Искусственный спутник земли

Все значения широты, лежащие в северном полушарий, принято считать положительными, а в южном — отрицательными. Долготу места принято измерять к востоку или к западу от меридиана, проходящего через Гринвичскую обсерваторию (находящуюся в Англии). Долготой называется величина дуги экватора между Гринвичским меридианом и меридианом, проведенным через данную точку. В нашем случае долготой будет дуга СВ.

Восточную долготу принято считать положительной, западную — отрицательной.

Из рис. 46 видно, что, зная географическую долготу и широту места, мы можем точно определить положение объекта на земной поверхности.

Обратимся теперь к рис. 47.

Рис. 47. Определение местоположения ИСЗ относительно земных географических координат:

S₁ и S₂ — первая и вторая звезды; А и В — географические места светил; G — искусственный спутник Земли; Z₁ и Z₂ — зенитные расстояния; OG — вертикаль, или линия, соединяющая центр Земли с центром массы ИСЗ; С — географическое место ИСЗ, т. е, точка пересечения вертикали с земной поверхностью

Здесь изображен земной шар, два светила (звезды) и искусственный спутник Земли G.

Представим себе, что мы из центра Земли провели прямую линию, соединяющую ее со звездой, скажем, с первой, обозначенной на рис. 47 буквой S₁. Эта линия пересечет земную поверхность в точке А. Человек, который находится в этой точке, будет видеть первую звезду в зените, т. е. прямо над головой. Если он удалится от этой точки в любую сторону, то будет видеть эту звезду уже не прямо над головой, а под некоторым углом, причем этот угол будет изменяться вследствие шарообразности Земли в зависимости от удаления его от этой точки. Точка А или В называется географическим местом светила и обозначается сокращенно ГМС.

ГМС перемещается по земной поверхности со скоростью один оборот вокруг оси Земли в звездные сутки[32], причем его путь будет совпадать с какой-либо из параллелей (рис. 48) а и б. Из этого следует, что широта ГМС в каждом отдельном случае будет известной и постоянной, а изменение долготы, т. е. скорость перемещения ГМС по параллели, происходит строго закономерно (15 дуговых градусов за час звездного времени).

Рис. 48. Географическое место светила (ГМС):

а и б — параллели; N и S — полюса Земли; О — центр Земли

Пусть человек удалился от ГМС (точка А) в точку Е. Из рис. 47 ясно видно, что, двигаясь по окружности вокруг точки А, человек будет всегда видеть первую звезду под одним и тем же углом относительно плоскости горизонта, называемым высотой светила. Эта окружность на земной поверхности называется кругом равных высот.

Угол между направлением на светило, взятым из какой-либо точки (например, точки E), лежащей на круге равных высот, и вертикалью (на нашем рисунке угол АOЕ=Z₁ и FOB=Z₂, так как лучи, идущие от звезд S₁ и S₂, вследствие их огромной удаленности являются параллельными) называется зенитным расстоянием. Сумма углов зенитного расстояния и высоты светила равна 90°.

Лучи, идущие от первой звезды S₁A и S₂¹F, равно, как и лучи S₂B и S₂¹F, идущие от второй звезды, соответственно параллельны.

Теперь обратимся к искусственному спутнику Земли. Для него, так же как и для звезд, мы будем иметь вертикаль OG (линия, соединяющая центр Земли с ИСЗ) и его географическое место, лежащее в точке пересечения этой вертикали с земной поверхностью, т. е. в точке С.

Очевидно, положение ИСЗ можно определить тремя координатами — широтой и долготой географического места ИСЗ и высотой относительно поверхности Земли.

В связи с этим астронавигация искусственного спутника Земли разбивается на два этапа: во-первых, определяется широта и долгота географического места ИСЗ каким-либо астрономическим способом, причем его существо не отличается от принятых в мореходной и авиационной навигации способов, во-вторых, определяется высота искусственного спутника Земли над Землей. Выполнение обоих этапов астронавигационных измерений и дает полное представление о положении искусственного спутника Земли в пространстве.

Определение координат ИСЗ может быть осуществлено наземными оптическими, радиолокационными и радионавигационными средствами, а также с помощью астрономических приборов, располагаемых на ИСЗ.

С точки зрения научного и военного использования ИСЗ имеют наибольший интерес автономные астрономические методы определения координат ИСЗ, осуществляемые непосредственно со спутника. Автономные методы ориентировки не подвержены каким-либо искусственным помехам и отличаются высокой точностью измерений.

Существо астрономического метода ориентировки ИСЗ сводится к следующему. Определение координат географического места спутника (см. рис. 47 и 48, точка С) может быть получено одним из наиболее распространенных методов астроориентировки, основанном на одновременном измерении высоты двух светил. Этот метод широко применяется в морской и авиационной навигации. Его сущность состоит в следующем: из точки С одновременно измеряем зенитное расстояние двух звезд S₁ и S₂.