Астрономическая навигация с нуля

Можно ли определить свою долготу и широту, наблюдая за звездами? Можете ли вы использовать наблюдения за звездами, чтобы найти относительное расстояние между двумя точками, что было бы полезно при составлении карт? Какие грубые инструменты могли бы помочь (секстант слишком сложен, но, может быть, посох?)

Какая была бы разница, если бы вы делали это на планете, которая не была Землей, и находилась бы в другом месте в галактике, с другой продолжительностью дня и года?

Возможно, построение мира, но это, вероятно, «слишком основано на сюжете». Тут вроде тоже не в тему.
Миростроительство — замечательное место, полное блестящих людей, но все они, кажется, используют GPS.
Я сделал полную переработку, чтобы попытаться сохранить тему. Я удалил все элементы «истории».
Я ценю услуги переводчика, спасибо. Вся эта история была направлена ​​на то, чтобы донести мысль, что секстанты, морские хронометры и таблицы в альминаках, написанные для Земли, не помогут. Так что в этом не было необходимости.
Рекомендую прочитать «Долгота», smile.amazon.com/Longitude-Genius-Greatest-Scientific-Problem/…
@CarlWitthoft Спасибо, похоже, неплохо. Я заказал библиотеку вместе с женой. (Боюсь, это может быть бесполезно в том смысле, что у меня нет ничего технического, но выглядит хорошо, а фон делает технические вещи запоминающимися.)
Я рекомендую попытаться раздобыть копию «Основных принципов морской навигации» Д. А. Мура. Это отличная небольшая книга, которая хорошо охватывает основы. Он не предполагает каких-либо математических знаний, кроме школьной алгебры и плоской тригонометрии. Если вы уже немного знакомы со сферическим триггером, это будет преимуществом, но в книге есть базовая информация об этом. Тем не менее, он довольно устарел, так как был написан до того, как электронные калькуляторы стали широко доступны, поэтому он выполняет свои расчеты с использованием таблиц и не углубляется в теорию, но все же это хорошее введение, ИМХО.
Добавлено в список для чтения и спасибо. Единственная сфера, которую я знаю, это базовые области геометрии треугольников, которые я изучил сегодня во время перерыва на работе. (а затем я уставился на уравнения трех тел для предсказания положения луны, полного переменных, которые должны были быть найдены методом проб и ошибок, пока время по лунному прохождению не стало звучать как плохая идея)
Хочу сказать СПАСИБО! всем за терпимость к моему плохо подходящему вопросу и относительное незнание материала, окружающего мой вопрос.
Если у меня есть широта и угол полуденного солнца за неделю, скажет ли это мне, какое сейчас время года? Я никогда не слышал об этом, но это было бы полезно только для разбившихся космических кораблей, путешественников во времени и людей, выходящих из комы, так что я не ожидал.

Ответы (2)

Чтобы немного расширить ответ Джеймса: методу полюсного угла не важно, какое сейчас время года, небесный полюс никуда не денется. ;) Однако, если вы находитесь в тропиках, высота небесного полюса довольно низкая, что может затруднить точное наблюдение.

Конечно, если вы делаете это на другой планете (или даже в южном полушарии Земли), у вас может не быть подходящей полярной звезды, и такие вещи без приличного оборудования не будут особенно точными.

Чтобы определить долготу, вам нужен хороший способ определения времени относительно фиксированной точки отсчета, такой как Гринвичский меридиан. Земля совершает один оборот вокруг своей оси (относительно звезд) за ( звездные ) сутки, поэтому один день равен 360° долготы, один час соответствует 15°, а одна минута времени соответствует 15 минутам долготы. , что составляет 15 морских миль на экваторе и около 11,5 морских миль на 40° широты. Другими словами, если ваши расчеты времени отличаются на одну минуту, ваши расчеты местоположения могут быть ошибочными на 10–15 миль.

Ньютон описал метод определения времени по Луне, вы можете прочитать об этом в статье Википедии Лунное расстояние (навигация) . С Земли угловой диаметр Луны составляет примерно 0,5 °, и ей требуется примерно час, чтобы преодолеть это расстояние относительно звезд. Поэтому, если вы хотите измерять время с точностью до минуты, вам нужны очень хорошие наблюдения. Тем не менее, это легкая часть.

Вам также нужны очень точные расчеты, которые говорят вам, где Луна должна быть в этот момент времени. А это не просто сделать - движение Луны коварно! Я не буду здесь вдаваться в подробности, но в Википедии есть хорошее введение в лунную теорию . Если вам интересно, какие формулы используются, взгляните на ссылки в этом вопросе .

Таким образом, не только сложность проведения достаточно точных наблюдений с борта корабля помешала принятию метода Ньютона, но и сложность подготовки достаточно точных лунных таблиц. На самом деле ньютоновский метод лунных расстояний использовался главным образом с 1763 г. (когда были впервые опубликованы необходимые таблицы и метод) примерно до 1850 г., когда он был вытеснен морским хронометром. Однако, как упоминает Википедия,

Этот метод использовался вплоть до начала 20-го века на небольших судах, которые не могли позволить себе хронометр или должны были полагаться на этот метод для коррекции хронометра.
[...]
Капитан Джошуа Слокум, совершив первое одиночное кругосветное плавание в 1895–1898 годах, несколько анахронично использовал лунный метод вместе с точным расчетом в своей навигации.

Процитирую капитана Слокама:

Считается, что даже опытные лунатики делают умную работу, если в среднем они находятся в пределах восьми миль от истины.

Конечно, на другой планете у вас может быть луна с лучшим поведением или вообще не быть луны. Или, как упомянул Джеймс, вам может очень повезти, и поблизости окажется большая планета с быстро движущимися лунами, видимыми невооруженным глазом.

Сегодня я читал лунное предсказание/три тела. Сравните с вашей ссылкой. Это выглядело легко, даже если считать с палкой в ​​грязи. Если кто-то дал вам переменные. Похоже, следующие вопросы будут такими: если у человека есть математика, и он пытается сделать все наблюдения для более поздних прогнозов, насколько это кошмар. и будет ли ему лучше поместить ноль, "Гринвич", где он стоит, чтобы делать свои наблюдения, или 180 градусов оттуда, или пи радианы оттуда, или...
@Darkhorse Я внес небольшую поправку и добавил больше ссылок и информации в свой ответ. Хотя я провел некоторые математические расчеты, используя палку в песке, я действительно не хотел бы использовать эту технику для подготовки тригонометрических и логарифмических таблиц. ;) Цитируя страницу Lunar Theory: «Аналитики середины 18 века выражали возмущения положения Луны по долготе, используя около 25-30 тригонометрических терминов». Вы можете обойтись меньшим количеством терминов, если вам просто нужна грубая аппроксимация.
@Darkhorse В 1995 году я написал небольшую программу на C для вычисления времени основных лунных фаз, используя уравнения и параметры из альманаха USNO. Он использует несколько полиномов 3-й степени и около дюжины триггерных терминов. Его прогнозы обычно отличаются менее чем на 10 секунд от результатов, данных в опубликованных альманахах с использованием более сложных расчетов, хотя они могут отличаться на целых полминуты. Я ожидаю, что для метода лунных расстояний можно было бы обойтись таким же количеством терминов.

Широту установить легко. Вам просто нужно найти угол возвышения полюса, точки, вокруг которой звезды, кажется, вращаются каждую ночь. Палка и отвес могут сделать это.

Свою долготу почти невозможно найти, если у вас нет точных часов. Чтобы найти долготу, вам нужно измерить положение звезд в известное абсолютное время (не местное солнечное время). Если у вас есть рабочие часы, вы отсортированы. Если нет, у вас есть трудности.

Если вы находитесь на другой планете, вам может повезти, и у вас есть способ сохранять абсолютное время, например, другая планета в системе с видимыми спутниками. Наблюдая за движением лун, вы могли определить абсолютное время. Что-то подобное можно сделать с лунами Юпитера на Земле.

Нахождение на другой планете может изменить ситуацию: если планета вращается, вы можете найти широту, но если, например, вращение планеты было очень медленным, могут быть очень длинные дни и очень длинные ночи. Одна проблема, с которой вы можете столкнуться, заключается в том, что у вас нет возможности вести записи наблюдений, если у вас нет стопки бумаги и чернил. Исследование и картирование всей планеты — это не задача, которую может выполнить один человек.

Широта, чувствителен ли метод полюсного угла к времени года, как метод полуденной тени? Долгота/время, разве не существовала система для измерения времени по солнцу или луне, которая не использовалась, потому что непрактична на корабле? (звездный метод требовал вашего положения?) Нанесение на карту всей планеты, один только рисунок убил бы вас . Но если мы сможем это сделать (а они смогут), мы сможем найти владельца сообщения в бутылке или что-то в этом роде. Бумага, или ткань, или кожа и чернила должны подойти. Получить или сделать его, вероятно, будет проще, чем транспортировать его (и в любом другом случае), если мы будем в пути.
Астрономическая навигация с нуля
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v