Определение градусов по солнцу

Определение сторон света по Солнцу и часам

Если под рукой не оказалось ни компаса, ни навигатора, а сориентироваться на местности все же нужно, наиболее эффективными способами для определения сторон света, ориентирования карты на местности (например, в лесу), нахождения своего местоположения и определения направления дальнейшего движения могут служить способы ориентирования по небесным светилам — звездам и Луне.

Отдельно мы подробно говорили про ориентирование по Полярной звезде. Сейчас же сконцентрируем наше внимание на способах ориентирования по Солнцу — самой близкой к нам звезде, — а именно на способах ориентирования по Солнцу и часам.

На рассвете Солнце находится на востоке. Следовательно, если стать лицом к нему, то справа будет юг, слева — север, за спиной — Запад.

Как ориентироваться по Солнцу с помощью часов

Мне известно три способа ориентирования по Солнцу и часам. Все эти способы базируются на нескольких аксиомах:

Солнце встает на востоке и садится на западе, при этом чаще всего точное место восхода и захода отклонено в северную либо южную сторону.
В середине дня Солнце проходит через прямую, соединяющую северное направление с южным.
Солнце движется по небесной сфере с угловой скоростью примерно равной 15 градусам в час, то есть в два раза медленнее часовой стрелки часов.
Если стать лицом на север, то позади окажется юг, справа — восток, слева — запад. Понимая это, можно, зная всего одну сторону света, найти все остальные.

Подробнее об этих и других фактах, а также о том, откуда они взяты и почему работают так, а не иначе, можно прочитать в отдельной статье. Сейчас же предлагаю перейти непосредственно к описанию методов ориентирования.

Способ №1. По ключевым точкам

Данный способ основан на понимании того, что Солнце в 6 часов утра находится приблизительно на востоке, а в 6 часов вечера — приблизительно на западе. Из всех способов ориентирования по Солнцу этот, пожалуй, самый простой.

Этот способ помогает решать и обратную задачу — по положению тени и известным сторонам света определять время.

С 12 часами дня все немного сложнее: в средних и высоких широтах северного полушария в полдень Солнце будет на юге, в средних и высоких широтах южного полушария — на севере. В тропиках и на экваторе в течение года Солнце в полдень может оказаться то на севере, то на юге, а иногда и строго над головой наблюдателя. Подробно этот вопрос мы разбирали здесь…

Исходя из этого, можно более-менее точно узнать расположение сторон света в 6:00, 12:00 и 18:00. Для этого определяется направление на Солнце, делается вывод о стороне света, которая соответствует этому направлению, а затем, зная одну сторону света, находятся все остальные.

Данный метод позволяет быстро сориентироваться на местности, но его главным недостатком является привязка лишь к трем ключевым точкам — моментам времени, когда Солнце примерно совпадает с основными направлениями сторон света. Использовать же его в другие моменты времени не представляется возможным.

Способ №2. По аналоговым часам и Солнцу

Этот способ основан на знании того, что в средних и высоких широтах северного полушария Солнце движется по небосводу по часовой стрелке с угловой скоростью, равной половине от скорости движения часовой стрелки на часах. Это, по сути, — усовершенствованный первый способ.

Чтобы определить стороны света по аналоговым часам и Солнцу, следует придерживаться следующей инструкции:

Часы располагаются горизонтально. Циферблат должен быть направлен вверх.
Часы поворачиваются в горизонтальной плоскости так, чтобы часовая стрелка указала на Солнце, а точнее на его проекцию на горизонт.
От центра циферблата проводится луч так, чтобы он оказался строго между часовой стрелкой и цифрой «12». При этом в утренние часы этот луч будет находиться в промежутке от 6 до 12, а в вечерние — в промежутке от 12 до 6, если смотреть по часовой стрелке. Этот луч и укажет приблизительное направление на юг.

Существует вариация этого метода с использованием спички. Для этого:

Часы располагаются горизонтально циферблатом вверх.
Между часовой стрелкой и цифрой «12» на циферблате мысленно отмечается точка.
Возле этой точки сбоку к корпусу часов прикладывается спичка так, чтобы она была перпендикулярна плоскости циферблата.
Часы с прислоненной к ним спичкой вращаются в горизонтальной плоскости до тех пор, пока тень от спички не пересечет центр циферблата.
Луч, проведенный из центра циферблата через цифру «12» укажет приблизительное направление на юг.

Методы с использованием аналоговых часов хорошо будут работать только в том случае, если Солнце в течение дня будет двигаться низко над горизонтом. Чем выше солнечный зенит в конкретном регионе в конкретное время года, тем большую ошибку эти методы будут давать.

Например, они будут прекрасно работать за полярным кругом во время полярного дня, неплохо — в средних широтах в зимний период, и окажутся совершенно непригодными для ориентирования — в летних тропиках и на экваторе.

Кроме того, я не зря указал, что способ ориентирования по Солнцу и аналоговым часам предназначен для северного полушария. В южном полушарии, где Солнце движется справа налево, этот метод ориентирования нужно менять (о том, как это сделать, мы говорили в другой статье). Однако пользоваться им при этом становится сложнее, а значит увеличивается вероятность допущения ошибки. В таких ситуациях лучше применять другой способ, о котором поговорим далее.

Способ №3. По пройденному Солнцем пути

Это мой авторский способ ориентирования, основанный на знании скорости движения Солнца по небосводу. Он был придуман несколько лет назад и показал свою эффективность на практике в условиях различных походов.

Рассмотрим его на примере средних широт северного полушария, где в 12 часов дня Солнце будет находится приблизительно на юге.

Зная время в данный момент, нетяжело определить, сколько часов осталось до 12, или сколько часов прошло после 12 часов дня, то есть того момента, когда Солнце было на юге. Зная положение Солнца в данный момент, скорость и направление его движения по небосводу, можно легко определить, где Солнце окажется или было в 12:00, тем самым определив направление на юг.

Предположим, что в данный момент 8 часов утра. Это значит, что до 12 часов осталось 4 часа. То есть через 4 часа Солнце окажется на юге, сместившись слева направо от положения, в котором находится в данный момент. Определяем расстояние, на которое нужно сместиться Солнцу, чтобы оказаться на юге: 4 часа умножаем на 15 градусов в час — получаем 60 градусов. То есть от того положения Солнца, где оно находится в данный момент времени, нужно отступить вправо угловое расстояние равное 60 градусам — и полученное направление будет соответствовать направлению на юг.

Зная, что на расстоянии 57 см от глаз 1 сантиметр соответствует примерно 1 градусу, можно легко без транспортира найти направление на юг. Выставленный на этом расстоянии кулак с отогнутым в сторону большим пальцем соответствует примерно 15–17 см, то есть 15–17 градусам. Соответственно, четыре таких кулака будут соответствовать примерно 60 градусам.

Конечно, в этом случае было бы удобнее отступить не 60 градусов вправо, определяя юг, а 30 градусов влево, определяя восток: это уменьшило бы ошибку и несколько бы сократило временные затраты. Однако я решил не путать читателя и решил задачу по описанной ранее схеме.

Недостатки у данного способа те же, что и у предыдущего, однако есть и ряд преимуществ. Так, например, не нужны аналоговые часы, то есть часы со стрелками: для этого способа достаточно электронных часов, мобильного телефона или радиоточки, по которой сообщают текущее время. Кроме того, этот метод одинаково удобен для использования, как в северном полушарии, так и в южном.

Пользуясь разобранными сегодня методами, необходимо вносить корректировки, связанные с переводом часов на летнее время. Если этого не сделать, ошибки при ориентировании по Солнцу и часам могут значительно возрасти. Об этом мы рассказывали в отдельной статье.

Также для повышения точности стоит вносить корректировку, связанную с рядом других моментов, которые влияют на отклонение «земного» времени от астрономического. Однако зачастую эти моменты не учитываются, поскольку их влияние на точность метода незначительно, ведь данные методы вообще не претендуют на звание точных.

Не лишним будет также отметить, что ориентироваться по Солнцу можно и без часов, однако именно методы с использованием часов позволяют найти стороны света наиболее быстро, хоть и не всегда точно. Именно благодаря своей скорости данные методы целесообразны в большинстве случаев, поскольку чаще всего скорость является приоритетнее точности.

Тем не менее, это вовсе не отменяет необходимости изучения всех вариантов ориентирования, поскольку ситуации бывают разные, а часы, как и любые сложные механизмы, имеют привычку выходить из строя. Поэтому всегда стоит уметь обходиться без них.

Источник

Азимут и высота солнца над горизонтом

Вычисление азимута и высоты солнца над горизонтом по заданным координатам и времени наблюдения. Возможно как задание координат вручную, так и выбор значения из справочника городов.

Продолжаем тему, начатую статьей Восход и закат солнца.

На повестке дня вычисление азимута солнца и его высоты над горизонтом в любой момент времени в точке с заданными координатами. Азимут мы откладываем от севера по часовой стрелке.

Алгоритм расчета взят отсюда. Описал его какой-то хороший швед. Он старался как мог, но все равно для стороннего человека ничего не понятно. Например, я могу еще понять, как мы переходим от одной системы координат к другой, но понять, почему долгота перигелия солнца вычисляется как
, где d — количество дней от эпохи J2000 — это уже выше моих сил.

Видимо где-то далеко, в башне из слоновой кости, сидят астрономы, и все эти цифры рассчитывают, а потом все остальные смертные их используют. Может быть какой-нибудь астроном когда-нибудь расскажет о том, как это все происходит; пока же пришлось взять на веру все эти магические цифры и воплотить расчет в жизнь. Очевидно, так делает большинство.

Есть несколько книг, которые обычно рекомендуют людям на форумах, когда не хотят отвечать развернуто, типа, «смотри вон там», и я тоже приведу их здесь:

Jean Meeus. Astronomical algorithms
Peter Duffett-Smith. Practical Astronomy with your calculator.

Как и в случае калькуляторов для расчета времени восхода и захода солнца, ниже представлены два калькулятора — первый берет информацию о координатах и часовом поясе из справочника городов, т. е. остается только выбрать город и ввести время наблюдения; а второй позволяет задать координаты и часовой пояс «вручную». Информацию о городах могут добавлять в справочник зарегистрированные пользователи.

Отрицательная высота над горизонтом соответствует темному времени суток — солнце «под» горизонтом. Пересечение с горизонтом утром происходит примерно на азимуте 90 градусов, из чего можно сделать смелый вывод, что солнце восходит все-таки на востоке.

Paul Schlyter (это швед) утверждает, что ошибка в расчетах не превышает одной угловой минуты для дат в диапазоне 1900 – 2100.

Источник

Как ориентироваться в лесу по солнцу

С давних времен Солнце помогало путешественникам определять стороны света, найти верный путь и не заблудиться. На сегодняшний день в случае отсутствия или поломки навигационных устройств, небесные светила также помогают людям ориентироваться в незнакомой местности, в том числе и в лесу. В светлое время основным ориентиром является Солнце, благодаря которому можно выбраться из леса и даже спастись.

Способы ориентирования по Солнцу

Существует множество методов, которые позволяют ориентироваться по Солнцу. Основываясь на положении стрелки часов или тени от гномона, а также просто наблюдая за движением светила на горизонте, можно выстроить маршрут дальнейшего пути. В некоторых случаях такой навык может пригодиться не только для достижения определённого объекта на местности, но и для спасения собственной жизни.

При этом существуют некоторые особенности ориентирования, основанные на различном положении звезды в зависимости от времени года и даже от места нахождения наблюдателя.

Восход Солнца точно на востоке, а его закат точно на западе, происходят весной и осенью в дни равноденствия, а именно 21 марта и 23 сентября. В остальные дни положение звезды смещается к северу или югу в зависимости от времени года.

После дня весеннего равноденствия по мере приближения планеты к солнечной звезде восход с каждым днем становится всё ближе к северу. 21 июня, когда фиксируется летнее солнцестояние, можно точно определить, что светило начинает свой путь на северо-востоке, а заходит на северо-западе. Далее движение небесного светила приближается к югу, и в день зимнего солнцестояния (22 декабря) на восходе отмечается юго-восток, на закате — юго-запад.

Эти расчеты относятся именно к Северному полушарию. Если необходимы данные о положении Солнца относительно Южного полушария, то они полностью противоположны.

Ориентирование по ключевым моментам времени

Такой метод ориентирования с помощью Солнца заключается в том, что в конкретное время суток оно находится в определенной точке. В 6 часов утра светило приближено к востоку, и, наоборот, в 6 часов вечера — к западу.

Еще одним ключевым моментом времени является 12 часов дня, так как в это время солнечный ориентир находится над истинным меридианом, а именно пересекает линию север-юг. Если приходится ориентироваться на Северном или Южном полюсах, когда длится полярный день, то в 12 часов ночи оно также пересекает данное направление.

Метод, основанный на ключевых моментах времени, позволяет примерно определить стороны света и выстроить маршрут выхода из леса. Для этого только нужно знать текущее время.

Во время заката нужно повернуться вперед по направлению к Солнцу, это и будет западное направление. Тогда с правой стороны находится север, соответственно, с левой стороны — юг, а сзади окажется восток.

По механическим часам и Солнцу

Принцип такого метода заключается в том, что Солнце перемещается по небу слева направо в два раза медленней движения часовой стрелки. Поэтому при наличии механических часов, которые указывают местное время, и наблюдая за положением небесного светила, возможно вычислить направление на юг. После того, как становится известно одну сторону, определяются остальные.

Данное правило действует только в широтах высокого уровня. При поиске сторон света с помощью часов в низких и средних широтах возникают большие погрешности из-за неравномерной проекции звезды. Поэтому если турист заблудился в лесах этой зоны, то ориентировка по часам и Солнцу может только усугубить ситуацию.

Реализация этого метода позволит определить северо-южное направление. Для этого нужно сделать следующее:

Горизонтально расположить имеющиеся механические часы циферблатом вверх.
Направить стрелку, обозначающую часы, в сторону небесного светила.
Мысленно представить угол между цифрой «12» на циферблате и этой стрелкой.
Поделить полученный угол на две ровные части прямой линией, которая и будет указывать на юг.

Чтобы удобно и точно провести расчеты, нужно запомнить:

если ориентирование проводится в 6 часов утра, то биссектриса должна быть проведена на деление, равное «9»;
если часы показывают 6 часов, но время вечернее, то биссектрису направляют на цифру «3».

Обратите внимание! Данный порядок применяется только в Северном полушарии, так как движение Солнца в этой местности происходит слева направо. В противоположном полушарии действуют другие условия.

По часам без цифр

Метод ориентировки по стрелкам часов является очень распространённым. И не стоит подаваться панике, если в наличии часы без циферблата. С помощью них также можно определить стороны света и выйти на определённый объект.

Электронные часы используют также. В этом случае недостаточно знать время, необходимо изобразить круглый циферблат, также основываясь на текущем положении солнечного ориентира.

В 7 часов утра Солнце расположено на востоке, далее в 13 часов — на юге, и в завершении своего оборота ближе к 19 часам указывает западное направление. Зная ключевые моменты положения звезды, появляется возможность рассчитать промежуточные направления.

По Солнцу и известному времени

Данный метод является новым, поэтому ещё не получил распространения у ориентировщиков. Однако его применение позволяет точно выстроить дальнейший маршрут, имея при себе только часы. При этом можно пользоваться как механическими часами со стрелками, так и электронными.

Метод основан на знании того, что скорость движения небесного светила вдоль горизонта составляет 15 градусов в час. Также для осуществления этого способа нужно знать, где будет находиться звезда через каждые 6 часов, а именно в 6, 12, 18 и 24 часа.

Ориентация по Солнцу и известному времени проходит следующим образом:

Рассчитывается время, которое осталось до наступления 12 часов дня или, наоборот, продлилось после полудня. Это время считается ключевым, так как Солнце в зените пересекает меридиан.
После получения информации о времени и положении звезды, вычисляется угол относительно линии, указывающей север-юг.
В утреннее время полученный угол откладывается по ходу движения солнечного ориентира. При этом наблюдатель должен стоять слева от него, тогда впереди окажется север, а сзади — юг.
После полудня угол подставляется в противоположную сторону, но наблюдатель должен стоять правее от Солнца.

Описанный способ является неудобным для ориентирования в зонах тропических лесов, а также на экваторе. В этих регионах подобные расчеты будут иметь большие погрешности, поэтому лучше воспользоваться другими способами определения сторон, например, с помощью гномона.

По самой короткой тени от гномона

Гномон считается одним из древнейших изобретений, который позволял по исходящей от него тени определить как северо-южное направление, так и высоту Солнца. Гномоном может быть любой единичный вертикальный предмет (столб или колонна), расположенный на ровной открытой поверхности.

Кроме этого, гномон является основной составляющей солнечных часов, которые устанавливаются строго по сторонам света. Еще с древних времен такие часы давали возможность точно узнавать время по тени.

Часто в качестве гномона выбирают длинный объект, что способствует более точным измерениям, так как хорошо видна разница в изменениях тени в длину. Но, с другой стороны, чем длиннее отбрасываемая тень, тем ниже ее четкость. Именно поэтому верхнюю часть гномона делают заостренной.

Пользуясь гномоном, нужно запомнить несколько фактов, которые позволят провести более точные расчеты:

Тень от прибора движется с запада на восток, то есть противоположно движению солнечной звезды.
Появление наикратчайшей тени говорит о наступлении астрономического полдня, а самые длинные тени появляются во время восхода и захода солнечного ориентира.
Самая короткая тень отмечается, когда Солнце достигает зенита. В этот же момент солнечный ориентир достигает линии истинного меридиана.
Тень от гномона быстрее изменяется в начале и конце пути Солнца. В середине дня тень движется с минимальной скоростью, что может помочь в измерениях.

Важно! Ориентирование с помощью гномона проводится в ясную солнечную погоду. Когда наблюдатель зафиксирует самую короткую тень от прибора, то узнает направление на север. В случае с Южным полушарием тень будет нацелена на юг.

Благодаря этому способу можно определить не только наступление полдня без использования часов, но и стороны света, а, соответственно, составить дальнейший маршрут.

По гипотенузе двух теней одинаковой длины

Более точные расчеты могут получиться благодаря способу по гипотенузе двух теней. При этом рекомендуется начинать измерения сразу после рассвета, когда длина тени от гномона изменяется достаточно быстро.

Ориентация в пространстве и определение истинного меридиана в этом случае основывается на том, что траектория небесного светила от востока до северо-южного направления совпадает с траекторией от запада до этой же точки. Для осуществления вычислений по этому методу, необходимо выполнить следующее:

В любой момент времени до полудня зафиксировать конец отбрасываемой от гномона тени, а также запомнить её длину. Первая точка означает направление на запад.
Далее нужно дождаться, когда тень приобретёт такую же длину вечером и проставить отметку, которая указывает восточное направление.
Точки, обозначающей восток и запад, соединяются прямой линией.
Через центр данной линии проводится биссектриса в сторону гномона, которая нацелена на юг. Тогда с противоположной стороны окажется север.

Несмотря на большую точность этого способа, у него есть также и два основных недостатка. Во-первых, требуется много времени, чтобы полностью провести ориентирование. Во-вторых, на проведение измерений влияют погодные условия. Если первую отметку удастся поставить благодаря солнечному утру, то даже небольшая облачность может помешать дальнейшим измерениям.

По конечным точкам двух теней

Основной принцип при использовании этого метода заключается в том, что движение Солнца по небесной сфере происходит с востока на запад, а тень от гномона движется ровно противоположно. Поэтому если поставить две отметки, обозначающие конец тени, с небольшим временным промежутком, например, 20 минут, то луч, проведенный через эти две отметки, будет обозначать направление запад-восток.

По сравнению с предыдущими двумя методами ориентирования по Солнцу и тени, в этом случае потребуется небольшое количество времени, чтобы определить географические стороны света. Но здесь также есть и минусы. Наиболее точные расчеты могут получиться только в дни весеннего и осеннего равноденствий. В другое время из проведенных вычислений выходят большие погрешности.

По положению Солнца

К сожалению, иногда возникают ситуации, когда одинокий путешественник или группа туристов теряются в незнакомом пространстве, при этом, не имея при себе компаса, карты или не зная аварийного азимута. Особенно легко заблудиться в лесу.

В этом случае перед человеком стоит задача выбрать четкое прямое направление дальнейшего пути, а не блуждать зигзагами. Поможет способ, который описывает, как ориентироваться в лесу, наблюдая за положением Солнца. Так можно быстро добраться до значимого ориентира, например, шоссе или реки, а значит, выйти на людную местность.

Есть алгоритм, по которому осуществляется ориентирование по положению Солнца:

для начала необходимо вычислить азимут относительно солнечного ориентир;
найти далеко находящийся ориентир, расположенный в направлении движения человека, и переместиться к нему;
затем по ранее проведённым расчетам дойти до объекта, который определён в качестве следующего ориентира;
следует продолжать передвижение от одного ориентира к другому до момента достижения заблудившимся знакомой или жилой местности.

Совет! Здесь нужно запомнить, что угол вычисляется относительно проекции светящийся звезды, если она расположена перед наблюдателем, с левой или справой стороны. Однако в случае, когда звезда расположена за спиной наблюдателя, то азимут должен находиться относительно тени, исходящей от него.

Определение координат по Солнцу

Заблудившись в незнакомой местности дикой природы, важно использовать любые известные методы определения сторон свет и координат. Отсутствие карты или компаса затрудняет ситуацию. Однако есть возможность примерно определить координаты своего местонахождения с помощью Солнца.

Определение широты происходит по тени от гномона. Кроме него должны быть подготовлены часы и настроены по Гринвичу: от текущего местного времени вычитается установленное значение времени для региона, в котором происходит ориентирование. Оно может быть со знаком «+» или «-».

Для этого необходимо пройти следующие этапы:

В первую очередь находится истинный меридиан по наименьшей тени.
Нужно запомнить время пересечения тени линии истинного меридиана по настроенным часам.
Далее проводятся вычисления с помощью специальной таблицы, в которой указаны поправки времени нахождения звезды в зените. Из 12 вычитается указанное в таблице время в конкретный день.
Высчитывается разница между временем, полученным из 2 пункта, и значением, которое получилось из 3 пункта.
Затем определенная разница делиться на 15 градусов в час, то есть на скорость перемещения Солнца по небу. Таким образом, будет найдена долгота.
На последнем этапе остается только уточнить, на какой долготе осуществляются расчеты. Если солнечный ориентир оказался в зените до времени, посчитанного по 3 пункту, значит долгота восточная.

Солнечное ориентирование в пасмурную погоду

Ориентация по Солнцу возможна не только в ясную погоду. Даже если небесное светило закрыто облаками, то есть возможность понаблюдать за тенью, которую отбрасывают окружающие объекты.

Как ориентироваться в этом случае:

необходимо найти длинную тонкую палку и воткнуть ее в землю так, чтобы не было видно тени от неё. Это означает, что ориентир находится ровно над её верхушкой;
с течением времени будет видна тень. Тогда нужно делать отметки или выкладывать камни на места, где находился конец палки;
соединив отметки, получится линия, нацеленная на восток и запад;
чтобы найти северо-южное направление, следует провести перпендикуляр относительно готовой линии.

Возможные трудности

В зависимости от различных обстоятельств путешественник может сталкиваться с некоторыми трудностями при ориентировании по небесному светилу:

Небо закрыто густыми и черными тучами. Иногда всё же можно увидеть солнечный ориентир, но погрешность в измерениях увеличится.
Ориентирование проводится в дни летнего и зимнего солнцестояния в крайних широтах планеты на севере или юге. В этом случае Солнце либо практически не садиться, либо практически не встает.
Движение небесного светила в Южном полушарии. При расчетах нужно учитывать, что Солнце движется против часовой стрелки.

Ориентирование по Солнцу является надежным способом определения местонахождения в лесу и в другой незнакомой местности. В случае, когда у заблудившегося туриста не оказалось навигационных приборов и карты, благодаря небесному светилу можно составить наиболее точное направление дальнейшего движения.

Узнали что-то новое после прочтения статьи? Поделитесь этим в комментариях!

Видео по теме

Автор статей, эксперт по выживанию и чрезвычайным ситуациям. Имею опыт работы в структурах МЧС. Люблю путешествия с палатками.

Источник