Navigatie astronomica

Navigatie astronomica

Specialitatea . Navigatie, echipamente de navigatie si hidrografie, 2 .Conducerea si exploatarea navei de transport maritim

Cursuri de  Zi si Fara frecventa, anul 3

Obiective

Absolventii anului III trebuie sa fie în masura sa:

defineasca si sa reprezinte notiunile fundamentale de astronomie generala si nautica;

formuleze relatiile lui Gauss în triunghiul sferic;

descrie miscarea aparenta a sferei ceresti si sa precizeze consecintele acesteia;

precizeze  structura Sistemul Solar si sa descrie miscarile planetelor;

enumere principalele constelatii si stele componente utilizate în astronomia nautica;

defineasca si sa reprezinte principalele categorii de timp astronomic;

reproduca urmatorii algoritmi de calcul:

7.1. calculul înaltimii unui astru (formula sinh)

7.2. calculul azimutului unui astru (formula sinz-sau tablele ABC si formula ctgz)

7.3. calculul P si d ale unui astru

7.4. calculul h_a (corectarea înaltimii astrului masurata cu sextantul)

7.5. calculul orei rasaritului Soarelui

7.6. calculul orei începutului (sfârsitului) crepusculului nautic de dimineata (seara)

7.7. calculul orei culminatiei Soarelui.

7.8. calculul Tm din A si (Tm-A)

7.9. calculul t_s din Tm

utilizeze precis si rapid efemerida nautica (Brown s Nautical Almanac) pentru a extrage elementele necesare algoritmilor precizati la punctul 7

foloseasca în mod corect navisfera pentru a simula aspectul sferei ceresti pentru un moment de timp cerut sau pentru identificarea unei stele

10. calculeze latitudinea astronomica din înaltimea meridiana superioara a Soarelui

11. calculeze latitudinea astronomica din înaltimea la Steaua Polara

12. calculeze elementele dreptei de înaltime

13. traseze pe harta Mercator elementele dreptei de înaltime si sa determine coordonatele punctului astronomic

14. execute controlul corectiei compaselor magnetic si giroscopic cu:

14.1. Soarele la rasarit/apus

14.2. azimutul Stelei polare

14.3. un astru la o înaltime oarecare.

2. Chestionar de examen

Sfera cereasca. Elementele sferei ceresti: definitii, reprezentare grafica.

Sistemul de coordonate ecuatoriale: definitii, relatii între coordonate, reprezentare grafica.

Sistemul de coordonate orizontale : definitii, relatii între coordonate, reprezentare grafica.

Miscarea diurna: cauza, caracteristici, consecinte.

Clasificarea astrilor în raport de consecintele miscarii diurne. Stabilirea cadranului de orizont al astrului în momentul observatiei.

Sistemul solar. Legile miscarii astrilor sistemului solar. Perturbatiile miscarii Pamântului si consecintele lor. Precesia si Nutatia: definitie, descriere.

Miscarea anuala aparenta a Soarelui pe sfera cereasca: cauza, caracteristici, consecinte. Ecliptica si elementele ei. Punctul vernal si punctul tomnal.

Fenomenul de crepuscul: definire, descriere, clasificare, utilitate.

Miscarea aparenta a Lunii pe sfera cereasca: cauza, caracteristici, consecinte. Fazele si vârsta Lunii.

Miscarea aparenta a planetelor pe sfera cereasca: cauza, caracteristici, consecinte. Identificarea planetelor. Pozitii relative în raport cu Soarele si Pamântul.

Constelatii si stele principale: denumirea de catalog, magnitudinea aparenta, metode de identificare.

Triunghiul sferic de pozitie: elemente. Variatia elementelor triunghiului sferic de pozitie în timpul miscarii diurne. Formulele lui Gauss (formulele trigonometriei sferice).

Calculul înaltimii functie de latitudine, declinatie si unghi la pol: deducerea si aplicarea tipizata (algoritmul de calcul) a formulelor "sin h" si "sin² z/2".

Calculul azimutului functie de latitudine, declinatie si unghi la pol : deducerea si aplicarea tipizata a formulei "ctg Z"; folosirea "Tablelor A.B.C.".

Calculul azimutului functie de înaltime, declinatie si unghi la pol: deducerea si aplicarea tipizata a formulei "sin Z".

Definirea si clasificarea timpului în astronomie. Timpul pe meridiane diferite: reprezentari grafice si relatii între categoriile de timp. Timpul locului, timpul la Greenwich.

Timpul sideral si formula timpului sideral: definire, reprezentare grafica, utilizare.

Timpul solar adevarat si timpul solar mediu. Ecuatia medie a timpului. Definitie, notatii, reprezentari grafice.

Timpul fusului, ora legala si ora bordului. Linia schimbarii datei. Definitii, notatii, relatii, reprezentare.

Instrumente pentru masurarea timpului la bordul navei: cronometrul, ceasul de bord, secundometrul. Descriere, utilizare si reguli de exploatare.

Starea absoluta si marsa diurna a cronometrului: definitii, mod de determinare si mod de utilizare în practica.

Efemerida nautica: destinatie, descriere, elemente de continut, argumente de intrare si elemente pe care aceasta le furnizeaza.

Calculul unghiului la pol si al declinatiei Soarelui, Lunii/planetelor si stelelor: tip de calcul.

Calculul orei culminatiei Soarelui si Lunii: tip de calcul.

Calculul orei rasaritului/apusului Soarelui si Lunii: tip de calcul.

Calculul orei începutului/sfârsitului crepusculului nautic/civil de dimineata/seara: tip de calcul.

Corectarea înaltimilor masurate la astri cu sextantul. Formula înaltimii adevarate. Corectii si table de corectii (partiale si totale).

Linia de pozitie astronomica. Cercul de înaltime si dreapta de înaltime: definitii, elemente, reprezentari. Precizia liniei de pozitie astronomica.

Calculul elementelor dreptei de înaltime si trasarea liniei de pozitie pe harta sau schita. Tip de calcul.

Determinarea latitudinii cu observatii la Steaua Polara: principiul procedeului, algoritmul de calcul, algoritmul operatiunilor la bordul navei.

Determinarea latitudinii din înaltimea meridiana: principiul procedeului, algoritmul de calcul, algoritmul operatiunilor la bordul navei.

Determinarea punctului navei cu 2 (doua) observatii simultane la astri. Conditia de înaltime si azimut. Reducerea înaltimilor la acelasi zenit. Metoda aproximatiilor succesive.

Determinarea punctului navei cu 3 (trei) observatii simultane la astri. Conditii de precizie. Triunghiului erorilor. Algoritmul de calcul, algoritmul operatiunilor la bordul navei.

Determinarea punctului navei cu observatii succesive la Soare. Cazul general. Cazuri particulare. Precizia punctului determinat cu observatii succesive. Algoritmul operatiunilor la bordul navei.

Utilizarea unei singure drepte de înaltime. Determinarea punctului cu linii de pozitie combinate: algoritmul operatiunilor la bordul navei.

Controlul corectiei giro (Dg) si al deviatiei compasului magnetic (d_c) cu observatii la Soare în momentul rasaritului sau apusului: principiul metodei, algoritmul de calcul, table utilizate, algoritmul operatiunilor la bordul navei.

Controlul corectiei giro (Dg) si al deviatiei compasului magnetic (d_c) cu observatii la Steaua Polara: principiul metodei, algoritmul de calcul, table utilizate, algoritmul operatiunilor la bordul navei.

Controlul corectiei giro (Dg) si al deviatiei compasului magnetic (d_c) cu observatii la un astru aflat la o înaltime oarecare: algoritmul de calcul, algoritmul operatiunilor la bordul navei.

Navisfera: descriere, modul de utilizare pentru pregatirea observatiilor de seara sau dimineata la astri.

Identificarea astrilor cu ajutorul navisferei.

Nota: Examenul va consta din urmatoarele probe: 1.proba practica la planetariu, 2.examen scris, 3.examen oral. Prezentarea la prima proba de examen este conditionata de executarea urmatoarelor aplicatii obligatorii:

3. Aplicatii obligatorii

(calculul elementelor dreptei de înaltime la Soare)

Enunt:

La data de 09-08 nava în mars în punctul estimat j_e .8 N, l .5 E. Masoara hi_O=55 .2 la Soare la ora A=08^h 38^m 59^s.

Se dau: (Tm-A)= -1^m 30^s, e .0 , i=6m.

Se cer sa se determine elementele dreptei de înaltime (Dh, Az).

Solutii: (Extras Brown s 1977)

Tm=08^h 37^m 29^s; d=N15 .9; t_a=337 .6; P_E=22 .4; a=+0,1903; b=+0,6353;

h_c=55 .8; Z_c=SE41 .7; Az=138 .1; h_a= 55 Dh= +0

(determinarea latitudinii din înaltimea meridiana masurata la Soare)

Enunt:

La data de 14-04 nava în mars în punctul estimat j_e .8 N, l .4 W. În momentul culminatiei Soarelui masoara Hi .2 la bordul inferior al Soarelui. Se dau: e .3 , i=6m.

Se cere sa se determine latitudinea astronomica j_a

Solutii: (Extras Brown s 1977)

Culminatia Soarelui: tm=12^h 00^m; Tm=14^h 59^m ;

d=N09 .6; H_a=89 j_a

(drepte de înaltime succesive la Soare)

Enunt:

La data de 10-08 nava în mars în punctul estimat j_e .5 N, l .5 E, masoara hi_O=58 .0 la Soare la ora A=08^h 15^m 37^s, (Tm-A)= +14^m 41^s, e .2 , i=7m.

La ora culminatiei Soarelui nava se gaseste în punctul estimat j_e .4 N, l .5 E si masoara înaltimea meridiana Hi_O=69 .7 la Soare.

Se cere sa se determine punctul estimat-observat (utilizând cele doua drepte de înaltime succesive la Soare).

Solutii: (Extras Brown s 1977)

Dreapta I-a: Tm=08^h 30^m 18^s; d=N15 .6; t_a=333 .7; P_E=26 .3; a=+0,1574; b=+0,6999; h_c=59 .1; Z_c=SE55 .7; Az=124 .3; h_a= 59 Dh= +0

Dreapta II-a (meridiana): ora culminatiei Soarelui Tm=10^h 16^m ; d=N15

H_a= 69 j_a

(calculul elementelor dreptei de înaltime la o stea)

Enunt:

La data de 10-04 nava în mars în punctul estimat j_e .5 N, l .0 E. Masoara hi_*=55 .2 la steaua Capella (a Aurigae) la ora A=17^h 12^m 47^s.

Se dau: (Tm-A)= -11^m 41^s, e .1 , i=9m.

Se cer sa se determine elementele dreptei de înaltime (Dh, Az).

Solutii: (Extras Brown s 1977)

Tm=17^h 24^m 28^s; d=N45 .6; t_*=50 .5; P_W=50 .5; a=+0,5035; b=+0,3161;

h_c=55 .6; Z_c=NW69 d>j); Az=290 .8; h_a= 55 Dh= +1

(drepte de înaltime simultane, cu reducerea înaltimilor la zenitul ultimei observatii, cu corectarea punctului astronomic prin metoda aproximatiilor succesive)

Enunt:

La data de 29-05 nava în mars în punctul estimat j_e .5 N, l .2 E. Masoara simultan:  

hi_*1=32 .4 la steaua Vega (a Lirae) la ora A₁=20^h 41^m 18^s;

hi_*2=35 .o la steaua Spica (a Virginis) la ora A₂=20^h 43^m 21^s.

Se dau: (Tm-A)= -1^h 52^m 37^s, e .8 , i=9m, V_n=18 nd.

Se cer sa se determine elementele celor doua drepte de înaltime (Dh₁, Az₁, Dh₂, Az₂) si coordonatele punctului astronomic (j_a l_a) cu reducerea la zenitul ultimei observatii.

Solutii: (Extras Brown s 1977)

Dreapta de înaltime 1 (Vega): Tm=18^h 48^m 41^s; d=N38 .7; t_*=280 .2; P_E=79 .8; a=+0,4359; b=+0,1019; h_c=32 .o; Z_c=NE65 .3; Az=65

h_a= 31 Dh= +32

Reducerea la zenit: Dt=2^m 03^s; m=0.6M; RpBd_* =174 Dh_z= -0 Dh_r =-32

Dreapta de înaltime 2 (Spica): Tm=18^h 50^m 44^s; d=S11 .7; t_*=359 .8; P_E=000 .2; a= -0,1334; b=+0,7044; h_c=34 .4; Z_c=SE1 .2; Az=178

h_a= 35 Dh= +22

Punct astronomic: (j_a .7N, l_a .3E).

(deoarece Dh₁ si Dh₂ sunt mari, se vor recalcula cele doua drepte de înaltime considerând punctul astronomic calculat mai sus drept punct estimat):

Dreapta de înaltime 1 (Vega): t_*=279 .3; P_E=80 .7; a=+0,4329; b=+0,0969; h_c=31 .5; Z_c=NE64 .9; Az=64 .9;h_a= 31 Dh= +0 Dh_z= -0 Dh_r = -0

Dreapta de înaltime 2 (Spica): t_*=358 .9; P_E=1 .1; a= -0,1325; b=+0,7088; h_c=35 .6; Z_c=SE1 .8; Az=178

h_a= 35 Dh= -0

Punct astronomic: (j_a .6N, l_a .7E).

(controlul deviatiei cu Soarele la apus)

Enunt:

La data de 12-07 nava în mars în punctul estimat j_e .0 N, l .1 E. Masoara Rc=301 .0 la bordul superior al Soarelui în momentul apusului.

Se dau: d= +4 .4 , i=10m.

Se cere sa se determine d_c

Solutii: (Extras Brown s 1977)

Ora apus Soare: tm=19 41; Tm=17^h 45^m ; d=N21 .8; Z_c=NW57 .8; Az=302

Dc= +1 dc= -3

(controlul deviatiei cu Polara)

Enunt:

La data de 07-08 nava în mars în punctul estimat j_e .0 N, l .0 E. Masoara Rc=354 .0 si Rg=001 .3 la Steaua Polara la ora bordului O=tf=17^h 45^m .

Se dau: d= +2

Se cere sa se determine d_c si Dg.

Solutii: (Extras Brown s 1977)

Tm=18^h 45^m ; Ts=237 .3; ts=255 .3; Az(Polara)=0

Dc= +6 dc= +4 Dg= +0

(controlul deviatiei cu Soarele la o înaltime oarecare)

Enunt:

La data de 23-12 nava în mars în punctul estimat j_e .0 N, l .9 E. Masoara Rc=154 .0 si Rc=153 .7 la Soare la ora cronometrului A=08^h 39^m 27^s .

Se dau: (Tm-A)= +03^m 16^s , d= +2

Se cere sa se determine d_c si Dg.

Solutii: (Extras Brown s 1977)

Tm=08^h 42^m 43^s; d=S23 .9; t_a=334 .0; P_E=25

Azimutul cu formula ctgz: m = - 0,8168; n= + 1,2490; Z=S25 .8E; Az = 154

Dc= +0 dc= -2 Dg= +0

Întocmit: Dr. Stelian Cojocaru