Navigačná teória. Rozdelenie skutočného horizontu a rozsah viditeľného horizontu. Ako ďaleko dovidí ľudské oko? Vzorce na výpočet vzdialenosti rozsahu viditeľnosti blesku

Povrch Zeme vo vašom zornom poli sa začne kriviť vo vzdialenosti asi 5 km. Ale ostrosť ľudského zraku vám umožňuje vidieť oveľa viac za horizont. Keby nebolo zakrivenia, plameň sviečky by ste videli 50 km od vás.

Rozsah videnia závisí od počtu fotónov emitovaných vzdialeným objektom. 1 000 000 000 000 hviezd v tejto galaxii spoločne vyžaruje dostatok svetla pre niekoľko tisíc fotónov, aby dosiahli každú štvorcovú míľu. pozri Zem. To stačí na vzrušenie sietnice ľudského oka.

Keďže na Zemi nie je možné skontrolovať ostrosť ľudského zraku, vedci sa uchýlili k matematickým výpočtom. Zistili, že na to, aby sme videli blikajúce svetlo, potrebuje 5 až 14 fotónov, aby zasiahli sietnicu. Plameň sviečky vo vzdialenosti 50 km, berúc do úvahy rozptyl svetla, dáva toto množstvo a mozog rozpoznáva slabú žiaru.

Ako zistiť niečo osobné o partnerovi jeho vzhľad

Tajomstvá „sov“, o ktorých „skřivani“ nevedia

Ako funguje brainmail – prenos správ z mozgu do mozgu cez internet

Prečo je nuda potrebná?

"Magnet Man": Ako sa stať charizmatickejším a pritiahnuť k sebe ľudí

25 citátov, ktoré prebudia vášho vnútorného bojovníka

5 dôvodov, prečo ľudia budú vždy obviňovať zo zločinu obeť, nie páchateľa

Experiment: muž vypije 10 plechoviek koly denne, aby dokázal jej škodlivosť

Geografický rozsah viditeľnosti objektov v mori D p je určený najväčšou vzdialenosťou, na ktorú pozorovateľ uvidí jeho vrchol nad horizontom, t.j. závisí len od geometrických faktorov, ktoré súvisia s výškou oka pozorovateľa e a výškou orientačného bodu h pri indexe lomu c (obr. 1.42):

kde D e a D h - v tomto poradí, rozsah viditeľného horizontu od výšky oka pozorovateľa a výšky objektu. To. sa nazýva rozsah viditeľnosti predmetu, vypočítaný z výšky oka pozorovateľa a výšky predmetu geografický alebo geometrický rozsah viditeľnosti.

Výpočet geografického rozsahu viditeľnosti objektu možno vykonať podľa tabuľky. 2.3 MT - 2000 podľa argumentov e a h alebo podľa tabuľky. 2.1 MT - 2000 sčítaním výsledkov získaných dvojitým zápisom do tabuľky pre argumenty e a h. D p môžete získať aj podľa Struiského nomogramu, ktorý je uvedený v MT - 2000 pod číslom 2.4, ako aj v každej knihe „Svetlá“ a „Svetlá a znamenia“ (obr. 1.43).

Na námorných navigačných mapách a v navigačných príručkách je geografický rozsah viditeľnosti orientačných bodov uvedený pre konštantnú výšku oka pozorovateľa e = 5 m a označuje sa ako Dk - rozsah viditeľnosti vyznačený na mape.

Dosadením hodnoty e = 5 m do vzorca (1.126) dostaneme:

Na určenie D p je potrebné zaviesť zmenu D k D k, ktorej hodnota a znamienko sú určené vzorcom:

Ak je skutočná výška oka väčšia ako 5 m, potom DD má znamienko „+“, ak je menšie, znamienko „-“. Touto cestou:

. (1.129)

Hodnota D p závisí aj od zrakovej ostrosti, ktorá sa vyjadruje v rozlišovacej schopnosti oka z hľadiska uhla, t.j. určuje sa aj najmenší uhol, pod ktorým sa objekt a čiara horizontu oddelene líšia (obr. 1.44).

Podľa vzorca (1.126)

Ale vzhľadom na rozlišovaciu schopnosť oka g, pozorovateľ uvidí predmet len ​​vtedy, keď jeho uhlové rozmery nebudú menšie ako g, t.j. keď je nad horizontom viditeľná aspoň Dh, čo z elementárneho DA¢CC¢ pri uhloch C a C¢ blízkych 90° bude Dh = D p × g¢.

Ak chcete získať D p g v míľach s Dh v metroch:

kde D p g - geografický rozsah viditeľnosti objektu, berúc do úvahy rozlišovaciu schopnosť oka.

Praktické pozorovania zistili, že keď je maják otvorený, g = 2¢, a keď je skrytý, g = 1,5¢.

Príklad. Nájdite geografický rozsah viditeľnosti majáku s výškou h=39 m, ak je výška oka pozorovateľa e=9 m, bez zohľadnenia a zohľadnenia rozlišovacej schopnosti oka g = 1,5¢.

Vplyv hydrometeorologických faktorov na rozsah viditeľnosti svetiel

Rozsah viditeľnosti orientačných bodov ovplyvňuje okrem geometrických faktorov (e a h) aj kontrast, ktorý umožňuje odlíšiť orientačný bod od okolitého pozadia.

Rozsah viditeľnosti orientačných bodov počas dňa, ktorý zohľadňuje aj kontrast, je tzv denný optický rozsah viditeľnosti.

Na zabezpečenie bezpečnej plavby v noci sa používajú špeciálne prostriedky navigácie so svetelno-optickými zariadeniami: majáky, svetelné navigačné značky a navigačné svetlá.

Marine Lighthouse - ide o špeciálnu stálu konštrukciu s dosahom viditeľnosti bielych alebo farebných svetiel aspoň 10 míľ.

Svietiaci námorný navigačný znak- kapitálová štruktúra so svetelno-optickým prístrojom s dosahom viditeľnosti bielych alebo farebných svetiel na menej ako 10 míľ.

Námorné navigačné svetlo- svetelné zariadenie inštalované na prírodných objektoch alebo konštrukciách nešpeciálnej konštrukcie. Takéto navigačné pomôcky často fungujú automaticky.

IN temný čas dní závisí dosah viditeľnosti majákov a svetelných navigačných značiek nielen od výšky oka pozorovateľa a výšky svietiaceho AtoN, ale aj od sily svetelného zdroja, farby ohňa, dizajnu svetelno-optické prístroje a tiež na priehľadnosť atmosféry.

Rozsah viditeľnosti, ktorý zohľadňuje všetky tieto faktory, sa nazýva nočný optický rozsah viditeľnosti, tie. je maximálny dohľad požiaru v danom čase pre danú meteorologickú dohľadnosť.

Rozsah meteorologickej viditeľnosti závisí od priehľadnosti atmosféry. Časť svetelného toku svetiel svetelných pomôcok navigácie je pohlcovaná časticami obsiahnutými vo vzduchu, preto dochádza k zoslabovaniu intenzity osvetlenia, charakterizované koeficient priehľadnosti atmosféry t:

kde I 0 - svietivosť zdroja; I 1 - intenzita svetla v určitej vzdialenosti od zdroja, braná ako jednotka (1 km, 1 míľa).

Koeficient priehľadnosti atmosféry je vždy menší ako jedna, takže geografický rozsah viditeľnosti je zvyčajne väčší ako skutočný, s výnimkou anomálnych prípadov.

Priehľadnosť atmosféry v bodoch sa odhaduje podľa stupnice viditeľnosti tabuľky 5,20 MT - 2000 v závislosti od stavu atmosféry: dážď, hmla, sneh, opar atď.

Keďže sa optický rozsah svetiel značne líši v závislosti od priehľadnosti atmosféry, Medzinárodná asociácia autorít majákov (IALA) odporučila používať termín „nominálny vizuálny rozsah“.

Nominálny zorný dosah streľby sa nazýva optický rozsah viditeľnosti pri meteorologickej viditeľnosti 10 míľ, čo zodpovedá koeficientu priehľadnosti atmosféry t = 0,74. Menovitý rozsah viditeľnosti je uvedený v navigačných príručkách mnohých cudzích krajín. Na domácich mapách a navigačných príručkách je uvedený štandardný rozsah viditeľnosti (ak je menší ako rozsah geografickej viditeľnosti).

Štandardná línia pohľadu požiar sa nazýva optický rozsah viditeľnosti pri meteorologickej viditeľnosti 13,5 míle, čo zodpovedá koeficientu priehľadnosti atmosféry t = 0,8.

V navigačných pomôckach „Svetlá“, „Svetlá a značky“ je okrem tabuľky dosahu viditeľného horizontu a nomogramu rozsahu viditeľnosti objektov aj nomogram rozsahu optickej viditeľnosti svetiel (obr. 1,45). Rovnaký nomogram je uvedený v MT - 2000 pod číslom 2,5.

Argumenty pre vstup do nomogramu sú svietivosť alebo nominálny alebo štandardný dohľad (získaný z navigačných pomôcok) a meteorologický dohľad (získaný z meteorologickej predpovede). Podľa týchto argumentov sa optický rozsah viditeľnosti získa z nomogramu.

Pri navrhovaní majákov a svetiel sa snažia o to, aby sa optický rozsah viditeľnosti rovnal geografickému rozsahu viditeľnosti za jasného počasia. Pre mnohé svetlá je však optický rozsah menší ako geografický rozsah. Ak tieto rozsahy nie sú rovnaké, mapy a plachtárske príručky označujú menší z nich.

Pre praktické výpočty očakávaného vizuálneho dosahu požiaru popoludnie je potrebné vypočítať D p podľa vzorca (1.126) z výšok oka pozorovateľa a orientačného bodu. V noci: a) ak je rozsah optickej viditeľnosti väčší ako geografický, je potrebné vykonať korekciu na výšku oka pozorovateľa a vypočítať rozsah geografickej viditeľnosti pomocou vzorcov (1.128) a (1.129). Vezmite menšie z optických a geografických vypočítaných podľa týchto vzorcov; b) ak je optický rozsah viditeľnosti menší ako geografický, vezmite optický rozsah.

Ak je na mape blízko ohňa alebo majáku D do< 2,1 h + 4,7 , то поправку DД вводить не нужно, т.к. эта дальность видимости оптическая меньшая географической дальности видимости.

Príklad. Výška oka pozorovateľa e = 11 m, rozsah viditeľnosti požiaru vyznačený na mape D k = 16 míľ. Menovitý rozsah viditeľnosti majáku z navigačnej príručky „Svetlá“ je 14 míľ. Dosah meteorologickej viditeľnosti 17 míľ. V akej vzdialenosti môžeme očakávať, že maják začne strieľať?

Podľa nomogramu Dopt » 19,5 mil.

e \u003d 11m ® D e \u003d 6,9 míle

D5 = 4,7 míle

DD = +2,2 míle

D až = 16,0 míľ

D p \u003d 18,2 míle

Odpoveď: Požiar možno očakávať zo vzdialenosti 18,2 míle.

Námorné mapy. Mapové projekcie. Gaussova priečna konformná cylindrická projekcia a jej využitie v navigácii. Perspektívne projekcie: stereografické, gnómické.

Mapa je zmenšený skreslený obraz guľového povrchu Zeme v rovine za predpokladu, že deformácie sú pravidelné.

Plán je obraz zemského povrchu v rovine, ktorá nie je skreslená kvôli malosti zobrazovanej plochy.

Kartografická sieť - súbor čiar zobrazujúcich poludníky a rovnobežky na mape.

Mapová projekcia je matematicky založený spôsob zobrazenia poludníkov a rovnobežiek.

Geografická mapa je podmienený obraz celého zemského povrchu alebo jeho časti postavený v danej projekcii.

Mapy sa líšia účelom a mierkou, napr.: planisféry - zobrazujúce celú Zem alebo pologuľu, všeobecné alebo všeobecné - zobrazujúce jednotlivé krajiny, oceány a moria, súkromné ​​- zobrazujúce menšie priestory, topografické - zobrazujúce detaily zemského povrchu, orografické - reliéfne mapy, geologické - podstielka a pod.

Námorné mapy sú špeciálne geografické mapy určené predovšetkým na navigáciu. Vo všeobecnej klasifikácii geografických máp sú klasifikované ako technické. Špeciálne miesto medzi námornými mapami zaujímajú MNC, ktoré slúžia na zakreslenie kurzu plavidla a určenie jeho miesta v mori. Zbierka lode môže obsahovať aj pomocné a referenčné mapy.

Klasifikácia kartografických projekcií.

Podľa povahy skreslení sa všetky kartografické projekcie delia na:

• Rovnoúhlé alebo konformné - projekcie, v ktorých sú čísla na mapách podobné zodpovedajúcim obrazcom na povrchu Zeme, ale ich plochy nie sú proporcionálne. Uhly medzi objektmi na zemi zodpovedajú uhlom na mape.
• Rovnaké alebo ekvivalentné - v ktorom je zachovaná proporcionalita plôch postáv, ale uhly medzi objektmi sú skreslené.
• Ekvidistantné - zachovanie dĺžky pozdĺž jedného z hlavných smerov deformačnej elipsy, tj napríklad kruh na zemi na mape je znázornený ako elipsa, v ktorej sa jedna z poloosí rovná polomeru takejto kružnice. .
• Ľubovoľné - všetky ostatné, ktoré nemajú vyššie uvedené vlastnosti, ale podliehajú iným podmienkam.

Podľa spôsobu konštrukcie projekcie sa delia na:

V závislosti od bodu dotyku roviny obrazu sa gnómonické projekcie delia na: normálne alebo polárne - dotýkajúce sa jedného z pólov priečne alebo rovníkové - dotýkajúce sa - na rovníku
horizontálne alebo šikmé - dotýkajúce sa v akomkoľvek bode medzi pólom a rovníkom (poledníky na mape v takejto projekcii sú lúče odchyľujúce sa od pólu a rovnobežky sú elipsy, hyperboly alebo paraboly.

Otázka číslo 10.

Viditeľná vzdialenosť horizontu. Viditeľnosť objektu...

Geografický rozsah horizontu

Nech je výška oka pozorovateľa umiestnená v bode ALE" nad hladinou mora, rovná sa e(obr. 1.15). povrch Zeme v tvare gule s polomerom R

Lúče pohľadu smerujúce k A" a dotyčnice k hladine vody vo všetkých smeroch tvoria malý kruh KK", ktorý je tzv. teoreticky viditeľná horizont.

V dôsledku rozdielnej hustoty atmosféry po výške sa lúč svetla nešíri priamočiaro, ale po určitej krivke. A "B, ktorú možno aproximovať kružnicou s polomerom ρ .

Fenomén zakrivenia zrakového lúča v zemskej atmosfére je tzv pozemská refrakcia a zvyčajne zväčšuje rozsah teoreticky viditeľného horizontu. pozorovateľ nevidí KK", ale čiaru BB", čo je malý kruh, pozdĺž ktorého sa hladina vody dotýka oblohy. zdanlivý horizont pozorovateľa.

Koeficient lomu zeme sa vypočíta podľa vzorca. Jeho priemerná hodnota:

Refrakčný uholr je definovaný, ako je znázornené na obrázku, uhlom medzi tetivou a dotyčnicou ku kružnici s polomeromρ .

Sférický polomer A"B sa nazýva geografický alebo geometrický rozsah viditeľného horizontu De. Tento rozsah viditeľnosti nezohľadňuje priehľadnosť atmosféry, t.j. predpokladá sa, že atmosféra je ideálna s koeficientom priehľadnosti m = 1.

Prenesme cez bod A "rovinu skutočného horizontu H, potom vertikálny uhol d medzi H a dotyčnicou k vizuálnemu lúču A" B budeme nazývať sklon horizontu

V námorných stoloch MT-75 je tabuľka. 22 „Rozsah viditeľného horizontu“, vypočítaný podľa vzorca (1.19).

Geografický rozsah viditeľnosti objektov

Geografický rozsah viditeľnosti objektov na mori Dp, ako vyplýva z predchádzajúceho odseku, bude závisieť od hodnoty e- výška oka pozorovateľa, magnitúda h- výška objektu a index lomu X.

Hodnota Dp je určená najväčšou vzdialenosťou, v ktorej pozorovateľ uvidí jej vrchol nad horizontom. V odbornej terminológii existuje pojem rozsah, ako aj momenty"otvorené" A"uzávery" navigačný orientačný bod, ako je maják alebo loď. Výpočet takéhoto rozsahu umožňuje navigátorovi získať ďalšie informácie o približnej polohe plavidla vzhľadom na orientačný bod.

kde Dh je rozsah viditeľnosti horizontu od výšky objektu

Na námorných navigačných mapách je geografický rozsah viditeľnosti navigačných bodov uvedený pre výšku oka pozorovateľa e = 5 m a je označený ako Dk - rozsah viditeľnosti uvedený na mape. V súlade s (1.22) sa vypočíta takto:

V súlade s tým, ak sa e líši od 5 m, potom na výpočet Dp k rozsahu viditeľnosti na mape je potrebná úprava, ktorá sa môže vypočítať takto:

Dp nepochybne závisí od fyziologických charakteristík oka pozorovateľa, od zrakovej ostrosti, vyjadrenej v rozlíšení pri.

Rozlíšenie uhla- toto je najmenší uhol, pri ktorom oko rozlišuje dva objekty ako oddelené, to znamená v našej úlohe - to je schopnosť rozlíšiť medzi objektom a horizontom.

Zvážte Obr. 1.18. Napíšeme formálnu rovnosť

V dôsledku pôsobenia rozlišovacej schopnosti y bude objekt viditeľný iba za podmienky, že jeho uhlové rozmery nebudú menšie ako pri t.j. bude mať výšku nad čiarou horizontu najmenej SS". Je zrejmé, že y musí zmenšiť rozsah vypočítaný vzorcami (1.22). Potom

Segment CC“ v skutočnosti znižuje výšku objektu A.

Za predpokladu, že v ∆A"CC" sú uhly C a C" blízke 90°, nájdeme

Ak chceme získať Dp y v míľach a SS "v metroch, potom vzorec na výpočet rozsahu viditeľnosti objektu, berúc do úvahy rozlíšenie ľudského oka, musíme uviesť do tvaru

Vplyv hydrometeorologických faktorov na rozsah viditeľnosti horizontu, objektov a svetiel

Rozsah viditeľnosti možno interpretovať ako a priori rozsah bez zohľadnenia aktuálnej priehľadnosti atmosféry, ako aj kontrastu objektu a pozadia.

optický rozsah- toto je rozsah viditeľnosti v závislosti od schopnosti ľudského oka rozlíšiť objekt jasom na určitom pozadí alebo, ako sa hovorí, rozlíšiť určitý kontrast.

Denný optický rozsah viditeľnosti závisí od kontrastu medzi pozorovaným objektom a pozadím terénu. Denný optický rozsah predstavuje najväčšiu vzdialenosť, pri ktorej sa zdanlivý kontrast medzi objektom a pozadím rovná prahu kontrastu.

Nočný optický rozsah je maximálna viditeľnosť požiaru v danom čase, určená intenzitou svetla a aktuálnou meteorologickou viditeľnosťou.

Kontrast K možno definovať takto:

Kde Vf - jas pozadia; Bp je jas objektu.

Minimálna hodnota K sa nazýva prah kontrastnej citlivosti oka a rovná sa priemeru 0,02 pre denné podmienky a objekty s uhlovými rozmermi približne 0,5°.

Časť svetelného toku svetiel majákov je absorbovaná časticami obsiahnutými vo vzduchu, takže intenzita svetla je oslabená. To je charakterizované koeficientom priehľadnosti atmosféry

kde ja0 - intenzita svetla zdroja; /1 - intenzita svetla v určitej vzdialenosti od zdroja, braná ako jednotka.

TO Koeficient priehľadnosti atmosféry je vždy menší ako jednota, čo znamená, že geografický rozsah- to je teoretické maximum, ktoré v reálnych podmienkach nedosahuje dosah viditeľnosti, s výnimkou anomálnych prípadov.

Hodnotenie priehľadnosti atmosféry v bodoch je možné vykonať na stupnici viditeľnosti z tab. 51 MT-75 v závislosti od stavu atmosféry: dážď, hmla, sneh, opar atď.

Tak vzniká koncept rozsah meteorologickej viditeľnosti, ktorá závisí od priehľadnosti atmosféry.

Hodnotený vizuálny rozsah požiar sa nazýva optický rozsah viditeľnosti pri meteorologickej viditeľnosti 10 míľ (ד = 0,74).

Termín je odporúčaný Medzinárodnou asociáciou autorít majákov (IALA) a používa sa v zahraničí. Na domácich mapách a v navigačných príručkách je uvedený štandardný rozsah viditeľnosti (ak je menší ako geografický).

Štandardná línia pohľadu je optický rozsah pri meteorologickej viditeľnosti 13,5 míle (ד= 0,80).

Navigačné pomôcky „Svetlá“, „Oheň a znamenia“ obsahujú tabuľku rozsahu viditeľnosti horizontu, nomogram viditeľnosti predmetov a nomogram rozsahu optickej viditeľnosti. Do nomogramu môžete vstúpiť intenzitou svetla v kandelách, nominálnym (štandardným) dosahom a meteorologickou viditeľnosťou, v dôsledku čoho získate optický rozsah viditeľnosti požiaru (obr. 1.19).

Navigátor musí experimentálne zhromažďovať informácie o otváracích rozsahoch konkrétnych svetiel a značiek v navigačnej oblasti za rôznych poveternostných podmienok.

Kapitola VII. Navigácia.

Navigácia je základom vedy o navigácii. Navigačným spôsobom navigácie je navigovať loď z jedného miesta na druhé najvýhodnejším, najkratším a najbezpečnejším spôsobom. Táto metóda rieši dva problémy: ako nasmerovať loď po zvolenej dráhe a ako určiť jej miesto v mori na základe prvkov pohybu lode a pozorovaní pobrežných objektov, berúc do úvahy vplyv vonkajších síl na loď - vietor a prúd.

Aby ste si boli istí bezpečnosťou pohybu vášho plavidla, potrebujete poznať polohu plavidla na mape, ktorá určuje jeho polohu vo vzťahu k nebezpečenstvám v danej navigačnej oblasti.

Navigácia rozvíja základy navigácie, študuje:

Rozmery a povrch zeme, spôsoby zobrazenia zemského povrchu na mapách;

Spôsoby výpočtu a stanovenia dráhy plavidla na námorných mapách;

Metódy určovania polohy plavidla na mori podľa pobrežných objektov.

§ 19. Základné informácie o navigácii.

1. Základné body, kružnice, priamky a roviny

Naša Zem má tvar gule s hlavnou poloosou OE rovná 6378 km, a vedľajšia poloos ALEBO 6356 km(obr. 37).

Ryža. 37. Určenie súradníc bodu na zemskom povrchu

V praxi, s určitým predpokladom, možno Zem považovať za guľu rotujúcu okolo osi, ktorá zaujíma určitú polohu v priestore.

Na určenie bodov na zemskom povrchu je zvykom ho mentálne rozdeliť na zvislé a vodorovné roviny, ktoré tvoria čiary so zemským povrchom – poludníky a rovnobežky. Konce pomyselnej osi rotácie zeme sa nazývajú póly - severný alebo severský a južný alebo južný.

Meridiány sú veľké kruhy prechádzajúce cez oba póly. Rovnobežky sú malé kruhy na zemskom povrchu rovnobežné s rovníkom.

Rovník - veľký kruh, ktorej rovina prechádza stredom zeme kolmo na os jej rotácie.

Tak poludníkov, ako aj rovnobežiek na zemskom povrchu si možno predstaviť nespočetne. Rovník, poludníky a rovnobežky tvoria mriežku geografických súradníc Zeme.

Umiestnenie akéhokoľvek bodu ALE na zemskom povrchu možno určiť podľa zemepisnej šírky (f) a zemepisnej dĺžky (l) .

Zemepisná šírka miesta je oblúk poludníka od rovníka k rovnobežke daného miesta. V opačnom prípade: zemepisná šírka miesta sa meria stredovým uhlom uzavretým medzi rovinou rovníka a smerom od stredu Zeme k danému miestu. Zemepisná šírka sa meria v stupňoch od 0 do 90° od rovníka k pólom. Pri výpočte sa berie do úvahy, že severná zemepisná šírka f N má znamienko plus, južná šírka - f S mínus.

Rozdiel v zemepisnej šírke (f 1 - f 2) je oblúk poludníka uzavretý medzi rovnobežkami týchto bodov (1 a 2).

Zemepisná dĺžka miesta je oblúk rovníka od nultého poludníka k poludníku daného miesta. Inak: zemepisná dĺžka miesta sa meria oblúkom rovníka uzavretým medzi rovinou nultého poludníka a rovinou poludníka daného miesta.

Rozdiel v zemepisných dĺžkach (l 1 -l 2) je oblúk rovníka uzavretý medzi poludníkmi daných bodov (1 a 2).

Primárny poludník - Greenwichský poludník. Od nej sa meria zemepisná dĺžka v oboch smeroch (východ a západ) od 0 do 180 °. Západná zemepisná dĺžka sa meria na mape naľavo od greenwichského poludníka a vo výpočtoch sa berie so znamienkom mínus; východ - doprava a má znamienko plus.

Zemepisná šírka a dĺžka akéhokoľvek bodu na Zemi sa nazývajú geografické súradnice tohto bodu.

2. Rozdelenie pravého horizontu

Mentálne imaginárna horizontálna rovina prechádzajúca okom pozorovateľa sa nazýva rovina skutočného horizontu pozorovateľa, alebo skutočný horizont (obr. 38).

Predpokladajme, že v bode ALE je oko pozorovateľa, čiara ZABC- vertikála, HH 1 - rovina skutočného horizontu a čiara P NP S - os rotácie zeme.

Z mnohých vertikálnych rovín sa iba jedna rovina na výkrese zhoduje s osou rotácie Zeme a bodom ALE. Priesečník tejto zvislej roviny so zemským povrchom dáva na nej veľký kruh P N BEP SQ, ktorý sa nazýva skutočný poludník miesta alebo poludník pozorovateľa. Rovina skutočného poludníka sa pretína s rovinou skutočného horizontu a dáva na ňom čiaru sever-juh NS. Linka au, kolmá na čiaru skutočného severu a juhu sa nazýva čiara skutočného východu a západu (východ a západ).

Štyri hlavné body skutočného horizontu – sever, juh, východ a západ – teda zaujímajú celkom jednoznačnú polohu kdekoľvek na Zemi, s výnimkou pólov, vďaka ktorým môžu byť vzhľadom na tieto body rôzne smery pozdĺž horizontu. určený.

Smery N(sever), S (juh), O(východ), W(západ) sa nazývajú hlavné body. Celý obvod horizontu je rozdelený na 360°. Rozdelenie sa robí z bodu N v smere hodinových ručičiek.

Medziľahlé smery medzi hlavnými bodmi sa nazývajú štvrtinové body a nazývajú sa NIE, SO, JZ, SZ. Veľké a štvrtinové loxe majú nasledujúce hodnoty v stupňoch:

Ryža. 38. Skutočný horizont pozorovateľa

3. Viditeľný horizont, rozsah viditeľného horizontu

Vodná plocha viditeľná z plavidla je ohraničená kruhom tvoreným zdanlivým priesečníkom nebeskej klenby s hladinou vody. Tento kruh sa nazýva viditeľný horizont pozorovateľa. Dosah viditeľného horizontu závisí nielen od výšky očí pozorovateľa nad vodnou hladinou, ale aj od stavu atmosféry.

Obrázok 39. Rozsah viditeľnosti objektu

Veliteľ plavidla musí vždy vedieť, ako ďaleko vidí horizont v rôznych polohách, napríklad stojí pri kormidle, na palube, v sede atď.

Rozsah viditeľného horizontu je určený vzorcom:

d = 2,08

alebo približne pre výšku očí pozorovateľa menšiu ako 20 m od vzorec:

d=2,

kde d je rozsah viditeľného horizontu v míľach;

h je výška oka pozorovateľa, m.

Príklad. Ak je výška oka pozorovateľa h = 4 m, potom je dosah viditeľného horizontu 4 míle.

Rozsah viditeľnosti pozorovaného objektu (obr. 39), alebo, ako sa tomu hovorí, geografický rozsah D n , je súčet rozsahov viditeľného horizontu od výška tohto objektu H a výška oka pozorovateľa A.

Pozorovateľ A (obr. 39), nachádzajúci sa vo výške h, zo svojej lode vidí horizont len ​​na vzdialenosť d 1, teda do bodu B na vodnej hladine. Ak je však pozorovateľ umiestnený v bode B na vodnej hladine, potom by mohol vidieť maják C , nachádza sa vo vzdialenosti d2 od nej ; teda pozorovateľ nachádzajúci sa v bode ALE, uvidí maják zo vzdialenosti rovnajúcej sa D n :

Dn=d1+d2.

Rozsah viditeľnosti objektov umiestnených nad hladinou vody možno určiť podľa vzorca:

Dn = 2,08 (+).

Príklad. Výška majáku H = 1b.8 m, výška oka pozorovateľa h = 4 m.

Riešenie. D n \u003d l 2,6 míle alebo 23,3 km.

Rozsah viditeľnosti objektu sa tiež určuje približne podľa Struiského nomogramu (obr. 40). Priložením pravítka tak, že výšky zodpovedajúce oku pozorovateľa a pozorovanému objektu sú spojené jednou priamkou, sa získa rozsah viditeľnosti na strednej stupnici.

Príklad. Nájdite rozsah viditeľnosti objektu s výškou nad hladinou mora v 26.2 m vo výške očí pozorovateľa nad hladinou mora 4,5 m.

Riešenie. D n= 15,1 míle (prerušovaná čiara na obr. 40).

Na mapách, plavebných smeroch, v navigačných pomôckach, v popise značiek a svetiel je rozsah viditeľnosti uvedený pre výšku oka pozorovateľa 5 m od vodnej hladiny. Keďže na malej lodi sa oko pozorovateľa nachádza pod 5 m, pre neho bude dosah viditeľnosti menší, ako je uvedené v návodoch alebo na mape (pozri tabuľku 1).

Príklad. Mapa ukazuje rozsah viditeľnosti majáku na 16 míľ. To znamená, že pozorovateľ uvidí tento maják zo vzdialenosti 16 míľ, ak je jeho oko vo výške 5 m nad úrovňou mora. Ak je oko pozorovateľa vo výške 3 m, potom sa viditeľnosť primerane zníži o rozdiel v rozsahu viditeľnosti horizontu pre výšky 5 a 3 m. Rozsah viditeľnosti horizontu pre nadmorskú výšku 5 m rovná sa 4,7 míle; pre výšku 3 m- 3,6 míle, rozdiel 4,7 - 3,6 = 1,1 míle.

V dôsledku toho sa rozsah viditeľnosti majáku nebude rovnať 16 míľam, ale iba 16 - 1,1 = 14,9 míľ.

Ryža. 40. Struiského nomogram

Hovorí o úžasné vlastnosti naše videnie – od schopnosti vidieť vzdialené galaxie až po schopnosť zachytiť zdanlivo neviditeľné svetelné vlny.

Rozhliadnite sa po miestnosti, v ktorej sa nachádzate – čo vidíte? Steny, okná, farebné predmety – to všetko sa zdá byť také známe a samozrejmé. Je ľahké zabudnúť, že svet okolo seba vidíme len vďaka fotónom – časticiam svetla odrazeným od predmetov a dopadajúcim na sietnicu oka.

V sietnici každého z našich očí je približne 126 miliónov buniek citlivých na svetlo. Mozog dešifruje informácie prijaté z týchto buniek o smere a energii fotónov dopadajúcich na ne a mení ich na rôzne tvary, farby a intenzitu osvetlenia okolitých predmetov.

Ľudské videnie má svoje hranice. Nie sme teda schopní vidieť rádiové vlny vyžarované elektronickými zariadeniami, ani vidieť tie najmenšie baktérie voľným okom.

Vďaka pokrokom vo fyzike a biológii je možné definovať hranice prirodzeného videnia. „Akýkoľvek predmet, ktorý vidíme, má určitý ‚prah‘, pod ktorým ho prestávame rozlišovať,“ hovorí Michael Landy, profesor psychológie a neurovedy na New York University.

Pozrime sa najskôr na túto hranicu z hľadiska našej schopnosti rozlišovať farby – možno úplne prvá schopnosť, ktorá nám v súvislosti s videním napadne.

Naša schopnosť rozlišovať napr. Fialová z purpurovej súvisí s vlnovou dĺžkou fotónov, ktoré dopadajú na sietnicu. V sietnici sú dva typy svetlocitlivých buniek – tyčinky a čapíky. Čípky sú zodpovedné za vnímanie farieb (tzv. denné videnie), zatiaľ čo tyčinky nám umožňujú vidieť odtiene šedej pri slabom osvetlení – napríklad v noci (nočné videnie).

V ľudskom oku existujú tri typy čapíkov a zodpovedajúci počet typov opsínov, z ktorých každý je obzvlášť citlivý na fotóny s určitým rozsahom vlnových dĺžok svetla.

Kužele typu S sú citlivé na fialovo-modrú časť viditeľného spektra s krátkou vlnovou dĺžkou; Kužele typu M sú zodpovedné za zeleno-žltú (stredná vlnová dĺžka) a kužele typu L sú zodpovedné za žlto-červenú (dlhá vlnová dĺžka).

Všetky tieto vlny, ako aj ich kombinácie, nám umožňujú vidieť celú škálu farieb dúhy. „Všetky zdroje viditeľné pre človeka Svetlo, s výnimkou množstva umelých (napríklad refrakčný hranol či laser), vyžaruje zmes vĺn rôznych vlnových dĺžok,“ hovorí Landy.

Zo všetkých fotónov, ktoré existujú v prírode, sú naše čapíky schopné zachytiť len tie, ktoré sa vyznačujú vlnovou dĺžkou vo veľmi úzkom rozsahu (zvyčajne od 380 do 720 nanometrov) – tomu sa hovorí spektrum viditeľného žiarenia. Pod týmto rozsahom sú infračervené a rádiové spektrá - vlnová dĺžka nízkoenergetických fotónov druhého z nich sa pohybuje od milimetrov po niekoľko kilometrov.

Na druhej strane viditeľného rozsahu vlnových dĺžok je ultrafialové spektrum, za ním nasleduje röntgenové žiarenie a potom spektrum gama žiarenia s fotónmi, ktorých vlnová dĺžka nepresahuje bilióntiny metra.

Hoci videnie väčšiny z nás je obmedzené na viditeľné spektrum, ľudia s afakiou – absenciou šošovky v oku (v dôsledku chirurgická operácia so šedým zákalom alebo menej často v dôsledku vrodená vada) - sú schopní vidieť ultrafialové vlny.

V zdravom oku šošovka blokuje ultrafialové vlnové dĺžky, no v jeho neprítomnosti je človek schopný vnímať vlnové dĺžky do cca 300 nanometrov ako modrobielu farbu.

Štúdia z roku 2014 poznamenáva, že v istom zmysle všetci môžeme vidieť aj infračervené fotóny. Ak dva takéto fotóny zasiahnu tú istú bunku sietnice takmer súčasne, ich energia sa môže sčítať a zmeniť neviditeľné vlnové dĺžky povedzme 1000 nanometrov na viditeľnú vlnovú dĺžku 500 nanometrov (väčšina z nás vníma vlnové dĺžky tejto vlnovej dĺžky ako studenú zelenú farbu).

Koľko farieb vidíme?

v oku zdravý človek tri druhy kužeľov, z ktorých každý je schopný rozlíšiť asi 100 rôznych farieb. Z tohto dôvodu väčšina výskumníkov odhaduje počet farieb, ktoré dokážeme rozlíšiť, na približne milión. Vnímanie farieb je však veľmi subjektívne a individuálne.

Jameson vie, o čom hovorí. Študuje víziu tetrachromátov - ľudí so skutočne nadľudskými schopnosťami rozlišovať farby. Tetrachromacia je zriedkavá, väčšinou u žien. V dôsledku genetickej mutácie majú ďalší, štvrtý typ čapíkov, ktorý im umožňuje podľa hrubých odhadov vidieť až 100 miliónov farieb. (U ľudí trpiacich Farbosleposť, alebo dichrómany, existujú len dva typy kužeľov – nerozlišujú viac ako 10 000 farieb.)

Koľko fotónov potrebujeme, aby sme videli zdroj svetla?

Vo všeobecnosti kužele vyžadujú na optimálne fungovanie oveľa viac svetla ako tyče. Z tohto dôvodu pri slabom osvetlení naša schopnosť rozlišovať farby klesá a do činnosti sa zapájajú tyčinky, ktoré poskytujú čiernobiele videnie.

V ideálnych laboratórnych podmienkach, v oblastiach sietnice, kde tyčinky väčšinou chýbajú, môžu čapíky vystreliť, keď ich zasiahne len niekoľko fotónov. Tyčinky však odvedú ešte lepšiu prácu pri zachytení aj toho najslabšieho svetla.

Ako ukazujú experimenty, ktoré sa prvýkrát uskutočnili v 40. rokoch 20. storočia, stačí jedno kvantum svetla, aby ho naše oko videlo. „Človek je schopný vidieť iba jeden fotón," hovorí Brian Wandell, profesor psychológie a elektrotechniky na Stanfordskej univerzite. „Väčšia citlivosť sietnice jednoducho nedáva zmysel."

V roku 1941 výskumníci z Kolumbijskej univerzity uskutočnili experiment - subjekty boli privedené do tmavej miestnosti a dali ich očiam určitý čas, aby sa prispôsobili. Tyčinkám trvá niekoľko minút, kým dosiahnu plnú citlivosť; preto, keď zhasneme svetlo v miestnosti, na chvíľu stratíme schopnosť čokoľvek vidieť.

Potom bolo na tváre subjektov nasmerované blikajúce modro-zelené svetlo. S pravdepodobnosťou vyššou ako bežná šanca účastníci experimentu zaznamenali záblesk svetla, keď na sietnicu zasiahlo iba 54 fotónov.

Nie všetky fotóny dosahujúce sietnicu sú zaregistrované fotosenzitívnymi bunkami. Vzhľadom na túto okolnosť vedci dospeli k záveru, že len päť fotónov aktivujúcich päť rôznych tyčiniek v sietnici stačí na to, aby človek videl záblesk.

Najmenšie a najvzdialenejšie viditeľné objekty

Možno vás prekvapí nasledujúca skutočnosť: naša schopnosť vidieť objekt vôbec nezávisí od jeho fyzickej veľkosti či vzdialenosti, ale od toho, či aspoň zopár ním vyžarovaných fotónov zasiahne našu sietnicu.

„Jediná vec, ktorú oko potrebuje, aby niečo videlo, je určité množstvo svetla vyžarovaného alebo odrazeného objektom,“ hovorí Landy. „Všetko závisí od počtu fotónov, ktoré zasiahnu sietnicu. po druhé, stále ho môžeme vidieť, ak vyžaruje dostatok fotónov."

V učebniciach psychológie sa často uvádza, že za bezoblačnej tmavej noci je plameň sviečky vidieť na vzdialenosť až 48 km. V skutočnosti je naša sietnica neustále bombardovaná fotónmi, takže jediné kvantum svetla vyžarovaného z veľkej vzdialenosti sa jednoducho stratí v ich pozadí.

Aby sme si predstavili, ako ďaleko môžeme vidieť, pozrime sa na nočnú oblohu posiatu hviezdami. Veľkosti hviezd sú obrovské; mnohé z tých, ktoré vidíme voľným okom, majú priemer milióny kilometrov.

Avšak aj tie najbližšie k nám hviezdy sa nachádzajú vo vzdialenosti viac ako 38 biliónov kilometrov od Zeme, takže ich zdanlivé veľkosti sú také malé, že ich naše oči nedokážu rozlíšiť.

Na druhej strane hviezdy stále pozorujeme ako jasné bodové zdroje svetla, pretože nimi vyžarované fotóny prekonávajú gigantické vzdialenosti, ktoré nás delia, a dopadajú na naše sietnice.

Všetky jednotlivé viditeľné hviezdy na nočnej oblohe sú v našej galaxii - Mliečnej dráhe. Najvzdialenejší objekt od nás, ktorý môže človek vidieť voľným okom, sa nachádza mimo Mliečnej dráhy a sám je hviezdokopou – je to hmlovina Andromeda, ktorá sa nachádza vo vzdialenosti 2,5 milióna svetelných rokov alebo 37 kvintiliónov km od Slnko. (Niektorí ľudia tvrdia, že za obzvlášť tmavých nocí im ostré videnie umožňuje vidieť galaxiu Triangulum, ktorá sa nachádza vo vzdialenosti asi 3 milióny svetelných rokov, ale toto tvrdenie nechajú na svedomí.)

Hmlovina Andromeda obsahuje jeden bilión hviezd. Kvôli veľkej vzdialenosti sa nám všetky tieto svietidlá spájajú do sotva rozlíšiteľného zrnka svetla. Zároveň je veľkosť hmloviny Andromeda kolosálna. Dokonca aj v takej obrovskej vzdialenosti je jeho uhlová veľkosť šesťkrát väčšia ako priemer spln. Z tejto galaxie sa k nám však dostane tak málo fotónov, že je na nočnej oblohe sotva viditeľná.

Limit zrakovej ostrosti

Prečo v hmlovine Andromeda nevidíme jednotlivé hviezdy? Faktom je, že rozlíšenie alebo ostrosť videnia má svoje obmedzenia. (Zraková ostrosť sa vzťahuje na schopnosť rozlíšiť prvky, ako je bod alebo čiara, ako samostatné objekty, ktoré sa nespájajú so susednými objektmi alebo s pozadím.)

V skutočnosti sa zraková ostrosť dá popísať rovnako ako rozlíšenie monitora počítača – z hľadiska minimálnej veľkosti pixelov, ktoré ešte dokážeme rozlíšiť ako jednotlivé body.

Hranice zrakovej ostrosti závisia od viacerých faktorov – napríklad od vzdialenosti medzi jednotlivými čapíkmi a tyčinkami v sietnici. Nemenej dôležitú úlohu zohrávajú optické vlastnosti očná buľva, vďaka čomu nie každý fotón zasiahne svetlocitlivú bunku.

Teoreticky štúdie ukazujú, že naša zraková ostrosť je obmedzená schopnosťou rozlíšiť asi 120 pixelov na uhlový stupeň (jednotka uhlového merania).

Praktickou ilustráciou limitov ľudskej zrakovej ostrosti môže byť predmet veľkosti nechtu umiestnený na dĺžku paže, na ktorom je aplikovaných 60 horizontálnych a 60 vertikálnych čiar striedajúcich sa bielej a čiernej farby, ktoré tvoria podobu šachovnice. „Zrejme ide o najmenšiu kresbu, ktorá je ešte schopná rozlíšiť ľudské oko“ hovorí Landy.

Na tomto princípe sú založené tabuľky, ktoré používajú oftalmológovia na kontrolu zrakovej ostrosti. Najznámejšou tabuľkou Sivtsev v Rusku sú rady čiernych veľkých písmen na bielom pozadí, ktorých veľkosť písma sa každým riadkom zmenšuje.

Zraková ostrosť človeka je určená veľkosťou písma, pri ktorom prestáva jasne vidieť obrysy písmen a začína ich zamieňať.

Práve hranica zrakovej ostrosti vysvetľuje fakt, že nie sme schopní vidieť voľným okom biologická bunka, ktorý má veľkosť len niekoľko mikrometrov.

Ale netráp sa tým. Schopnosť rozlíšiť milión farieb, zachytiť jednotlivé fotóny a vidieť galaxie vzdialené niekoľko kvintiliónov kilometrov je veľmi dobrý výsledok, vzhľadom na to, že náš zrak poskytuje pár rôsolovitých guľôčok v očných jamkách, ktoré sú spojené s jedným a pol kilogramu poréznej hmoty v lebke.