Как определить долготу по звёздам?

[dims]

Собственно, весь вопрос. Широту, вроде, понятно: надо измерить, на какой высоте Полярная звезда. А долготу?

[Дмитрий Чулков]

Только по звёздам долготу определить нельзя, хотя бы потому что нулеовй мередиан выбирается условно. Поэтому для опредения долготы нужно:
1. Измерить местное солнечное время (это достаточно легко)
2. Связать его с явлением, время которого не зависит от широты (лунное затмение, явления в системе спутников Юпитера) или просто сравнить с временем нулевого меридиана (при наличии точных эталонных часов).

Пример. Мы знаем, что лунное затмение начинается в 12:00 в Гринвиче. Теперь определяем местное время начала затмения в нашем наблюдательном пункте (это можно сделать даже с помощью примитивных солнечных часов). Допустим, затмение началось в 14 часов местного времени. Лунное затмение везде на Земле наблюдается в одно и то же время, значит, наш наблюдательный пункт восточнее Гринвича на 2 часа, то есть 30 градусов.

[Critic]

Определение долготы - сложный вопрос, требующий знания точного времени. Определить можно по времени восхода или захода любого светила (Солнца, Луны, планеты, звезды - правда, при этом нужно вводить поправку на рефракцию, видимое увеличение высоты светила над горизонтом из-за преломления света в атмосфере). Это дает местное время. Сравнивая с показаниями хронометра, дающего время Гринвичского меридиана, получим долготу относительно Гринвича. В 1714 году английский парламент издал указ, назначавший премию в 10000 фунтов автору способа определения долготы с точностью до 1°, в 15000, если эта точность будет доведена до 40', и в 20000 фунтов, если точность определения долготы будет до 30'. Задача была решена при помощи хронометра, изобретенного английским мастером Джоном Харрисоном. Хронометр имел погрешность в сотые доли секунды за сутки. Заслуженную премию Харрисон получил только в 1765 году. Подробная история здесь.

[Elentirmo]

По лунным затмениям долготу измеряли в средневековом Китае, например. Получалось довольно точно. Подробная инфа есть у Мензиса в его книге "1421 год, когда Китай открыл мир".

[dims]

Ну да, это понятно. Но вот если уже нулевой меридиан выбран, то как определить долготу? Какими знаниями нужно для этого обладать?

Условимся, что знания из разряда "вечных", то есть, время знать нельзя. Но можно его вычислить.

P.S. Иными словами, вот допустим, я хочу научиться определять долготу сподручными средствами. Что мне необходимо выучить?

P.P.S. Если "выучить расписание лунных затмений", то как бы не катит: затмения ведь может и не случиться.

[Пенелопа]

Вот-вот мне в голову пришел тот же самый вопрос, когда я смотрела "Остаться в живых", герои никак не могли устанавить местнонахождения острова.  Даже широту, им отправляя плот не пришло в голову, записать время когда Солнце встает и садиться в определеный день.  На мой взгляд этой информации достаточно - по- крайне мере на Большой Земле, а вот на острове.
         Дело в том, что если Солнце всходит на час раньше, то Вы находитесь на 15 градусов восточнее,  пункта на той же широте.   Таким образом  по-моему  надо
1 Найти широту. Ее можно определить по продолжительности суток.  дата - извеcтна. Полярная звзеда тут вряди ли поможет - герои могут быть и в южном полушарии.
2 Найти разницу во времени с нулевым меридианом - часы  у них есть - электронные, наверное,  время они показывают сиднейское,  и разницу с Гринвичем кто-то должен знать (не забыть про летнее время)
3 Расчитать время восходя и захода на нулевом меридиане, найти разницу в часах  с нулевым меридинам.
Проблема тут в первом пункте - тут нужна геометрия, и в том, что мы часто живем по какому-то странному времения. Приходится ли в Гринвиче полдень на самое высокое над  горизонтом положение Солнца? Если нет, то расчитать крайне сложно - надо помнить время восхода и заката в каком-либо месте (кроме  полюса, конечно), его долготу и широту, а также  время.
Кроме того есть еще оптические эффекты, благодаря которым светло на несколько минут дольше.

Но может быть, я и не права, тогда поправьте, пожалуйста. Одно могут сказать, мой способ определение по звездЕ, так как я исопльзую только Солнце, однако астрономов на борту самолета нет, а вот общие естественнонаучные вещи, многие знать должны.
                 
       
 

[Emil]

До появления точных хронометров была попытка определять долготу по событиям в системе спутников Юпитера (они использовались вместо хронометра). Но что-то мало было успеха. Кто автор этой идеи сейчас не вспомню...

[Пенелопа]

Я как-то смотрела фильм на тему, как английский флот искал способ точного определения долготы. Я точно помню,что было два способа - первый создать хронометр (поскольку он должен  был выдерживать качку - это очень сложно), второй создание точных карт неба, что бы по созвездиям можно было определить место.  И какое то время второй способ был эффективнее.  Но это ответ dims - перелистать архивы флота, для моей задачи такой способ не годиться.
 

[Critic]

До появления точных хронометров была попытка определять долготу по событиям в системе спутников Юпитера (они использовались вместо хронометра). Но что-то мало было успеха. Кто автор этой идеи сейчас не вспомню...

Жан-Доминик Кассини:

В 1668 Кассини разработал теорию и составил таблицы движения спутников Юпитера. В ту эпоху это было чрезвычайно ценное пособие для мореплавателей, позволявшее им по наблюдаемому положению спутников определять время на меридиане обсерватории, а отсюда – географическую долготу своего корабля (других методов тогда не было, поскольку механические часы были несовершенны). Естественно, что Кассини основывал свои расчеты главным образом на наблюдениях, проводившихся вблизи противостояния Юпитера. Продолжив эти наблюдения в Париже, он установил, что вблизи соединений Юпитера моменты затмений спутников тенью планеты запаздывают более чем на 10 минут от расчетного времени. Датский астроном Оле Рёмер узнал об этом, будучи в 1675 в Париже, и объяснил этот факт конечностью скорости распространения света. Когда Юпитер находится ближе к Земле, свет от него доходит до нас быстрее. Рёмер определил, что свет проходит расстояние от Земли до Солнца за 11 минут (в действительности – за 8.3 мин), впервые оценив таким образом скорость света. В 1693 Кассини уточнил свои таблицы, которые широко применялись астрономами и мореплавателями.

[dims]

Зная момент времени, в который солнце находится на максимальной высоте и имея часы, настроенные, допустим, на Гринвич, можно определить долготу.

Ну а если часов нет?

Значит, пока у нас один вариант -- спутники Юпитера. Нужно зазубрить таблицу про этих спутников.

А попроще, получается, ничего нет?

[leon]

Долготу можно принципиально определить только если (а) мы знаем местное звездное время и (б) мы знаем гринвическое звездное время в тот же момент. Соответственно (а) привязывается к астрономическим являениям (например, высота двух звезд над горизоном, момент кульминации солнца и т.д.), (б) зависит исклюсительно от гринвического времени. Разница переведенная в градусы и дает долготу. Т.е. без знания точного времени остается полагаться только на спутники юпитера (положение которых опять же есть функция точного времени).

В свое время из интереса прочитал книгу по астронавигации, ничего нового там не придумали, да это невозможно и в приципе, достаточно записать уравнения, например для высоты двух звезд, чтобы это увидеть.  А вообще лучше всего иметь GPS и комплект батареек, все дешевле чем секстан!!!

[dims]

А угловое расстояние между Солнцем и Луной?

[nsg]

А угловое расстояние между Солнцем и Луной?

Это один из способов. Только между луной и звёздами. В англоязычных альманахах называется "lunars" (это же слово годится для поиска описания метода гуглом). Поскольку Луна движется по небу очень медленно, точность этого метода только чуть-чуть лучше никакой. Я подозреваю что в альманахах он остался как дань традиции, а на практике им никто не пользуется.

[dims]

Ну хорошо, а где взять таблицы (или что там?) как по наблюдениям спутников Юпитера определить время?

[Critic]

Ну хорошо, а где взять таблицы (или что там?) как по наблюдениям спутников Юпитера определить время?

Есть в Астрономическом календаре на 2006 или 2007. Или самому рассчитать, используя софт.

[Пенелопа]

Хорошо получается

Ну а если часов нет?

Таблицы есть в Астрономическом календаре на 2006 или 2007. Или самому рассчитать, используя софт.

[leon]

Интересно какова будет точность измерения по спутникам и какое минимальное оборудование для этого необходимо иметь? Для внезапного попадания на необитаемый остров вряд ли подойдет...

[bibliograf]

Вот что писал об определении долготы методом "лунных расстояний"  капитан Джошуа Слокам,
первый кругосветный мореплаватель-одиночка:
 "На сорок третий день пути, а это очень долгий срок для одиночного плавания
в море, когда луна находилась на "должном расстоянии" от солнца, я достал
свой секстан и принялся за вычисления. В результате троекратных проверок я
определил долготу по лунным расстояниям, которая всего на пять миль
расходилась со счислимой. Хотя исчисление могло и не быть абсолютно точным,
оно все же было относительно правильным и показывало, что через несколько
часов передо мной должен открыться берег. Так оно и случилось: вскоре я
увидел очертания высокого острова Нукухива, самого южного из группы
Маркизских островов: Проверив долготу, я установил, что, истинная точка
лежала между двумя результатами моих расчетов. Это было просто
изумительным, так как любой мореход скажет вам, что на протяжении суток
всякое судно может отстать или уйти вперед миль на пять против
исчисленного. А что касается вычисления долготы по лунным расстояниям,
можно сказать, что каждый астроном, несмотря на всю хитроумность своего
дела, будет утверждать, что ошибка в подсчете может быть на восемь миль.

Надеюсь, я дал ясно понять, что не претендую на особую хитрость моих
подсчетов. Расчет долготы я производил более всего по интуиции. Хотя
вращающийся лаг всегда был за кормой, надо учесть, что поправки на течения
и сносы, не отмечаемые лагом, должны быть внесены на основании суждения,
подкрепляемого опытом проделанных путешествий. Но все же, как бы ни был
опытен капитан, он должен требовать, чтобы постоянно велись промеры и
наблюдения.

Мой опыт мореходной астрономии на борту "Спрея" настолько уникален, что я
считаю себя вправе поделиться им на этих страницах. При первоначальном
подсчете "Спрей" оказался на несколько сот миль западнее, чем можно было
ожидать. Я понимал, что здесь произошла ошибка. Через час я тщательно
произвел еще одно счисление, и результат почти равнялся первому. Мое
уязвленное самолюбие вызвало во мне справедливые претензии к собственному
хваленому опыту, и тогда я решил проверить точность таблиц, в которых я
обнаружил причину расхождения. В одной из колонок, откуда я почерпнул очень
важный логарифм, была опечатка, и как только она была мною обнаружена,
разница стала ясной. Исправив таблицу, я продолжал путь с непоколебленной
уверенностью в самом себе и в моих полуживых жестяных часах.

Результат наблюдений пощекотал мое тщеславие, так как я хорошо понимал, что
путешествие на "Спрее" это не то, что быть на мостике большого корабля и
вместе с двумя помощниками определять долготу по лунным расстояниям, да еще
с весьма относительной точностью. Будучи одним из малоизвестных
американских моряков, я гордился моими личными достижениями в этом одиноком
плавании, хотя возможно, что все это было лишь случайным совпадением.

Когда в результате подсчетов все было приведено в соответствие, я поплыл по
безбрежному простору, ощущая величие строения Вселенной. Я представлял себе
математическую точность движения миров, настолько хорошо изученного, что
астрономы уже составили таблицы положения светил не только на годы и дни
вперед, но и на любое время суток. Таблицы настолько точны, что даже через
пять лет после их составления ими можно пользоваться и определять поясное
время для любой точки Земного шара. Вычислить местное время даже без
хронометра не составляет трудности. Разница между местным и поясным
временем выражается в минутах, а всем нам известно, что каждый градус равен
четырем минутам. В наш век хронометров редко приходится определять время
астрономическим способом, но все же эта работа очень поучительна и в
области навигации нет ничего более приятного и волнующего."
Джошуа Слокам  "Один под парусами вокруг света".

[leon]

Ну а алгоритм определения по луне где?

[nsg]

Ну а алгоритм определения по луне где?

Да везде. Здесь, например: http://www.clockwk.com/lunars/