Содержание
Магнитное склонение, девиация и дрейф по ветру
ВНИМАНИЕ. КОПИРОВАТЬ ЭТИ МАТЕРИАЛЫ НА СВОЙ САЙТ – ЗАПРЕЩЕНО, БЕЗ СОГЛАСИЯ АВТОРА. ЕСЛИ ВЫ ХОТИТЕ РАЗМЕСТИТЬ ЭТУ СТАТЬЮ НА СВОЕМ САЙТЕ, ПИШИТЕ НА info@kabestan.co.uk.
Серия мастер-классов Юрия Фадеева вышла в 2011-2012 годах в журнале Yacht Russia.
Продолжая тему навигации, в этом мастер-классе мы разберем поправки которые необходимо применить к курсам на карте, перед тем как рулевой сможет применить их, для того что-бы провести яхту от А до Б. Эти фундаментальные знания подготовят нас к темам следующих мастер-классов, а именно расчету курса с учетом течений.
В солнечный воскресный день мы хотим пройти расстояние в 7 миль от Gurnard Island до Pentire Island. Это в акватории где нет течений, так что теоретически все просто, чертим линию генерального курса на карте, считываем с плоттера курс и вперед. Но нет, на самом деле все немного сложнее и интереснее!
Вот наш генеральный курс:
Используя плоттер, мы видим, что требуемое значение равно 062°. Если мы будем следовать 062°, то скорее всего, во многих акваториях, мы выйдем приблизительно к нужной точке, особенно если расстояния не велики, и все будет хорошо. Тем более, по мере приближения к точке назначения, мы всегда сможем скорректировать курс или по GPS, или же визуально. Такая беспечность возможно и не станет опасной если вы в акватории с минимальным магнитным склонением и девиация на судовом компасе тоже нулевая, как и дрейф по ветру, ну а погода всегда идеальная! В реалиях же, эти значения никогда не равны нулю и используя их как поправки вы сэкономите себе массу времени и избежите неприятных ситуаций. Итак, что значат эти загадочные слова:
Магнитное склонение.
Как вы знаете, на большинстве карт север у нас всегда сверху карты. Это очень удобно и легко понятно даже начинающим навигаторам, но опять же, не совсем соответствует действительности. Представьте себе карту России, в обычной Меркаторовой проекции, где-то слева у нас Санкт Петербург, а справа Чукотка. Если мы нарисуем прямую наверх карты, из Питера, прямая будет показывать на север, или же прямую наверх из Чукотки, она тоже будет показывать на север. Эти прямые указывают на географический северный полюс, в Меркаторовой проекции он всегда сверху карты, в любой точке мира. Если на карте все просто, то ручной пеленгатор не будет себя вести так предсказуемо, ведь он не знает ничего о нашей карте, а показывает на магнитный северный полюс. (Здесь, кстати, тоже не все так просто, показывает он на самом деле на южный, но выбросьте пока это из головы, стрелка которую вы видите показывает на север, это все что нам нужно). А ведь магнитный северный полюс не может быть и над Питером, и над Чукоткой! Он где-то посередине, и на самом деле полюс постоянно движется.
Исходя из этого, будет определенная разница, между курсом на север нарисованным на карте (курс указывает на географический северный полюс) и курсом на магнитный север по ручному пеленгатору. Эта разница меняется в зависимости от того, в какой точке мира мы находимся и называется магнитным склонением. Я привел, как пример, направление строго на север, но конечно же, эти поправки касаются любых направлений.
Склонение может быть на Восток или же на Запад и обозначено на карте, следующим образом:
Читать обозначения следует так: В 2005-м году в данной точке склонение было замерено и равно 7° 30-ти минутам на запад (W означает West). Так же, ежегодно разница уменьшается на 8 минут на восток (Е – East). Соответственно, у нас сейчас 2012-й год, то есть 7 лет после 2005-го года. Разница в 2012-м году равна: 7° 30 минут минус 56 минут (7 лет умножить на 8 минут). То есть, меньше практически на градус, и равна 6°, 30-ти минутам. 30 минут это половина градуса, учитывать половину градуса не нужно, так что ограничимся 6° на запад.
При переходе из истинного курса (тот который на карте) в магнитный (тот который на ручном пеленгаторе) мы прибавляем западную поправку и отнимаем восточную. Это просто надо запомнить. Соответственно, наши 0° истинного курса будут равны 6° на ручном пеленгаторе. 90° на карте будут равны 96° на пеленгаторе, 135° будут равны 141° и так далее. Если бы магнитное склонение было на восток, мы бы отнимали поправку, и 0° было бы 354°, 90° стали бы 84° на ручном пеленгаторе а 135° было бы 129°. Как вы видите, поправки на магнитное склонение бывают очень чувствительные, в некоторых акваториях они достигают 10°, а это очень и очень много. Но теперь склонение вам не страшно, вы знаете как его использовать!
Девиация.
Итак, мы нанесли генеральный курс на карте, у нас получилось 062°. Магнитное склонение у нас 6° на запад, соответственно мы получили нужный нам магнитный курс: 62° + 6° = 68°. Это магнитный курс, и следовать ему мы можем по ручному пеленгатору. Но, на яхтах ручной пеленгатор обычно не используется для управления яхтой, обычно в нашем расположении стационарный корабельный компас, удобно расположенный в кокпите. Если бы все в этой жизни было просто, мы смогли бы использовать магнитный курс на корабельном компасе и он бы привел нас в нужную точку. Но, к сожалению, он скорее всего не приведет, так как мы так же должны учитывать девиацию. А девиация это разница между магнитным курсом на ручном пеленгаторе и компасным курсом на корабельном компасе. И, к сожалению, эта разница индивидуальна для каждого компаса! Если вы помните книжку ‘15-летний капитан’, то там есть замечательный пример девиации. Злой кок Негоро, лютый враг героя романа, подложил под компас железный топор! И наш герой, ничего не подозревая, уплыл совсем не туда куда было нужно. Отклонение компаса за счет посторонних предметов и есть девиация, и именно поэтому она разная для всех яхт. Вокруг компаса всегда есть мачта, двигатели, штурвалы и так далее. Из за всего этого появляется определенное отклонение компаса. В качественных компасах девиацию можно всегда свести практически к нулю (для этого вам потребуются услуги компасных дел мастера), а на остаточную девиацию вы или сами, или же с помощью мастера, сможете составить таблицу девиации. В сознательных чартерных конторах на каждой яхте в их управлении будет такая таблица. Выглядит она вот так:
Таблица склонения – Яхта ‘Intuition’, 2012-й год.
Подсчитать девиацию не так сложно, вам потребуется несколько объектов с различными пеленгами, желательно на берегу, очень удобно использовать для этого створы, которым можно довольно легко следовать. Вам нужно будет записать разницу между истинным/магнитным курсом и компасным. Алгоритм прост, но, как вы понимаете, довольно трудоемок. Я несколько раз составлял таблицу девиации для наших яхт, обычно это занимает несколько часов для каждого компаса! Не стоит игнорировать девиацию, на многих чартерных яхтах она не редко достигает 10°, а если на яхте два компаса (обычно если наблюдается два штурвала), то жизнь становится на порядок сложнее, например на одной из наших яхт до коррекций разница между левым и правым компасом на некоторых курсах достигала 15°! Если об этом не знать, можно оказаться очень далеко от нужной точки назначения. Если у вас показания корабельного компаса приводят к не совсем правильным результатам, при качественной работе рулевого и навигатора, возможно девиация на судне больше чем вам кажется.
И, конечно же, во всем сказанном выше, мы подразумеваем, что ручной пеленгатор не подвержен девиации, так как является переносным, а девиация требует привязки к конкретному месту на борту. Тем не менее, старайтесь использовать пеленгатор подальше от мачты или металлических вещей кокпита. Так же, в наше время к очень интересным результатам приводит мобильный телефон лежащий в кармане рулевого (как раз на уровне компаса!). Несложные опыты показали отклонения до 30° при входящем звонке, так что осторожнее 🙂
Возвращаясь к девиации, у нас был истинный курс (на карте) 062°, мы добавили склонение (6° на запад) и получили 68°, и теперь мы используем таблицу девиации для яхты INTUITION, на которой мы совершаем путешествие. Девиация на 68° равна 1°на запад. Девиация работает таким же образом, что и склонение. Если мы хотим получить компасный курс из магнитного, мы прибавляем западную поправку и отнимаем восточную. Соответственно, компасный курс у нас получается 68° + 1° = 69°. И именно это значение, 69°, мы можем дать нашему рулевому, который использует корабельный компас для управления яхты.
Дрейф от ветра
Полученные выше 69° довезут нас с большой вероятностью до точки назначения, если яхта идет строго этим курсом и не смещается ниже по ветру. Такое смещение минимальное у моторных яхт, которые передвигаются относительно быстро и не используют ветер как движущую силу. Яхты идущие под парусом двигаются не только вперед, но и в направлении ветра. Особенно масштабный дрейф наблюдается на острых курсах, постепенно уменьшаясь и приходя к нулю на полных курсах.
Соответственно, угол дрейфа зависит от:
- силы ветра
- курса относительно ветра
- рифления парусов (обычно, чем выше рифы, например на стакселе со скруткой, тем больше дрейф от ветра). На одной из наших школьных Баварий, под третьим рифом на стакселе и гроте в сильный ветер (30 узлов), дрейф по ветру в бейдевинд может достигать 20°!
Дрейф по ветру
В классической навигационной литературе, формула расчета угла дрейфа приближена к формуле по которой, как минимум, запускают космические корабли в космос. Запомнить ее нам яхтсменом абсолютно невозможно да и не нужно, замечательно работает следующее:
На острых курсах, делите ожидаемую скорость ветра в узлах на 3 и вы получите угол дрейфа на остром курсе. Если вы измеряете ветер по шкале Бофорта, то тогда балл надо умножить на 2.
На более полных, курсах например на галфвинде, это значение уменьшится, а на полных, будет равно нулю. Более точно вы научитесь определять дрейф с небольшим опытом, любой переход научит вас этому если вы потратите немного времени сравнивая компасный курс и курс относительно грунта (при отсутствии течения, конечно же). Более точная формула не особо нужна, в конце концов навигация не всегда наука и очень часто искусство.
Итак, добавим к нашему переходу информацию из прогноза погоды: В утреннем прогнозе сообщили, что ветер ожидается северный, 15 узлов. Получается что переход будет практически в бейдевинд – максимальный дрейф! Соответственно наш дрейф будет 5 градусов, и если мы будем идти компасным курсом 69°, северный ветер снесет нас южнее и курс относительно грунта будет на 5° больше. Исходя из этого, если мы хотим 69°, то идти нам надо изначально на 5° меньше, а именно 64°. Результативный курс с учетом дрейфа тогда будет 69°. То что нам нужно!
Если бы ветер был южный, например, у нас получился бы галфвинд или бакштаг, и дрейф можно было бы взять как 3°, для начала. Если слишком мало, это станет понятно в течении первого часа и вы сможете скорректировать угол дрейфа. Так как ветер южный в этом случае нам надо было бы идти 72°, и при дрейфе в 3° севернее, мы бы получили курс относительно грунта нужные нам 69 градусов.
Итак:
- Магнитное склонение
- Девиация
- Дрейф по ветру
Опять берем апельсин (в первый раз апельсин «брали» в прошлой статье о проекциях карт: /map_projection/)
На этот раз без обмана, это действительно апельсин 🙂
На нем сразу нарисована готовая карта из мира фильма Водный мир (В далеком будущем полярные снега растаяли, покрыв всю Землю водой. Авторы погружают нас в фантастический мир немногочисленных людей, живущих на воде… ) Такая карта нам, как ни странно, подойдет. Человечество не сильно задумывалось о проблемах навигации, пока ходило по суше или удалялось в море не дальше, чем виден берег. Поэтому все, о чем мы будем говорить, было изобретено в эпоху Великих географических открытий.
Отмечаем на нашем глобусе северный и южный полюса.
Как я говорил в прошлой статье, это точки, проткнув которые спицей, мы получим ось вращения планеты вокруг своей оси (благодаря этому вращению происходят смены дня и ночи).
Теперь я не только пишу, но и делаю!
Ось прекрасна.
Но сейчас я нарисую одну внезапную штуку.
Это Северный Магнитный Полюс. Именно туда показывает стрелка компаса. В настоящее время магнитный полюс находится около Канады и смещается в северном и северо-западном направлении со скоростью около 10 км в год, поэтому любые его координаты являются временными и неточными. Южный полюс ведет себя точно так же. На магнитном полюсе стрелка компаса будет крутиться вокруг себя, и вы не сможете определить направление.
Расхождение между магнитным полюсом и географическим (это тот, куда воткнута моя спица) называют магнитным склонением.
В зависимости от того, где находится компас, магнитное склонение может быть:
восточным (от показаний компаса нам надо взять левее, чтобы найти географический север);
западным (от показаний компаса нам надо взять правее, чтобы найти географический север).
На этой картинке черные стрелки показывают на географический север, а красные на магнитный.
Чем ближе к полюсу мы находимся и чем на более дальнее расстояние собираемся передвигаться, тем более внимательно надо относиться к магнитному склонению при движении по компасу.
Например в Москве магнитное склонение восточное и составляет 10.91°. При этом оно сдвигается к востоку на 0.12° за год.
В Кандалашском заливе Белого моря магнитное склонение будет уже почти 15° (14.98° Восточное), и оно сдвигается к востоку на 0.18° за год.
Все-таки 15° можно заметить даже на самом простеньком компасе.
Только в XX веке изобрели гирокомпас — прибор, указывающий не на магнитный, а на истинный (географический) север. Он очень тяжел, и устанавливается только на больших кораблях.
О магнитном склонении можно не думать, если вы бегаете спортивное ориентирование в парке, но если вы идете через море или заснеженную тундру, то ваш штурман должен быть предельно трезв!
Вот на этом сайте можно посчитать магнитное склонение для любого места на Земле: https://www.ngdc.noaa.gov/geomag-web/#declination
Только надо будет задать координаты точки. Как раз о них и поговорим (тут тему с компасом мы закончили, о том, как пользоваться им при ориентировании, есть отдельная статья)
Для начала вернемся к нашему глобусу-апельсину и начертим на нем экватор — линию, равноудаленную от обоих полюсов
Теперь у нас есть Северное и Южное полушария. И мы можем уже начать ориентироваться по нашему апельсину в направлении север-юг (верх-низ). Ведь мы можем нарисовать параллельные линии экватору — паралели и пронумеровать их как-нибудь.
Их может быть нарисовано сколько угодно, лишь бы не заслоняли собою изображения объектов на глобусе.
Напоминает пчелу.
Чтобы создать координаты еще и по направлению запад-восток (лево-право), надо прочертить еще линии, соединяющие полюса — меридианы.
Слово “меридиан” происходит от латинского “meridianus” — полуденный. Когда солнце светит прямо на такую линию, то люди на этой линии говорят, что сейчас полдень.
Прочертить-то мы их прочертили, но надо будет выбрать какую-нибудь одну, от которой начать считать. Это с экватором, все ясно, он — линия, равноудаленная от полюсов, ровно посредине планеты (на линии север-юг), а тут надо решить творчески, какая из линий будет ровно посередине на линии запад-восток.
Разные страны и народы по разному решали этот вопрос. Если вы французский капер и захватили испанский галеон, то трофейными картами не удастся так просто воспользоваться. У испанцев и португальцев долгое время был точкой отсчета меридиан, проходящий через остров Ферро, а у французов через Париж. У англичан — через Гринвичскую обсерваторию, а в России — через Пулковскую обсерваторию под Санкт-Петербургом. В итоге на международной конференции в 1884 году за начальный (нулевой) меридиан принят Гринвичский, и все современные карты ведут отсчет меридиан от него.
Собственно, на глобусе у нас появилась такая сетка.Похоже на клеточки для игры в морской бой. Казалось бы, чтобы придумать систему координат, достаточно поставить вдоль экватора буквы, а вдоль Гринвичского меридиана цифры. И клеточки готовы. Но как тогда быть с картами более крупного масштаба? Тоже в них начертить сетку и нумеровать клеточки и буквы? А в них еще более мелкую сетку? Такая система неудобна.
Что придумали? Мерить углы.
На оси север-юг измеряют градус от экватора и называют это широтой. Широта бывает северная (выше экватора) или южной (ниже экватора);
На оси запад-восток измеряют градус от Гринвичского меридиана и называют это долготой. Долгота бывает западной (левее гринвича) или восточной (правее).
Углы измеряются в градусах (обозначается кругляшком сверху °) . На экваторе широта будет 0°, а на северном полюсе она будет 90° СШ (северной широты), на южном соответственно 90° ЮШ (южной широты).
Долгота может быть от 0° до 180°. По полкруга: западной или восточной.
Градус слишком крупная величина, и только градусами нельзя указать точное место на Земле. Поэтому каждый градус делят на на 60 угловых минут (обозначаются штрихом сверху ′ ), а тот на 60 угловых секунд (обозначаются двумя штрихами сверху ″). Да, к сожалению это наследство астрономии, которое пришло к нам от древних шумеров, у которых была шестидесятеричная система счисления, а не привычная нам десятеричная. Позже это деление перенесли для определения времени, и теперь у нас в одном часе столько же минут, а в минуте столько же секунд.
Как это записывают?
Существуют различные форматы записи координат.
Это все координаты одного и того же места, записанные разным способом:
- 55°38’17.28″С 37°28’48.96″В
- 55°38.288’С 37°28.816’В
- 55.638133°С 37.480267°В
- 55.638133 37.480267
Исторически первым был формат “градусы, минуты, секунды”
Пример записи: 55°38’17.28″С 37°28’48.96″В
Читается как: 55 градусов, 38 минут 17 целых 28 сотых секунд северной широты; 37 градусов 28 минут 48 целых 96 сотых секунд восточной долготы.
Чем удобен: получив координаты вашего местонахождения (используя GPS приемник или путем астрономических наблюдений), вы можете найти это место на карте с координатной сеткой.
Например. Наши координаты 55°41’10”C 36°3’50”В. Где мы на карте?
В каждом углу координатной сетки карты указаны координаты этого угла. Чередующиеся черные и белые полосочки — минуты широты или долготы. Точки рядом с полосками — разделяют десятки секунд.
Найдем сначала широту. Широта нижней грани листа составляет 55°40’00”, откладываем вверх еще одну полосочку. У нас станет 41’, и доходим до ближайшей точки — это еще 10”. Кладем туда линейку.
Подобную операцию проделываем для нахождения долготы. Только от угла карты будем двигаться вправо. Координаты левой грани листа 36°00’00” , до требуемых 36°3’50” нам не хватает 3’50” — это три полосочки и пять точек. Ставим туда линейку.
На пересечении линеек окажется поворот дороги, который я обвел желтым кругом.
Определив свое местоположение на местности и найдя его на карте, можно провести обратную операцию, найдя свои координаты. Подробнее я об этом расскажу в следующих статьях, когда буду рассказывать подробнее о том, как работать с картами.
Формат “градусы, минуты, доли минут”
Пример записи: 55°38.288’С 37°28.816’В
Читается как: 55 градусов, 38 минут 288 тысячных минут северной широты; 37 градусов 28 минут 816 тысячных минут восточной долготы.
Чем удобен: сухопутчикам ничем. Но встречается у моряков, у них это сложилось исторически. Это связано с строением шкалы секстанта и долю минуты удобно представлять в виде доли морской мили.
Формат “градусы, доли градусов”
Пример записи: 55.638133°С 37.480267°В
Читается как: 55 точка 638133 северной широты; 37 точка 480267 восточной долготы
Чем удобен: Во-первых, в современном компьютерном мире этот формат более пригоден для печати на клавиатуре или в смс (или попробуйте найти все эти обозначения градусов, минут и секунд на клавиатуре и в телефоне — долго!); во-вторых, его проще диктовать, например, по рации.
Это всем знакомая десятичная дробь. Количество знаков после запятой может быть разным (обычно 5 или 6), но пропущенный последний шестой знак не критично повлияет на точность. Обычному человеку хватит и четырех знаков. (6й знак уточняет позицию на 8 см на экваторе, а в остальных местах еще меньше, а 5й знак 80 см на экваторе. В наших широтах — 64 см). При этом для той же точности в других форматах записи надо использовать большее количество знаков.
Мало того, в современном цифровом мире не только всё выражают в виде десятичной дроби, но и при записи координат часто уходят от частей света и значков градуса (55.638133 37.480267). Условно обозначая положительными значениями широты северное полушарие, а отрицательными — южное, а для долготы, соответственно, положительные значения у восточной долготы, а у западной — отрицательные.
Например координаты столицы Кубы: 23.135435, -82.412522
Именно в этом виде пользователи чаще всего увидят координаты во всяком пользовательском софте (Яндекс-карты, Гугл-карты, MapsMe и т.д.) Мало кто догадывается, но в этих приложениях, тыкнув пальцем на экран и подержав, можно увидеть координаты любого места, затем скопировать в буфер обмена и потом отправить по смс например.
Часто возникает вопрос. Сколько во всех этих градусах и минутах метров, километров и попугаев с удавами?
Один градус, измеренный по параллели, всегда разный — Земля мало того что не плоская, так еще и сплющенная. Поэтому у экватора один градус (ну или угловой минуты или угловой секунды) будет сильно больше градуса (соответственно минуты или секунды) находящегося ближе к полюсам. Например 1’ дуги экватора равняется 1855 метрам, а 1’ долготы на широте Москвы будет равнятся 1040 метров.
Длина дуги меридиана на уровне экватора будет составлять 1843 метра, а на уровне той же Москвы 1856 метров. На уровне 85°почти у северного полюса, 1’ она составит 1864 метра. В среднем 1852 метра.
Измерять дугу по меридиану (находить широту) люди научились раньше (для этого морякам было достаточно измерить (с помощью секстанта) угол между Полярной звездой (висит почти ровно над северным полюсом) и горизонтом), а меркаторские карты, как мы знаем из прошлой статьи, по которым плавали моряки, имеют искажение как раз по меридиану. Поэтому моряки измеряют расстояние как раз одной минутой дуги меридиана (1’), которая в среднем равна 1852 метра. Это расстояние они называют одной милей. Поскольку морская миля выведена естественным путем, моряки не спешат от нее отказываться и переходить на километры и метры.
В следующей статье я наконец-то дойду до карт и расскажу, какие они бывают. Над апельсинами больше издеваться не буду 🙂
Вот можно прочитать о картах Генштаба, фрагмет которых я приводил в части о координатной сетке.
А о спутниковой навигации и как выбрать навигатор в путешествие.
Присоединиться к моим походам можно через группу во Вконтакте: https://vk.com/shuriktravel. Там есть расписание планируемых мероприятий, но проще вступить в группу, и тогда вам будут приходить приглашения в походы (у вас же стоит разрешение на приглашения на мероприятия в настройках?) 🙂
