Просто навигация. Часть I

С самого начала морских путешествий  мореплаватели задумывались над вопросами «Где мы находимся?» и «Куда нам плыть?». Одними из первых ответов на них были решения из области, как её сегодня называют, мореходной астрономии: моряки ориентировались по небесным светилам и звёздам. В эпоху исследовательского бума появились первые бумажные карты, недостаточно точные, но при этом бывшие весьма полезными для морских путешественников тех времён. С тех пор картография и связанная с ней навигация претерпели значительные изменения, и в современном мире ни один корабль не выходит из порта без опытного штурмана и набора карт на борту.

Форма и размеры Земли

Бытует ошибочное мнение, что Земля — круглое космическое тело. Во многом так считают из-за её наглядного школьного представления в виде глобуса.

Реальная форма планеты Земля — геоид. Это эллипсоид неправильной формы, близкий по форме к эллипсу вращения вокруг малой оси.

Для математических расчётов за основу была принята наиболее подходящая геометрическая фигура — правильный эллипс, максимально близкий к форме поверхности Земли. Ещё в 1841 году немецкий математик и астроном Фридрих Бессель стал одним из первых, кто оказался наиболее близок к современным расчётам длины большой полуоси земного эллипсоида вращения. Эти расчёты использовались в России вплоть до 1946 года. К слову, расчёты Бесселя менее чем на 800 метров отличались от современных расчётов американских и российских учёных, используемых в системах GPS и ГЛОНАСС.

В судовождении форму Земли принято считать за шар, объём которого равен объёму земного эллипсоида. Самый наглядный инструмент — это старый добрый глобус. Первые глобусы появились ещё в Древней Греции. Самый же старый глобус, дошедший до наших дней — «Земное яблоко» Бехайма — хранится в Германском национальном музее. Его возраст насчитывает более 500 лет, и на нём ещё даже не обозначены два американских материка.

Основные точки и окружности на земном шаре

Ось Земли — это воображаемая прямая линия между двумя географическими полюсами: северным (PN) и южным (PS) (1).

Географические (в навигации — истинные) полюса Земли - точки пересечения оси Земли с поверхностью. Северный полюс находится примерно в 725 км к северу от Гренландии, в середине Северного Ледовитого океана, а Южный находится в пределах Полярного плато Антарктиды.

Экватор — окружность большого круга Земли (2), перпендикулярная земной оси. Экватор, как известно, делит планету на северное и южное полушария. Все окружности, параллельные плоскости экватора, называются параллелями (3).

Меридианы — окружности большого круга Земли, проходящие через полюса. До конца XIX века для определения долготы за нулевой меридиан брался тот, что проходил через центральную обсерваторию страны (в Российской Империи это был Пулковский меридиан). На состоявшейся в 1884 году Международной меридианной конференции было принято решение выбрать один общий меридиан для единства географических расчётов. Им стал английский Гринвичский меридиан (4). По сей день именно он считается нулевым и делит Землю на восточное и западное полушария.

Местоположение судна (как, в принципе, любого другого водного и наземного объекта) записывается в виде географических координат — широты и долготы.

Географическая широта — длина дуги, идущей вдоль меридиана от экватора до данной точки. Для широты экватор является нулевой линией, а полюса имеют значение 90°. В зависимости от положения точки широта может быть северной (N) или южной (S) и иметь значение от 0° до 90°.

Географическая долгота — длина дуги, идущей вдоль параллели от Гринвичского (нулевого) меридиана до заданной точки. В зависимости от положения точки долгота может быть восточной (E) или западной (W) и иметь значение от 0° до 180°.

Для примера рассмотрим положение городов Москва и Рио-Де-Жанейро.

Москва находится в северном и восточном полушариях, её координаты 55°N 37°E. А вот Рио находится в южном и западном полушариях и имеет координаты 22°S 43°W.

Но если географически Земля принимается за эллипсоид, а в судовождении — за шар, то возникает вопрос: как же создаются плоские карты местностей и акваторий? Ответ на него станет темой следующей статьи цикла.

Материал подготовлен волонтёрской редакцией WoWS