Astronavigace. Zdeněk Halas KDM MFF UK, Aplikace matem. pro učitele



Podobné dokumenty
Vzdálenosti a východ Slunce

Seriál VII.IV Astronomické souřadnice

REKONSTRUKCE ASTROLÁBU POMOCÍ STEREOGRAFICKÉ PROJEKCE

Eudoxovy modely. Apollónios (225 př. Kr.) ukázal, že oba přístupy jsou při aplikaci na Slunce ekvivalentní. Deferent, epicykl a excentr

Filip Hroch. Astronomické pozorování. Filip Hroch. Výpočet polohy planety. Drahové elementy. Soustava souřadnic. Pohyb po elipse

Obr. 4 Změna deklinace a vzdálenosti Země od Slunce v průběhu roku

Výpočet vzdálenosti Země Slunce pozorováním přechodu Venuše před Sluncem

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

Konstruktivní geometrie - LI. Konstruktivní geometrie - LI () Kótované promítání 1 / 44

MASARYKOVA UNIVERZITA PEDAGOGICKÁ FAKULTA KATEDRA GEOGRAFIE. Planetární geografie seminář

Sférická trigonometrie v matematické geografii a astronomii

Projekt Brána do vesmíru. Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o. Krajská hvezdáreň v Žiline

Obsah. 1 Sférická astronomie Základní problémy sférické astronomie... 8

Topografické plochy KG - L MENDELU. KG - L (MENDELU) Topografické plochy 1 / 56

= cos sin = sin + cos = 1, = 6 = 9. 6 sin 9. = 1 cos 9. = 1 sin cos 9 = 1 0, ( 0, ) = 1 ( 0, ) + 6 0,

SYLABUS 9. PŘEDNÁŠKY Z INŢENÝRSKÉ GEODÉZIE

Identifikace práce prosíme vyplnit čitelně tiskacím písmem

Shodná zobrazení. bodu B ležet na na zobrazené množině b. Proto otočíme kružnici b kolem

Jiří Cajthaml. ČVUT v Praze, katedra geomatiky. zimní semestr 2014/2015

Deskriptivní geometrie 2

Elementární plochy-základní pojmy

KRUHOVÁ ŠROUBOVICE A JEJÍ VLASTNOSTI

STEREOMETRIE. Odchylky přímek. Mgr. Jakub Němec. VY_32_INOVACE_M3r0114

Kapitola 5. Seznámíme se ze základními vlastnostmi elipsy, hyperboly a paraboly, které

11. Elektronická navigace od lodní přes leteckou po GPS principy, vlastnosti, technické prostředky

Pravoúhlá axonometrie

Měření vzdáleností. KGI/KAMET Alžběta Brychtová

KoMáR - Řešení 5. série školní rok 2015/2016. Řešení Páté Série

mapa Moravy podle J.A.Komenske ho, roku 1627

4. Statika základní pojmy a základy rovnováhy sil

pokus č.1 URČUJEME TÍHOVÉ ZRYCHLENÍ

Kótované promítání. Úvod. Zobrazení bodu

Cyklografie. Cyklický průmět bodu

Svobodná chebská škola, základní škola a gymnázium s.r.o. Trojúhelník III. konstrukce trojúhelníku. Astaloš Dušan. frontální, fixační


X = A + tu. Obr x = a 1 + tu 1 y = a 2 + tu 2, t R, y = kx + q, k, q R (6.1)

Svobodná chebská škola, základní škola a gymnázium s.r.o. pochopení konstrukce kvádr a jejích součástí. Konstrukce kvádru

Řešení 5. série kategorie Student

Vyhodnocení měření, která byla prováděna v Chorvatsku od Pro měření byl použit sextant:

February 05, Čtyřúhelníky lichoběžníky.notebook. 1. Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace

Korekce souřadnic. 2s [ rad] R. malé změny souřadnic, které je nutno uvažovat při stanovení polohy astronomických objektů. výška pozorovatele

Nadpis: GPS Najdi si cestu

AXONOMETRIE. Rozměry ve směru os (souřadnice bodů) jsou násobkem příslušné jednotky.

Trojúhelník. MATEMATIKA pro 1. ročníky tříletých učebních oborů. Ing. Miroslav Čapek srpen 2011

GEODETICKÉ VÝPOČTY I.

Kuželosečky. Klasické definice. Základní vlastnosti. Alča Skálová

Fotogrammetrie. zpracovala Petra Brůžková. Fakulta Architektury ČVUT v Praze 2012

Terestrická navigace v kostce

1.1 Oslunění vnitřního prostoru

Pedagogická poznámka: Celý obsah se za hodinu stihnout nedá. z ] leží na kulové ploše, právě když platí = r. Dosadíme vzorec pro vzdálenost:

KONSTRUKTIVNÍ GEOMETRIE

P L A N I M E T R I E

pohyb hvězdy ve vesmírném prostoru vlastní pohyb hvězdy pohyb, změna, souřadné soustavy vzhledem ke stálicím precese,

Rozvinutelné plochy. tvoří jednoparametrickou soustavu rovin a tedy obaluje rozvinutelnou plochu Φ. Necht jsou

Definice: Kružnice je množina bodů v rovině, které mají od daného bodu (střed S) stejnou vzdálenost

11. VEKTOROVÁ ALGEBRA A ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ. u. v = u v + u v. Umět ho aplikovat při

Orientace v terénu bez mapy

Fyzikální korespondenční seminář UK MFF III. E

JEVIŠTNÍ PERSPEKTIVA TABULKA 19

= + = + = 105,3 137, ,3 137,8 cos37 46' m 84,5m Spojovací chodba bude dlouhá 84,5 m. 2 (úhel, který spolu svírají síly obou holčiček).

K OZA SE PASE NA POLOVINĚ ZAHRADY Zadání úlohy

STEREOMETRIE. Odchylky přímky a roviny. Mgr. Jakub Němec. VY_32_INOVACE_M3r0117

P R O M Í T Á N Í. rovina π - průmětna vektor s r - směr promítání. a // s r, b// s r,

4. Matematická kartografie

Leoš Liška.

Orientace. Světové strany. Orientace pomocí buzoly

Vzdálenosti ve sluneční soustavě: paralaxy a Keplerovy zákony

7.5.3 Hledání kružnic II

PLANIMETRIE 2 mnohoúhelníky, kružnice a kruh

4.3.4 Základní goniometrické vzorce I

Co vedlo ke zkoumání řezů kuželové plochy?

je-li dáno: a) a = 4,6 cm; α = 28 ; b) b = 8,4 cm; β = 64. Při výpočtu nepoužívejte Pythagorovu větu!

Je-li dána hranolová nebo jehlanová plocha s podstavou v rovině σ a rovina řezu ρ:

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Elektronická podpora zkvalitnění výuky CZ.1.07 Vzděláním pro konkurenceschopnost

f(x) = arccotg x 2 x lim f(x). Určete všechny asymptoty grafu x 2 2 =

Příklady k analytické geometrii kružnice a vzájemná poloha kružnice a přímky

3.3. ANALYTICKÁ GEOMETRIE KRUŽNICE A KOULE

Modelové úlohy přijímacího testu z matematiky

Kinematika rektifikace oblouku (Sobotkova a Kochaňského), prostá cykloida, prostá epicykloida, úpatnice paraboly.

Terestrická navigace v kostce

od zadaného bodu, vzdálenost. Bod je střed, je poloměr kružnice. Délka spojnice dvou bodů kružnice, která prochází středem

Jiří Cajthaml. ČVUT v Praze, katedra geomatiky. zimní semestr 2014/2015

Identifikace práce prosíme vyplnit čitelně tiskacím písmem

HVĚZDNÁ OBLOHA, SOUHVĚZDÍ

Trojúhelník a čtyřúhelník výpočet jejich obsahu, konstrukční úlohy

FOTOGRAMMETRIE. Rekonstrukce svislého nezáměrně pořízeného snímku, známe-li obraz čtverce ve vodorovné rovině

[obr. 1] Rozbor S 3 S 2 S 1. o 1. o 2 [obr. 2]

2.4.6 Věta usu. Předpoklady:

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

Teorie sférické trigonometrie

Modelové úlohy přijímacího testu z matematiky

Astronomie jednoduchými prostředky. Miroslav Jagelka

Zdeněk Halas. Aplikace matem. pro učitele

5.1.3 Lom světla. vzduch n 1 v 1. n 2. v 2. Předpoklady: 5101, 5102

Analytická geometrie lineárních útvarů

100 LET T ITANIKU. Soustředění studentů středních škol

Poznámky k sestavení diagramu zastínění

Ukázkové řešení úloh ústředního kola kategorie EF A) Úvodní test

MAPA Zmenšený obraz povrchu Země

Fotbalový míč má tvar mnohostěnu složeného z pravidelných pětiúhelníků a z pravidelných šestiúhelníků.

Transkript:

Základní princip Zdeněk Halas KDM MFF UK, 2011 Aplikace matem. pro učitele Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Aplikace matem. pro učitele 1 / 13

Tradiční metody Tradiční navigační metody byly v nedávné době odsunuty do pozadí satelitní navigací. Přesto ne úplně, zejména u oceánských plaveb se trvá také na znalosti klasických metod (selhání elektroniky). U kratších plaveb je možná orientace díky blízkosti břehu a/nebo pomocí dobře vedeného lodního deníku. Základní nástroje astronavigace jsou dodnes sextant přesné měření času The Nautical Almanach, tabulky pro námořní navigaci HO 229 Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Aplikace matem. pro učitele 2 / 13

Tradiční metody Tradiční navigační metody byly v nedávné době odsunuty do pozadí satelitní navigací. Přesto ne úplně, zejména u oceánských plaveb se trvá také na znalosti klasických metod (selhání elektroniky). U kratších plaveb je možná orientace díky blízkosti břehu a/nebo pomocí dobře vedeného lodního deníku. Základní nástroje astronavigace jsou dodnes sextant přesné měření času The Nautical Almanach, tabulky pro námořní navigaci HO 229 Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Aplikace matem. pro učitele 2 / 13

Úvodní poznámky k navigaci Při plavbě nedaleko břehu můžeme pomocí zaměřovacího kompasu zjistit náměr na dva objekty (např. majáky). Pozičními liniemi jsou zde přímky. Jejich vynesením do mapy získáme ihned svou polohu průsečík. Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Aplikace matem. pro učitele 3 / 13

Úvodní poznámky k navigaci Podobně můžeme změřit výšku dvou objektů známé výšky (např. majáky) pomocí sextantu. Výšku majáků lze nalézt v tzv. Soupisu světel či v mapě. Vzdálenost d (v námořních mílích) od majáku výšky h vypočteme z pravoúhlého trojúhelníka: d = h 1852 tg α, kde α je změřený úhel a dělení číslem 1 852 je kvůli přepočtu na námořní míle. Námořní míle odpovídá jedné minutě poledníku. Pozičními liniemi jsou zde kružnice. Naše poloha je v jejich průsečíku. Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Aplikace matem. pro učitele 4 / 13

Základní myšlenka astronavigace V astronavigaci se používá stejný princip pozičních linií. Pro určení naší polohy je třeba znát polohu alespoň dvou bodů místo majáků to jsou v astronavigaci nebeská tělesa: Slunce, Měsíc, planety, hvězdy. Potřebujeme však polohu nějakého objektu na Zemi, ne na nebi. U nebeských těles budeme určovat zeměpisnou polohu (geographical position), což je průsečík zemského povrchu se spojnicí středu Země a nebeského tělesa. Potřebujeme také vzdálenost zeměpisné polohy G nebeského tělesa od naší lodi: zjistíme ji změřením výšky α nebeského tělesa nad horizontem pozorovatele. Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Aplikace matem. pro učitele 5 / 13

Základní myšlenka astronavigace V astronavigaci se používá stejný princip pozičních linií. Pro určení naší polohy je třeba znát polohu alespoň dvou bodů místo majáků to jsou v astronavigaci nebeská tělesa: Slunce, Měsíc, planety, hvězdy. Potřebujeme však polohu nějakého objektu na Zemi, ne na nebi. U nebeských těles budeme určovat zeměpisnou polohu (geographical position), což je průsečík zemského povrchu se spojnicí středu Země a nebeského tělesa. Potřebujeme také vzdálenost zeměpisné polohy G nebeského tělesa od naší lodi: zjistíme ji změřením výšky α nebeského tělesa nad horizontem pozorovatele. Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Aplikace matem. pro učitele 5 / 13

Základní myšlenka astronavigace Určení vzdálenosti zeměpisné polohy G nebeského tělesa od naší lodi pomocí výšky α nebeského tělesa nad horizontem pozorovatele: - ve stupních je to snadné: (90 α) - po přepočtu na námořní míle: (90 α) 60 (1 odpovídá 60 námořním mílím zde je důvod jejich používání). Příklad: Změříme-li výšku hvězdy α = 60, dostaneme (90 60 ) 60 = 30 60 = 1 800 námořních mil (asi 3 333 km). Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Aplikace matem. pro učitele 6 / 13

Problémy při praktické realizaci Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Aplikace matem. pro učitele 7 / 13

Astronomická poziční linie, Nautický almanach Prakticky není možné do mapy zakreslit poziční kružnice o tak velikých poloměrech. Do mapy se tedy zaznačí pouze její malá část, která je v blízkosti naší předpokládané polohy. Tuto část kružnice nahrazujeme přímkou astronomická poziční linie. Je také potřeba vědět, kde se nebeská tělesa právě nacházejí (tj. znát stav, se kterým pak srovnáme svá měření). Zeměpisnou polohu nebeských těles nalezneme v Nautickém almanachu, kde nalezneme - deklinaci (místo zeměpisné šířky), - hodinový úhel (místo zeměpisné délky). Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Aplikace matem. pro učitele 8 / 13

Astronomická poziční linie, Nautický almanach Prakticky není možné do mapy zakreslit poziční kružnice o tak velikých poloměrech. Do mapy se tedy zaznačí pouze její malá část, která je v blízkosti naší předpokládané polohy. Tuto část kružnice nahrazujeme přímkou astronomická poziční linie. Je také potřeba vědět, kde se nebeská tělesa právě nacházejí (tj. znát stav, se kterým pak srovnáme svá měření). Zeměpisnou polohu nebeských těles nalezneme v Nautickém almanachu, kde nalezneme - deklinaci (místo zeměpisné šířky), - hodinový úhel (místo zeměpisné délky). Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Aplikace matem. pro učitele 8 / 13

Azimut Astronomická poziční linie (APL) je vlastně tečna k poziční kružnici. Ta je kolmá na poloměr (spojnici středu a bodu dotyku), neboli na spojnici zeměpisné polohy G nebeského tělesa a polohy naší. Tato spojnice určuje (orientovaný) směr od nás k bodu G azimut. Azimut je analogií náměru. U náměru měřený objekt vidíme, u nebeského tělesa jej musíme vypočítat. Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Aplikace matem. pro učitele 9 / 13

Azimut Astronomická poziční linie (APL) je vlastně tečna k poziční kružnici. Ta je kolmá na poloměr (spojnici středu a bodu dotyku), neboli na spojnici zeměpisné polohy G nebeského tělesa a polohy naší. Tato spojnice určuje (orientovaný) směr od nás k bodu G azimut. Azimut je analogií náměru. U náměru měřený objekt vidíme, u nebeského tělesa jej musíme vypočítat. Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Aplikace matem. pro učitele 9 / 13

Azimut výpočet Problém s azimutem: potřebujeme bod G (zeměpisná poloha nebeského tělesa), ale také znát naši polohu tj. údaj, který teprve hledáme... Naši polohu musíme odhadnout lze na základě dobře vedeného lodního deníku. Získáme polohu pravděpodobnou P. Plohu pravděpodobnou zaznačíme do mapy a sextantem změříme výšku nebeského tělesa. Čas měření je třeba co nejpřesněji zaznamenat (zemská rotace). Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Aplikace matem. pro učitele 10 / 13

Intercept Z pravděpodobné polohy lze dopočítat úhel, pod jakým se nebeské těleso nachází nad horizontem. Máme dvě výšky: skutečná výška α (změřená sextantem) pravděpodobná výška β (na základě odhadnuté naší polohy P) Jejich rozdíl α β v minutách (tj. námořních mílích) nazýváme intercept. α β > 0 nacházíme se blíže k nebeskému tělesu (k bodu G), než je pravděpodobná poloha P α β < 0 nacházíme se dále od nebeského tělesa (od bodu G), než je pravděpodobná poloha P Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Aplikace matem. pro učitele 11 / 13

Vynesení APL do mapy Nyní zaznačíme do mapy spojnici GP, která bude podle znaménka interceptu zkrácena (+) či prodloužena ( ) o intercept před/za bod P. Vzniklým koncovým bodem vedeme kolmici k přímce GP, což je hledaná astronomická poziční linie. Naše poloha je v průsečíku dvou APL. Přesnost APL je u zkušených navigátorů asi 2 (tj. do 4 km). Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Aplikace matem. pro učitele 12 / 13

Vynesení APL do mapy Nyní zaznačíme do mapy spojnici GP, která bude podle znaménka interceptu zkrácena (+) či prodloužena ( ) o intercept před/za bod P. Vzniklým koncovým bodem vedeme kolmici k přímce GP, což je hledaná astronomická poziční linie. Naše poloha je v průsečíku dvou APL. Přesnost APL je u zkušených navigátorů asi 2 (tj. do 4 km). Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Aplikace matem. pro učitele 12 / 13

Nautický trojúhelník Problém s výškou nebeského tělesa: - měříme výšku tělesa nad horizontem skutečné polohy. - svoji přesnou polohu však neznáme, pouze pravděpodobnou P. Potřebovali bychom tedy výšku h P nebeského tělesa nad horizontem polohy pravděpodobné P. P G = 90 h P Nautický trojúhelník trojúhelník PGO (O pól polokoule, na které se nacházíme). Řešení nautického trojúhelníka: nalezení pravděpodobné výšky nebeského tělesa a azimutu. Zdeněk Halas (KDM MFF UK, 2011) Aplikace matem. pro učitele 13 / 13