Ocena brak

Astronomiczne podstawy orientacji na Ziemi

Autor /Czesiek Dodano /27.05.2011

Ruch Ziemi wokół własnej osi jest podstawą orientacji na Ziemi. Położenie dowolnego punktu na kuli ziemskiej wyznacza się bowiem za pomocą współrzędnych geograficznych, które wynikaj ą z ruchu obrotowego.

Z wyjątkiem biegunów, wszystkie punkty położone na powierzchni Ziemi w wyniku ruchu obrotowego, zataczają równoległe w stosunku do siebie okręgi, położone w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu. Są to równoleżniki, z których najdłuższym jest równik. Przebieg równoleżników wyznacza dwa kierunki główne tj. wschód i zachód. Równik stanowi jedną z dwóch głównych osi układu współrzędnych geograficznych, gdyż dzieli Ziemię na półkulę północną i południową. Przez każdy punkt na Ziemi przechodzi tylko jeden równoleżnik. Aby precyzyjnie określić położenie punktu w stosunku do równika, należy obliczyć jego odległość od równika, czyli wyznaczyć szerokość geograficzną. Szerokość geograficzna (oznaczana literą (p) to kąt zawarty między płaszczyzną równika a promieniem ziem­skim przechodzącym przez dany punkt na powierzchni Ziemi. Określa się ją na podstawie położenia gwiazd znajdujących się w pobliżu biegunów niebieskich, tj. Gwiazdy Polarnej i Gwiazdozbioru Krzyża Południa względem równika, bieguna i płaszczyzny horyzontu, nad którym są widoczne. Na równiku gwiazdy te widoczne są na linii horyzontu, zatem ich wysokość równa się 0°. Stąd szerokość geograficzna równika wynosi również 0°.

W miarę przesuwania się od równika na północ lub południe, kąt, pod jakim widoczne są te gwiazdy, zwiększa się. Rośnie również szerokość geograficzna. Na biegunach Gwiazda Polarna i Krzyż Południa świecą w zenicie, zatem z biegunów ziemskich widoczne są pod kątem 90°. Stąd szerokość geogra­ficzna biegunów wynosi również 90°. Przyjmujemy zatem, że szerokość geograficzna punktu (miejsca obserwacji) równa się wysokości, na jakiej jest widoczna nad linią horyzontu Gwiazda Polarna - na półkuli północnej lub Krzyż Południa - na półkuli południowej. Szerokość geograficzną można również obliczyć na podstawie wysokości Słońca w momencie górowania, tj. w momencie południa słonecznego. Sposób dokonywania te­go obliczenia zostanie przedstawiony w rozdz. 10.

Ruch obrotowy Ziemi był również podstawą wyznaczania południków, które przeprowadzono na podstawie obserwacji pozornej wędrówki Słońca po sklepieniu niebieskim w ciągu dnia. Aby łatwiej było zrozumieć zasadę wyznaczania południków, można posłużyć się doświadczeniem, w którym globus zostanie oświetlony silnym światłem, tak jak Ziemia promieniami słonecznymi. Na globusie można wtedy zauważyć wyraźną granicę między dniem i nocą. Po wprowadzeniu globusa w ruch obrotowy zgodny z kierun­kiem ruchu Ziemi granica ta w stosunku do powierzchni Ziemi przesunie się. Dalszy ruch spowoduje dalsze przesunięcie granicy. Granicą między oświetloną (dzień) i zaciemnioną (noc) częścią globusa uznajemy za mo­menty wschodu i zachodu Słońca.

Przedmioty, ustawione pionowo do powierzchni Ziemi, oświetlone promie­niami słonecznymi, rzucają cień. Jest on najkrótszy w momencie południa sło­necznego. Jeśli na naszym doświadczalnym globusie wzdłuż jednego z połu­dników umieścimy takie przedmioty jak np. szpilki, okaże się, że najkrótszy cień będą one rzucały w jednym momencie. Ponadto cienie te ułożą się w jedną linię przebiegającą na powierzchni globusa od jednego do drugiego bieguna --wyznaczą południk. Południk jest to zatem zbiór punktów mających w tym samym momencie południe słoneczne. Uogólniając można powiedzieć, że punkty położone na tym samym południku mają ten sam czas wyznaczany przez Słońce. Przez każdy punkt położony na powierzchni Ziemi przechodzi tylko jeden południk.

Wszystkie południki zbiegają się na biegunach, wyznaczają zatem kie­runek północy i kierunek południa. Ponieważ mają taki sam kształt i taką samą długość, każdy z nich może stanowić początek układu. Przyjęto, że południkiem początkowym, będącym drugą główną osią układu współrzęd­nych geograficznych (pierwszą jest równik), jest południk przechodzący przez Obserwatorium w Greenwich w Londynie i oznaczono go wartością 0°. Południk początkowy (zerowy) wraz z południkiem leżącym po prze­ciwnej stronie kuli ziemskiej, tj. południkiem 180°, dzieli Ziemię na półkulę wschodnią i zachodnią. W celu określenia położenia każdego dowolnego punktu na Ziemi względem południka początkowego posługujemy się dłu­gością geograficzną. Długość geograficzna (oznaczana literą K) to kąt dwuścienny zawarty między półpłaszczyzną południka 0° i półpłaszczyzną południka przechodzącego przez dany punkt na powierzchni Ziemi. Dłu­gość geograficzna jest miarą kątową wynikającą z prędkości kątowej punk­tów będących w ruchu obrotowym i ma ścisły związek z miejscowym cza­sem słonecznym, co zostanie szczegółowo omówione w następnym roz­dziale.

Podobne prace

Do góry