AD ASTRA - astronawigacja dla praktyków i hobbystów

Przedmowa xi
Wstęp xiii
Podziękowanie xvii
Skróty i oznaczenia xix

Podstawy nawigacji 1

1. ABC klasycznej nawigacji zliczeniowej 31.1 Współrzędne geograficzne  3
1.2 Mapa Merkatora  6
1.2.1 Wykreślny sposób sporządzania prostej mapy Merkatora  6
1.2.2 Arkusz zliczeniowy uniwersalny American Plotting Sheet  9
1.3 Kursy  11
1.4 Deklinacja magnetyczna  14
1.5 Dewiacja magnetyczna  16
1.6 Dryf  19
1.7 Znos  20
1.8 Prędkość statku  21
1.8.1 Log burtowy  24
1.9 Odczytywanie odległości na mapie nawigacyjnej  25
1.9.1 Nanoszenie punktów na mapie nawigacyjnej  26
1.9.2 Wykreślanie kierunku na mapie Merkatora  27
1.10 Podstawy nawigacji zliczeniowej  29

Astronawigacja 31

2. Podstawy astronawigacji 33
2.1 Idea astronawigacji, metoda wysokościowa, Δh  33
2.2 Określenie pozycji metodą wysokościową
(Marcq de Saint Hilaire – 1875)  35
2.3 Praktyczne wykreślanie astronomicznej linii pozycyjnej  39

3. Sekstant 49
3.1 Historia i zasada działania sekstantu  51
3.2 Idea sekstantu  56
3.3 Budowa sekstantu  58
3.3.1 Przykłady sekstantów  65
3.4 Obsługa sekstantu  68
3.5 Błędy sekstantu  73
3.5.1 Błąd prostopadłości lusterka ruchomego  74
3.5.2 Błąd prostopadłości lusterka stałego (nieruchomego)  79
3.5.3 Błąd indeksu  81
3.6 Określanie i eliminacja błędów sekstantu  83
3.6.1 Określenie i eliminacja błędu indeksu sposobem na widnokrąg  83
3.6.2 Określenie i eliminacja błędu indeksu sposobem na gwiazdę  84
3.6.3 Określenie i eliminacja błędu indeksu sposobem na Słońce  85
3.6.4 Usuwanie błędów sekstantu sposobem Hentona Jaabacka  87
3.6.5 Błąd równoległości lunetki sekstantu  90
3.7 Mierzenie wysokości ciał niebieskich sekstantem klasycznym  91
3.7.1 Metoda „dwoje oczu otwartych, bez lunetki”  98
3.7.2 Sztuczny horyzont  101
3.7.3 Zasady pomiaru wysokości Słońca z zastosowaniem sztucznego horyzontu  105
3.7.4 Sekstanty z przystawką sztucznego horyzontu  107

4. Poprawianie zmierzonych wysokości ciał niebieskich 111
4.1 Poprawka na obniżenie widnokręgu  111
4.2 Poprawka na refrakcję astronomiczną  114
4.3 Poprawka na paralaksę  115
4.4 Poprawka na widoczny promień ciała  117
4.5 Tablice poprawek wysokości Słońca, planet i gwiazd  119
4.6 Tablice poprawek wysokości Księżyca  124

5. Kula niebieska: układ równikowy, układ horyzontalny, układ biegunowy 127
5.1 Kula (sfera) niebieska  128
5.2 Układ równikowy  128
5.3 Układ horyzontalny  136
5.3.1 Współrzędne układu horyzontalnego  138
5.4 Trójkąt sferyczny (biegunowy, paralaktyczny)  140

6. Czas w astronawigacji 143
6.1 Równanie czasu słonecznego  144
6.2 Czas miejscowy  146
6.3 Miejscowy czas gwiazdowy  147
6.4 Czas strefowy  148
6.5 Linia zmiany daty  150
6.6 Uniwersalny czas koordynowany — UTC  151
6.7 Odbiór radiowych sygnałów czasu  152
6.8 Klasyczny chronometr morski  153

7. Rocznik Astronomiczny — Obliczanie współrzędnych rzutu ciała niebieskiego 157
7.1 Kilka uwag historycznych  158
7.1.1 Chronologia  158
7.2 Odczytywanie efemeryd z Rocznika Astronomicznego na podstawie Admiralty Nautical Almanac NP 314  159
7.3 Efemerydy na okres dłuższy niż jeden rok (Sight Reduction Tables for Air Navigation)  166
7.3.1 GHA i deklinacja Słońca na lata 2001–2036  166
7.3.2 GHA⋎ punktu Barana na lata 2021–2029  172
7.4 Obliczanie współrzędnych rzutu ciała niebieskiego  172
7.4.1 Słońce  173
7.4.2 Księżyc i planety  177
7.4.3 Gwiazda  181
7.5 Obliczanie momentów wschodów, zachodów, świtów i zmierzchów  188
7.6 Obliczanie momentów kulminacji ciał niebieskich  189
7.6.1 Słońce  189
7.6.2 Księżyc  191
7.6.3 Planety  192
7.7 Korzystanie z Rocznika Astronomicznego przy przekraczaniu linii zmiany daty  192

8. Znajomość nieba 197
8.1 Gwiazdy półkuli północnej o deklinacji od 30◦ do 90◦  197
8.2 Gwiazdy po obu stronach równika o Dec od 30◦N do 30◦S i SHA od 000◦ do 180◦  197
8.3 Gwiazdy po obu stronach równika o Dec od 30◦N do 30◦S i SHA od 180◦ do 360◦  197
8.4 Gwiazdy półkuli południowej o deklinacji od 30◦S do 90◦S  201
8.5 Proste optyczne sposoby identyfikacji najważniejszych gwiazd nawigacyjnych  202
8.6 Identyfikatory gwiazd  205
8.7 Tablice lotnicze Pub 249 Vol 1 — zastosowanie do identyfikacji gwiazd  213

Metody obliczeniowe 215

9. Linia pozycyjna z Gwiazdy Polarnej (Polaris) 217
9.1 Rocznik Astronomiczny  219
9.2 Tablice lotnicze Pub 249 (HO 249) Vol 1  223

10. Metoda szerokościowa 225
10.1 Teoria metody szerokościowej  227
10.2 Kulminacja górna  228
10.3 Kulminacja dolna  233
10.4 Długość geograficzna z obserwacji symetrycznej Słońca, przed i po kulminacji  237

11. Metoda wysokościowa 241
11.1 Tablice HD 605  242
11.2 Tablice lotnicze Pub 249 (HO 249)  247
11.3 Kalkulatory  259
11.4 Programy astronawigacyjne  260

12. Metoda długościowa 265

13. Astronomiczne określanie całkowitej poprawki kompasu 275
13.1 Amplitudy wschodu i zachodu Słońca  275
13.1.1 American Practical Navigator  281
13.1.2 Tablice nawigacyjne TN–89 (Tablice 36)  284
13.1.3 Program Sight Reduction for the Sun  288
13.1.4 Tablice ABC (TN–89, tablica 37)  289

14. Dokładność pozycji w astronawigacji 295

15. Metoda wysokościowa: Robert Doniol — Hanno Ix 301

16. Nawigacja awaryjna 311

17. Metoda odległości księżycowych 315
17.1 Podstawy zasady metody odległości księżycowych  321
17.2 Poprawianie zmierzonej odległości księżycowej Clearing the Lunar Distance  323
17.3 Pomiar, problemy techniczne, błędy metody  331
17.4 Przykłady obliczeń tej samej odległości księżycowej różnymi sposobami  333
17.5 Sprawdzanie obliczeń przy użyciu specjalnych tablic  339

Dodatki

Dodatek A Podstawowe zagadnienia trygonometrii 343
A.1 Funkcje trygonometryczne  345
A.1.1 Rodzaje funkcji trygonometrycznych  346
A.1.2 Inne funkcje trygonometryczne używane w astronawigacji  347
A.2 Trygonometria sferyczna — wybrane zagadnienia  350
A.2.1 Właściwości trójkąta sferycznego  350
A.2.2 Wybrane wzory do obliczania boków i kątów trójkąta biegunowego  351

Dodatek B Formularze do obliczeń w astronawigacji 353

Dodatek C Tablice Starka 359

Dodatek D Ruchy wybranych ciał niebieskich 377
D.1 Ruch dobowy ciał niebieskich widziany przez obserwatorów na biegunie, równiku i na średnich szerokościach  377
D.2 Słońce i jego ruch w zależności od czasu i miejsca  382
D.2.1 Roczny ruch Słońca — ekliptyka słoneczna  382
D.2.2 Precesja i nutacja osi ziemskiej — wpływ na ruch Słońca po ekliptyce  384
D.2.3 Wypadkowy ruch Słońca  387
D.2.4 Ruch Słońca dla obserwatora na biegunie  387
D.2.5 Ruch Słońca dla obserwatora na kołach podbiegunowych  388
D.2.6 Ruch Słońca dla obserwatora na zwrotnikach  389
D.2.7 Ruch Słońca dla obserwatora na równiku  389
D.3 Księżyc i jego ruch na sferze niebieskiej  390
D.3.1 Fazy Księżyca  393
D.4 Planety nawigacyjne  396

Spis rysunków 399
Spis tabel 407
Skorowidz 411
Bibliografia 417

Jerzy T. Idzikowski

Urodzony 24.10.1951 w Częstochowie. Związany z żeglarstwem i morzem od lat młodzieńczych. Pierwszy patent żeglarski – żeglarza otrzymał w roku 1966 w klubie LOK przy Hucie Częstochowa. Absolwent Wyższej Szkoły Morskiej w Gdyni z roku 1975.

W tym samym roku zdał też egzaminy na patent jachtowego kapitana żeglugi wielkiej i zorganizował rejs oceaniczny dookoła Islandii i przez Pentland Firth na jachcie „Konstanty Maciejewicz”, za co otrzymał „Trzecią Nagrodę Honorową Głosu Wybrzeża – Rejs Roku 1975”. Rok później prowadził jacht „Otago” do Arktyki (Archangielsk, Murmańsk, Wyspa Niedźwiedzia). Wyprawa niestety zakończyła się utratą jachtu; na szczęście tylko jachtu. Wypadek ten stał się dla niego swoistą „smugą cienia”. Od listopada 1976 przez następne 11 lat był zatrudniony w Polskich Liniach Oceanicznych w Gdyni, od stanowiska asystenta pokładowego do stanowiska starszego oficera. Dyplom kapitana żeglugi wielkiej uzyskał w roku 1986. Pierwszym jego samodzielnym był rejs próbny na bliźniaku „Daru Młodzieży” – fregacie „Drużba” – w roku 1987. Od stycznia 1988 do października 2017 – pracował jako kapitan na statkach handlowych różnych bander, w tym także brytyjskiej. Pomiędzy rejsami na statkach obcych bander, w roku 1989, przez siedem miesięcy dowodził żaglowcem naukowo-badawczym Polskiej Akademii Nauk „Oceania”. Na morzach i oceanach świata przepłynął prawie milion trzysta pięćdziesiąt tysięcy mil morskich, to jest ponad 62 razy świat dookoła. Obecnie jest wykładowcą w Szkole Morskiej w Gdyni, oraz instruktorem w Ośrodku Manewrowania Statkami w Iławie. Jest autorem wielu publikacji popularyzujących sprawy morskie i żeglarskie.

„Szanowna Czytelniczko/Czytelniku! Leży oto przed Tobą dzieło niezwykłe, jedyne w swoim rodzaju. Warto „wycisnąć” z niego całe bogactwo --- z zakresu teorii i praktyki --- tego, co zakochany przez całe życie w astronawigacji kapitan Jerzy Idzikowski, „Ojo”, pragnie Ci przekazać. A jest to dar niezwykle cenny: dogłębna wiedza, zilustrowana ogromną praktyką i przyprawiona prawdziwą pasją!”

(Wacław Pertyński – Przedmowa)