НАВИГАЦИО́ННАЯ АСТРОНО́МИЯ

НАВИГАЦИО́ННАЯ АСТРОНО́МИЯ, со­во­куп­ность ас­тро­но­мич. ме­то­дов оп­ре­де­ле­ния гео­гра­фич. ко­ор­ди­нат объ­ек­та на Зем­ле. Про­бле­ма оп­ре­де­ле­ния ме­сто­по­ло­же­ния при от­сут­ст­вии на­зем­ных ори­ен­ти­ров впер­вые вста­ла пе­ред мо­ря­ка­ми ещё в глу­бо­кой древ­но­сти. В от­кры­том океа­не по­ло­же­ние суд­на (его гео­гра­фич. ко­ор­ди­на­ты) оп­ре­де­ля­ли по Солн­цу и звёз­дам. По­это­му Н. а. дол­гое вре­мя на­зы­ва­лась так­же мо­ре­ход­ной ас­тро­но­ми­ей.

Гео­гра­фич. ши­ро­ту $φ$ и дол­го­ту $λ$ мес­та мож­но оп­ре­де­лить по вы­со­те $h$ све­тил над го­ри­зон­том. Из­ме­ре­ние $h$ по­зво­ля­ет по­лу­чить лишь од­но урав­не­ние для ко­ор­ди­нат мес­та. Для вы­чис­ле­ния 2 гео­гра­фич. ко­ор­ди­нат про­во­дят не ме­нее 2 из­ме­ре­ний вы­сот све­тил. Для сфе­рич. тре­уголь­ни­ка, в вер­ши­нах ко­то­ро­го на­хо­дят­ся по­люс ми­ра, зе­нит на­блю­да­те­ля и ме­сто све­ти­ла (т. н. па­рал­лак­тич. тре­уголь­ник), спра­вед­ли­во урав­не­ние: $$\sin h=\sin φ· \sin δ+ \cos φ· \cos δ· \cos t ,$$ где $δ$ и $t$ – со­от­вет­ст­вен­но скло­не­ние и мест­ный ча­со­вой угол све­ти­ла (см. Не­бес­ные ко­ор­ди­на­ты). Для слу­чая, ко­г­да све­ти­ло на­хо­дит­ся в верх­ней кульми­на­ции ($t=0$), дос­та­точ­но од­но­го из­ме­ре­ния, а ре­ше­ни­ем урав­не­ния яв­ля­ет­ся $φ=δ±(90°-h)$; знак ми­нус бе­рёт­ся в слу­чае куль­ми­на­ции све­ти­ла к се­ве­ру от зе­ни­та. В ча­ст­но­сти, для По­ляр­ной звез­ды $δ=89,2°$, со­от­вет­ст­вен­но $φ≈h$, т. е. ши­ро­та с до­ста­точ­ной сте­пе­нью точ­но­сти рав­на вы­со­те По­ляр­ной звез­ды над го­ри­зон­том.

Дол­го­та, от­счи­ты­вае­мая от Грин­вич­ско­го ме­ри­диа­на на вос­ток в гра­ду­сах (от 0 до 360°) или ча­со­вой ме­ре (от 0 до 24 ч), рав­на $λ=t-t_0$, где $t_0$ – ча­со­вой угол све­ти­ла в Грин­ви­че. Т. о., для оп­ре­де­ле­ния дол­го­ты не­об­хо­ди­мо знать $t_0$, т. е. вре­мя по Грин­ви­чу (все­мир­ное вре­мя) в мо­мент про­хож­де­ния све­ти­ла че­рез не­бес­ный ме­ри­ди­ан (ког­да $h$ мак­си­маль­на). Уз­нать $t_0$, на­хо­дясь вда­ли от Грин­вич­ско­го ме­ри­диа­на, мож­но толь­ко при на­ли­чии хро­но­мет­ра. По­это­му до сер. 18 в. точ­ность оп­ре­де­ле­ния дол­го­ты бы­ла край­не не­вы­со­кой.

Вы­со­та све­тил до 18 в. из­ме­ря­лась про­стей­ши­ми ас­тро­но­мич. ин­ст­ру­мен­та­ми (зер­каль­ны­ми квад­ран­та­ми, ас­т­ро­ля­бия­ми, ар­мил­ляр­ны­ми сфе­ра­ми). До сер. 18 в. из ас­тро­но­мич. на­блю­де­ний оп­ре­де­ля­ли пре­им. ши­ро­ту мес­та, хо­тя уже в 16–17 вв. бы­ли пред­ло­же­ны идеи для оп­ре­де­ле­ния дол­го­ты по на­блю­де­ни­ям не­ко­то­рых све­тил. Так, сли­чая на­блю­дён­ное в к.-л. мо­мент уг­ло­вое рас­стоя­ние от Лу­ны, напр., до Солн­ца с дан­ны­ми таб­лиц дви­же­ния Лу­ны, мож­но най­ти со­от­вет­ст­вую­щее это­му мо­мен­ту вре­мя в Грин­ви­че. Так­же дол­го­ту мож­но оп­ре­де­лить по таб­ли­цам за­тме­ний спут­ни­ков Юпи­те­ра (эти за­тме­ния про­ис­хо­дят до­ста­точ­но час­то и на­блю­да­ют­ся од­но­вре­мен­но во всех точ­ках Зем­ли).

В 18 в. точ­ность оп­ре­де­ле­ния гео­гра­фич. ко­ор­ди­нат зна­чи­тель­но по­вы­си­лась. Изо­бре­те­ние сек­стан­та (1731) по­зво­ли­ло бо­лее точ­но оп­ре­де­лять вы­со­ты све­тил. Л. Эй­лер раз­ра­бо­тал тео­рию дви­же­ния Лу­ны и Солн­ца (1753); нем. ас­тро­ном Т. Май­ер, опи­ра­ясь на тео­рию Эй­ле­ра, со­ста­вил дос­та­точ­но точ­ные таб­ли­цы это­го дви­же­ния (1755). В 1765 соз­дан пер­вый хро­но­метр.

По­яв­ле­ние в 20 в. ра­дио­сиг­на­лов точ­но­го вре­ме­ни при­ве­ло к воз­ник­но­ве­нию но­во­го спо­со­ба оп­ре­де­ле­ния дол­го­ты. Вна­ча­ле ра­дио­сиг­на­лы ис­поль­зо­ва­лись для кор­рек­ции хо­да хро­но­мет­ров на су­дах. За­тем был раз­ра­бо­тан ме­тод вы­чис­ле­ния даль­но­сти по из­ме­ре­нию за­держ­ки ра­дио­сиг­на­ла (ко­то­рый при­ме­ня­ет­ся и в совр. на­ви­гац. сис­те­мах).

На ру­бе­же 20–21 вв. про­изо­шёл пе­ре­ход к но­во­му спо­со­бу оп­ре­де­ле­ния гео­гра­фич. ко­ор­ди­нат, опи­раю­ще­му­ся на спут­ни­ко­вые сис­те­мы по­зи­цио­ни­ро­ва­ния, в ча­ст­но­сти на на­ви­гац. сис­те­мы GPS и ГЛОНАСС. Н. а. при­ме­ня­ет­ся лишь в слу­чае от­сут­ст­вия со­от­вет­ст­вую­щих при­ём­ни­ков или их не­пред­ви­ден­но­го от­ка­за.