магнитное склонение что это
Куда показывает компас на самом деле, о градусах, но не о температуре, и опять о непонятных моряках
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!
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!
Проще всего узнать магнитное склонение на сайте nakarte.me
Красным квадратом я выделил кнопку, которую надо нажать, чтобы инструмент включился. Проведите в любом месте нужного вам района прямую (синяя), так чтобы Magnetic azimut равнялся 0. Значение True azimut (истинный север) и будет величиной магнитного склонения в этом районе.
Магнитное склонение меняется со временем. Если вы хотите узнать магнитное склонение для какого-то места в определенный момент времени, то для этого вам понадобится вот этот сайт: https://www.ngdc.noaa.gov/geomag-web/#declination
Только надо будет задать координаты места. 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.
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).
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:
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.
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.
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 ТУТ можно прочитать о картах Генштаба, фрагмет которых я приводил в части о координатной сетке.
А ЗДЕСЬ о спутниковой навигации и как выбрать навигатор в путешествие.
Магнитное склонение
На магнитное склонение влияет не только текущее положение магнитного компаса, но и искривление магнитных силовых линий:
В наш век всеобщей компьютеризации и Интернета для расчета магнитного склонения в любой точке планеты достаточно зайти на сайт с одним из калькуляторов магнитного склонения, и посчитать магнитное склонение для любого места на текущую дату.
Для Самары на сегодня это будет следующая величина:
| Используемая модель расчета магнитного склонения: | WMM2015V2 |  |
| Широта расчетной точки: | 53.185535° N | |
| Долгота расчетной точки: | 50.087677° E |
Дата расчета склонения
Расчетное магнитное склонение на 24 апреля 2019 года наглядно демонстрирует вот эта картинка:
Магнитное склонение, или же магнитное склонение, это угол на горизонтальная плоскость между магнитный север (направление северный конец намагниченного компас острие иглы, соответствующее направлению Магнитное поле Земли линии) и истинный север (в направление вдоль меридиан к географическому Северный полюс). Этот угол варьируется в зависимости от положения на поверхности Земли и меняется со временем.
Несколько более формально, Bowditch определяет вариацию как «угол между магнитным и географическим меридианами в любом месте, выраженный в градусах и минутах к востоку или западу, чтобы указать направление магнитного севера от истинного севера. Угол между магнитным меридианом и меридианами сетки называется магнитным углом сетки, вариацией сетки или сеткой ». [1]
Период, термин магнитное отклонение иногда используется в широком смысле для обозначения того же, что и магнитное склонение, но более правильно это относится к ошибке в показаниях компаса, вызванной близлежащими металлическими объектами, такими как железо на борту корабля или самолета.
Магнитное склонение не следует путать с магнитное наклонение, также известный как магнитное падение, то есть угол, который линии магнитного поля Земли составляют с нижней стороной горизонтальной плоскости.
Содержание
Склонение меняется с течением времени и местоположения
Магнитное склонение меняется как от места к месту, так и с течением времени. Например, когда путешественник путешествует по восточному побережью Соединенных Штатов, склонение изменяется от 16 градусов к западу в штате Мэн, до 6 градусов во Флориде, до 0 градусов в Луизиане и до 4 градусов восточной долготы (в Техасе). В Лондоне, Великобритания, наклонение составило один градус к западу (2014 г.), а к началу 2020 г. упало до нуля. [2] [3]
В большинстве областей пространственные вариации отражают неравномерность потоков в глубине Земли; в некоторых районах залежи утюг руда или же магнетит в земной коре может сильно способствовать склонению. По аналогии, светский изменения этих потоков приводят к медленным изменениям напряженности и направления поля в одной и той же точке на Земле.
Магнитное склонение в данной области может (скорее всего, будет) медленно меняться с течением времени, возможно, всего на 2–2,5 градуса каждые сто лет или около того, в зависимости от того, как далеко от магнитные полюса Это. Для расположения ближе к полюсу, как Ивудживик, склонение может меняться на 1 градус каждые три года. Это может быть незначительным для большинства путешественников, но может быть важным при использовании магнитных пеленгов из старых карт или метес (направления) в старых документах для определения местоположения с любой точностью.
В качестве примера того, как вариации меняются с течением времени, см. Две диаграммы одной и той же области (западный конец Лонг-Айленд Саунд), ниже, с разницей в 124 года. Карта 1884 года показывает изменение в 8 градусов 20 минут западного времени. График 2008 года показывает 13 градусов 15 минут западной долготы.
Определение склонения
Прямое измерение
Магнитное склонение в любом конкретном месте можно измерить непосредственно по небесные полюса- точки на небе, вокруг которых, кажется, вращаются звезды, которые указывают направление истинного севера и истинного юга. В инструмент используемый для выполнения этого измерения известен как деклинометр.
Примерное положение северного небесного полюса обозначено Полярная звезда (Полярная звезда). Следовательно, в северном полушарии склонение можно приблизительно определить как разницу между магнитным и визуальным пеленгом Полярной звезды. Полярная звезда в настоящее время отслеживает круг радиусом 0,73 ° вокруг северного полюса мира, поэтому этот метод точен с точностью до градуса. В высоких широтах отвес помогает навести Полярную звезду на опорный объект близко к горизонту, по которому можно определить его азимут. [4]
Определение по картам и моделям
Приблизительную оценку местного склонения (в пределах нескольких градусов) можно определить из общей изогонической карты мира или континента, такой как те, что показаны выше. Изогонические линии также показаны на авиационный и морские карты.
Местные карты большего масштаба могут указывать текущее местное склонение, часто с помощью схематического представления. Если изображенная область не очень мала, склонение может заметно варьироваться в зависимости от протяженности карты, поэтому данные могут относиться к определенному месту на карте. Текущая скорость и направление изменения также могут быть показаны, например, в угловые минуты в год. На этой же диаграмме может быть показан угол сетка север (направление линий сетки север-юг карты), которое может отличаться от истинного севера.
На топографические карты из Геологическая служба США (USGS), например, диаграмма показывает взаимосвязь между магнитным севером в рассматриваемой области (со стрелкой, отмеченной «MN») и истинным севером (вертикальная линия с пятиконечной звездой наверху), с меткой рядом с угол между стрелкой MN и вертикальной линией, указывающий величину склонения и этого угла в градусах, милы, или оба.
Программного обеспечения
В Национальное агентство геопространственной разведки (NGA) предоставляет исходный код, написанный на C, который основан на Магнитная модель мира (WMM). Исходный код можно загрузить бесплатно и включает файл данных, обновляемый каждые пять лет для учета движения северного магнитного полюса.
Используя склонение
Регулируемые компасы
Магнитный компас указывает на магнитный север, а не на географический север. Компасы, обычно используемые для пеших прогулок, включают в себя регулировку склонения в виде безель который поворачивается по отношению к опорной плите. Чтобы установить склонение, безель поворачивают до тех пор, пока желаемое количество градусов плюс или минус не окажется между обозначением N на безеле (для севера) и направлением, указанным магнитным концом иглы (обычно окрашенным в красный цвет). Это позволяет пользователю установить истинный подшипник для перемещения или ориентации путем выравнивания тисненого красного индикатора стрелка на опорную плиту с ориентир или заголовком на карте. Можно сказать, что компас, настроенный таким образом, показывает «истинный север», а не магнитный север (пока он остается в пределах области на той же изогонической линии).
На изображении слева N лицевой панели выровнен с направлением, указанным магнитным концом стрелки компаса, что отражает магнитное склонение в 0 градусов. Стрелка на опорной плите указывает на подшипник 312 градусов.
Нерегулируемые компасы
Чтобы работать как с истинным, так и с магнитным пеленгом, пользователю нерегулируемого компаса необходимо выполнить простые вычисления с учетом местного магнитного склонения. В примере слева показано, как преобразовать магнитный пеленг (сделанный в полевых условиях с использованием нерегулируемого компаса) в истинный пеленг (который можно нанести на карту) с помощью добавление магнитное склонение. Наклонение в примере составляет 14 ° E (+ 14 °). Если бы вместо этого склонение было 14 ° з.д. (-14 °), вы все равно «добавили бы» его к магнитному пеленгу, чтобы получить истинный пеленг: 40 ° + (-14 °) = 26 °.
Навигация
Компас, магнитный и истинный пеленг связаны между собой:
Общее уравнение, связывающее компас и истинный пеленг:
Чтобы вычислить истинный пеленг по пеленгу компаса (и известному отклонению и вариации):
Чтобы рассчитать пеленг по компасу на основе истинного пеленга (и известных отклонений и вариаций):
Эти правила часто сочетаются с мнемонической фразой «Запад лучше, Восток меньше всего»; Другими словами, добавьте склонения W при переходе от истинных пеленгов к магнитным пеленгам и вычтите е.
Еще один простой способ запомнить, как применить поправку для континентальной части США:
Отклонение
Аэронавигация
Магнитное склонение имеет очень важное влияние на аэронавигация, поскольку самые простые навигационные приборы самолета предназначены для определения курса путем определения местоположения на магнитный север с помощью компаса или аналогичного магнитного устройства.
Авиационные разрезы (карты / диаграммы) и базы данных, используемые для аэронавигации, основаны на истинном севере, а не на магнитном севере, а постоянные и значительные незначительные изменения в фактическом местоположении магнитного севера и местных неоднородностей в магнитном поле планеты требуют, чтобы карты и базы данных обновляться не реже двух раз в год, чтобы отражать текущую поправку к магнитному склонению относительно истинного севера. [ требуется разъяснение ]
Например, по состоянию на март 2010 г., недалеко от Сан-Франциско, магнитный север составляет примерно 14,3 градуса к востоку от истинного севера, с уменьшением разницы примерно на 6 угловых минут в год. [7]
При прокладке курса большинство пилотов небольших самолетов рисуют маршрут с использованием истинного севера на разрезе (карте), а затем преобразуют истинный северный пеленг в магнитный север для навигации в плоскости с помощью магнитного компаса. Затем эти пеленги преобразуются в предполетном плане путем добавления или вычитания местного отклонения, отображаемого в разрезе.
Радионавигационные средства, расположенные на земле, такие как VORs, также проверяются и обновляются, чтобы они были выровнены по магнитному северу, чтобы пилоты могли использовать свои магнитные компасы для точной и надежной навигации в самолете.
Взлетно-посадочные полосы обозначаются числом от 01 до 36, что обычно составляет одну десятую магнитной азимут взлетно-посадочной полосы Заголовок: взлетно-посадочная полоса пронумерована 09 точками на восток (90 °), взлетно-посадочная полоса 18 находится на юге (180 °), взлетно-посадочная полоса 27 указывает на запад (270 °) и взлетно-посадочная полоса 36 точек на север (360 °, а не 0 °). [8] Однако из-за магнитного склонения иногда приходится менять обозначения ВПП, чтобы их обозначение соответствовало магнитному курсу ВПП. Исключение сделано для взлетно-посадочных полос в пределах Северное внутреннее воздушное пространство Канады; они пронумерованы относительно истинного севера, потому что близость к Северному магнитному полюсу увеличивает магнитное склонение.
GPS системы, используемые для аэронавигации, могут использовать магнитный север или истинный север. Чтобы сделать их более совместимыми с системами, которые зависят от магнитного севера, по желанию пилота часто выбирают магнитный север. Приемник GPS изначально считывает истинный север, но может элегантно вычислить магнитный север на основе своего истинного положения и таблиц данных; затем устройство может рассчитать текущее местоположение и направление северного магнитного полюса и (потенциально) любые местные вариации, если GPS настроен на использование показаний магнитного компаса.