НАВИГАЦИЯ ?

[saiga]

Прошу прощения за ламерский вопрос.
Итак, вроде бы проще всего определить широту местности можно измеряя высоту Полярной над горизонтом, а долготу - используя хронометр для хранения времени начального меридиана.
Так вот вопрос, возможно ли определение местоположения на поверхности земли, используя ТОЛЬКО данные измерений  высоты над горизонтом НЕСКОЛЬКИХ звезд (ведь известны же их координаты на небесной сфере) не имея точного хронометра. И, если возможно, то какие формулы расчета.
Заранее спасибо за любую информацию.

[Анатолий Волчков]

Нет, это невозможно!

Высота светила над горизонтом в конкретном пункте зависит от угла поворота Земли, то есть от времени. Если бы Земля не вращалась, наблюдение высот минимум двух звезд давало бы точные координаты двух точек на Земле, в которых высоты звезд равны измеренным величинам. При аккуратном выборе звезд точки эти отстоят довольно далеко друг от друга, так что из двух пунктов можно выбрать один. Можно отнаблюдать и третью звезду, тогда точка наблюдения получается однозначно. Для вращающейся Земли все наблюдения нужно «привязывать» к конкретным моментам времени, то есть к углу поворота Земли, иначе положение определенного пункта по долготе становится неопределенным.

[saiga]

Большое спасибо, Анатолий!
Тогда попробую сформулировать вопрос иначе.
Приблизительно с какой точностью можно определить местоположения на поверхности земли, используя данные измерений  высоты над горизонтом НЕСКОЛЬКИХ (для увеличения точности) звезд (НЕ Полярной, т.к. при облачности не всегда видна, а наиболее яких) имея в своем распоряжении самодельный секстант и обычные часы с секундной стрелкой.
И приведите, пожалуйста, формулы расчета координат для НЕ Полярной звезды.

[Анатолий Волчков]

Точность определения места будет сильно зависеть от точности самодельного секстанта. Думаю, что реальная точность вряд ли превысит несколько км.

Методика определения координат с помощью секстанта, а также и методика проверки секстанта достаточно хорошо описана в книге «Мореходная астрономия» http://www.angara.ru/~istok/Hand_book/Astronavi/AstroNavi.htm

[saiga]

Анатолий, еще раз огромное спасибо за ссылу!
Итак, по звездам (бесконечно дальним свтилам) мы с достаточной точностью можем определить широту. Но не поможет ли нам Луна (довольно близкое светило) определить долготу (ведь уравнения движения Луны известны).
А в также и МКС (совсем низко и ярко). Использовать, так сказать, эффект параллакса.
Или я не прав? Слишком низкая точность?

[Анатолий Волчков]

По МКС вряд ли сможете, так как она летит быстро и засекать координаты ее трудно.

По высоте Луны тоже можно определяться. Одно только плохо: Луна протяженный объект и имеет фазы, следовательно, не совсем ясно, как находить положение центра Луны, высоту которого и требуется измерить. Звезды, как точечные объекты, дают гораздо более высокую точность наведения.

А зачем вообще нужна задача определения координат и с какой точностью нужны координаты?

[saiga]

Задачу эту задал мне сын, которого я пытаюсь увлечь астрономией и, через нее, точными науками. Так сказать, образовательная сторона. А прикладная сторона в том, что иногда бываю на охоте в незнакомых местах...
Или для этого случая однозначно GPS и не морочить людям головы? Хотя от образовательной стороны все равно не уйдешь.
А вот, кстати здесь http://submarine.id.ru/history/b58.shtml
"К разработке теоретических вопросов в области мореплавания были привлечены известные ученые Петербургской академии наук. Л. Эйлер разработал новую теорию движения Луны, позволившую существенно повысить точность определения ДОЛГОТЫ места"

[Анатолий Волчков]

В старые времена, когда не было хороших часов, время определяли по движению некоторых небесных тел, например, спутников Юпитера или по Луне. При хорошей теории движения этих объектов по конфигурации спутников можно было определить время на меридиане Гринвича, а по наблюдениям высот светил (звезд, Солнца) – местное время. Это давало возможность найти долготу места. Луна тоже передвигается на фоне звезд на 13 градусов в сутки, что позволяло использовать и ее для определения разности долгот Гринвича и места наблюдения. Точность таких определений долготы была существенно ниже, чем точность определения широты.

С изобретением хороших балансирных часов проблема определения долготы разрешились. Стало возможным приблизить точность определения долготы к точности определения широты. Так что описанные выше методы определения долготы сейчас никто не применяет.

А с разработкой GPS практически отпала необходимость в использовании астроориентации в кораблевождении и в самолетовождении. Лишь военные применяют астроориентацию в ракетах, так как системы эти при весьма высокой точности абсолютно автономны и практически не подвержены влиянию искусственных помех, что в боевых условиях имеет решающее значение.

[panov]

Зачем Вам, уважаемый saiga, когда Вы на охоте, знать свои сверхточные географические координаты? Не дай Бог заблудитесь, — это знание будет иметь для Вас только психологический эффект, всё равно выбираться надо самому по местным приметам.
А вот что касается образовательной стороны вопроса...
Итак, у Вас нет точного хронометра, но есть часы с секундной стрелкой (да даже и без неё!). У Вас есть небесные координаты навигационных звёзд, а также секстант плюс ноутбук/калькулятор. При таком джентльменском наборе (осмелюсь возразить Анатолию #1 "Нет, это невозможно!") — Вы запросто (но грубо) в пределах точности Ваших часов и секстанта найдёте свои координаты на Земле. Остаётся Вам самому адаптировать для своего сына изученные по ссылкам методики, а заодно рассказать ему на пальцах, как Вы пользуетесь этой самой ЖПС (GPS).

[bibliograf]

 Капитан Джошуа Слокам (в 1896 году впервые в одиночку
обошедший под парусом вокруг света), пользовался вместо
хронометра будильником ценой в доллар. Другой мореплава-
тель-одиночка, Фред Ребелл сам сделал себе секстант из
дешевой подзорной трубы, транспортира и кухонного ножа..
Никаких навигационных трудностей они не испытывали...
Однако, секстантом измеряют высоту светила над горизон-
том-а где взять линию горизонта в лесу и в горах?
Можно, конечно, взять искусственный горизонт - точно отго-
ризонтированное зеркало - но это хлопотно. А специальные
секстанты для наблюдений в полярных льдах и авиационные
секстанты - измеряют зенитное расстояние светила, а отвес-
ную линию определяют с помощью точного уровня или гиро-
вертикалью.
А если имеются в виду только учебные цели, то дидактически
правильно начать с изучения штурманского глобуса - это
тоже настоящий штурманский инструмент и он наглядно
позволяет представить построения при определении коор-
динат астрономическими методами.