Promień sferyczny ВС małego koła o с¹с²с³ nazywany jest teoretycznym zasięgiem widzialnego horyzontu.
Wartość promienia sferycznego zależy od wysokości oka obserwatora nad poziomem morza.
Zatem jeśli oko obserwatora znajduje się w punkcie A1 na wysokości BA¹ = e¹ nad poziomem morza, to promień sferyczny Bc” będzie większy od promienia sferycznego Bc.
Aby określić zależność pomiędzy wysokością oka obserwatora a teoretyczną odległością jego widzialnego horyzontu, rozważmy trójkąt prostokątny AOC:
Ac² = AO² – Os²; AO = OB + e; OB = R,
Wtedy AO = R + e; Os = R.
Ze względu na nieistotność wysokości oka obserwatora nad poziomem morza w porównaniu z wielkością promienia Ziemi, długość stycznej Ac można przyjąć równą wartości promienia sferycznego Bc i oznaczającą teoretyczny zasięg światła widzialnego horyzont przez D T, otrzymujemy
D 2T = (R + e)² - R² = R² + 2Re + e² - R² = 2Re + e²,
Ryż. 8
Biorąc pod uwagę, że wysokość oka obserwatora e na statkach nie przekracza 25 m, a 2R = 12 742 220 m, stosunek e/2R jest na tyle mały, że można go pominąć bez utraty dokładności. Stąd,
ponieważ e i R wyrażone są w metrach, wówczas Dt będzie również wyrażone w metrach. Jednak rzeczywisty zasięg widzialnego horyzontu jest zawsze większy niż teoretyczny, ponieważ promień docierający z oka obserwatora do punktu na powierzchni ziemi ulega załamaniu z powodu nierównej gęstości warstw atmosferycznych na wysokości.
W tym przypadku promień z punktu A do c nie przebiega po prostej Ac, ale po krzywej ASm” (patrz rys. 8). Dlatego dla obserwatora punkt c wydaje się widoczny w kierunku stycznej AT , tj. podniesiony o kąt r = L TAc , zwany kątem załamania ziemskiego. Kąt d = L HAT nazywany jest nachyleniem widocznego horyzontu. I tak naprawdę widoczny horyzont będzie małym okręgiem m", m „ 2, tz”, o nieco większym promieniu kulistym (Bm” > Вс).
Wielkość kąta załamania światła naziemnego nie jest stała i zależy od właściwości refrakcyjnych atmosfery, które zmieniają się wraz z temperaturą i wilgotnością oraz ilością cząstek zawieszonych w powietrzu. W zależności od pory roku i dnia on również się zmienia, dlatego rzeczywisty zasięg horyzontu widzialnego w porównaniu do teoretycznego może wzrosnąć nawet o 15%.
W nawigacji przyjmuje się, że wzrost rzeczywistego zasięgu horyzontu widzialnego w stosunku do teoretycznego wynosi 8%.
Dlatego oznaczając rzeczywisty lub, jak to się nazywa, geograficzny zasięg widzialnego horyzontu przez D e, otrzymujemy:
Aby otrzymać De w milach morskich (przyjmując R i e w metrach), promień ziemi R, a także wysokość oka e, dzieli się przez 1852 (1 mila morska równa się 1852 m). Następnie
Aby uzyskać wynik w kilometrach, należy wprowadzić mnożnik 1,852. Następnie
aby ułatwić obliczenia w celu określenia zasięgu widocznego horyzontu w tabeli. 22-a (MT-63) podaje zasięg horyzontu widzialnego w zależności od e, mieszczący się w przedziale od 0,25 do 5100 m, obliczony ze wzoru (4a).
Jeżeli rzeczywista wysokość oka nie pokrywa się z wartościami liczbowymi wskazanymi w tabeli, wówczas zasięg widocznego horyzontu można wyznaczyć poprzez interpolację liniową pomiędzy dwiema wartościami zbliżonymi do rzeczywistej wysokości oka.
Zasięg widoczności obiektów i świateł
Zasięg widzialności obiektu Dn (rys. 9) będzie sumą dwóch zasięgów horyzontu widzialnego, zależnych od wysokości oka obserwatora (D e) i wysokości obiektu (D h), tj.Można to określić na podstawie wzoru
gdzie h jest wysokością punktu orientacyjnego nad poziomem wody, m.
Aby ułatwić określenie zasięgu widoczności obiektów, skorzystaj z tabeli. 22-v (MT-63), obliczone według wzoru (5a): Aby określić na podstawie tej tabeli, w jakiej odległości obiekt się otworzy, należy znać wysokość oka obserwatora nad poziomem wody oraz wysokość obiektu w metrach.
Zasięg widoczności obiektu można również określić za pomocą specjalnego nomogramu (ryc. 10). Na przykład wysokość oka nad poziomem wody wynosi 5,5 m, a wysokość h znaku ustawienia wynosi 6,5 m. Aby określić D n, do nomogramu przykłada się linijkę, tak aby łączyła punkty odpowiadające h i e na skrajnych skalach Punkt przecięcia linijki ze środkową skalą nomogramu wskaże pożądany zasięg widoczności obiektu D n (na ryc. 10 D n = 10,2 mili).
W instrukcjach nawigacyjnych – na mapach, w kierunkach, w opisach świateł i znaków – zasięg widoczności obiektów DK podawany jest na wysokości wzroku obserwatora wynoszącej 5 m (na mapach angielskich – 15 stóp).
W przypadku, gdy rzeczywista wysokość oka obserwatora jest inna, należy wprowadzić korekcję AD (patrz rys. 9).
Ryż. 9
Przykład. Zasięg widoczności wskazanego na mapie obiektu wynosi DK = 20 mil, a wysokość oka obserwatora e = 9 m. Rzeczywisty zasięg widoczności obiektu D n określ za pomocą tabeli. 22-a (MT-63). Rozwiązanie.
W nocy zasięg widoczności pożaru zależy nie tylko od jego wysokości nad poziomem wody, ale także od mocy źródła światła i wyładowania aparatury oświetleniowej. Zazwyczaj aparat oświetleniowy i moc źródła światła oblicza się w taki sposób, aby zasięg widoczności pożaru w nocy odpowiadał rzeczywistemu zasięgowi widoczności horyzontu z wysokości pożaru nad poziomem morza, jednak zdarzają się wyjątki .
Dlatego światła mają swój własny „optyczny” zasięg widoczności, który może być większy lub mniejszy niż zasięg widoczności horyzontu z wysokości pożaru.
Instrukcje nawigacyjne wskazują rzeczywisty (matematyczny) zasięg widoczności świateł, jeżeli jednak jest on większy od optycznego, wówczas wskazany jest ten drugi.
Zasięg widoczności przybrzeżnych znaków nawigacyjnych zależy nie tylko od stanu atmosfery, ale także od wielu innych czynników, do których zalicza się:
A) topograficzne (określone przez charakter otaczającego terenu, w szczególności dominację określonego koloru w otaczającym krajobrazie);
B) fotometryczny (jasność i barwa obserwowanego znaku oraz tło, na którym jest on rzutowany);
C) geometryczny (odległość od znaku, jego wielkość i kształt).
Każdy obiekt ma określoną wysokość H (rys. 11), zatem zasięg widzialności obiektu Dp-MR składa się z zasięgu horyzontu widzialnego obserwatora De=Mc oraz zasięgu horyzontu widzialnego obiektu Dn= RC:
Ryż. jedenaście.
Korzystając ze wzorów (9) i (10), N. N. Struisky sporządził nomogram (ryc. 12), a w MT-63 podano tabelę. 22-v „Zasięg widoczności obiektów”, obliczany według wzoru (9).
Przykład 11. Znajdź zasięg widoczności obiektu o wysokości nad poziomem morza H = 26,5 m (86 ft), gdy wysokość oka obserwatora nad poziomem morza wynosi e = 4,5 m (1 5 ft).
Rozwiązanie.
1. Zgodnie z nomogramem Struisky'ego (ryc. 12) na lewej skali pionowej „Wysokość obserwowanego obiektu” zaznaczamy punkt odpowiadający 26,5 m (86 ft), na prawej skali pionowej „Wysokość oka obserwatora” zaznaczamy punkt odpowiadający 4,5 m (15 ft); łącząc zaznaczone punkty linią prostą, na przecięciu tej ostatniej ze średnią pionową skalą „Zasięg widoczności” otrzymujemy odpowiedź: Dn = 15,1 m.
2. Według MT-63 (Tabela 22-c). Dla e = 4,5 m i H = 26,5 m wartość Dn = 15,1 m. Zasięg widoczności świateł latarni morskiej Dk-KR podany w instrukcjach nawigacyjnych i na mapach morskich oblicza się dla wysokości oka obserwatora równej 5 m. Jeżeli rzeczywista wysokość oka obserwatora nie jest równa 5 m, to do podanego w instrukcjach zakresu Dk należy dodać poprawkę A = MS-KS- = De-D5. Poprawka jest różnicą odległości widocznego horyzontu z wysokości 5 m i nazywa się poprawką na wysokość oka obserwatora:
Jak wynika ze wzoru (11), korekta na wysokość oka obserwatora A może być dodatnia (gdy e > 5 m) lub ujemna (gdy e
Zatem zasięg widoczności światła ostrzegawczego określa wzór
Ryż. 12.
Przykład 12. Zasięg widoczności latarni morskiej wskazanej na mapie wynosi Dk = 20,0 mil.
Z jakiej odległości będzie widział ogień obserwator, którego oko znajduje się na wysokości e = 16 m?
Rozwiązanie. 1) zgodnie ze wzorem (11)
2) zgodnie z tabelą. 22-a ME-63 A=De - D5 = 8,3-4,7 = 3,6 mili;
3) według wzoru (12) Dp = (20,0+3,6) = 23,6 mili.
Przykład 13. Zasięg widoczności latarni morskiej wskazany na mapie wynosi Dk = 26 mil.
Z jakiej odległości obserwator na łodzi zobaczy ogień (e=2,0 m)
Rozwiązanie. 1) zgodnie ze wzorem (11)
2) zgodnie z tabelą. 22-a MT-63 A=D - D = 2,9 - 4,7 = -1,6 mili;
3) według wzoru (12) Dp = 26,0-1,6 = 24,4 mil.
Zasięg widoczności obiektu obliczany za pomocą wzorów (9) i (10) nazywa się geograficzny.
Ryż. 13.
Zasięg widoczności światła ostrzegawczego lub zakres optyczny widoczność zależy od mocy źródła światła, systemu ostrzegawczego i koloru ognia. W prawidłowo skonstruowanej latarni morskiej zwykle pokrywa się ona z jej zasięgiem geograficznym.
Przy pochmurnej pogodzie rzeczywisty zasięg widoczności może znacznie różnić się od zasięgu geograficznego lub optycznego.
Ostatnio badania wykazały, że w dziennych warunkach żeglugi zasięg widoczności obiektów dokładniej określa się za pomocą następującego wzoru:
Na ryc. Rycina 13 przedstawia nomogram obliczony za pomocą wzoru (13). Wyjaśnimy użycie nomogramu, rozwiązując problem z warunkami z przykładu 11.
Przykład 14. Znajdź zasięg widoczności obiektu o wysokości nad poziomem morza H = 26,5 m, o wysokości oka obserwatora nad poziomem morza e = 4,5 m.
Rozwiązanie. 1 według wzoru (13)
Zasięg geograficzny widoczności obiektów w morzu D p wyznacza największa odległość, z której obserwator zobaczy jego szczyt nad horyzontem, tj. zależy tylko od czynników geometrycznych łączących wysokość oka obserwatora e i wysokość punktu orientacyjnego h przy współczynniku załamania światła c (ryc. 1.42):
gdzie D e i D h to odpowiednio odległości widzialnego horyzontu od wysokości oka obserwatora i wysokości obiektu. To. nazywa się zasięgiem widoczności obiektu liczonym na podstawie wysokości oka obserwatora i wysokości obiektu zasięg widoczności geograficznej lub geometrycznej.
Obliczenia geograficznego zasięgu widoczności obiektu można dokonać korzystając z tabeli. 2,3 MT – 2000 według argumentów e i h lub według tabeli. 2.1 MT – 2000 poprzez zsumowanie wyników uzyskanych poprzez dwukrotne wejście do tabeli z użyciem argumentów e i h. Dp można również uzyskać za pomocą nomogramu Struisky'ego, który jest podany w MT - 2000 pod numerem 2.4, a także w każdej książce „Światła” i „Światła i znaki” (ryc. 1.43).
Na morskich mapach nawigacyjnych oraz w instrukcjach nawigacji zasięg geograficzny widoczności punktów orientacyjnych podawany jest dla stałej wysokości oka obserwatora e = 5 m i oznaczany jako D k - zasięg widoczności wskazany na mapie.
Podstawiając wartość e = 5 m do wzoru (1.126) otrzymujemy:
Aby wyznaczyć D p należy wprowadzić poprawkę D D na D k, której wartość i znak określa wzór:
Jeśli rzeczywista wysokość oka jest większa niż 5 m, wówczas DD ma znak „+”, jeśli jest mniejszy - znak „-”. Zatem:
. (1.129)
Wartość Dp zależy także od ostrości wzroku, która wyraża się rozdzielczością kątową oka, tj. wyznaczany jest także najmniejszy kąt, pod jakim obiekt i linia horyzontu są rozróżniane oddzielnie (ryc. 1.44).
Zgodnie ze wzorem (1.126)
Jednak ze względu na rozdzielczość oka g, obserwator zobaczy obiekt tylko wtedy, gdy jego wymiary kątowe będą nie mniejsze niż g, tj. gdy jest widoczny nad linią horyzontu co najmniej przez Dh, co od elementarnego DA¢CC¢ pod kątami C i C¢ bliskimi 90° będzie wynosić Dh = D p × g¢.
Aby uzyskać D p g w milach z Dh w metrach:
gdzie D p g to geograficzny zasięg widoczności obiektu, biorąc pod uwagę rozdzielczość oka.
Praktyczne obserwacje wykazały, że gdy latarnia jest otwarta, g = 2¢, a gdy jest ukryta, g = 1,5¢.
Przykład. Znajdź geograficzny zasięg widoczności latarni morskiej o wysokości h = 39 m, jeśli wysokość oka obserwatora wynosi e = 9 m, bez i biorąc pod uwagę rozdzielczość oka g = 1,5¢.
Wpływ czynników hydrometeorologicznych na zasięg widoczności świateł
Oprócz czynników geometrycznych (e i h) na zasięg widoczności punktów orientacyjnych wpływa także kontrast, który pozwala na odróżnienie punktu orientacyjnego od otaczającego tła.
Nazywa się zakresem widoczności punktów orientacyjnych w ciągu dnia, który uwzględnia również kontrast zakres widoczności optycznej w dzień.
Aby zapewnić bezpieczną żeglugę w nocy, stosuje się specjalny sprzęt nawigacyjny wyposażony w urządzenia świetlno-optyczne: latarnie morskie, podświetlane znaki nawigacyjne i światła nawigacyjne.
Latarnia morska - Jest to specjalna trwała konstrukcja, której zasięg widoczności związanych z nią białych lub kolorowych świateł wynosi co najmniej 16 mil.
Świecący znak nawigacji morskiej- struktura kapitałowa posiadająca aparaturę świetlno-optyczną o zasięgu widoczności światła białego lub kolorowego zmniejszonym do mniej niż 10 mil.
Światło nawigacyjne morskie- urządzenie oświetleniowe instalowane na obiektach naturalnych lub konstrukcjach o konstrukcji innej niż specjalna. Takie pomoce nawigacyjne często działają automatycznie.
W nocy zasięg widoczności świateł latarni morskich i świetlnych znaków nawigacyjnych zależy nie tylko od wysokości oka obserwatora i wysokości świetlnej pomocy nawigacyjnej, ale także od siły źródła światła, barwy ognia, konstrukcji aparatu świetlno-optycznego, a także na przezroczystość atmosfery.
Nazywa się zakresem widoczności uwzględniającym wszystkie te czynniki zasięg widoczności optycznej w nocy, te. jest to maksymalny zasięg widoczności pożaru w danym czasie dla danego zasięgu widoczności meteorologicznej.
Zasięg widzialności meteorologicznej zależy od przejrzystości atmosfery. Część strumienia świetlnego świateł oświetlanych pomocy nawigacyjnych pochłaniana jest przez cząsteczki zawarte w powietrzu, w związku z czym następuje osłabienie światłości charakteryzujące się współczynnik przezroczystości atmosfery t:
gdzie I 0 jest natężeniem światła źródła; I 1 - natężenie światła w określonej odległości od źródła, przyjmowane w jednostce (1 km, 1 mila).
Współczynnik przezroczystości atmosfery jest zawsze mniejszy od jedności, dlatego zasięg widoczności geograficznej jest zwykle większy niż rzeczywisty, z wyjątkiem przypadków anomalnych.
Przezroczystość atmosfery punktowo ocenia się według skali widzialności tabeli 5.20 MT - 2000 w zależności od stanu atmosfery: deszcz, mgła, śnieg, zamglenie itp.
Ponieważ zasięg optyczny świateł różni się znacznie w zależności od przezroczystości atmosfery, Międzynarodowe Stowarzyszenie Władz Latarni Morskich (IALA) zaleciło użycie terminu „zasięg nominalny”.
Nominalny zasięg widoczności pożaru nazywa się zakresem widoczności optycznej w zakresie widoczności meteorologicznej wynoszącej 10 mil, co odpowiada współczynnikowi przezroczystości atmosfery t = 0,74. Nominalny zasięg widoczności jest podany w instrukcjach nawigacyjnych wielu obcych krajów. Mapy krajowe i instrukcje nawigacyjne wskazują standardowy zasięg widoczności (jeżeli jest on mniejszy niż zasięg widoczności geograficznej).
Standardowy zakres widoczności Pożar nazywa się zasięgiem widoczności optycznej z zasięgiem widoczności meteorologicznej wynoszącym 13,5 mili, co odpowiada współczynnikowi przezroczystości atmosfery t = 0,8.
W instrukcjach nawigacyjnych „Światła”, „Światła i znaki” oprócz tabeli zasięgu widzialnego horyzontu i nomogramu zasięgu widoczności obiektów znajduje się także nomogram optycznego zasięgu widoczności świateł (ryc. 1.45). Ten sam nomogram podano w MT - 2000 pod numerem 2.5.
Dane wejściowe do nomogramu to natężenie światła lub nominalny lub standardowy zasięg widzenia (uzyskany z pomocy nawigacyjnych) i meteorologiczny zasięg widzenia (uzyskany z prognozy meteorologicznej). Korzystając z tych argumentów, optyczny zakres widzialności uzyskuje się z nomogramu.
Projektując latarnie i światła starają się, aby zasięg widoczności optycznej był równy zasięgowi widoczności geograficznej przy dobrej pogodzie. Jednak w przypadku wielu świateł zasięg widoczności optycznej jest mniejszy niż zasięg geograficzny. Jeżeli zakresy te nie są sobie równe, wówczas na mapach i w instrukcjach nawigacyjnych wskazany jest mniejszy z nich.
Do praktycznych obliczeń oczekiwanego zasięgu widoczności pożaru w ciągu dnia Należy obliczyć D p za pomocą wzoru (1.126) na podstawie wysokości oka obserwatora i punktu orientacyjnego. W nocy: a) jeżeli zasięg widzialności optycznej jest większy od geograficznego, należy wziąć poprawkę na wysokość oka obserwatora i obliczyć zasięg widzialności geograficznej ze wzorów (1.128) i (1.129). Zaakceptuj mniejszy z optycznych i geograficznych obliczonych przy użyciu tych wzorów; b) jeżeli zasięg widzialności optycznej jest mniejszy niż geograficzny, przyjąć zasięg optyczny.
Jeśli na mapie znajduje się ognisko lub latarnia morska D k< 2,1 h + 4,7 , то поправку DД вводить не нужно, т.к. эта дальность видимости оптическая меньшая географической дальности видимости.
Przykład. Wysokość oka obserwatora wynosi e = 11 m, zasięg widoczności pożaru wskazany na mapie D k = 16 mil. Nominalny zasięg widoczności latarni morskiej z podręcznika nawigacyjnego „Światła” wynosi 14 mil. Zasięg widzialności meteorologicznej 17 mil. W jakiej odległości możemy spodziewać się wystrzału latarni morskiej?
Według nomogramu Dopt » 19,5 mil.
Przez e = 11 m ® D e = 6,9 mil
D 5 = 4,7 mili
DD =+2,2 mili
Dk = 16,0 mil
D n = 18,2 mili
Odpowiedź: Możesz spodziewać się otwarcia ognia z odległości 30,2 km.
Mapy morskie. Projekcje map. Poprzeczny równokątny cylindryczny rzut Gaussa i jego zastosowanie w nawigacji. Rzuty perspektywiczne: stereograficzne, gnomoniczne.
Mapa to zmniejszony, zniekształcony obraz kulistej powierzchni Ziemi na płaszczyźnie, pod warunkiem, że zniekształcenia są naturalne.
Plan to obraz powierzchni ziemi na płaszczyźnie, niezniekształcony ze względu na niewielką powierzchnię przedstawianej powierzchni.
Siatka kartograficzna to zbiór linii przedstawiających południki i równoleżniki na mapie.
Odwzorowanie mapy to matematyczny sposób przedstawiania południków i równoleżników.
Mapa geograficzna to umowny obraz całej powierzchni Ziemi lub jej części skonstruowany w danym rzucie.
Mapy różnią się przeznaczeniem i skalą, np.: planisfery – przedstawiające całą Ziemię lub półkulę, ogólne lub ogólne – przedstawiające poszczególne kraje, oceany i morza, prywatne – przedstawiające mniejsze przestrzenie, topograficzne – przedstawiające szczegóły powierzchni lądu, orograficzne – mapy reliefowe , geologiczne – występowanie warstw itp.
Mapy morskie to specjalne mapy geograficzne przeznaczone przede wszystkim do wspomagania nawigacji. W ogólnej klasyfikacji map geograficznych zalicza się je do technicznych. Szczególne miejsce wśród map morskich zajmują MNC, które służą do wyznaczania kursu statku i określania jego miejsca na morzu. W zbiorze statku mogą znajdować się także mapy pomocnicze i referencyjne.
Klasyfikacja odwzorowań mapowych.
Ze względu na charakter zniekształceń wszystkie rzuty kartograficzne dzielą się na:
- Konformalne lub konforemne - rzuty, w których liczby na mapach są podobne do odpowiednich figur na powierzchni Ziemi, ale ich obszary nie są proporcjonalne. Kąty między obiektami na ziemi odpowiadają kątom na mapie.
- Równy lub równoważny - w którym zachowana jest proporcjonalność pól figur, ale jednocześnie zniekształcone są kąty między obiektami.
- Równoodległy - z zachowaniem długości wzdłuż jednego z głównych kierunków elipsy zniekształceń, tj. np. okrąg na ziemi na mapie jest przedstawiany jako elipsa, w której jedna z półosi jest równa promieniu takiej koło.
- Dowolne - wszystkie inne, które nie mają powyższych właściwości, ale podlegają innym warunkom.
Ze względu na sposób konstruowania rzutów dzieli się je na:
|
, ortograficzne – gdy punkt widzenia jest przesunięty do nieskończoności, zewnętrzne – punkt widzenia znajduje się w skończonej odległości dalej niż przeciwny biegun kuli, centralny lub gnomoniczny – gdy punkt widzenia znajduje się w środku kuli. Projekcje perspektywy nie są ani zgodne, ani równoważne. Mierzenie odległości na mapach skonstruowanych w takich rzutach jest trudne, ale łuk koła wielkiego jest przedstawiany jako linia prosta, co jest wygodne przy wyznaczaniu namiarów radiowych, a także kursów podczas żeglugi wzdłuż DBC. Przykłady. W tej projekcji można również konstruować mapy regionów okołobiegunowych. W zależności od punktu styku płaszczyzny obrazu, projekcje gnomoniczne dzielą się na: normalne lub biegunowe - dotykające jednego z biegunów poprzeczne lub równikowe - dotykające równika 
pozioma lub ukośna - stykająca się w dowolnym punkcie pomiędzy biegunem a równikiem (południki na mapie w takim rzucie to promienie odchodzące od bieguna, a równoleżniki to elipsy, hiperbole lub parabole. 
Ryż. 4 Podstawowe linie i płaszczyzny obserwatora
Do orientacji na morzu przyjęto układ umownych linii i płaszczyzn obserwatora. Na ryc. 4 przedstawia kulę ziemską, na której powierzchni znajduje się punkt M znajduje się obserwator. Jego oko jest na miejscu A. List mi wskazuje wysokość oka obserwatora nad poziomem morza. Linię ZMn poprowadzoną przez miejsce obserwatora i środek globu nazywa się pionem lub linią pionową. Wszystkie płaszczyzny narysowane przez tę linię nazywane są pionowy i prostopadle do niego - poziomy. Nazywa się płaszczyznę poziomą НН/ przechodzącą przez oko obserwatora prawdziwą płaszczyznę horyzontu. Pionową płaszczyznę VV / przechodzącą przez miejsce obserwatora M i oś Ziemi nazywamy płaszczyzną południka prawdziwego. Na przecięciu tej płaszczyzny z powierzchnią Ziemi powstaje duży okrąg PnQPsQ/, tzw prawdziwy południk obserwatora. Nazywa się linię prostą uzyskaną z przecięcia płaszczyzny prawdziwego horyzontu z płaszczyzną prawdziwego południka prawdziwa linia południka lub południowa linia NS. Linia ta określa kierunek do północnych i południowych punktów horyzontu. Nazywa się płaszczyznę pionową FF / prostopadłą do płaszczyzny południka prawdziwego płaszczyzna pierwszego pionu. Na przecięciu z płaszczyzną horyzontu prawdziwego tworzy linię E-W, prostopadłą do linii N-S i wyznaczającą kierunki do wschodnich i zachodnich punktów horyzontu. Linie N-S i E-W dzielą płaszczyznę prawdziwego horyzontu na ćwiartki: NE, SE, SW i NW.
Ryc.5. Zasięg widoczności horyzontu
Na otwartym morzu obserwator widzi wokół statku powierzchnię wody ograniczoną małym okręgiem CC1 (ryc. 5). Okrąg ten nazywany jest widzialnym horyzontem. Nazywa się odległość De od położenia statku M do widocznej linii horyzontu CC 1 zasięg widzialnego horyzontu. Teoretyczny zasięg horyzontu widzialnego Dt (odcinek AB) jest zawsze mniejszy niż jego rzeczywisty zasięg De. Wyjaśnia to fakt, że ze względu na różną gęstość warstw atmosferycznych na wysokości promień światła nie rozchodzi się w nim prostoliniowo, ale wzdłuż krzywej prądu przemiennego. Dzięki temu obserwator może dodatkowo zobaczyć część powierzchni wody znajdującą się za linią teoretycznie widzialnego horyzontu i ograniczoną małym kółkiem CC 1. Okrąg ten jest linią widocznego horyzontu obserwatora. Zjawisko załamania promieni świetlnych w atmosferze nazywa się refrakcją ziemską. Załamanie zależy od ciśnienia atmosferycznego, temperatury i wilgotności. W tym samym miejscu na Ziemi załamanie może zmieniać się nawet w ciągu jednego dnia. Dlatego przy obliczaniu brana jest średnia wartość załamania światła. Wzór na określenie zasięgu widocznego horyzontu:
W wyniku załamania obserwator widzi linię horyzontu w kierunku AC / (ryc. 5), styczną do łuku AC. Linia ta jest podniesiona pod kątem R nad promieniem bezpośrednim AB. Narożnik R zwane także refrakcją ziemską. Narożnik D między płaszczyzną prawdziwego horyzontu NN / a kierunkiem do widocznego horyzontu nazywa się nachylenie widocznego horyzontu.
ZAKRES WIDOCZNOŚCI OBIEKTÓW I ŚWIATŁA. Zasięg horyzontu widzialnego pozwala ocenić widoczność obiektów znajdujących się na poziomie wody. Jeśli obiekt ma określoną wysokość H nad poziomem morza, wówczas obserwator może go wykryć z daleka:
Na mapach morskich i w instrukcjach nawigacyjnych podany jest wstępnie obliczony zasięg widoczności świateł latarni morskich. Dk z wysokości oka obserwatora 5 m. Z takiej wysokości De równa się 4,7 mili. Na mi, różny od 5 m, należy wprowadzić poprawkę. Jego wartość jest równa:
Następnie zasięg widoczności latarni morskiej Dn jest równe:
Zasięg widoczności obiektów obliczony za pomocą tego wzoru nazywa się geometrycznym lub geograficznym. Obliczone wyniki odpowiadają pewnemu średniemu stanowi atmosfery w ciągu dnia. Kiedy panuje ciemność, deszcz, śnieg lub mgła, widoczność obiektów jest naturalnie ograniczona. I odwrotnie, w pewnym stanie atmosfery załamanie może być bardzo duże, w wyniku czego zasięg widoczności obiektów okazuje się znacznie większy niż obliczony.
Odległość widocznego horyzontu. Tabela 22 MT-75:
Tabela jest obliczana przy użyciu wzoru:
De = 2.0809 ,
Wejście do stołu 22 MT-75 z wysokością przedmiotu H nad poziomem morza, sprawdź zasięg widoczności tego obiektu z poziomu morza. Jeśli do uzyskanego zakresu dodamy zasięg widocznego horyzontu, podany w tej samej tabeli według wysokości oka obserwatora mi nad poziomem morza, wówczas suma tych zasięgów będzie zasięgiem widoczności obiektu, bez uwzględnienia przezroczystości atmosfery.
Aby uzyskać zasięg horyzontu radaru DP zaakceptowane wybrane z tabeli. 22 zwiększają zasięg horyzontu widzialnego o 15%, wówczas Dp=2,3930 . Wzór ten obowiązuje dla standardowych warunków atmosferycznych: ciśnienie 760 mm, temperatura +15°C, gradient temperatury - 0,0065 stopnia na metr, wilgotność względna, stała wraz z wysokością, 60%. Każde odchylenie od przyjętego stanu standardowego atmosfery spowoduje częściową zmianę zasięgu horyzontu radaru. Ponadto zasięg ten, czyli odległość, z której odbite sygnały mogą być widoczne na ekranie radaru, w dużej mierze zależy od indywidualnych cech radaru i właściwości odblaskowych obiektu. Z tych powodów należy zastosować współczynnik 1,15 i dane z tabeli. 22 należy używać ostrożnie.
Suma zasięgów horyzontu radarowego anteny Ld i obserwowanego obiektu o wysokości A będzie stanowić maksymalną odległość, z której może powrócić odbity sygnał.
Przykład 1.
Wyznacz zasięg detekcji latarni o wysokości h=42 M od poziomu morza z wysokości oka obserwatora e=15,5 M.
Rozwiązanie. Ze stołu 22 wybierz:
dla h = 42 M..... . Dh= 13,5 mil;
Dla mi= 15.5 M. . . . . . De= 8,2 mili,
w związku z tym zasięg wykrywania lampy ostrzegawczej
Dp = Dh+De = 21,7 mili.
Zasięg widoczności obiektu można również określić za pomocą nomogramu umieszczonego na wkładce (załącznik nr 6). MT-75
Przykład 2.
Znajdź zasięg radaru obiektu o wysokości h=122 M, jeżeli efektywna wysokość anteny radaru wynosi Hd = 18,3 M nad poziomem morza.
Rozwiązanie. Ze stołu 22 wybierz zasięg widoczności obiektu i anteny z poziomu morza odpowiednio 23,0 i 8,9 mil. Sumując te odległości i mnożąc je przez współczynnik 1,15, obiekt prawdopodobnie zostanie wykryty z odległości 60,7 km w standardowych warunkach atmosferycznych.
Obserwator będąc na morzu może zobaczyć ten lub inny punkt orientacyjny tylko wtedy, gdy jego oko znajduje się nad trajektorią lub, w skrajnym przypadku, na samej trajektorii promienia padającego ze szczytu punktu orientacyjnego stycznie do powierzchni Ziemi ( patrz rysunek). Oczywiście wspomniany przypadek ograniczający będzie odpowiadał momentowi, w którym punkt orientacyjny zostanie ujawniony zbliżającemu się obserwatorowi lub ukryty, gdy obserwator się od niego oddali. Odległość na powierzchni Ziemi pomiędzy obserwatorem (punktem C), którego oko znajduje się w punkcie C1, a obiektem obserwacyjnym B, którego wierzchołek w punkcie B1 odpowiada momentowi otwarcia lub ukrycia tego obiektu, nazywa się zasięgiem widoczności element krajobrazu.
Z rysunku wynika, że zasięg widoczności punktu orientacyjnego B jest sumą zasięgu widocznego horyzontu BA od wysokości punktu orientacyjnego h oraz zasięgu widzialnego horyzontu AC od wysokości oka obserwatora e, tj.
Dp = łuk BC = łuk VA + łuk AC
Dp = 2,08v h + 2,08v e = 2,08 (v h + v e) (18)
Zasięg widoczności obliczony ze wzoru (18) nazywany jest zasięgiem widoczności geograficznej obiektu. Można go obliczyć dodając wybrane z powyższej tabeli. 22-a MT oddzielny zakres widocznego horyzontu dla każdej z zadanych barw wysokości
Według tabeli 22-a znajdujemy Dh = 25 mil, De = 8,3 mili.
Stąd,
Dp = 25,0 +8,3 = 33,3 mili.
Tabela Zasilacz 22 V umieszczony w MT umożliwia bezpośrednie uzyskanie pełnego zakresu widoczności obiektu na podstawie jego wysokości i wysokości oka obserwatora. Tabela 22-V oblicza się za pomocą wzoru (18).
Tę tabelę można zobaczyć tutaj.
Na mapach morskich oraz w instrukcjach nawigacyjnych zasięg widoczności D„ punktów orientacyjnych podawany jest przy stałej wysokości oka obserwatora równej 5 m. Zasięg otwierania i ukrywania obiektów w morzu dla obserwatora o różnej wysokości oczu do 5 m nie będzie odpowiadać zasięgowi widoczności Dk pokazanej na mapie. W takich przypadkach zasięg widoczności punktów orientacyjnych pokazanych na mapie lub w instrukcjach należy skorygować poprzez korektę na różnicę wysokości oka obserwatora i wysokości 5 m. Korektę tę można obliczyć w oparciu o następujące czynniki:
Dp = Dh + De,
Dk = Dh + D5,
Dh = Dk - D5,
gdzie D5 jest zasięgiem horyzontu widzialnego dla wysokości oka obserwatora równej 5 m.
Podstawmy wartość Dh z ostatniej równości do pierwszej:
Dp = Dk - D5 + De
Dp = Dk + (De - D5) = Dk + ^ Dk (19)
Różnica (De - D5) = ^ Dk i jest pożądaną korektą zasięgu widoczności wskazanego na mapie punktu orientacyjnego (pożaru), dla różnicy wysokości oka obserwatora i wysokości równej 5 m.
Dla wygody podczas rejsu można zalecić, aby nawigator miał na mostku poprawki obliczone wcześniej dla różnych poziomów oka obserwatora znajdujących się na różnych nadbudówkach statku (pokład, mostek nawigacyjny, mostek sygnalizacyjny, miejsca montażu żyrokompasu pelorusa itp.).
Przykład 2. Mapa w pobliżu latarni morskiej pokazuje zasięg widoczności Dk = 18 mil.Oblicz zasięg widoczności Dp tej latarni z wysokości wzroku 12 m i wysokości latarni h.
Według tabeli 22. MT znajdujemy D5 = 4,7 mili, De = 7,2 mili.
Obliczamy ^ Dk = 7,2 - 4,7 = +2,5 mili. W rezultacie zasięg widoczności latarni morskiej przy e = 12 m będzie równy Dp = 18 + 2,5 = 20,5 mili.
Korzystając ze wzoru Dk = Dh + D5 wyznaczamy
Dh = 18 - 4,7 = 13,3 mili.
Według tabeli 22-a MT z odwrotnym wejściem znajdujemy h = 41 m.
Wszystko, co zostało powiedziane o zasięgu widoczności obiektów na morzu, odnosi się do pory dziennej, kiedy przezroczystość atmosfery odpowiada jej stanowi średniemu. Podczas przelotów nawigator musi brać pod uwagę możliwe odchylenia stanu atmosfery od warunków przeciętnych, zdobyć doświadczenie w ocenie warunków widzialności, aby nauczyć się przewidywać ewentualne zmiany zasięgu widoczności obiektów na morzu.
W nocy zasięg widoczności świateł latarni morskiej zależy od zasięgu widoczności optycznej. Zasięg optyczny widoczności ognia zależy od mocy źródła światła, właściwości układu optycznego latarni morskiej, przezroczystości atmosfery i wysokości płomienia. Zasięg optyczny widoczności może być większy lub mniejszy niż widoczność w ciągu dnia tej samej latarni lub światła; zakres ten wyznacza się eksperymentalnie na podstawie powtarzanych obserwacji. Zasięg widoczności optycznej latarni i świateł jest dobierany do bezchmurnej pogody. Zazwyczaj systemy świetlno-optyczne dobiera się tak, aby zakresy widoczności geograficznej optycznej i dziennej były takie same. Jeżeli zakresy te różnią się od siebie, na mapie wskazany jest mniejszy z nich.
Zasięg widoczności horyzontu i zasięg widoczności obiektów dla atmosfery rzeczywistej można wyznaczyć eksperymentalnie za pomocą stacji radarowej lub na podstawie obserwacji.
