Как точно определить координаты по звёздам?

[susaninVV]

Добрый день, All!

Как можно определить свои координаты имея:
- небо звездное (солнечное, лунное) 1 штука.
- могу достать ещё всякую не очень дорогую технику: бинокль, секундомер, фотоаппарат (цифровой либо плёночный), радиоприёмник с сигналами точного времени (те которые шесть раз 'пи' в начале каждого часа) ...

Всяких GPS нет.

Можно ли определить координаты с большой точностью (порядка 25 метров.)?

С какой точностью можно определить координаты?

Не поможет ли мне луна? Насколько я понимаю момент 'захода' звезды за луну 'на глаз' можно замерить достаточно точно. А это время зависит от моих координат. Других столь точно замеряемых моментов на небе я придумать не могу.

[May]

25 метров это, грубо говоря, 1 угловая секунда.

1. С точностью 1" определить координаты гвоздем и топором нельзя. С универсальным инструментом - можно, и то если уметь его настраивать по всем правилам и въехать в методику наблюдений и обработки.
2. В Астрономическом календаре (постоянная часть) глава 2 посвящена упрощенным методам определения координат. Можно попытаться применить на практике и получить координаты с точностью несколько угл.минут (ошибка в несколько километров на поверхности). Ну это если хорошо постараться. И то это будут астрономические координаты, а не географические.
3. Если бы все было так просто, то не сущестовало бы геодезической и навигационной астрономии со всей их педантичностью.

А что, есть насущная необходимость определить местонахождение или это каприз? В первом случае я бы,пожалуй, оторвала седалище от кресла и попробовала бы проверить, что можно получить с помощью топора и линейки, да поделилась бы опытом. Из любви к человечеству .

[White Noise]

Да простят меня модераторы за столь большое сообщение.

susaninVV прочитайте небольшую вырезку из великолепного произведения Жюль Верна "Таинственный остров", в которой описывается один из способов определения земных координат с помощью небесных светил.
Все очень легко и доступно описано!
Только погрешность большая - 25 метров точно не будет

Будь у инженера секстант инструмент, который позволяет с большой точностью измерять угловое расстояние между предметами, - вычисление не представило бы никакой трудности. Установив вечером высоту полюса, а на следующий день момент прохождения солнца через меридиан, Сайрес Смит определил бы координаты острова. Но секстанта не было, и его приходилось чем-нибудь заменить.
     Сайрес Смит возвратился в Трубы. При свете очага он обстругал две маленькие гладкие дощечки и соединил их концами, так что получилось нечто вроде циркуля с раздвижными ножками. Для скрепления послужил толстый шип акации, найденный среди хвороста.
     Изготовив свой инструмент, инженер вернулся на берег. Так как необходимо было определить высоту полюса над резко очерченной линией горизонта, то есть над морем, а южный горизонт был скрыт мысом Когтя, то инженеру пришлось искать более удобный пункт. Наилучшим местом был бы, очевидно, берег, выходящий прямо на юг, но к нему преграждала путь довольно глубокая река Благодарности, и переправиться через нее было трудновато.
     Поэтому Сайрес Смит решил производить свои наблюдения на плато Дальнего Вида, учитывая необходимость сделать поправку на его высоту над уровнем моря, которую он предполагал определить на другой день с помощью простых геометрических вычислений. Колонисты направились по левому берегу реки и, достигнув плато, остановились на полянке, выходившей на северо-запад и юго-восток. Эта часть плато возвышалась футов на пятьдесят над холмами правого берега, которые полого спускались с одной стороны до мыса Когтя, а с другой стороны - до южного берега острова. Никакое препятствие не преграждало вида, и горизонт расстилался перед глазами полукругом, начиная от мыса Когтя до мыса Пресмыкающегося На юге линия горизонта, освещенная снизу первыми лучами луны, резко выделялась на небе и могла быть определена с достаточной точностью. В эту минуту созвездие Южного Креста казалось наблюдателю опрокинутым, а Альфа находилась в основании созвездия, более приближенном к Южному полюсу.
     Это созвездие расположено не так близко к Антарктическому полюсу, как Полярная звезда к полюсу арктическому. Звезда Альфа отстоит от него примерно на двадцать семь градусов Сайресу Смиту это было известно, и он должен был учитывать данное расстояние при своих вычислениях К тому же инженер наблюдал эту звезду в момент ее прохождения через нижний меридиан Это значительно облегчало вычисления.
     Сайрес Смит направил одну ножку своего циркуля на морской горизонт, другую - на звезду Альфа и по расстоянию между ними определил угловое расстояние Альфы от горизонта. Чтобы твердо зафиксировать полученный угол, он приколол шипами акации обе ножки прибора к третьей поперечной дощечке, так что расстояние между ними было твердо закреплено.
     После сделанного оставалось лишь вычислить этот угол, с поправкой на высоту над уровнем моря и учитывая понижение горизонта. Для этого надо было определить высоту плато. Величина угла даст высоту звезды Альфа, а следовательно, и полюса над горизонтом - то есть широту острова, ибо широта какой-либо точки на земном шаре всегда равна высоте полюса над горизонтом в этой точке.

Прежде всего надлежало дополнить сделанные накануне вычисления, измерив высоту плато Дальнего Вида над уровнем моря.
     - Не понадобится ли вам тот инструмент, которым вы пользовались вчера? - спросил Харберт инженера.
     - Нет, мой мальчик, -  ответил тот. -  Мы будем вычислять другим способом, но почти столь же точно.
     Харберт, который всегда стремился узнать что-нибудь новое, последовал за инженером. Сайрес Смит отошел от подножия гранитной стены и спустился к берегу Пенкроф, Наб и журналист были в это время заняты различными работами Инженер вооружился прямым шестом футов в двенадцать длиной Он как можно тщательнее измерил этот шест по своему росту, который был ему известен с точностью до линии Харберт нес переданный ему Смитом отвес, то есть, попросту говоря, камень, привязанный к гибкой лиане.
     Примерно в двадцати футах от края берега и в пятистах футах от отвесной гранитной стены Сайрес Смит погрузил шест на два фута в песок. Основательно укрепив шест, инженер с помощью отвеса поставил его перпендикулярно плоскости горизонта. После этого он отошел на такое расстояние, чтобы луч зрения, исходящий из его глаза, одновременно касался верхнего конца шеста и гребня стены. Сайрес Смит тщательно отметил эту точку колышком и потом спросил Харберта:
     - Ты знаком с начальными основами геометрии?
     - Немного, мистер Сайрес, -  ответил юноша, который не хотел брать на себя слишком много.
     - Помнишь ли ты, каковы свойства подобных треугольников? - Да Их соответственные стороны пропорциональны.
     - Ну так вот, дитя мое, я сейчас построил два подобных прямоугольных треугольника. Катетами меньшего являются отвесный шест и расстояние от подножия шеста до колышка, а гипотенузой - мой луч зрения Катетами второго, большего треугольника являются отвесная стена, высоту которой нам предстоит измерить, и расстояние от подножия стены до колышка; гипотенузой его служит опять-таки мой луч зрения - то есть продолжение первой гипотенузы треугольника.
     - Теперь я понимаю, мистер Сайрес! - воскликнул Харберт. - Расстояние от колышка до шеста так же относится к расстоянию от колышка до стены, как высота места к высоте этой стены.
     - Совершенно верно, - ответил инженер. - Высота шеста нам известна, и, когда мы измерим два первых расстояния, останется только вычислить пропорцию, чтобы получить высоту стены. Таким образом, не придется измерять ее непосредственно. Горизонтальные расстояния были измерены посредством того же шеста, высота которого над уровнем песка равнялась ровно десяти футам.
     Первое расстояние - от колышка до того места, где шест был воткнут в песок было пятнадцать футов Второе расстояние - от колышка до подножия стены - равнялось пятистам футам.
     Закончив измерение, Сайрес Смит с Харбертом вернулись в Трубы.
     Там инженер, взяв плоский камень - нечто вроде слоистого сланца, на котором было удобно писать цифры острой раковиной, написал следующую пропорцию:
     15:500=10:Х, 500 10=5000, 5000:15=333,3 Итак, оказалось, что высота гранитной стены составляет 333 фута <Здесь имеется в виду английский фут, равный 30 сантиметрам>.
     Затем Сайрес Смит взял инструмент, изготовленный им накануне. Расстояние между его ножками соответствовало угловому расстоянию звезды Альфа Южного Креста от горизонта. Инженер как можно точнее измерил этот угол по окружности, разделенной на триста шестьдесят равных частей Угол равнялся десяти градусам. Итак, полное угловое расстояние между горизонтом и полюсом, если прибавить двадцать семь градусов, отделяющие звезду Альфа от Южного полюса, и привести к уровню моря высоту плато, с которого производилось наблюдение, оказалось равно тридцати семи градусам.
     Из этого Сайрес Смит сделал вывод, что остров Линкольна находится на тридцать седьмом градусе южной широты, или, если учесть несовершенство инструментов, между тридцать пятой и сороковой параллелью.
     Чтобы окончательно установить координаты острова, оставалось вычислить его долготу. Инженер собирался сделать это в полдень, то есть в момент прохождения солнца через меридиан.

Во время этих приготовлений Сайрес Смит, с своей стороны, тщательно подготовился к наблюдению над солнцем Он отыскал на берегу совершенно чистое место, хорошо выровненное отливом. Тонкий слой песка был гладок, как зеркало, песчинки лежали одна к одной, словно на подбор Впрочем, этот слой мог быть не вполне горизонтальным, а воткнутая в него шестифутовая жердочка могла стоять и не совсем отвесно Наоборот, инженер даже наклонил ее слегка к югу, то есть в противоположную от солнца сторону, ибо не следует забывать, что обитатели острова Линкольна находились в Южном полушарии и потому видели дневное светило не над южным а над северным горизонтом.
     Тут Харберт понял, каким образом инженер собирается установить момент кульминации солнца или его прохождения через меридиан, то есть, другими словами, время полудня для данной местности. Этому должна была служить тень палочки на песке. Таким способом Сайрес Смит без всяких инструментов мог получить достаточно точные результаты.
     Действительно, в ту минуту, когда тень станет короче всего, будет ровно двенадцать часов дня. Наблюдателю оставалось только следить за концом тени, чтобы заметить, когда она снова начнет удлиняться. Наклонив жердь к югу, Смит увеличивав размеры тени, чтобы легче было наблюдать за ее изменениями. Ведь чем крупнее стрелка часов, тем заметнее ее движение. А тень жердочки на песке была, в сущности, той же стрелкой на циферблате.
     Когда нужный момент наступил, Сайрес Смит опустился на колени и начал отмечать постепенное уменьшение тени, втыкая в землю маленькие прутики. Товарищи инженера, низко склонившись, с величайшим интересом следили за этой операцией.
     Журналист держал в руках свой хронометр, готовясь отметить его показания в ту минуту, когда тень будет всего короче. Вычисление производилось 16 апреля, в день, когда среднее время совпадает с истинным временем. Следовательно, показания часов Гедеона Спилета должны были соответствовать истинному вашингтонскому времени, что значительно упрощало вычисления. Между тем солнце медленно подвигалось по небу. Тень от палочки становилась все короче. Но вот инженеру показалось, что она снова начала удлиняться, и он спросил:
     - Который час?
     - Пять часов и одна минута, - немедленно ответил Спилет.
     Теперь оставалось только сделать расчет. Это было весьма просто. Разница во времени между Вашингтоном и островом Линкольна составляла, в круглых цифрах, пять часов - иначе говоря, когда на острове Линкольна наступил полдень, в Вашингтоне было уже пять часов вечера. Солнце в своем кажущемся движении вокруг Земли проходит один градус в четыре минуты, или пятнадцать градусов в час. Пятнадцать градусов, умноженные на пять, составляют семьдесят пять градусов.

Сайрес Смит сообщил эту цифру своим товарищам. Учитывая, как и при измерении широты, погрешности наблюдения, он счел возможным утверждать, что остров Линкольна лежит между тридцать пятой и сороковой параллелями и между сто пятидесятым и сто пятьдесят пятым меридианами к западу от Гринвича.
     Отклонение, как видим, составляло и в том и в другом случае пять градусов, то есть равнялось, считая шестьдесят миль на градус, тремстам милям по широте и по долготе Но эта погрешность не имела значения для дальнейших планов колонистов. Было ясно, что остров Линкольна находится на значительном расстоянии от всякого материка или архипелага, и безрассудно было бы пытаться покрыть это расстояние на простой лодке.