Для ориентировки на звёздном небе и облегчения опознавания звёзд существуют карты звёздного неба. Они издаются в виде приложения 6 к МАЕ.
Всё звёздное небо представлено тремя картами: экваториальная зона (склонения от 60°N до 60°S), северная полярная зона (склонения от 30°N до 90°N) и южная полярная зона (склонения от 30°S до 90°S).
Полярные карты составлены в азимутальной равнопромежуточной проекции, а экваториальная – в цилиндрической равнопромежуточной проекции. Кроме звёзд на картах нанесены небесные параллели, меридианы, экватор и эклиптика. Наиболее яркие звёзды в созвездиях соединены пунктирными линиями, которые определяют конфигурацию созвездий. На картах нанесены все звёзды до четвёртой звёздной величины.
В каждом созвездии наиболее яркой звезде присваивается греческая буква а, менее яркой -β и т.д. Кроме того, наиболее яркие звёзды имеют ещё и собственные имена. Например, а Лебедя – Денеб, β Близнецов – Поллукс, «Малой Медведицы – Полярная. В приложении 6 к МАЕ имеется список созвездий и список собственных имён 49 наиболее ярких звёзд. Кроме того, названия звёзд и их собственные имена приводятся в видимых местах звёзд в МАЕ. Карта звездного неба приводится в прил. 11 к учебнику.
Чтобы заблаговременно подготовиться к наблюдениям высот светил, необходимо подобрать правильно расположенные звёзды и планеты. Делается это с помощью звёздного глобуса. Кроме того, часто возникает ситуация, когда в просвете между туч удаётся измерить высоту неизвестного светила и надо определить его наименование. Эта задача также решается с помощью звёздного глобуса.
Звёздный глобус показан на рис. 2.2. На нём цифрами обозначены: 1 -небесная сфера; 2 – горизонтальное кольцо; 3 – крестовина вертикалов; 4 -меридианное кольцо.
Звёздный глобус представляет собой макет небесной сферы с нанесёнными во второй экваториальной системе звёздами. На нём нанесены те же круги, что и на картах звёздного неба, – небесные параллели, меридианы, экватор и эклиптика. Глобус помещается в деревянном ящике. Новые модели глобуса помещены в круглый металлический ящик.
Меридианное кольцо 4, будучи вставленным в прорези горизонтального кольца, становится меридианом наблюдателя. Таким образом, возникает система кругов горизонтной системы: истинный горизонт, меридиан наблюдателя и вертикалы.
Прежде, чем решать любую задачу на звёздном глобусе, его надо установить на время и место наблюдения. Делается это по двум параметрам: широте φ и местному звёздному времени S М.
Чтобы установить глобус по широте, надо полюс мира, одноимённый с широтой, поднять над истинным горизонтом на высоту, равную φ. Причем, поднимать его надо над точкой горизонта, одноимённой с широтой. Так, например, на рис. 2.2 южный полюс мира Ps поднят над точкой S на высоту, примерно, 25°. Это означает, что глобус установлен для широты 25° S . На рисунке точка S на горизонте не видна.
Чтобы установить глобус на время наблюдений, надо с помощью МАЕ рассчитать Sм, найти полученное значение на небесном экваторе и подвести этот отсчет под меридиан наблюдателя, вращая глобус вокруг оси мира. После этого можно приступать к решению задач на глобусе.
На иностранных судах большое распространение получили определители или идентификаторы звезд (рис. 2.3), которые заменяют звездные глобусы .
Определитель звезд представляют собой круг, на который с обеих сторон наклеены карты звезд северной и южной частей небесной сферы. Карты выполнены в азимутальной нормальной стереографической проекции, поэтому с каждой стороны показаны звезды не только основного
полушария, но и часть звезд с противоположным склонением.
К карте придается комплект палеток, выполненных из прозрачного пластика. На каждой палетке имеется сетка проекций вертикалов и альмукантаратов на плоскость небесного экватора. Каждая палетка может быть посажена на острие, расположенное в центре карты.
Таким образом, расположив сетку вертикалов и альмукантаратов на карте того или иного полушария звездного неба, получаем совмещенную проекцию кругов горизонтной и экваториальных систем для какой-либо конкретной широты.
На рис. 2.3 показано северная полусфера и палетка для широты 35°. Возникает принципиальная возможность решения всех задач, которые решаются на звездном глобусе.
Проекция вертикалов и альмукантаратов на небесный экватор зависит от широты. В комплекте определителя имеется набор 9 палеток, выполненных для фиксированных широт:
5°, 15° и т.д. с шагом в 10°.
Кроме того, имеется отдельная палетка с сеткой проекций небесных меридианов и параллелей на плоскость небесного экватора с прорезью вдоль меридиана в пределах склонений от 30°N до 30°S для нанесения на карту планет.
Решение задач с помощью определителя звезд происходит в следующем порядке. Выбираем палетку с проекцией вертикалов и альмукантаратов для широты, ближайшей к счислимой и накладываем его на карту. Затем, вращая круг, совмещаем стрелку с отсчетом на экваторе, равным SM. Таким образом, получаем проекцию вертикалов и альмукантаратов на вид звездного неба в данный момент и в данном месте. Вертикалы изображаются радиальными кривыми сложной формы, а альмукантарата – замкнутыми кривыми, вид которых зависит от широты места наблюдения. Самая большая кривая изображает истинный горизонт, оцифровка которого позволяет определять азимут светила. Все звезды, расположенные внутри истинного горизонта, видны в данном месте и в данный момент.
Альмукантараты нанесены с интервалом высот в 5°. Центром всего семейства кривых является зенит.
Вертикалы нанесены через 5°. Цена делений экватора – 0,5°.
Отсчеты и высот, и азимутов снимаются интерполяцией между нанесенными проекциями кругов.
С помощью звёздного глобуса или определителя звезд решаются две основные задачи: заблаговременный подбор светил для наблюдений и определение наименования неизвестного светила.
Подбор светил для наблюдений
С помощью МАЕ определяем гринвичское время начала навигационных сумерек. На этот момент выбираем часовой угол точки Овна и переводим его в местный часовой угол. Устанавливаем звёздный глобус или определитель звезд по φ и Sм. Подбираем звёзды, руководствуясь следующими соображениями: звёзды должны быть яркими {а или β ); высота звёзд должна быть в пределах от 30° до 70°; разность азимутов должна составлять около 90° для двух и четырёх светил и около 120° для трёх светил.
Подобрав таким образом звёзды, записываем в записную книжку штурмана или астрономическую тетрадь названия звёзд, их высоты и компасные пеленга.
Пример 2.5. Плавание происходит 2.09.2002г. Счислимые координаты на момент захода Солнца: φс =45°30 N; λс = ЗО°1О’Е. Подобрать три звезды на вечерние сумерки.
Решение. Рассчитываем гринвичское время захода Солнца (начало вечерних сумерек ). Порядок вычисления описан на стр. 19 МАЕ.
С помощью МАЕ рассчитываем местное звёздное время на 16Ч36М 2 сентября. Так как выборка производится на приближённое Тгр. значение ΔS выбираем на нулевую секунду тридцать шестой минуты, а результат округляем до целого градуса.
Устанавливаем звёздный глобус по φ = 45,5°N и Sм =261°. Первую звезду а Лебедя выбираем произвольно, соблюдая высотный интервал 30°-70°. Устанавливаем крестовину вертикалов и наводим вертикал с оцифровкой на выбранную звезду. Снимаем отсчёт высоты ~ 55° и азимута по горизонтальному кольцу ~7\°NE. Переводим азимут в истинный пеленг ИП=71°.
Две другие звезды ищем, повернув вертикал на 120° в одну и другую сторону от а Лебедя. Ими оказываются β Геркулеса и а Б. Медведицы.
Измеряем их высоты и азимуты, которые переводим в истинные пеленга.
Результаты записываем в астрономическую тетрадь в виде таблицы. На случай, если одна или все подобранные звёзды окажутся закрытыми
облаками, аналогично подбираем второй вариант звёзд. Если поправка компаса отлична от нуля, истинные пеленга светил переводят в компасные. В примере принята нулевая поправка компаса.
Планеты гораздо ярче звёзд и, если они видны, их перед подбором светил рекомендуется наносить на звёздный глобус и использовать для наблюдений вместе со звёздами. Если видимость планет неизвестна, надо нанести на глобус все четыре планеты и при установке глобуса по φ и SМстанет ясно, какие видны, а какие – нет.
Планеты на глобус наносятся по прямому восхождению и склонению, которые выбираются из МАЕ на день наблюдения.
Определение наименования неизвестного светила
Если приходится наблюдать светила в просветах между облаками и неизвестны их наименования, надо измерить вместе с высотой ещё и компасный пеленг. Затем после расчёта 5″м устанавливается звёздный глобус или определитель звезд. Компасный пеленг переводится в четвертной азимут и по нему находится вертикал. На вертикале находят отсчет секстана и под ним на глобусе читают наименование звезды.
Эта задача обратная предыдущей. Там вертикал устанавливается на звезду и снимается отсчёт высоты и азимута, а здесь – вертикал устанавливается по азимуту, а по высоте находят звезду.
Если после установки глобуса и вертикала в нужном месте звезды не оказалось, а место находится недалеко от эклиптики, то наблюдалась планета. В этом случае проводят меридиан предполагаемой планеты до пересечения с экватором и снимают отсчёт прямого восхождения. Затем в МАЕ
на дату наблюдения в самом низу часовых углов и склонений выбирают прямые восхождения четырёх планет. Одно из них должно в пределах 1°-2° совпадать с измеренным на глобусе. Эта планета и принимается к дальнейшей обработке. Аналогично решается задача на определителе звезд.