное небо представляется нам в виде огромного купола, опрокинутого над нами, на котором все звезды неподвижны отно- сительно друг друга. Образуемая видимыми звездами небесная сфера вращается вокруг своей оси, называемой осью мира, которая проходит параллельно оси вращения Земли J. Вращение небесной сферы является кажущимся. На самом деле Земля вращается вокруг своей оси, а нам кажется, что вращается звездное небо. Для целей самолетовождения не имеет значения, что именно вращается, Земля или звездное небо, поэтому для простоты рассуждений мы будем в дальнейшем считать, что вращается звезд- ное небо. Небесная сфера производит полный оборот за одни сутки. Нам также кажется, что все звезды находятся от нас на гро- мадном, но одинаковом расстоянии. Фактически же расстояние от Земли до звезд очень большое, но далеко не одинаковое. Для само- летовождения также не имеет значения расстояние до звезд, так как 1 Ось мира можно считать также и продолжением оси вращения Земли, так как размеры Земли относительно расстояния даже до ближайших звезд Ничтожно малы. мы пользуемся не расстоянием до них, а величинами угловых пере- мещений, поэтому условно будем считать, что все звезды находятся как бы на внутренней поверхности вращающегося вокруг Земли шара, называемого небесной сферой. Внимательно наблюдая ночью небо, мы увидим, что оно не так однообразно, как кажется на пер- вый взгляд. Мы заметим, что одни звезды ярче, другие бледнее, что в одной стороне неба одни звездные рисунки, в другой — другие. По своей яркости звезды делятся на звездные величины. К звездам первой величины относятся звезды, которые в 100 раз ярче самых слабых по яркости звезд на небе, видимых невооруженным глазом, менее яркие — к звездам второй величины, они в 2,5 раза по ярко- г сти слабее звезд первой величины, еще менее яркие — к звездам ' третьей величины, они по яркости в 2,5 раза слабее звезд второй величины и т. д. Звезды каждой следующей звездной величины све- тят в 2,5 раза слабее звезд предыдущей звездной величины. Самые слабые по яркости звезды, видимые при нормальном зрении нево- оруженным глазом, относятся к звездам шестой величины. Для бо- лее точного разграничения яркости применяются дробные обозна- чения звездных величин. Например, звездная величина Полярной звезды 2,1; Беги 0,1; Алиота 1,7 и т. д. К наиболее ярким звездам относятся звезды, величина которых меньше единицы, в том числе и звезды с отрицательной величиной, как, например, Сириус, звезд- ная величина которого равна минус 1,6. Для чело-века с нормаль- ным зрением одновременно над горизонтом видно около 3000 звезд. Если звездными величинами выразить самые яркие светила неба, то оказывается: звездная величина Солнца—минус 26,8; Луны (пол- ной) — минус 12,6; Венеры — минус 4,3; Марса — минус 2,8; Юпи- тера — минус 2,5. Все звездное небо условно разбито на участки (см. приложение 6). Эти участки называются созвездиями. Всего их на небе 88. Каждое созвездие имеет свое название. Названия дава- лись созвездиям еще в древние времена по конфигурациям харак- терных групп звезд. В этих фигурах люди находили сходство с ка- кими-либо животными, предметами или сказочными героями. Эти названия сохранились и до наших дней. Например, созвездие-Большой Медведицы на старинных картах изображалось в виде медведя (рис. 1). Созвездие Ориона изобра- жалось так, как указано на рис. 2. В каждом созвездии звезды обо- значаются буквами греческого алфавита, а наиболее яркие из них имеют еще и собственные названия. Для изучения звездного неба существует несколько способов отыскания звезд. Один из них следующий. Вся небесная сфера условно разбивается на три больших участка, характерных яркими созвездиями и звездами. На первом участке неба прежде всего необходимо уметь найти созвездие Большой Медведицы. Оно характерно семью достаточно яркими звездами, образующими фигуру ковша (рис. 3). Ввиду вращения звездного неба ручка ковша иногда бывает на- правлена влево, иногда вниз или вверх, а иногда этот ковш опро- кинут кверху дном; тогда он бывает виден почти над головой, 10 ' Третья звезда от конца ручки ковша является аэронавигацион- ной звездой Алиот. Если мысленно соединить линией две крайние звезды, противоположные ручке ковша Большой Медведицы, и ли- х—..;^> Рис. 1. Фигура созвездия Большая Медведица Рис, 2. Фигура созвез- дия Орион Полярная Алиот _Я Рис. 3. Созвездие Большая Мед- ведица и Полярная звезда нию продолжить вверх от дна ковша, отсчитав по этой линии пять отрезков, примерно равных расстоянию между этими звездами, мы встретим Полярную звезду. Полярная звезда находится 11 почти у точки северного полюса мира и так как ее вращение вокруг оси мира на глаз незаметно, то она может служить надежным ориентиром для определения направления на север. Полярная звезда входит в созвездие Малой Медведицы, тоже напоминающее ковш, но меньшего размера. Это созвездие состоит из менее ярких звезд, чем созвездие Большой Медведицы. Если продолжить дуго- образную линию ручки ковша Большой Медведицы, то на этой ли- нии мы встретим яркую звезду А р к т у р, входящую в созвездие Волопаса, а еще дальше на продолжении этой линии нам встре- тится звезда С п и к а, входящая в созвездие Девы. I Полярная \ ;пика Рис. 4. Участрк неба со звездами Алиот, Арктур, • Спика и Регул Последнюю аэронавигационную звезду этого участка неба Р е- г у л, входящую в созвездие Льва, можно найти, проведя прямую линию через две средние звезды ковша Большой Медведицы в сто- рону, противоположную Полярной. На этой линии, отложив от Большой .Медведицы примерно полуторное расстояние до Полярной, мы и встретим яркую звезду Регул (рис. 4). На втором участке неба находится яркое красивое созвездие Орион с тремя рядом стоящими звездами (пояс Ориона) в середине большого четырехугольника. Орион особенно хорошо виден зимой. Две самые яркие звезды этого созвездия, находящиеся в противо- положных углах четырехугольника,— также аэронавигационные звезды. Звезда, которая ближе к Полярной, называется Бетель- гей з е, дальше — Ригель. На продолжении спиралеобразной ли- 12 нии, выходящей из пояса Ориона и проведенной через все крайние звезды Ориона, мы последовательно встретим яркие звезды: А л ь- дебаран, Капеллу, Поллукс, Процион и самую яркую* звезду неба Сириус (рис. 5). Полярная Сириус Рис. 5. Участок неба со звездами Бетельгейзе, Ригель, Альдебаран, Капелла, Поллукс, Процион и Сириус Третий участок неба характерен блестящей звездой В е г о и, входящей в созвездие Лиры. Вега находится на продолжении линии, проведенной через две средние звезды ковша Большой Медведицы в сторону, противопо- ложную направлению на звезду Регул. Рядом с Вегой находятся четыре мелкие по яркости звезды этого же созвездия, образующих фигуру маленького параллело- грама. К созвездию Лиры примыкает крестообразная фигура созвездия Лебедя, в вершине этого креста находится яркая звезда Д е н е б. Вместе со звездами Вега и Денеб, образуя почти равнобедренный 13 треугольник, находится звезда Альт аир, средняя и самая яркая из трех рядом стоящих звезд созвездия Орла, напоминающего фи- гуру самолета. Невдалеке от этих созвездий на прямой линии, иду- щей от двух крайних звезд ковша Б. Медведицы через Полярную, находится группа звезд, образующих примерно квадрат. Наиболее яркая из них звезда Альферац, входящая в созвездие Андро- меды (рис. 6). ^-ч»Денеб Альферац ^Полярная \ ч Регул4» Рис. 6. Участок неба со звездами Вега, Денеб, Альтаир и Альферац Мы рассмотрели все аэронавигационные звезды, используемые при полетах в наших географических широтах. Каждый штурман, начиная изучение звезд с северной части неба, должен натренироваться так, чтобы по отдельным участкам неба уметь быстро находить нужные созвездия и звезды. Это не- обходимо потому, что в полете могут быть случаи, когда из-за обла- ков только часть неба бывает открыта с одной или несколькими на- вигационными звездами. 14 Обычно несколько внимательных тренировок ночью в ориенти- ровке на звездном небе дают хорошие результаты и, как правило, практически освоенные приемы отыскания звезд остаются в памяти на всю жизнь. Чтобы облегчить отыскание аэронавигационных звезд на небе, сведем данные о них в таблицу, в которой звезды расположены в порядке яркости. Наименование Звезд- Оттенок аэронавигационной ная ве- звезды Способ отыскания звезды личина Вега (а Лиры) од Белый По яркости. Находится на про- должении линии, проведенной через две средние звезды ковша Большой Медведицы. Около зве- зды расположен маленький па- раллелограм из четырех неярких звезд. Поблизости созвездие Ле- бедя, имеющее характерную фор- му креста Капелла (* Возничего) 0,2 Желтый По яркости. Находится на спи- ралеобразной линии, идущей от созвездия Орион между этим созвездием и Полярной звездой Арктур (а Волопаса) 0,2 Оранжевый По яркости. Лежит на продол- жении ручки ковша созвездия Большой Медведицы Процион (а М. Пса) 0,5 Белый Находится на спиралеобразной линии, идущей от созвездия Орион к звезде Сириус (рис. 5) Альтаир (а Орла) 0,9 и По характерному созвездию Орла, четыре звезды которого напоминают фигуру самолета. Поблизости крестообразная фи- гура созвездия Лебедя и яркая звезда Вега Бетельгейзе (i Ориона) 0,9 Красный Наиболее яркая из двух верх- них звезд созвездия Ориона Альдебаран (з Тельца) 1,1 Краснова- Находится на спиралеобразной тый линии, идущей от созвездия Орион. Неподалеку находится характерная ковшеобразная куч- ка неярких звезд созвездия Плеяды Спика (о Девы) 1,2 Белый Находится на продолжении ручки ковша созвездия Большой Медведицы, следующая яркая звезда за Арктуром 15 Продолжение Наименование Звезд- Оттенок аэронавигационной ная ве- звезды Способ отыскания звезды личина Денеб (а Лебедя) 1,3 Белый По характерной крестообразной фигуре созвездия Лебедя и по звездам Вега и Альтаир, с кото- рыми Денеб образует почти рав- нобедренный треугольник Регул (а Льва) 1,3 „ Находится на продолжении прямой, проведенной через две средние звезды ковша созвез- дия Большой Медведицы в сто- рону, противоположную Полярной звезде Алиот (е Большой Мед- 1,7 Самая яркая звезда созвездия ведицы) Большой Медведицы, третья от - конца ручки ковша Альферац (а Андроме- 2,1 Самая яркая звезда квадрата ды) из звезд, находящегося на пря- мой линии от Полярной звезды в противоположную сторону от созвездия Большой Медведицы Полярная (а Малой Мед- 2,1 Находится на продолжении пря- ведицы) мой линии, проведенной через две крайние звезды ковша созвез- дия Большой Медведицы Солнечная система Солнце является одной из бесчисленных звезд, несущихся в ми- ровом пространстве. Оно входит в нашу звездную систему, назы- ваемую Галактикой. Это ближайшая к нам звезда. Вокруг Солнца, под действием инерции и силы притяжения Солнца, обращаются девять планет, девять шарообразных темных тел, одним из которых является наша Земля (рис. 7). Каждая планета имеет свое название: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Меркурий и Венера находятся ближе к Солнцу, чем Земля, а остальные дальше. Самая дальняя планета — Плутон, она в 40 раз дальше от Солнца, чем Земля. Периоды обращения планет вокруг Солнца различны. Например, Земля делает полный оборот вокруг Солнца в 1 год, Меркурий — примерно в 1/4 года, Юпитер — в 12 лет, а Плутон — почти в 250 лет. Невооруженным глазом на небе видны пять планет: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн, из которых в авиации используются последние четыре. Среди звезд планеты выделяются своей большей 16 яркостью, хотя света не излучают; они, как и Земля, освещаются Солнцем, поэтому и видимы. В отличие от звезд, непрестанно мер- цающих и меняющих свою яркость, особенно морозной ночью, в ве- треную погоду и после дождя, планеты всегда сияют ровным не- мерцающим светом. Видимое положение планет относительно звезд непостоянно. Планеты как бы блуждают среди звезд. Собственно и слово «пла- нета» на древнегреческом языке означало — блуждающее светило. В результате обращения планет вокруг Солнца и сочетания дви- жения Земли с движением каждой планеты это перемещение планет относительно звезд происходит то быстрее, то медленнее, то это пе- ремещение направлено в сторону суточного вращения небесной Сатурн --&- ~ АХвг . _)питер— /С V ^ \ ^ х \ Земля \___ /We /' / '" . ! , ( ( 0С„„вце \ Ч \3емля \~0 ----о---- \ \ >О8енера ^ \ \ \ Ч Меркурий i Рис. 7. Движение Земли и других планет вокруг Солнца сферы, то в противоположную сторону. Причиной этого является неравномерная угловая скорость обращения планет вокруг Солнца, а также и то, что мы наблюдаем это с Земли, которая сама обра- щается вокруг Солнца. Для отыскания планет пользуются схемой перемещения их по звездному небу. Схема эта имеется в «Авиационном астрономиче- ском ежегоднике». На рис. 8 изображена схема перемещения по звездному небу планеты Венеры во второй половине 1951 г. Как видно из схемы, Венера 1 июля 1951 г. находилась вблизи созвездия Льва, потом, пройдя его и совершив в августе — октябре петлеобразный путь, в конце ноября вышла в созвездие Девы, а к концу года прошла созвездие Весы и вышла к созвездию Скорпион. Венера светит беловатым светом, она ярче всех других планет и тем более звезд. Венера никогда не уходит далеко от Солнца. В ясную погоду ее можно наблюдать либо вечером на западе, вскоре после захода Солнца, либо утром на востоке, незадолго до его восхода. Поэтому Венеру обычно называют или «вечерней звез- дой» или «утренней звездой». 2--2296 17 Марс, Юпитер и Сатурн могут быть наблюдаемы в любой час ночи. — Марс — следующая за Венерой по яркости планета краснова- того цвета, гораздо ярче звезд первой величины. — Юпитер — желтоватого цвета, примерно одинаковой яркости с Марсом. Сатурн — желтовато-сероватого цвета, по яркости примерно оди- наков со звездой первой величины. Почти каждая планета имеет спутников, одного или нескольких, обращающихся вокруг нее. Луна является единственным спутником Земли и ближайшим к нему небесным светилом, обращающимся вокруг Земли под действием инерции и силы земного притяжения. Луна так же, как и планеты, светит отраженным светом Солнца. Весы /—/ _>< Змея t^> ^V Б. Медведица Сев.Корона Рис. 8. Схема перемещения по звездному небу планеты Венера во второй половине 1951 г. Полный оборот по орбите вокруг Земли Луна совершает в течение 27 х/з суток, оставаясь при этом обращенной к Земле все время одной стороной. Этот промежуток времени называется сидериче- ским,, или звездным, месяцем. За это время Луна, описав по небесной сфере полный круг, возвращается к первоначальному по- ложению относительно звезд. Промежуток времени между двумя последовательными новолу- ниями называется синодическим месяцем. Продолжитель- ность синодического месяца равна 29г/2 суток (см. приложение 5). Увеличение продолжительности синодического месяца по сравнению с сидерическим более чем на двое суток объясняется запаздыва- нием каждого последующего новолуния из-за движения Земли по своей орбите вокруг Солнца. Луна за время между новолуниями проходит больше чем полный оборот (360°) вокруг Земли, на вели- чину перемещения Земли вокруг Солнца за это же время. Это пе- ремещение Земли составляет примерно 30°. Значит, Луна проходит по своей орбите за синодический месяц 360°+30°-=390С (рис. 9). 18 В зависимости от положения Луны относительно Солнца я Земли мы наблюдаем меньшую или большую часть освещенного лунного диска, т. е. наблюдаем различные фазы Луны. Во время нахождения Луны между Солн- цем и Землей к нам обращена неосвещенная часть Луны, и мы Луны не видим. Эта фаза называется новолунием. Когда Луна находится с противополож- ной стороны от Солнца, т. е. когда Земля на- ходится между Солнцем и Луной, все обра- щенное к нам полушарие Луны ярко освеще- но. Эта фаза называется полнолуни'ем. В про- межуточных положениях нам видна та или другая часть освещенной Луны, поэтому она имеет вид полудиска, или серпа (рис. 10). Основных фаз Луны четыре: новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть; следовательно, промежуток вре- мени между фазами Луны немного больше 7 суток. Возрастом Луны называется промежуток времени, протекший от новолуния; например, Луне в первой четверти примерно 7 суток, а в полнолуние 15 суток. Рис. 9. Луны за Прохождение синодический месяц' Рис. 10. Фазы Луны Движение Луны на небосводе наиболее сложно по сравнению с движением других светил. Это объясняется тем, что на Луну, 2» 19 помимо земного притяжения, действует притяжение Солнца, под влиянием которого закономерность движения Луны значительно изменяется. * Небесные координаты Прежде чем приступить к рассмотрению небесных координат, уясним себе основные точки и круги на небесной сфере. Мы уже упоминали, что небесные светила нам кажутся отстоя- щими от нас на одинаковом, бесконечно большом расстоянии, обра- зуя небесную сферу, в центре которой находится Земля. Так как между небесными светилами и Землей лежат огромные пространства, радиус небесной сферы принято считать неопределен- ным, произвольным. Поэтому при рассмотрении схемы небесной сферы мы обозначаем ее любым радиусом, а Землю изображаем просто точкой — центром этой сферы. Чтобы представить небесную сферу, совершенно неважно, где именно на Земле будет находиться наблюдатель, а поэтому считают, что центр небесной сферы всегда находится в глазу наблюдателя. В авиационной астрономии на не- бесной сфере производятся только угловые измерения. Для уясне- ния небесных координат построим небесную сферу с центром в точке наблюдения (рис. 11). Точка, расположенная по вер- тикали (по отвесной линии) над головой наблюдателя, назы- вается зенитом (Z). Другими словами, зенит есть точка на небе, куда упирается мысленное продолжение радиуса Земли, проведен- ного через точку наблюдения. Точка, расположенная в противопо- ложном направлении от зенита, называется надиром (Z'). Горизонтальная плоскость, проведенная через центр сферы, в пе- ресечении с небесной сферой образует большой круг, называемый истинным горизонтом (круг NESW). Плоскость истинного горизонта делит небесную сферу на две части: надгоризонтную полусферу, в которой расположен зенит, и подгоризоитную полусферу, в которой расположен надир. Прямая линия, параллельная оси вращения Земли, называется осью мира, а точки ее пересечения с небесной сферой называются полюсами мира: Р — северный, Р' — южный. Ось мира является осью вращения небесной сферы. Большой круг на небесной сфере, плоскость которого перпенди- кулярна к оси мира, называется небесным экватором. Плоскость небесного экватора делит небесную сферу на северную полусферу, в которой расположен северный полюс мира, и южную полусферу, в которой расположен южный полюс мира. Пересечение небесного экватора с истинным горизонтом образует точку востока Е и точку запада W. Любая вертикальная плоскость, проходящая через зенит и на- дир, будет перпендикулярной и к плоскости истинного горизонта. Пересечение такой плоскости с небесной сферой дает дугу боль- шого круга, называемую вертикалом, причем вертикал, проходящий через точки Е и W, называется первым вертикалом. Любой круг 20 небесной сферы, плоскость которого проходит через ось мира, на- зывается часовым кругом, или кругом склонения. Все они проходят через полюс мира и перпендикулярны к небесному экватору. Круг склонения, проходящий через зенит, называется небесным меридианом. Как видно из рисунка, небесный меридиан будет в то же время и вертикалом. Пересечение небесного меридиана с истинным гори- зонтом образует точку севера (N) и точку юга (S). Прямая линия, соединяющая точку севера и точку юга, назы- вается полуденной линией; в полдень (12 часов по местному вре- мени) тень от предметов падает по этой линии. Рис. 11. Основные точки и круги на небесной сфере Рис. 12. Географические коорди- наты В нашем северном полушарии, если стать лицом к югу, враще- ние небесной сферы будет происходить с востока на запад. Положение каждого светила на небесной сфере определяется небесными координатами, которые выражаются двумя величинами, подобно тому как положение каждого пункта на Земле опреде- ляется его географическими координатами: широтой и долготой. На земной поверхности широта места отсчитывается от экватора к северу или к югу, а долгота к западу или востоку от начального (нулевого) меридиана, каким является гринвичский меридиан, про- ходящий через гринвичскую астрономическую обсерваторию, распо- ложенную близ Лондона (рис. 12). Например, Москва имеет координаты: северная широта (ср) -J-55C47', восточная долгота (X) +37°38/. Эти координаты пол- ностью определяют место Москвы на земной поверхности. В авиационной астрономии применяются две системы небесных координат: горизонтальная и экваториальная. В каждой из этих систем положение любой точки на небесной сфере определяется 21 двумя координатами, одна из которых дает угловое расстояние точки от небесного меридиана (аналогично географической долготе), вторая — угловое расстояние этой точки от небесного экватора или истинного горизонта (аналогично географической широте). Горизонтальная система координат (рис. 13). В этой системе основными кругами, относительно которых определяется место све- тила, являются истинный горизонт и небесный меридиан. Место светила на небесной сфере определяется двумя координатами — азимутом А и высотой h. Азимутом светила называется угол *, от- считываемый по дуге истинного горизонта от точки севера через восток до вертикала светила. Иначе говоря, угол между направле- нием на север и направлением на светило, отсчитанный в горизон- тальной плоскости по часовой стрелке, и будет являться азимутом этого светила. Азимут может принимать значение от 0 до 360°. Рис. 13. Горизонтальные координаты Рис. 14. Экваториальные координаты • Высотой светила h называется угол, отсчитываемый по дуге вер- тикала от истинного горизонта до светила, т. е. высотой светила является угол между плоскостью истинного горизонта и направле- нием на светило. Высота может принимать значение от 0 до +90°. Если светило находится над горизонтом, высота его считается поло- жительной, если оно под горизонтом — отрицательной. В практике мы пользуемся только положительными высотами светил, так как при отрицательной высоте светило не видно. Вместо высоты иногда пользуются другой координатой — зенит- ным расстоянием z, являющимся дополнением высоты до 90°. h + z = 90°. 1 Здесь и далее мы будем говорить об углах, отсчитываемых по дуге, основываясь на том, что всякий центральный угол может измеряться дугой окружности, стягивающей этот угол. 22 Зенитные расстояния отсчитываются также по дуге вертикала, но только от зенита они могут принимать значение от 0 до 180°. Сле- довательно, светила, расположенные в подгоризонтной части небо- овода, имеют зенитное расстояние более 90°. Экваториальная система координат (рис. 14)- В этой системе координат основными кругами, относительно которых определяется место светила, являются небесный экватор и небесный меридиан. Место светила на небесной сфере определяется двумя координа- тами— часовым углом и.склонением. Часовым углом светила назы- вается угол, отсчитываемый по дуге небесного экватора от южной части небесного меридиана до круга склонения светила. Он отсчи- тывается в западном и восточном направлениях от 0 до 180° и соот- ветственно обозначается: западный часовой угол /w или восточный часовой угол tE. Склонением светила 8 называется угол, отсчитываемый по дуге круга склонения светила от небесного экватора до светила, т. е. склонением светила является угол между плоскостью небесного экватора и направлением на светило. Склонение может принимать значение от 0 до +90°. Если све- тило находится в северной полусфере, его склонение считается по- ложительным, если в южной — отрицательным. Вместо часового угла иногда пользуются другой координатой — прямым восхождением светила а, которое в отличие от часового угла является постоянным и не изменяется со временем, так как не зависит от вращения небесной сферы. Чтобы уяснить геометрический смысл этой координаты, сделаем некоторое пояснение. Положение Солнца относительно звезд меняется. В течение года Солнце описывает полный круг на небесной сфере, за это время дважды пересекая небесный экватор: веоной и осенью. Точка небес- ного экватора, через которую Солнце проходит весной (21 марта), называется точкой весеннего равноденствия и обозначается знач- ком т (овен). Прямым восхождением светила а называется угол, отсчитываемый по небесному экватору от точки весеннего равно- денствия до круга склонения светила. Прямое восхождение отсчитывается от 0 до 360° против часовой стрелки, если смотреть с северного полюса мира, т. е. навстречу суточному вращению небесной сферы. Мы рассмотрели обе системы небесных координат, применяемых в авиации. Основное достоинство горизонтальной системы координат за- ключается в простоте измерения координат. Собственно, в авиации измеряются только горизонтальные координаты — или азимут, или высота светила — и по ним после расчетов определяется положение наблюдателя на земном шаре, курс самолета и время. Вместе с тем знание горизонтальных координат светил весьма мало дает для решения других задач. Вследствие вращения небес- ной сферы горизонтальные координаты непрерывно и неравномерно изменяются, т. е. данные о каком-нибудь светиле в горизонтальных 23 координатах относятся только к какому-то определенному моменту времени. Кроме того, они зависят от положения наблюдателя на Земле, так как положение плоскости истинного горизонта относительно не- бесной сферы будет зависеть от того, где именно на Земле находится наблюдатель. Основное достоинство эква- ториальных координат заклю- чается в том, что они или по- стоянны, или изменяются рав- номерно. Положение небесного экватора на небесной сфере не зависит от времени и положе- ния наблюдателя на Земле; сле- довательно, склонение светила, отсчитываемое от экватора, — координата постоянная для каждого светила. Прямое восхождение светила отсчитывается от точки весен- него равноденствия, вращаю- щейся вместе с небесной сфе- рой; значит, оно тоже постоянно для каждого светила. Если вместо прямого восхо- ждения применяется часовой угол, то он изменяется равно- мерно за счет вращения небес- ной сферы, т. е. строго пропорционально времени. Для составления карт неба и астрономических ежегодников пользуются экваториаль- ными координатами светил. Горизонтальные и экваториальные координаты одного и того же светила тесно связаны одна с другой и от одних из них можно пе- рейти к другим при помощи таблиц и расчета, что всегда и де- лается при астрономических навигационных определениях. Отметим одно интересное и весьма важное для самолетовожде- ния обстоятельство: высота полюса мира равна географической ши- роте места наблюдателя. В самом деле, обратимся к рис. 15. Ось мира и ось Земли параллельны, так как расстояние до северного полюса мира можно считать бесконечно большим. Ши- рота места наблюдателя М равна высоте полюса мира (<р = ^р) потому, что стороны этих углов взаимно перпендикулярны. Так будет и в любой точке земного шара. В этом легко убедиться, на- блюдая Полярную звезду, находящуюся близ полюса мира, из раз- личных мест, значительно удаленных по широте. Невооруженным глазом хорошо заметно, что Полярная в Москве (<р^56с) видна выше, чем в Одессе (? ^46С), а в Архангельске ( = 64°) — еще 24 Рис. 15. Высота полюса мира равна географической широте места наблю- дателя выше, чем в Москве. На се- верном географическом по- люсе ('(??=90С) Полярная вид- на прямо над головой — в зените. Значит, если мы измерим высоту точки полюса мира, а это легко делается по изме- рению высоты Полярной, мы сразу же получаем географи- ческую широту своего места. Вращение небесной сферы Вследствие вращения Зем- ли вокруг своей оси мы наблюдаем суточное враще- ' ние звездного неба. Небес- •- Р(2) ная сфера вращается вокруг оси мира, поэтому каждая звезда за сутки описывает окружность, плоскость кото- рой параллельна плоскости небесного экватора. В зависимости от того, где на Земле находится на- блюдатель, меняется и кар- тина вращения звездного не- ба. В наших средних геогра- фических широтах мы на- блюдаем такую картину: звез- ды, расположенные недалеко от Полярной звезды (напри- мер, созвездие Большой Ме- дведицы), описывают окруж- ность вокруг Полярной, не заходя за горизонт. Это не- заходящие светила. Некото- рые звезды восходят из-за горизонта и, пройдя по небо- своду, снова скрываются за горизонт. Очевидно, что све- тила, расположенные недале- ко от южного полюса мира, для нас будут совсем неви- димыми, так как при своем вращении они не выходят из- Z4Q") под горизонта, поэтому они : для нас будут невосходящи- Рис- 16« ВиДимые движения звезд на раз- б 2(0) N(P) S(P') в ми светилами (рис. 16, а). личных географических широтах 25 С увеличением широты места наблюдения количество незаходя- щих, а значит, и невосходящих звезд увеличивается. Для наблюдателя, находящегося на полюсе Земли, будет до- ступна только одна небесная полусфера. Явлений восхода и захода звезд не будет. Все видимые звезды будут вращаться вокруг По- лярной параллельно истинному горизонту. Высоты звезд будут по- стоянными. Эти высоты будут равны склонениям звезд, так как истинный горизонт будет совпадать с небесным экватором (рис. 16, б). Совсем другая картина представится наблюдателю, находящемуся на земном экваторе. Там для наблюдателя будет до- ступна вся небесная сфера. Все звезды будут восходить и заходить, причем направления их движения будут перпендикулярны к истин- ному горизонту. Полярная звезда будет видна у самого горизонта в северном направлении (рис. 16, в). 2___Верхняя кульми- нация светила а' Нижняя кульминация светила Q Рис. 17. Взаимосвязь высоты светила со склонением светила и широтой места Каждое светило в результате своего суточного вращения вокруг оси мира пересекает небесный меридиан в двух точках. Эти точки называются точками кульминации (верхней и нижней). Иначе го- воря, кульминацией называется прохождение светила через небес- ный меридиан. При верхней кульминации высота светила наиболь- шая, а при нижней — наименьшая. Азимут светила в момент верхней кульминации всегда равен 180°, а в момент нижней кульминации 0°. Исключением из этого пра- вила являются незаходящие звезды, верхняя кульминация которых будет между полюсом и зенитом, у этих звезд азимут при верхней и при нижней кульминации равен нулю. Весьма важным в авиационной астрономии является соотноше- ние широты места наблюдателя <р с высотой h и склонением све- тила 8 в момент его кульминации. 26 На рис. 17 изображено сечение небесной сферы плоскостью не- бесного меридиана и показано светило в верхней кульминации между точкой юга и зенитом. Из рисунка видно, что в этом случае /г=90° —cp + S. Если мы возьмем верхнюю кульминацию светила между зени- том и полюсом, то получится, что h = 9Q°-\- — <\ При нижней кульминации светила, рассуждая таким же образом, мы получим A = ?-f& — 90°. По этим соотношениям, зная широту своего местонахождения, которую можно снять с карты, и взяв из «Авиационного астрономи- ческого ежегодника» склонение светила, мы можем рассчитать вы- соту светила в момент его кульминации. Годовое движение Солнца по небесной сфере Земля, помимо суточного вращения вокруг своей оси, отчего происходит смена дня и ночи, обращается еще вокруг Солнца, вследствие чего происходит смена времен года. Полный оборот BO- S' марта *? 23 сентября Рис. 18. Положение Земли относительно Солнца в различное время года круг Солнца Земля делает за 365*4 суток, что составляет год. Если от суточного вращения Земли в одно и то же время на одной сто- роне экватора бывает день, а на противоположной стороне ночь, то от годового обращения Земли в одно и то же время на одном полюсе бывает лето, на другом — зима. Ось суточного вращения Земли наклонена к плоскости годового вращения на 66°33'; она все время остается параллельной самой себе. В результате этого северное и южное полушария попеременно бывают обращены то в сторону Солнца, то от него, что и опре- деляет время года, которое зависит от высоты и продолжительности пребывания Солнца над горизонтом (рис. 18). Например, в июне наше северное полушарие наклонено в сто- рону Солнца, а в декабре — в обратную сторону, поэтому у нас 27 и бывает в июне теплее, чем в декабре. В южном полушарии со- ответственно будет обратная картина: в декабре теплее, чем в июне. Но мы не замечаем ни суточного, ни годового вращения Земли. Мы ежедневно видим восход и заход Солнца, хотя нетрудно заметить, что высота его меняется в течение года: летом путь Солнца выше, зимой ниже. Меняются и точки его восхода и захода на горизонте. 21 марта и 23 сентября оно восходит точно на востоке и заходит на западе, между этими датами точки восхода и захода Солнца смещаются или к югу (зимой) или к северу (летом) (рис. 19). В отличие от звезд, положение которых не меняется на небес- ной сфере относительно друг друга, положение Солнца на небо- своде относительно звезд меняется. В результате вращения Земли 22 июня Рис. 19. Положение Солнца над горизонтом в различное время года вокруг Солнца Солнце, совершая видимое движение, за год описы- вает полный круг по звездному небу. Этот круг называется эклип- тикой. В своем годовом движении по эклиптике Солнце проходит 12 созвездий, называемых зодиакальными. Путь Солнца относительно звезд — эклиптика—-обычно дается на всех звездных картах. Вследствие того, что ось вращения Земли имеет наклон к пло- скости годового ее движения на 66С33', плоскость земного экватора наклонена к той же плоскости на 23°27/, поэтому плоскость не- бесного экватора составляет с плоскостью эклиптики тоже 23°27' (рис. 20). Эклиптика в двух точках пересекается с небесным экватором. Эти точки носят название: у — точка весеннего равноденствия, здесь Солнце бывает 21 марта, этот день обозначает собой начало весны; -1 — точка осеннего равноденствия, здесь Солнце бывает 23 сентября — начало осени. 1 .Г^. знак созвездия Весов. 28 Когда Солнце находится в этих точках, его склонение равно нулю, а суточное вращение проходит по небесному экватору. В это время на всей Земле день равен ночи, граница света и тени прохо- дит через оба географических полюса: 22 июня начало лета. В этот день Солнце занимает самое высокое положение над экватором, его склонение -f-23°27', эта точка на эклиптике называется точкой лет- него солнцестояния; в это время в северном полушарии бывает са- мый длинный день и самая короткая ночь. 22 декабря — начало зимы. Солнце в это время занимает самое низкое положение отно- сительно экватора, его склонение —23°27', эта точка эклиптики на- зывается точкой зимнего солнцестояния. В это время у нас бывает самая длинная ночь и самый короткий день. 6 = -23°27 Рис. 20. Положение эклиптики относительно небесного экватора Название «солнцестояние» произошло от того, что в течение не- скольких дней, когда Солнце бывает в точках солнцестояний, его склонение, а значит, и высота изменяются очень медленно, в эти периоды Солнце как бы останавливается на одной и той же высоте. Итак, Солнце в своем годовом движении по эклиптике, появив- шись 21 марта в точке весеннего равноденствия, двигаясь в напра- влении, обратном вращению небесной сферы, поднимается в север- ную полусферу и 22 июня достигает своей наибольшей высоты з точке летнего солнцестояния. После этого постепенно теряет вы- соту, 23 сентября проходит точку осеннего равноденствия и к 22 дека- бря снижается до точки зимнего солнцестояния, где его высота будет наименьшей, пройдя которую, снова поднимается к точке ве- сеннего равноденствия, и т. д. Таким образом, путь Солнца, а сле- довательно, его склонение и высота изменяются в течение года в зависимости от положения Солнца на эклилтике. 29 Интересно отметить своеобразную картину положения Солнца на земном экваторе и на полюсах. На экваторе Солнце, как и все другие небесные светила, всегда восходит и заходит перпендику- лярно истинному горизонту, поэтому там круглый год день равен ночи. На Северном полюсе Солнце медленно, в течение нескольких су- ток, показывается над горизонтом около 21 марта и, не заходя, движется все время по спирали, медленно поднимаясь кверху. 22 июня его высота над горизонтом достигает наибольшего зна- чения 23С27/. После этого, обходя небосвод по спирали вниз, оно также медленно опускается, 23 сентября скрывается за горизонтом и больше не показывается до следующего 21 марта. Таким обра- зом, на полюсе бывает в год только один восход и один заход Солнца. Там полгода бывает день и полгода ночь, точнее день про-' должается 189 суток, а ночь 176 суток. День на полюсе больше ночи потому, что светлое время факти- чески начинается не с истинного восхода Солнца, когда над гори- ' зонтом появляется центр его диска, а с видимого восхода Солнца, когда над горизонтом появляется только его верхний край. Кроме того, благодаря атмосферной рефракции света (объяснение рефрак- ции см. в «Поправках за рефракцию»), Солнце становится види- мым, когда оно находится несколько ниже горизонта. На Южном полюсе наблюдаются те же явления, что и на Север- ном, только там полярный день тянется с 23 сентября по 21 марта, а ночь с 21 марта по 23 сентября. Бортовая карга звездного неба Вид неба меняется в зависимости от времени суток, времени года, а также от географической широты места наблюдателя на Земле. В полете, чтобы иметь изображение звездного неба на карте для данного момента времени и данной широты места и чтобы пра- вильно ориентироваться относительно горизонта, необходима борто- вая карта звездного неба, сокращенно называемая БКН (рис. 21). БКН представляет собой вращающийся картонный круг, на ко- тором спроектировано звездное небо. В центре вращения находится полюс мира. На БКН нанесены звезды до четвертой величины. Прямые линии, идущие от полюса мира, обозначают круги скло- нений, соответствующие прямым восхождениям 0—180° и 90—270°. Окружность на карте представляет собой небесный экватор, види- мые границы карты — истинный горизонт. Вращением карты на дугообразном вырезе на ее основании по нанесенным делениям можно установить заданный момент местного времени, и тогда в овальном вырезе основания будет изображена видимая небесная сфера, ориентированная по странам света, с зе- нитом наблюдателя в центре овала (на рис. 21 карта установлена на 24 ч. 00 м. 22 февраля, 20 ч._ 50 м. 10' апреля и т. п.). 30 Видимость неба в зависимости от широты места предусмотрена БКН для различных интервалов широт. Имеются три типа карт: БКН-I для северных широт от 30 до 44°; БКН-П для северных широт от 46 до 60°; БКН-III для северных широт от 62 до 76°. Рис. 21. Бортовая карта неба Эти карты в основном отличаются одна от другой только формой выреза овала (видимой частью горизонта). При сличении карты со звездным небом ее следует держать при- мерно вертикально перед собой, ориентируя обозначения стран света на карте соответственно их фактическим направлениям. 31 Бортовая карта неба служит для изучения звездного неба и для приближенного решения различных задач авиационной астрономии. Она позволяет: 1. Определять положение звезд и планет в заданный момент времени. Для этого нужно установить карту на заданный момент местного времени, в овальном вырезе будет видно расположение звезд на небе соответственно установленному времени и, следова- тельно, заранее, еще до полета, можно наметить, какие звезды мо- тут быть наиболее удобно использованы в полете. Планет на БКН нет. Для определения их положения на небе обычно перед поле- том их наносят на карту по координатам, взятым из ежегодника. 2. Определять горизонтальные и экваториальные координаты светил. Для определения экваториальных координат надо устано- вить карту на заданный момент времени и отсчитать: часовой угол по дуге небесного экватора от южной части меридиана до круга склонения светила, т. е. до прямой, проходящей через полюс мира и светило; склонение — по кругу склонения, от небесного экватора 'до светила. Для определения горизонтальных координат надо обозначить зенит в центре овала. Линия горизонта на БКН обозначается оваль- ным вырезом. Положение светила между линией горизонта и зени- том будет характеризовать высоту светила, а величину азимута можно отсчитать на овальном вырезе от точки севера в восточном направлении до прямой, соединяющей светило с зенитом. 3. Определять моменты восхода и захода светил. Для этого вра- щением карты изображение интересующего светила устанавливается под обрез овала в восточной части, если нужно определить восход светила, или в западной части, если нужно определить заход све- тила. На дугообразном вырезе против заданной даты можно про- честь момент восхода (или захода) светила по местному времени. 4. Определять моменты кульминации светил. Для этого враще- нием карты изображение светила устанавливается на небесный ме- ридиан по. линии К — S между полюсом и точкой юга, если нужно определить верхнюю кульминацию, или между полюсом и точкой севера, если нужно определить нижнюю кульминацию. На дугооб- разном вырезе против заданной даты можно прочесть момент куль- минации по местному времени. 2. ВРЕМЯ Каждое явление, действие, событие происходит на протяжении какого-то времени — одно раньше, другое позже. Мало сказать, что человек хорошо выполнил такую-то работу, надо еще сказать, когда и в течение какого времени он ее выпол- нил. Недостаточно сказать, что Солнце взойдет, надо еще сказать, когда именно, т. е. в какое время оно взойдет. В работе авиации — в полетах — требования к выполнению за- данных и расчетных моментов или отрезков времени особенно строги. Если, например, для встречи самолетов в воздухе над каким- то пунктом назначено время и один из самолетов не прибыл в на- значенное время, а, допустим, опоздал на 2 минуты, то за это время другие самолеты могут уже улететь от пункта встречи на 15—20 км, а то и более, в зависимости от скорости полета. Поэтому время является одним из важнейших навигационных элементов в самолетовождении, и его расчет и учет в полете—первейшая за- дача экипажа. Измерение времени Вращение земного шара вокруг своей оси является основным источником измерения времени. Вращение Земли вокруг своей оси совершается непрерывно и равномерно. Сутки — период полного оборота Земли вокруг своей оси — являются основной мерой вре- мени, которая делится на более мелкие отрезки: часы, минуты, се- кунды. Вращение Земли удобно отмечать по звездам, не меняю- щим своего положения на небесной сфере. Но мы живем и рабо- таем по Солнцу. Основная часть нашего труда протекает в днев- ные часы, а ночь служит для отдыха. Вся жизнь и людей, и при- роды согласована со сменой дня и ночи, т. е. с Солнцем, а не со звездами. Солнце же, из-за обращения Земли вокруг него, само как бы перемещается по звездному небу, поэтому измерение и рас- чет времени по Солнцу усложняются. В результате этого появи- лось несколько систем измерения и счисления времени, причем в авиационной астрономии все они находят широкое применение. Звездное время. Само название говорит о том, что это время определяется суточным вращением Земли относительно звездного неба. Промежуток времени между двумя последовательными 3—2296 33 одинаковыми кульминациями какой-либо звезды или любой непо- движной точки на небесной сфере и будет равняться времени полного оборота Земли вокруг своей оси, т. е. звездным суткам. Для опре- деления начала и конца звездных • суток принято брать не какую-то звезду, а неподвижную воображае- мую точку на небесной сфере — точку весеннего равноденствия. Итак, звездными сутками назы- вается промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего равноденствия. Очевидно, что время этих суток будет измеряться часо- вым углом точки весеннего равно- денствия, начиная от верхней ее кульминации, т. е. когда часовой Рис. 22. Соотношение звездного уГОл равен нулю. Но точка весеннего времени с часовым углом и пря- ра.ВНОденствия — воображаемая точ- мым восхождением звезды ^ V ка, ее не видно на небе, она не мо- жет быть наблюдаема и измеряема. Поэтому практически для опре- деления звездного времени измеряют положение какой-либо звезды в кульминации и по ней определяют время. В момент верхней куль- минации звезды ее часовой угол равен нулю. В дальнейшем своем суточном движении она будет отходить от небесного меридиана к западу. Из рис. 22 видно, что в любой момент времени звездное время S будет равно сумме часового угла звезды t и ее прямого восхожде- ния а S=t + z. В момент верхней кульминации звезды, когда ее часовой угол равен нулю, формула упрощается: S = a. Это очень важное соотношение звездного времени с часовым углом и прямым восхождением любой звезды, оно широко исполь- зуется в авиационной астрономии. По этому соотношению в любой момент, зная прямое восхожде- ние звезды и измерив ее часовой угол, можно получить звездное время или, наоборот, зная прямое восхождение и звездное время, определить ее часовой угол, а это нам необходимо знать при ис- пользовании звезд в целях самолетовождения. Единицы звездного времени: сутки, часы, минуты и секунды, не равны обычно принятым суткам, часам и т. д., определяемым по Солнцу, а короче их. Вспомним, что Солнце само передвигается по эклиптике в на- правлении, обратном вращению небесной сферы, поэтому относи- тельно Солнца Земля за солнечные сутки, вращаясь вокруг своей оси, сделает оборот несколько больше чем 360°, примерно на 1° в сутки. Поэтому звездные сутки короче солнечных примерно на 4 минуты, точнее на 3 м. 56 с. 34 Истинное солнечное время. Здесь время определяется аналогично звездному, но для определения времени берется прохождение Солнца через небесный меридиан. Истинными солнечными сутками называется промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями центра Солнца. Следовательно, за начало истинных солнечных суток принимается полдень, когда Солнце нахо- дится в самой высокой точке над горизонтом. Неудобством истинного солнечного времени является то, что основная единица этого времени — сутки, — в отличие от звездных суток, непостоянна. Причинами непостоянства истинных солнечных суток является неравномерность движения Солнца по эклиптике и наклон эклип- тики относительно небесного экватора, в результате чего истинные сутки бывают то короче, то длиннее. Самые длинные истинные сутки бывают в декабре, они длиннее самых коротких сентябрьских суток на 51 секунду. Соответственно изменению суток уменьшаются или укорачиваются часы, минуты и секунды; и если бы мы захотели жить строго по истинному Солнцу, нам бы пришлось почти ежедневно заново регулировать часы, чего не смог бы выполнить даже самый искусный мастер. Много лет назад парижские часовщики так и писали в своих рекламах: «Солнце показывает время обманчиво». Естественно, что таким временем пользоваться в обыденной жизни неудобно, хотя в авиационной астрономии оно находит при- менение. Наблюдая Солнце, мы рассчитываем его часовой угол, который, собственно, определяет истинное солнечное время. Среднее солнечное и гражданское время. Желание пользоваться солнечным временем, но таким, единицы измерения которого были бы постоянны, привело к тому, что придумали так называемое среднее солнце, а отсюда и среднее солнечное время. Под средним солнцем понимают воображаемую, на самом деле несуществующую точку, вроде точки весеннего равноденствия. Сред- нее солнце совершает годичный оборот по звездному небу, в том же направлении и во столько же времени, как и истинное Солнце, но движется по небесному экватору все время равномерно. Движе- ние этой точки — среднего солнца — на небесной сфере как бы осредняет движение истинного Солнца и делает суточные проме- жутки времени одинаковыми. По среднему солнцу и регулируются все часы. Средними солнечными сутками называется промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями среднего солнца. Продолжительность средних солнечных суток постоянна. Очевидно, что среднее солнце может проходить небесный меридиан то позже, то раньше истинного Солнца,, поэтому и среднее время бывает то позади, то впереди истинного. Для определения среднего времени сначала приходится опреде- лять истинное солнечное время, по наблюдению Солнца, а потом переводить его в среднее. Но для этого надо знать разность между этими временами на каждый день. Эта разность между истинным з* 35 И средним временами для перехода от одного времени к другому дается в уравнении времени (рис. 23). Уравнение времени — это поправка, которую надо прибавить к истинному времени, чтобы получить среднее время. Уравнение времени четыре раза в год бывает равно нулю: 15 апреля, 14 июня, 1 сентября и 24 декабря, в эти дни среднее солнечное время совпадает с истинным. В остальное время по- правка бывает или положительной, когда среднее время впереди истинного, или отрицательной, когда среднее время отстает от истинного. Наибольшее положительное значение уравнение времени дости- гает 11 февраля (+14V2 минуты), наибольшее отрицательное зна- А Як В. ш< 5В Ма РТ Аг Р- М, аи Ик нь Ик: ль At jr. Се нт. О <т. Но яб. де JK. Я1- в. 1 S 3 1 1 5 '< \ 1 7 1 6 1 5 3 1 1 53 0 1 53 0 1 4 2 9 1 3 2 8 1 3 2 8 1 2 2 7 1 2 2 7 1 1 •>0м / S > \ / ^ S / . е м / \ S" >s / о / / \ / / \ J / +5м _е -j 1 Ч •««_. S / \ / / / -10м .а е ы s ^ч ^-^ Рис. 23. График уравнения времени чение — 2 ноября (—IGVs минуты). Столь значительная разница бывает потому, что малая разница во времени между истинными и средними сутками, выражаемая только секундами, постоянно на- копляется и по истечении месяцев выражается уже минутами. Среднее время измеряется от верхней кульминации среднего солнца, т. е. от среднего полдня. Для практической жизни неудобно начало суток считать с полдня, поэтому условились за начало средних суток считать момент нижней кульминации среднего солнца, т. е. среднюю полночь. Среднее солнечное время, отсчиты- ваемое от средней полуночи, называется гражданским временем. Очевидно, что это время отличается от среднего времени ровно на 12 часов. Местное, поясное и декретное время. Измерение времени по не- бесным светилам тесно связано с тем местом на Земле, откуда про- изводится это измерение. Действительно, начало любых суток и звездных, и истинных солнечных, и средних солнечных, и гра- жданских производится от кульминации светил или каких-то то- 36 чек на небесной сфере. Но вследствие суточного вращения Земли кульминация одного и того же светила для мест на Земле с раз- личной долготой будет происходить в разное время. Для наблюда- теля, находящегося восточнее пункта кульминации, и восход и за- ход любого светила будут наблюдаться раньше, чем над этим пунктом; следовательно, и сутки у этого наблюдателя будут начи- наться раньше. Поэтому все эти виды времени: звездное, истинное солнечное, среднее и гражданское, являются местным временем, так как каж- дое из них относится к какому-то определенному месту на Земле. Обычно же под местным временем понимают гражданское время, отсчитываемое от момента нижней кульминации среднего солнца. Земля делает полный оборот на 360° в 24 часа, значит, если наблюдатель будет отстоять на восток от какого-то пункта на 15° по долготе, что составит */24 часть полного оборота, то и момент кульминации Солнца для него наступит раньше на х/24 часть су- ток, т. е. на один час. Можно долготу места выразить не в градусах, а во времени, считая, что 360° = 24 часам, из этого получим соотношение: 1 час = 15°, 1° = 4 минутам, 1 минута =15', Г = 4 секундам. 1 секунда = 15", Можно также из соотношения местного времени и долготы места установить взаимосвязь для двух любых мест на Земле. Раз- ность местного времени для двух пунктов равна разности их дол- гот, выраженной во времени га-г^=^-\, где Х1 и Х2 — долгота пунктов, а Тк и Т№ — соответствующее им местное время. По этой формуле мы можем определить долготу одного места, зная долготу другого, путем сравнения их местного времени или по разности долгот между двумя пунктами, зная местное время в одном из них, определить местное время в другом. За начало счета долгот принят Гринвичский меридиан, считаемый нулевым. Если, например, нужно определить разность местных времен в Москве и Гринвиче, то, зная долготу Москвы, легко это можно сделать. Долгота Москвы равна + 37°38', так как долгота Гринвича равна 0°, то разность долгот А2 — \ равна также 37°38', что при переводе на время дает 2 ч. 30 м. 32 с. Москва — восточнее Грин- вича, поэтому местное время Москвы всегда позади Гринвичского на 2 ч. 30 м. 32 с. Совершенно очевидно, что в практической жизни местным вре- менем пользоваться неудобно. Если бы мы жили по местному вре- мени и хотели бы, чтобы наши часы всегда показывали правиль- 37 ное время, то при передвижении из одного места в другое мы должны были бы непрерывно переводить стрелки часов, согласуясь с местным временем каждого пункта. Даже в одном населенном пункте, на улицах с различными географическими долготами мест- ное время разное. До 1919 г. граждане нашей страны жили по местному времени. Каждый город жил по своему «осредненному» местному времени. Единое время по всей стране было только на железной дороге, ко- торое было установлено по петроградскому времени. Обычно так и различали «городское» и «вокзальное» время. Это оказалось неудобным для практического общения людей, жи- вущих в различных населенных пунктах, особенно для мест, значи- тельно удаленных от Петрограда. С 1 июня 1919 г. в СССР введено так называемое поясное время, установленное по международному соглашению. Оно состоит в том, что весь земной шар условно разделен на 24 пояса мери- дианами, отстоящими один от другого на 15°. Пояса пронумерованы с запада на восток в следующем по- рядке: нулевой пояс, потом 1-й, 2-й, 3-й и т. д. до 23-го пояса включительно. Серединой начального, нулевого, пояса является ну- левой (Гринвичский) меридиан; серединой 1-го пояса — меридиан с восточной долготой, равной 15°; серединой 2-го пояса — мери- диан с восточной долготой, равной 30°, и т. д. через каждые 15° (рис. 24). В каждом часовом поясе установлено единое время, называемое поясным. За единое время в часовом поясе берется местное время среднего меридиана данного пояса и ввиду того, что удаление даже крайних точек пояса от среднего меридиана не превышает 7°,5 по долготе, то и разность между поясным и местным временем не пре- вышает 30 минут. Исключение составляют пункты, более удаленные от среднего меридиана за счет искривления границы пояса. Дело в том, что в населенных областях границы между часовыми пояса- ми проведены не строго по разграничительным меридианам, а с учетом административного деления. Такое искривление границ часовых поясов гораздо удобнее для практической жизни, так как при этом устанавливается единое время в каждой административной области. В-противном случае, если бы везде при определении границы поясов строго придержи- вались разграничительных мериди'анов, в некоторых областях пришлось бы устанавливать два времени, даже некоторые города попали бы на разграничительный меридиан. Например, Москва лежит между 2-м и 3-м поясами, так что пришлось бы для нее ввести два времени: одно для западной окраины города, другое для центральных и восточных районов, что, конечно, крайне неудобно. Определяя границы пояса соответственно с административным делением, не только Москву, но и всю Московскую область отнесли ко 2-му часовому поясу. Поэтому в некоторых местах, например 38 R восточной части Московской области, разница между местным и поясным временем несколько больше полчаса. Долгота Москвы равна 37°38', а средний меридиан 2-го пояса равен 30°, т. е. удаление Москвы от среднего меридиана пояса равно 7038', что в переводе на время составляет 30 м. 32 с. Поэтому поясное время отстает от местного в Москве на 30 м. 32 с. Разница между средними меридианами соседних часовых поясов составляет 15°, поэтому разница во времени соседних поясов равна одному часу. Солнце движется с востока на запад, поэтому все астрономи- ческие явления: восход, кульминация, заход — на востоке будут происходить раньше, чем на западе, а значит, и время каждого часового пояса будет на один час больше соседнего с запада и на один час меньше соседнего с востока. Если, например, в нулевом поясе 0 часов (24 часа), то в это же время в 1-м поясе 1 час, во 2-м 2 часа, в 3-м 3 часа и т. д. Таким образом, номер пояса сразу показывает, на сколько часов время этого пояса впереди гринвичского, а разность номеров часо- вых поясов показывает и разность поясных времен в этих поясах: N,-N, = 7-^ п,' где NI и NZ — номера часовых поясов, а Тп и Тп — поясное время в этих поясах. Например, "Свердловск находится в 4-м поясе, а Красноярск — в 6-м. Разность часовых поясов равна 2. Значит, и разность в по- ясном времени равна 2 часам, при этом у красноярцев часы пока- зывают на 2 часа вперед, чем у свердловчан, так как Красноярск восточнее Свердловска. При переезде из одного часового пояса в другой, при желании иметь время такое же, как и у местных граждан, необходимо часовую стрелку часов перевести на разность номеров часовых поясов. Минуты и секунды во всех поясах одни и те же. По поясному времени живут почти все страны мира. Так, на- пример, Англия, Франция, Бельгия, Голландия, Испания, Порту- галия живут по нулевому часовому поясу, т. е. по гринвичскому времени. Это время еще называют западноевропейским, или все- мирным. Германия, Австрия, Польша, Норвегия живут по времени 1-го пояса. Это время еще называют среднеевропейским. В нашей стране обычно часовые пояса именуют или названием крупных го- родов, или крупных рек, находящихся в этих часовых поясах. В СССР благодаря огромной протяженности по широте прохо- дит 11 часовых поясов, со 2-го по 12-й включительно. Значит, максимальная разность во времени в нашей стране составляет 10 часов. Если, например, в Москве 9 часов утра, то в это же время на Чукотке уже 7 часов вечера. В некоторых, правда очень немногих, странах и до настоящего времени не принято поясное время. Например, Иран и Гвиана живут по местному времени. В некоторых странах, например 39 в Индии, Венесуэле, принятое время отличается от поясного вре- мени ближайшего пояса ровно на полчаса. Декретом Совнаркома СССР 16 июня 1930 г. все часы в нашей стране переведены на один час вперед. Такое сдвинутое на один час вперед время называется декретным временем. Цель этого мероприятия состоит в том, чтобы население с весны до осени более полно использовало солнечный свет и таким образом снижался бы расход топлива и электроэнергии на искусственное освещение. Если считать, например, что рабочие и служащие встают утром в 7 часов и ложатся спать в 24 часа, то при этом в летнее время вечером искусственное освещение понадобится в среднем примерно с 21 часа, т. е. на 3 часа. Утром искусственное освещение не понадобится, так как рассвет начинается гораздо раньше 7 часов. Введением декретного часа, когда все часы стали итти вперед на 1 час, трудо- вой день стал начинаться и кончаться на 1 час раньше. Утром это по- прежнему не требует искусственного освещения, зато вечером при окончании рабочего дня на 1 час раньше требуется меньше искус- ственного освещения на 1 час. Зимой же, ввиду начала и конца работы в темное время суто'к, декретный час не дает ни выигрыша ни проигрыша в расходе топ- лива и электроэнергии. В настоящее время все часы в нашей стране идут по декретному времени. По этому времени теперь население 2-го часового пояса живет по времени 3-го пояса и его разница с гринвичским соста- вляет 3 часа, в 3-м поясе живут по 4-му, в 4-м по 5-му и т. д. Поясное время отличалось от местного тем, что в восточной ча- сти пояса время отставало, а в западной опережало местное, теперь же во всем часовом поясе декретное время идет впереди местного. Поясное время в Москве отставало от местного на 30 м. 22 с. Легко сообразить, что теперь декретное время в Москве идет впе- реди местного на 29 м. 28 с. и, следовательно, полдень для москви- чей по их часам будет около 12 ч. 30 м. Для перевода местного времени в поясное декретное время и наоборот пользуются следующей формулой: г=;г + х-лл где 7"м — местное время; Т—поясное декретное время; X—долгота места; N— номер часового пояса с учетом декретного часа. Расчет времени для различных пунктов земного шара Мы говорили, что когда на Чукотке 7 часов вечера, в Москве только еще 9 часов утра, когда у нас полдень — на противополож- ной стороне земного шара полночь. Когда жители Чукотки утром просыпаются и собираются завтракать, в это же время москвичи еще ужинают в тот день, который для дальневосточников прошел 40 вчера. Получается, что в одно и то же время в различных точках земного шара могут быть разные даты. Где же начинается новая дата? Из истории известно немало фактов, когда люди попадали в смешное положение из-за того, что со счетом дней попадали «впросак». Такая ошибка, например, произошла с первой кругосветной экспедицией Магеллана. В 1522 г., вернувшись из плавания в Испа- нию, участники экспедиции узнали, что они вернулись в пятницу, тогда как по их расчетам был только четверг. Они тщательно про- верили свои записи в корабельном журнале — ошибки' не было, по их данным день прибытия был четвергом. Тем не менее участники экспедиции допустили ошибку в расчете: двигаясь в направлении с востока на запад, т. е. навстречу суточному вращению Земли, они сделали вокруг земной оси на один оборот меньше, чем те, кто был на месте, и поэтому обязаны были прибавить к своим расчетам одни сутки. За совершение «религиозного преступления», заключав- шегося в том, что религиозные праздники в экспедиции отмечались не в положенные дни, ее участники вынуждены были принести пу- бличное покаяние. Видимое движение Солнца происходит непрерывно с востока на запад, отчего и происходит на земном шаре непрерывная смена вре- мени суток. Очевидно, если корабль или самолет будет огибать зем- ной шар, двигаясь в направлении с запада на восток, т. е. в том же направлении, в каком вращается Земля, то он сделает вокруг зем- ной оси один лишний оборот, поэтому экипаж должен в своих рас- четах сбросить одни сутки. Чтобы избежать ошибок в счете суток и установить место начала и конца суток, по международному согла- шению установлена линия смены дат. Эта линия в основном про- ходит по долготе 180° от Гринвича, нигде не касаясь суши, за исключением необитаемого Антарктического материка. Она идет от Северного полюса через Берингов пролив, далее по Тихому океану, обходя многочисленные мелкие тихоокеанские острова, и заканчи- вается на Южном полюсе. На западной стороне линии смены дат каждый раз начинается новое календарное число, новый месяц, новый год. Самыми первыми встречают новый день, как и новый год, гра- ждане нашей страны — жители Чукотки, потом жители Камчатки, Магадана вместе с жителями восточной части Австралии, за ними японцы, хабаровцы, затем читинцы вместе с населением восточного Китая, прибайкальцы и т. д. Позже всех наступает новый день и новый год для жителей Аляски. При пересечении линии смены дат с востока на запад надо один день пропускать в счете, а при пере- сечении с запада на восток один и тот же день считать два раза. Если, например, самолет перелетел линию смены дат 15 мая из Аляски в Чукотку, то следующая дата у него будет не 16 мая, а сразу 17 мая, а если он в то же число 15 мая перелетел из Чукотки в Аляску, то следующая дата у него снова будет 15 мая. Особое положение занимают географические полюса Земли. 41 На полюсах все меридианы и часовые поя€а сходятся. Там во все стороны только одно направление: или южное или северное. Се- верный полюс, например, всюду окружен югом. Если бы на нем построить дом, то все четыре стороны его были бы обращены на юг. Исследователь, находясь у одного из полюсов, может перехо- дить из одного пояса в другой или через линию смены дат по не- скольку раз в день, поэтому общеустановденные правила перевода часов и календарь для него неприемлемы. Но жить по какому-то времени ему надо. Надо в какие-то сроки ложиться спать, вставать, есть, начинать и кончать работу. Поэтому для решения этого во- проса надо просто установить какое-то любое условное время. Удоб- нее всего гринвичское время, так как именно для этого времени вы- числяются все астрономические таблицы и ежегодники. Определение времени в одном пункте по известному времени другого пункта легко выполняется внутри территории нашей страны, но значительно усложняется при расчете времени для пунктов за- граничных. Например, для пунктов, расположенных в СССР, мы просто берем разность часовых поясов, это и будет разность в ча- сах времени этих поясов. Но для расчета времени заграничных пунктов мы должны еще учесть свой декретный час и определить, переходим ли мы в рас- чете через линию смены дат, и если переходим, то в каком направ- лении: с востока на запад, или с запада на восток. Например, зная время в Москве, мы хотим определить, сколько времени в данный момент в Фербенксе (Аляска). Москва во 2-м часовом поясе, Фер- бенкс — в 14-м. Как определить в расчете, переходим ли мы линию смены дат? Этот расчет можно произвести по формулам, но проще всего переход от времени одного пункта ко времени любого дру- гого в общем случае производить по нижеприведенной таблице, где за основу взято московское время. Все остальные часовые пояса имеют свою поправку относительно московского (декретного) времени. Т а б л и ц а 1 № Поправка относительно пояса Наименование времени московского времени в часах 0-й Поясное гринвичское (западноевропейское, всемир ное) ................. — 3 1-й Поясное среднеевропейское (централыюевро- пейско е) .................... — 2 - 2-й Поясное декретное московское ........ 0 3-й и „ волжское ......... . + 1 4-й я уральское (свердловское) . + 2 5-й я „ западносибирское (омское) + 3 6-й п „ енисейское (красноярское) + 4 7-й „ иркутское ....... + 5 8-й м „ амурское (читинское) . . . + 6 9-й ^ приморское (хабаровское) . + 7 10-й • „ охотское (магаданское) . . + 8 42 Продолжение N» Поправка относительно пояса Наименование времени московского времени в часах 11-Й Поясное декретное камчатское ........ + 9 12-й „ чукотское (анадырское) . . + 10 13-й Поясное .................... —14 14-й _ фербенкское ............. —13 15-й „ юконское ............... —12 16-й „ тихоокеанское ............. — 11 17-й „ горное ................ — 10 18-й центральное .............. — 9 19-й „ восточное (вашингтонское) ...... — 8 20-й „ атлантическое ............. 21-й — 6 22-й — 5 , 23-й _ 4 • Ччч По этой таблице для определения времени какого-либо пункта по известному московскому времени надо по карте часовых поясов найти номер пояса, в котором находится интересующий пункт. По цомеру пояса в таблице найти поправку и сложить ее с московским временем. Это и будет искомое время. Например, определить пояс- ное время в г. Лондоне, когда московское время равно 7 часам. Лондон находится в 0-м поясе, поправка из таблиц равна — 3 часам. Время в Лондоне равно ?-}-{—3) =4 часам. Для определения московского времени по известному времени какого-либо пояса необходимо поправку, взятую из таблицы для этого пояса, вычесть из известного поясного времени. Пример 1. Определить московское время, когда камчатское время равно 16 часам. В таблице для камчатского времени по- правка равна +9 часам. Московское время равно 16—(-f-9)=7 часам. Пример 2. Вашингтонское время равно 5 часам, какое время в Москве? Поправка для вашингтонского времени равна —8 часам, зна- чит, московское время равно 5— (—8) = 13 часам. Для определения времени какого-либо пояса по известному вре- мени другого пояса надо разность поправок (известного и искомого поясов) вычесть из известного поясного времени. Пример 1. На Чукотке 8 часов. Сколько времени в Хабаровске? Разность поправок равна 10—7=3 часам, значит, время в Ха- баровске равно 8—3=5 часам. Пример 2. В Париже 2 часа. Сколько времени в Красноярске? Разность поправок равна—3—(-[-4)=—7 часам, значит, время в Красноярске равно 2—(—7) =9 часам. Если при расчетах итоговый результат окажется больше 24 ча- сов, надо из него вычесть 24 часа и дату передвинуть на один день вперед, а если окажется отрицательным числом, то дату передви- 43 нуть на один день назад, а время определить, как дополнение этого отрицательного числа до 24. Пример 1. Определить время в Иркутске, если в Москве 22 часа 25 сентября. В таблице для Иркутского пояса поправка +5 часов. Следова- тельно, иркутское время 22-}-5=27 часов или 27—24=3 часа 26 сентября. Пример 2. Определить московское время, если в г. Омске 2 часа 15 апреля. Поправка для омского времени +3 часа. Московское время равно 2—(+3)=—1 час, или 24—1=23 часа 14 апреля. Ввиду того, что на часовые пояса, проходящие через СССР (от 2-го до 12-го), мы в таблице учли декретный час, а в дру- гих странах, пользующихся этими же поясами, декретного часа не существует, поэтому при расчетах, если номер часового пояса пункта иностранного государства находится в пределах от 2 до 12, по- правку к нему уменьшать на единицу. Например, Токио находится в 9-м поясе, поправку брать не -f-7 часов, как значится в таблице, а +6. В некоторых странах Западной и Центральной Европы, а также в США распоряжениями своих правительств летом, примерно с апреля по сентябрь время переводится на один час вперед и в этом, случае именуется летним временем, которое необходимо также учитывать при расчетах, прибавляя к поправке часового пояса этой страны один час. Предусмотреть в таблице это нельзя, так как в разных странах летнее время определяется на различные периоды. По табл. 1 мы можем определить, что в других местах земного шара время будет отличаться от московского на величину, указан- ную в табл. 2. Таблица. 2 В Куйбышеве, Краснодаре, Тбилиси .. Время на 1 час больше мо- сковского В Свердловске, Челябинске, Ашха- баде ..............Время на 2 часа больше мо- сковского В Омске, Ташкенте, Алма-Ата . . . Время на 3 часа больше мо- сковского В Новосибирске, Красноярске . . . Время на 4 часа больше мо- сковского В Иркутске.............Время на 5 часов больше московского В Чите..............Время на 6 часов больше московского В Хабаровске...........Время на 7 часов больше московского В Магадане............Время на 8 часов больше московского На Камчатке...........Время на 9 часов больше московского На Чукотке............Время на 10 часов больше московского 44 В Токио, Сеуле .......... Время на б часов больше московского В Сиднее.............Время на 7 часов больше московского В Анкаре, Каире.........Время на 1 час меньше мо- сковского В Берлине, Варшаве, Будапеште, Вене..............Время на 2 часа меньше мо- сковского В Лондоне, Париже, Мадриде . . . Время на 3 часа меньше мо- сковского В Рио-де-Жанейро.........Время на 6 часов меньше мо- сковского В Буэнос-Айресе.........Время на 7 часов меньше мо- сковского В Вашингтоне, Нью-Йорке .... Время на 8 часов меньше мо- сковского В Чикаго.............Время на 9 часов меньше мо- сковского В Фербенксе........... Время на 13 часов меньше московского Проверка времени ^ Одной из важнейших лзадач астрономических обсерваторий является проверка, хранение и передача по радио точного времени. Для этого при больших обсерваториях создаются специальные службы времени. В СССР таких служб имеется три: при Государ- ственном астрономическом институте им. Штернберга (в Москве), при Ташкентской и при Пулковской обсерваториях. Проверка вре- мени в обсерваториях осуществляется измерением специальными приборами прохождения звезд через небесный меридиан (куль- минации звезд). Иначе говоря, измеряется и проверяется всегда звездное время, которое потом пересчитывается в различные сол- нечные времена: истинное, среднее, поясное, декретное, которые и хранятся на различных часах. Весьма важно, чтобы и между измерениями всегда имелось точное время. Для этого в обсерваториях на особо точных часах организовано хранение точного времени. На постоянство хода ча- сов сильно влияет изменение температуры, а также всякие механи- ческие сотрясения, поэтому наиболее точные астрономические часы, называемые хронометрами, помещают в специальные подземные хранилища—подвалы на глубине около 10 м, где почти не сказы- ваются годовые и суточные изменения температуры. Показания этих часов путем электрической передачи выносятся в надземные поме- щения, чем исключаются постоянные посещения людьми такого подвала, а значит, исключаются и все внешние помехи на часы. Передача точного времени по радио производится широковеща- тельными и специальными радиостанциями, дающими сигналы точ- ного времени с точностью до 0,1 секунды и ритмические сигналы (с точностью до тысячных долей секунды). Характер и время пе- редачи сигналов точного времени и ритмических сигналов объяв- 45 Ляются в специальных бюллетенях. Они издаются на определенные периоды времени, чаще по полугодиям. Для авиации в целом, включая и требования авиационной астро- номии, вполне достаточно пользоваться только широковещатель- ными сигналами точного времени. Все широковещательные радиостанции дают сигналы по москов- скому (декретному) времени четыре раза в сутки: в 1 час, в 7 часов, в 12 часов, в 19 часов. Эти сигналы подаются следующим образом: за 1,5—2 минуты до сигнала точного времени включается хроно- метр и слышно его «тикание», которое служит предупреждением о том, что надо подготовиться к проверке часов. Непосредственно перед сигналом точного времени даются два длинных (предупреди- тельных) сигнала и за ними один короткий сигнал, который яв- ляется исполнительным сигналом точного времени, по нему и про- веряется правильность показания часов. По радиосигналам времени или сразу ставят стрелки своих ча- сов на правильное время или чаще всего, для сохранения равно- мерности работы часового механизма, .определяют поправку своих часов, т. е. замечают, на сколько минут и секунд они идут вперед или отстают от точного времени. Разность между точным временем и временем, которое показы- вают свои часы, называется поправкой- часов, которую надо приба- вить к показанию часов, чтобы получить точное время. Если обозначить поправку часов и, показание часов Т' и пра- вильное время Т1, то Т = Т' -f- и. Поправка часов считается положительной- и пишется со знаком плюс, если часы показывают меньше точного времени, и отрица- тельной, когда часы показывают больше точного времени. Если, например, часы показывают 11 ч. 42 м. 45 с. и известна поправка часов, равная —1 м. 38 с., то правильное время будет Т = Т'+ и = 11 ч. 42 м. 45 с.+ (—1 м. 38 с.) = 11 ч. 41 м. 7 с. Систематической проверкой времени, т. е. неоднократным опре- делением поправки часов, и определяется их основное качество — постоянство хода часов. Часов, которые всегда ходили бы пра- вильно, не бывает. Всякие часы, даже самые лучшие хронометры, из-за несовершенства механизма, изменения температуры, давле- ния, влажности и т. д. или немного отстают, или спешат, значит, имеют какую-то поправку. Эта поправка бывает, как правило, не- постоянной: в одни сутки она меньше, во вторые — больше. Ве- личина изменения поправки за одни сутки называется суточным ходом часов. По суточному ходу часов можно судить, на сколько времени часы отстают или уходят вперед за сутки. Если поправка часов с течением времени растет, а это может быть, когда часы отстают, суточный ход считается положительным и обозначается знаком плюс. Если же поправка часов уменьшается, что может быть только в том случае, когда часы спешат, суточный ход считается отрицательным и обозначается знаком минус. 46 Суточный ход часов можно определить по отношению разности поправок к промежутку времени, между моментами определения этих поправок, выраженному в сутках. Обозначив суточный ход часов м, первый момент времени 7\ и поправку при этом и\, второй момент времени Г2 и поправку при этом U2, получим и, — и, со = у—----. ! /2 --- 1 I Пример. Определить суточный ход часов по следующим данным: Тг= 10 октября 7 ч. 00 м. 00 с.; и, =+0 м. 43 с. Г2= 14 октября 7 ч. 00 м. 00 с.; и^ = +2 м. 15 с. о) = 2м. 15 с.— О м. 43 с. 1 м. 32 с. = +23 сек. U2 — «!___________________________________ 72— 7j 14—10 4 со п-:-]-23 сек.— суточный ход положительный. Разность моментов времени может быть выражена и не целым числом суток, а дробным. Например, первая проверка времени была 5 мая в 7 часов, а вторая 11 мая в 12 часов, тогда разность моментов Г? — Т\ = 6,2 суток. 4 Качество часов определяется постоянством суточного хода ча- сов. Лучшими часами считаются те часы, у которых колебания су- точного хода наименьшие. Например, если часы за одни сутки ушли на 20 секунд вперед, за другие еще на 21, за третьи на 18, за четвертые на 19 секунд,— это хорошие часы, их суточный ход более или менее постоянный, равный примерно 20 секундам, отклонения от этого составляют ве- личину только около 2 секунд. Если же часы за одни сутки ушли на 10 секунд вперед, за дру- гие на 20 секунд отстали, за третьи снова ушли вперед на 15 се- кунд,— это плохие часы, у них суточный ход непостоянный, он колеблется от -f-15 до —20 секунд, т. е. в пределах 35 секунд. 21,ля выверки часов, т. е. для определения суточного хода часов, надо в течение какого-то времени, например 5—7 дней, наблюдать за ними: сличать с правильным временем, определять поправку и их суточный ход. Запись при этом обычно ведется так, как дано в табл. 3. Таблица 3 Дата Момент проверки времени Показание часов Поправка Суточный ход 1951 г. 17/VIII 7 Ч. 00 М. 00 С. 7 ч. 00 м. 32 с. — 32 сек. 18 VIII То же 7 ч. 00 м. 21 с. -21 - + 11 сек. 19/VIII » 7 ч. 00 м. 08 с. -08 „ + 13 „ 20/VIII „ 6 ч. 59 м. 59 с. + 01 „ + 9 „ 21/VIII „ 6 ч. 59 м. 45 с. + 15 „ + И „ 22/VIII « 6 ч. 59 м. 33 с. + 27 „ + 12 „ 47 После этого можно определить средний суточный ход часов как сумму всех полученных величин суточного хода, деленную на число суток, за которые проверялись часы. В нашем примере это будет: + 11 + 13 + 9+ 14 + 12 +59 . t1 _ •-------------Е--------------=-_== + 11,8 сек. Значит, в среднем часы ежедневно отстают на 12 секунд. Коле- бания суточного хода у данных часов были в пределах 5 секунд; это показывает, что часы хорошие. Зная суточный ход часов и считая его для некоторого проме- жутка времени постоянным, можно определить поправку часов на какой-либо момент времени вперед по формуле и,=а,^(Т,-Т,\ где Г2 и 7\ — промежуток времени между моментами определения поправок ti2 и tc\t выраженный в сутках; «1 и «2— поправки к часам в начальный и искомый моменты времени; со — суточный ход часов. Пример. Перед полетом в Т\ = 7 ч. 00 м. 00 с. поправка ul = -irl м. 12 с. Суточный ход часов » =—27 сек. Определить, какова будет поправка часов в 72=15 часов. Решение. и2 = И1 + и>(Г2— 7;)=-1м. 12с.-f (—27с. 15ч-~74- 24ч. 1м. 12с. — 9с. == 1м. Зс. Значит, в 15 часов часы будут отставать на 1 м. 3 с. В авиации часы бывают самолетные — постоянно стоящие» на борту самолета, и ручные — личные часы летного состава (рис. 25 и 26). Во время полета лучшие часы считаются главными относительно других часов, и по ним определяется время расчета полета. Для постоянного хранения правильного времени имеются сличи- тельные часы, которые систематически выверяются по радиосигна- лам точного времени, и по ним сверяются все остальные самолет- ные и ручные часы. При сличительных часах ведется журнал учета поправки часов по такой же форме, по которой выверяются часы, только, в отличие от остальных часов, для сличительных такой журнал ведется по- стоянно. Сличительные часы переводятся на правильное время редко, когда поправка становится уже слишком значительной. В осталь- ное же время просто записывается поправка. Поэтому для опреде- 43 Рис. 25. Самолетные .штурманские часы Рис. 26. Ручные штурманские часы 4—2296 49 ления правильного времени надо отсчитать показание часов и при- бавить к ним их поправку. Перед полетом все часы проверяются: или устанавливаются на правильное время, или замечается по- правка. Для применения астрономических средств самолетовождения в полете момент времени определяется с точностью до 5 секунд, большая ошибка во времени дает уже значительную ошибку в определении своего местонахождения. Поэтому желательно, чтобы и колебания суточного хода часов, применяемых для астрономиче- ских наблюдений в полете были в пределах 5—6 секунд. Таблицы и графики Солнца, таблицы Луны Определение моментов естественного освещения в авиации имеет весьма большое значение, так как от этого зависят условия днев- ных или ночных полетов. Светлое время суток начинается раньше восхода Солнца и про- должается еще некоторое время после захода Солнца. Это объясняется тем, что Солнце, находясь под горизонтом не- которое время до восхода и после захода, освещает земную поверх- ность своими отраженными в атмосфере лучами. В авиации наступлением рассвета принято считать момент, когда Солнце, точнее его центр, поднимается до высоты —7°, и соответственно наступлением темноты — момент, когда Солнце опу- скается на высоту, равную —7°. Это весьма условно, так как при одном и том же положении Солнца под горизонтом может быть светлее или темнее в зависимости от метеорологических условий, например, при облачной погоде светлое время до восхода или после захода Солнца сокращается. Промежуток времени между рассветом и восходом Солнца, а также между заходом Солнца и наступлением темноты назы- вается сумерками. Продолжительность сумерек зависит от времени года и широты места. Самые короткие сумерки бывают в дни равноденствий и на земном экваторе; самые длинные — в дни солнцестояний и на гео- графических полюсах. Если высота Солнца в полночь не будет ниже —7°, то полная темнота совсем не наступает, сумерки будут продолжаться всю ночь: такие ночи называют «белыми ночами». Во время «белых но- чей» Солнце не опускается глубоко под горизонт, поэтому утренние сумерки наступают раньше, чем кончаются вечерние сумерки, как говорят «заря с зарей встречается». Высота Солнца в полночь, т. е. в момент его нижней кульмина- ции, определяется формулой A = cp4-S — 90°. Подставив в эту формулу наибольшее значение склонения Солнца &=-т-23°,5 и минимальную высоту Солнца для сумерек 50 h —'—7°, мы легко определим, что «белые ночи» могут быть при широте ср =59°,5 и больше. Иначе говоря, в наших северных ши- ротах «белые ночи» наблюдаются примерно начиная от широты Ленинграда (? =60°) и доходят до северного полюса. Для определения моментов естественного освещения исполь- зуют: — таблицы Солнца; , — графики для определения моментов восхода, захода Солнца и наступления темноты и рассвета; — таблицы Луны. Таблицы Солнца составлены для северных широт от 30 до 70° в двух книгах: для западной части и для восточной части СССР. Они действительны на длительное время. (Условно приняты до 1980 г.) В таблицах Солнца на каждый день года (на отдельной странице), для каждой широты, выраженной целым числом граду- сов, даются моменты рассвета, восхода и захода Солнца и насту- пления темноты. Все моменты естественного освещения даются в таблицах для восточной долготы 30° по московскому декретному времени (западная часть СССР) или для восточной долготы 135° по хабаровскому декретному времени (восточная часть СССР). На каждой странице таблиц даются также азимуты точек восхода и захода Солнца и продолжительность светлого времени. Для дру- гих долгот необходимо вводить поправки, имеющиеся в этих же таблицах. Для определения моментов восхода и захода , Солнца в зависимости от различных высот полета также вводятся соответ- ствующие поправки. Графики для определения моментов восхода, захода Солнца и наступления темноты и рассвета (см. приложения 7, 8, 9 и 10) весьма просты и удобны для пользования. Они позволяют с доста- точной для практических нужд точностью определять моменты естественного освещения. Порядок пользования этими графиками указан непосредственно на графиках. Таблицы Луны издаются на каждый год и выходят в самостоя- тельном издании как приложение к Авиационному астрономиче- скому ежегоднику. В этих таблицах даются на каждый день года для северных широт от 0 до 84° моменты восхода и захода Луны по местному времени на Гринвичском меридиане. Полученное значение момента восхода или захода Луны по вспомогательной таблице исправляется на величину поправки за широту, долготу места наблюдателя и, если надо, за высоту полета.^ 4* 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕСТА САМОЛЕТА Определение места самолета является одной из важнейших за- дач экипажа в полете. Оно может быть определено при помощи различных навигационных средств, в том числе и при помощи астрономических. Из астрономических средств для этой цели при- меняется авиационный секстант и астрономические таблицы, слу- жащие расчетными пособиями для определения места самолета. Применяемые в настоящее время астрономические приборы и таблицы разработаны и созданы в нашей стране, нашими совет- скими учеными, конструкторами, штурманами и летчиками. Круги равных высот светил Если в некоторый момент времени центр Земли соединить пря- мой линией со светилом, то эта линия пересечет земную поверх- ность в точке проекции светила. Человек, находящийся в этой точке на Земле, будет наблюдать светило прямо над головой, т. е. в зе- ните, и его высота будет /z=90°, а зенитное расстояние z = 0°. Точка проекции светила на земную поверхность С\ (рис. 27) называется географическим ме- стом светила. Очевидно, что координаты географического места све- тила (<р#, **) будут соответ- ствовать экваториальным коор- динатам светила: широта гео- графического места светила будет равна склонению све- тила, а долгота — западному гринвичскому часовому углу.
гр 8 ^гр 'гр
• о / i 0 / ч. м 0 / о / ч м о / 0 / ч. м. о / О ' Ч. М . о / 0 /
0 89 29 30 56 07 0 0( ) 297 19 ИЗ —02 6 00 24 48 +1 2 —19 12 00 112 17 -f -10 +22 18 0 0 199 47 + 9 +01
1 88 26 31 54 51 К 1 299 45 1-13 —04 ' 10 27 13 +1 2 —21 10 114 43 Н -10 +20 •1 0 202 13 + 9 —01
2 87 23 32 53 33 2( 1 302 И 1-13 —06 20 29 39 +1 2 —24 20 117 09 4 -10 +17 2 0 204 39 + 9 —03
3 86 20 33 52 14 3( ) 304 36 [-13 —09 30 32 05 +1 2 —26 30 119 34 4 -10 +15 3 0 207 05 + 9 —06
4 85 16 34 50 54 4( ) 307 02 ИЗ —11 40 34 31 + 1 2 —28 40 122 00 Н -10 +13 4 0 209 31 + 9 —08
5 84 13 35 49 32 5( ) 309 28 н ИЗ —13 50 36 57 +1 1 +30 50 124 26 4 -10 +11 5 0 211 56 + 9 —10
6 7 83 10 82 07 36 37 48 09 46 43 1 0( К ) ) 311 54 314 19 н н h!3 —15 hlS —17 7 00 10 39 22 41 48 +1 +1 1 +28 1 +26 13 00 10 126 52 129 18 4 -i -10 +08 -10 +06 19 0 1 0 0 214 22 216 48 + 9 —13 + 9 —15
8 81 03 38 45 16 2С ) 316 45 -1 -13 —19 20 44 14 +1 1 +23 20 131 44 i -10 +04 2 0 219 14 +9 —17
ЗС ) 319 11 4 -13 —21 30 46 40 +1 1 +21 30 134 09 i -10 +02 3 и 221 40 + 9 —19
и т . д. 4С 5С ) 321 37 324 03 л -\ -13 —23 -13 —26 40 50 49 06 51 31 +1 +1 1 +19 1 +17 40 50 136 35 139 01 4 4 -10 00 -10-03 4 5 0 0 224 06 226 32 +9 —22 +9 —24
2 00 326 28 4 -13 —28 8 00 53 57 +1 1 +15 14 00 141 27 4 -10 —05 20 0 0 228 57 + 9 —26
Фаза Луны 10 328 54 л -13 —30 10 56 23 +1 1-+12 10 143 53 4 •10 —07 1 0 231 23 +9 —28
последня я четвер ть и т. д. и т. д. и т. д. и т. д.
21 де кабря
14 ч. 37 м.
Солнце Be пера ; Ларе ю питер Звез ды
TYp 'гр 6 'гр S 'гр s 'гр 8 'гр 8
ч. о , о , о / о , 0 / 0 / о / о / Ч. о /
0 180 1 51 —23 — 24 225 52 — 13 —14 253 2 5 —4 +09 81 47 + 1 - -19 0 86 47
1 195 1 51 —23 — 24 240 -51 —13 —15 268 2 5 —4 +08 96 50 + 1 - -19 1 101 50
2 210 i 51 —23 — 24 255 51 —13 —16 283 2 7 —4 +08 111 52 + 1 - -19 2 116 52
3 225 . 50 —23 — 24 270 50 —13 —17 298 2 8 —4 +07 126 54 + 1 - -19 3 131 55
4 240 1 50 __ 94 24 285 50 —13 —18 313 3 D —4 +07 141 57 + 1 - -19 4 146 57
5 255 i 50 —23 — 24 300 50 —13 —19 328 3 1 —4 +06 156 59 + 1 - -19 5 162 00
б 270 I 50 —23 — 24 315 49 —13 —20 343 3 2 —4 +06 172 01 + 1 - -19 6 177 02
и т. д. • и т . д. и т . д. i I Т . д. и т. д.
61
прибавляется 360°. Следовательно, в нашем примере 5* = 119°57'-f-
-f360°=-=479057' и, значит,
trp = 479°57'— 278°49'= 201 °08'.
Для перехода от гринвичского часового угла tr любого светила
к местному часовому углу t этого светила к первому прибавляется
значение географической долготы данного места Я и расчет произ-
водится по формуле
•='„+-•
Значение склонений светил S в ежегоднике дается как сумма
градусов и минут, со своим самостоятельным знаком как для гра-
дусов, так и для минут.
Например, 19 декабря 1951 г. для Ггр = 6 ч. 30 м. склонение
Луны 5= +12° — 26'. Это значит, что &= 12°— 26' = 11°34'. Такое
необычайное обозначение склонения обусловлено удобством его
использования при расчетах по таблицам высот и азимутов светил.
Таблицы высот и азимутов светил. Само название этих таблиц
объясняет, что они служат для расчета высот и азимутов светил.
Таких таблиц имеется два вида: «Таблицы высот и азимутов
Солнца, Луны и планет» — их сокращенно называют ТВА и «Та-
блицы высот и азимутов звезд» — их сокращенно называют ТВАЗ.
ТВА и ТВАЗ издаются в нескольких книгах, различаемых одна
от другой только географическими широтами, для которых состав-
лены эти книги.
В целом основные таблицы охватывают северные широты от
14 до 88° и по книгам делятся так:
ТВА-ю и ТВАЗ-ю для северных широт от 14 до 28°;
TBA-I и TBA3-I для северных широт от 30 до 44°; i
ТВ А-II и ТВАЗ-П для северных широт от 46 до 60°;
TBA-III и TBA3-III для северных широт от 62 до 76°;
TBA-IV и TBA3-IV для северных широт от 78 до 88°.
В дополнительном издании книги I, II, III как ТВА, так и ТВАЗ
объединены в две книги каждая:
ТВ А-1с и ТВАЗ-Ic для северных широт от 28 до 54°.
ТВА-Пс и ТВАЗ-Пс для северных широт от 52 до 78°.
Как ТВА, так и ТВАЗ весьма просты по содержанию и удобны
для расчетов высот и азимутов светил.
В «Таблицах высот и азимутов Солнца, Луны и планет» для
получения высоты и азимута светила необходимо знать:
— приближенную широту места <рп, округленную до четного
числа градусов;
— местный часовой угол светила t, также выраженный четным
числом градусов;
— склонение светила &, выраженное в градусах и минутах.
В табл. 5 для примера показана часть одной из страниц ТВА-П,
62 - '
+ 18'
Таблица 5
\