Лекция № 1.3
Тема: Видимый горизонт наблюдателяи его дальность.
Дальность видимости предмета.
(в соответствии с рабочей программой дисциплины)
Время 2 часа.
Вопросы, выносимые на лекцию
1. Видимый горизонт наблюдателя и его дальность.
2. Дальность видимости предметов.
Видимый горизонт наблюдателя и его дальность.
Ориентируясь на местности в открытом море, наблюдатель связан с так называемым видимым горизонтом, линия которого в общем случае не совпадает с плоскостью истинного горизонта
Рис.4
Допустим, судно находится в точке В, а глаз наблюдателя располагается в точке А на некоторой высоте АВ = е. В таком случае оптические лучи, соединяющие глаз наблюдателя и горизонт, будут касательными к поверхности моря. Линия, соединяющая точки касания оптических лучей с поверхностью моря и образующая на поверхности Земли малую окружность, называется видимым горизонтом.
Высота глаза наблюдателя е по сравнению с размерами Земли незначительна, поэтому дальность видимого горизонта, т. е. расстояние от глаза наблюдателя до линии видимого горизонта может определяться сферическим радиусом ВМ или ВМ1:
Д = АМ= ВМ
Из прямоугольного треугольника АОМ
Земля в данном случае принята за шар с радиусом R. Раскрывая скобки и приведя подобные члены, можно написать:
е2 + 2Re + R2 = Д2 + R2;
Величина Dт характеризует теоретическую дальность видимого горизонта.
Так как радиус Земли неизмеримо больше высоты глаз наблюдателя, выражение будет близким к нулю и им можно пренебречь, тогда формула примет вид:
()
Плотность газов атмосферы, окружающей Землю, с высотой уменьшается. Световые лучи, проходя через слои воздуха с различной плотностью, преломляются и их общее направление изгибается в сторону более плотных слоев. Это явление называется земной рефракцией. В результате наблюдатель, находящийся в точке А (рис. 4), будет просматривать линию горизонта не по направлению AM, а по линии АК как бы приподнятой над линией AM на угол г. Этот угол называется углом земной рефракции. Таким образом, действительная линия видимого горизонта на местности будет располагаться дальше, чем окружность теоретически видимого горизонта. Увеличение дальности видимости будет зависеть от высоты глаза наблюдателя е, от плотности воздуха и определяется: ММ1=К ×DТ, где К- коэффициент земной рефракции.
Коэффициент земной рефракции зависит от температуры и влажности воздуха, атмосферного давления, пыли, времени суток и других факторов, характеризующих состояние атмосферы. Для средних условий К =0,08.
Выведем зависимость географической дальности видимого горизонта от факторов, ее определяющих, принимая условия, что по малости кривизны земной поверхности и оптических лучей малые дуги можно заменить отрезками прямых.
Так как рефракция изменяет дальность видимого горизонта, то действительная дальность видимости горизонта определится выражением:
Dв= DТ + К ×DТ= DТ(1+К)
е – высота глаза наблюдателя (метр)
D – дальность видимости (мили).
- Дальность видимости предметов.
Рис.5
Если же наблюдатель видит в море предмет, имеющий определенную высоту над уровнем моря h, то дальность видимости этого предмета DПбудет равна сумме дальностей видимого горизонта с высоты глаза наблюдателя е, равной Dе, и видимого горизонта с высоты предмета h, равной Dн (рис. 5), т. е.
DП=DE +DH ()
Подставив значения DE и DH получим
()
Таким образом, полная дальность видимости ориентира в море зависит от высоты глаза наблюдателя и высоты ориентира и может быть рассчитана по формуле () при известных Е и Н. Сведения о высотах ориентиров приводятся в навигационных пособиях «Огни и знаки» и на морских навигационных картах.
По данной формуле составлена таблица 2.3 помещённая в МТ-2000, позволяющая по величинам Е и Н определить дальность видимости ориентира.