Орієнтування за Сонцем і способи орієнтуватися в різний час доби

Методи орієнтування за Сонцем поряд з методами орієнтування за зірками і Місяці -самі точні з усіх методів аварійного орієнтування, тобто орієнтування при відсутності або поломці технічних приладів навігації, таких, як компас і навігатор.

Широко поширена думка, що тінь від Сонця опівдні вказує на північ. Це, однак, не універсальне правило, і в різних місцевостях до нього потрібно робити поправки.

Орієнтування за місцевими ознаками, таким як мурашники, мох на деревах і каменях, а також орієнтування по квартальних стовпах через низьку точності повинні розглядатися лише в тих випадках, коли інші способи з різних причин не можуть бути реалізовані.

Також варто відзначити, що бувають ситуації, коли навіть наявність справного магнітного компаса не дозволить людині точно визначити сторони світу. Наприклад, поблизу полюсів, в зонах магнітних аномалій або поблизу об’єктів, що викликають магнітні девіації (наприклад, в машині або на морському кораблі) компас може давати великі похибки, і тоді на допомогу людині приходять методи орієнтування по небесним світилам, оскільки їх положення на небі НЕ залежить від «земних проблем».

Як орієнтуватися вночі, ми розповідали в окремій статті, тому пропоную розібратися з методами орієнтування в світлий час доби, тобто з методами орієнтування за Сонцем.

Методи орієнтування за Сонцем

Всі методи орієнтування за Сонцем базуються на знаннях астрономії.

Перерахуємо кілька фактів, узятих з даних цієї стародавньої науки:

  1. Земля обертається навколо Сонця по еліпсовою орбіті.
  2. Земля обертається навколо своєї осі з кутовою швидкістю рівною приблизно 15 градусам на годину. Причому, якщо дивитися з боку північного полюса, то обертання це відбувається проти годинникової стрілки.
  3. Вісь обертання Землі нахилена по відношенню до орбіти Землі приблизно на 23,5 градуса.

Дати рівнодення і сонцестояння також потрібно враховувати, оскільки в ці дні завдання орієнтування за Сонцем кілька полегшується.

Володіючи цим невеликою кількістю знань, можна зробити безліч висновків, що дозволяють розробити методи орієнтування, виявити їхні переваги і недоліки і описати рекомендації для використання. Детальніше про ці висновки ми розповідали в окремій статті.

Далі розглянемо найпопулярніші способи орієнтування за Сонцем. Вважаю, їх різноманітність значно більше, проте, як мені здається, з практичної точки зору є сенс розібратися лише в тих, які приведу нижче, оскільки цей мінімум дозволить людині визначити сторони світу, а також свої координати майже в будь-якій точці світу, не забиваючи голову зайвою інформацією.

Метод №1. Орієнтування по ключовим моментам часу

Цей метод заснований на розумінні того, що Сонце о 6 годині ранку знаходиться приблизно на сході, о 6 годині вечора – на заході, а о 12 годині дня і 12 години ночі (актуально для полярного дня в високих широтах) перетинає істинний меридіан, тобто напрямок північ-південь.

Якщо на заході стати обличчям до Сонця, то справа виявиться північ, за спиною – схід, зліва – південь.

Таким чином, знаючи поточний час і положення Сонця на небосхилі, можна кілька разів на добу більш-менш точно визначити напрямки сторін світу. Точніше знайти один напрямок, а по ньому визначити всі інші.

Детально про те, як користуватися цим способом ми розповідали в цій статті …

На тому ж принципі заснований один з методів орієнтування по тіні і відомому часу, про який ми розповідали в окремому матеріалі … По суті це той же самий метод орієнтування, але замість положення Сонця використовується положення кінця тіні гномона.

Головний недолік цього методу – неможливість визначити сторони світу в будь-який момент дня, відмінний від 6, 12, 18 і 24 годин. Крім того, як в цьому, так і в інших методах орієнтування за Сонцем, що спираються на свідчення місцевого часу, виникає ряд похибок, пов’язаних з різницею в показаннях астрономічного часу і усередненого «земного», про які докладно ми розповідали в цій статті.

Метод №2. За механічному годиннику і Сонця

Цей метод заснований на розумінні того, що Сонце в середніх і високих широтах північної півкулі завжди рухається по небосхилу зліва направо зі швидкістю в два рази меншою, ніж швидкість руху годинникової стрілки годинника.

Таким чином, маючи в наявності аналоговий годинник, тобто годинник зі стрілками, виставлені за місцевим часом, а також знаючи положення Сонця на небосхилі в даний момент, можна, користуючись циферблатом годин, розрахувати приблизний напрям на південь, а по ньому визначити і інші сторони світла.

Головний недолік цього методу – неможливість використання його в низьких широтах через великі помилок, що виникають в результаті нерівномірного швидкості руху проекції Сонця на горизонт. Та й в середніх широтах в літню пору цей спосіб орієнтування може давати помилку, перевищує 15 градусів.

З метою зменшення описаної помилки був винайдений варіант цього методу, в якому до годинника збоку перпендикулярно площині циферблата підноситься сірник, а сам циферблат розташовується паралельно небесному екватору.

Обидва ці методи, а також їх модифікації для використання в південній півкулі ми детально розбирали в окремій статті.

Ці методи, на відміну від попередніх, дозволяють знайти приблизне розташування сторін світла в будь-який момент часу протягом усього світлового дня. Однак у порівнянні з попередніми методами тут виникає необхідність в аналогових годинах, без яких метод не вдасться реалізувати.

Метод №3. За Сонцем і відомому часу

В основу цього методу лягли знання про швидкість і напрямок руху Сонця по небесній сфері, а також про те, де воно знаходиться в 6, 12, 18 і 24 години.

Відразу повинен сказати, що цей метод поки не отримав широкої популярності, оскільки був придуманий мною лише кілька років тому і згадується лише в декількох відеороликах на моєму Youtube-каналі. Проте, вважаю за потрібне згадати і його, оскільки він позбавлений головного недоліку, властивого попередньому методу – необхідність мати годинник зі стрілками.

Для цього методу досить знати розташування Сонця на небосхилі і місцевий час. Після того, як така інформація отримана, розраховується різниця між місцевим часом і одним з ключових моментів часу, відповідним певної стороні світла, а потім перемножением різниці на швидкість руху Сонця визначається кутова відстань до відомої сторони світу. Докладний алгоритм цього методу ми приводили в окремій статті.

Цей спосіб однаково зручно використовувати в середніх і високих широтах, як північного, так і південного півкуль. Однак поблизу тропіків і на екваторі він буде давати великі помилки, тому в цих регіонах варто звернути увагу на інші способи орієнтування.

Метод №4. За найкоротшою тіні від гномона

Гномон є найдавнішим інструментом, що дозволяє визначити напрямок істинного меридіана, тобто направлення на північ і південь. Він являє собою рівний прямий об’єкт (наприклад, стовп або жердина), закріплений вертикально на рівній горизонтальній площадці.

Крім того гномон є невід’ємною частиною сонячного годинника. За його тіні люди здавна визначали час. До слова, питання визначення часу по тіні від гномона ми розглядали в окремій статті …

Старовинний сонячний годинник з гномоном на стіні англійського замку.

У природних умовах в якості гномона може бути взята метрова пряма палиця, яку слід застромити або закапати в грунт на рівній горизонтальній площадці, очищеної від трави, листя, каміння і всього того, що може вносити коригування в положення кінця тіні, відкинутої палицею.

Коли Сонце опиниться в зеніті, тобто в найвищій точці траєкторії свого руху, тінь від гномона буде найкоротшою.

Таким чином, почавши спостереження в дообеденное час і періодично відзначаючи на ґрунті місця розташування кінця тіні, можна через деякий час, з’єднавши всі позначки плавною кривою, визначити місце розташування найкоротшою тіні, а значить і напрямок на північ або на південь, в залежності від широти місцевості і пори року.

Порівнюючи цей метод з тими, що розібрали раніше, можна сказати, що даний варіант, як і той, що розглянемо далі, мають більш високою точністю, оскільки виключають помилку, пов’язану з усередненим «земним» часом. Крім того, для орієнтування по тіні від гномона зовсім не потрібні годинник.

Проте, є у цього методу і недолік: визначити сторони світу з його допомогою можна тільки, якщо вимірювання були розпочаті до полудня.

Метод №5. За гіпотенузі двох тіней однакової довжини

Цей метод заснований на розумінні того, що траєкторія Сонця від сходу до напрямку північ-південь дзеркальна траєкторії від напрямку північ-південь до заходу.

Для того щоб визначити істинний меридіан і зорієнтуватися в просторі, потрібно відзначити кінець тіні гномона в будь-який момент часу в ранкові години і виміряти її довжину, після чого дочекатися, коли у вечірній час тінь виявиться тієї ж довжини, і знову зробити позначку. Бісектриса, проведена від гномона до центру відрізка, що з’єднує дві позначки, вкаже напрямок на південь або північ в залежності від широти місцевості і пори року.

Принцип такого побудови заснований на тому, що Сонце рухається зі сходу на захід, а середина відрізка між кінцями тіней з однаковою довжиною вказує проходиться тінню в істинний полудень.

У порівнянні зі способом визначення сторін світу по найкоротшій тіні цей є більш точним, якщо тільки вимірювання почали проводитися незадовго після настання світанку, коли швидкість зміни довжини тіні значно вище. Але, як і попередній спосіб, цей вимагає великої кількості часу і дуже сильно залежимо від погодних умов, оскільки навіть тимчасова хмарність в післяобідній час може не дати закінчити вимірювання в цей день.

Метод №6. За кінцевим точкам двох тіней

В основі цього методу лежить розуміння того, що Сонце завжди рухається зі сходу на захід, а значить тінь буде рухатися з заходу на схід. Якщо відзначити два положення кінця тіні гномона з проміжком в 15-20 хвилин, а потім з’єднати дві зроблені позначки, отриманий відрізок розташується в напрямку захід-схід.

Для реалізації цього способу не потрібно чекати весь день до того, як тінь ввечері придбає ту ж довжину, що і вранці – досить просто двох точок, які відзначають кінці, на більш-менш значній відстані.

Даний метод дозволяє зорієнтуватися по Сонцю без годин протягом короткого проміжку часу, проте може давати суттєві похибки в дні далекі від дат весняного і осіннього рівнодення. Якщо ж доводиться користуватися даними способом влітку або взимку, тоді краще це робити в обідні години: ближче до полудня величина помилки методу зменшується. Це особливо актуально для високих широт в полярний день, коли визначення сторін світу цим методом о 12:00 і 24:00 буде давати діаметрально протилежні свідчення, тобто, наприклад, там, де опівдні було визначено південь, опівночі визначиться північ і навпаки .

Метод №7. Відповідно до положення Сонця

Бувають ситуації, коли розуміння розташування сторін світла не грає особливої ролі, наприклад, якщо людина заблукала в незнайомій йому місцевості, наприклад, в лісі, карти немає і йому не відомий аварійний азимут. В цьому випадку Сонце допоможе рухатися в одному напрямку, а не ходити зигзагами. А чітке витримування напрямку руху за умови можливості рухатися по азимуту (відсутність густого підліску та інших важкопрохідних перешкод) допоможе максимально швидко і з найменшими енергетичними затратами дістатися до просіки, стежки, струмки, траси, залізниці – всього того, що посприяє виходу до людей.

На замітку

Часто доводилося зустрічати інформацію про те, що без орієнтирів людина в лісі буде ходити кругами, повертаючись на колишнє місце. У цьому випадку ще говорять, що «дідько крутить». Наводиться навіть приблизний радіус кола, який опише людина в результаті свого руху. Автори цих заяв пов’язують такий ефект з тим, що один крок у людини завжди коротше іншого. Однак якщо провести реальний експеримент, в якому людина повинна буде намагатися рухатися по прямій лінії з зав’язаними очима, то відразу стане ясно, що описана інформація має мало спільного з реальністю. В експерименті на короткій дистанції один і той же чоловік в результаті ряду експериментів буде зміщуватися то вліво, то вправо від заданого руху, а в експериментах з великими відстанями траєкторія руху людини буде описувати зигзаги.

Цей спосіб орієнтування працює за наступним алгоритмом:

  1. Визначається кут ( «азимут») напрямку руху щодо положення Сонця в даний момент.
  2. Знаходиться орієнтир (наприклад, кущ, камінь або дерево), що лежить в напрямку руху і знаходиться якнайдалі від людини.
  3. Перемістившись до цього орієнтиру, за Сонцем і певному раніше кутку уточнюється напрямок подальшого руху, на якому знаходиться наступний орієнтир.
  4. Таким чином, відбувається пересування від орієнтира до орієнтиру. При цьому час від часу вносяться коректування в «азимут» з урахуванням швидкості і напряму руху Сонця в цій місцевості.

Якщо Сонце при цьому стоїть на порозі людиною, ліворуч або праворуч від нього, то кут зручно вимірювати щодо проекції Сонця на горизонт. Якщо ж Сонце знаходиться за спиною, що створює деякі складності при відліку кута безпосередньо за Сонцем, тоді цей кут відміряється немає від Сонця, а від тіні, що відкидається людиною.

Таке орієнтування також дозволяє провести розвідку місцевості в різних напрямках, зменшуючи шанси загубитися, що найбільш актуально в лісі. Для цього:

  1. У вихідній точці залишається добре помітний орієнтир (наприклад, складені пірамідкою палиці або прив’язаний до гілки дерева яскравий шматок тканини).
  2. Від цього орієнтиру людина протягом хвилини рухається в обраному напрямку, попередньо визначивши його «азимут».
  3. Через хвилину людина повертається на 180 градусів і рухається в зворотному напрямку по зворотному азимуту.
  4. Дійшовши до залишеного орієнтира, вибирається новий напрямок, яке необхідно розвідати, і вся процедура повторюється.

У цьому способі зручно користуватися «азимутом», певним, як за Сонцем, так і по тіні. Так, наприклад, якщо під час руху, що здійснюється від орієнтира, Сонце знаходилося правіше напрямку руху на кут рівний 15 градусам, то при поверненні до орієнтиру потрібно вибирати напрямок руху так, щоб тінь була правіше на ті ж 15 градусів.

Даний метод орієнтування дуже приблизний і, як говорилося раніше, призначений для аварійних ситуацій, коли людині все одно, куди йти, аби в одному напрямку.

Разом з тим, цей метод чудово поєднується з методами орієнтування по гномоном. Так, зорієнтувавшись на місцевості по гномоном всього один раз і вибравши потрібний напрямок руху, можна використовувати даний метод протягом усього подальшого світлового дня. Важливо відзначити, що для зменшення помилки потрібно, орієнтуючись на цей метод рухатися приблизно однакове число годин, як до обіду, так і після нього. Наприклад, якщо рух почався о 8 годині ранку, то і закінчувати рух потрібно о 4 годині вечора. Це, звичайно ж, не означає, що рух має бути безперервним без відпочинку, однак як швидкість руху, так і час на відпочинок з ранку і ввечері повинні бути приблизно однаковими. Крім того, рухатися можна, наприклад, з 7 ранку до 10 дня, а після – з 2 години дня до 5 години вечора.

Думаю, про те, як визначати сторони світу за Сонцем, ми розібралися, а тепер хотілося б трохи поговорити про те, як за Сонцем обчислити свої координати. Ця тема не користується великою популярністю і багато туристів про неї взагалі не в курсі, але оскільки визначення свого місця положення безпосередньо відноситься до теми орієнтування, не бачу сенсу не розглянути її.

Визначення координат за Сонцем

Відразу хочу сказати, що точно визначити свої координати по небесним світилам без спеціальних приладів і таблиць не вийде, але, як то кажуть, на безриб’ї і рак – риба.

Для визначення широти і довготи місцевості по Сонцю потрібні невеликі побудови.

Отже, щоб знайти своє місце розташування на поверхні земної кулі, необхідно дізнатися координати, а саме широту і довготу.

Широта місцевості, де проводиться вимір, визначається по довжині тіні гномона. Знаючи довжину тіні і висоту самого гномона, можна розрахувати висоту Сонця над горизонтом в момент настання істинного півдня. З отриманих даних обчислюється кут нахилу небесного екватора, а слідом за ним – і широта місцевості.

Кільком способам визначення широти місцевості по тіні від гномона ми присвятили розділ в цій статті.

Варто, однак, відзначити, що знайти широту місцевості по Сонцю без спеціальних таблиць можна тільки в певну пору року: в грудні, березні, червні та вересні, коли траєкторія руху Сонця збігається з площиною небесного екватора або лежить на максимальному від нього видаленні, яке виражається в кутових одиницях і приблизно дорівнює 23,5 градусам. В іншу пору року широту місцевості можна дізнатися тільки по Полярної зірки, про яку ми розповідали тут.

Для визначення довготи місцевості крім гномона знадобляться годинник, що показує точний час і дату, а також знання часового поясу, щодо якого виставлялися годинник.

Алгоритм визначення широти описується наступними пунктами:

  1. За допомогою гномона визначається істинний меридіан.
  2. Знаючи часовий пояс, в якому спочатку налаштовувалися годинник, знаходиться час за Гринвічем.
  3. Годинник переводиться на Гринвічем час.
  4. По годинах відзначається час проходження тіні гномона через істинний меридіан.
  5. За допомогою поправки часу, яка впізнається зі спеціальної таблиці або графіка, визначається час за Гринвічем, в момент якого Сонце в цей день виявиться (або вже виявилося, що актуально для західних довгот) в зеніті. Для цього значення з урахуванням його знака ( «+» або «-»), взяте з таблиці рівняння часу, віднімається з 12 години дня.
  6. Знаходиться різниця між отриманим по годинах часом і тим, що вдалося порахувати в попередньому пункті. Це час показує різницю між часом, коли Сонце буде в зеніті в розглянутій території, і часом, коли воно буде в зеніті в нульовому меридіані.
  7. Знаючи цю різницю і швидкість руху Сонця по небосхилу, знаходиться довгота. Для цього отримана різниця ділиться на 15 градусів на годину.
  8. Далі робиться уточнення довготи: східна вона або західна. Якщо Сонце виявилося в зеніті раніше порахували за пунктом 5 часу, тоді довгота східна, якщо пізніше, – західна.

Погляньмо на цей метод на конкретному прикладі:

  1. Уявімо, що на годиннику в даний момент – 16:35, а часовий пояс, за яким вони виставлялися +2. Переводимо годинник на час за Гринвічем: 16:35 – 2 = 14:35.
  2. У момент перетину тіні від гномона лінії, відповідної істинному меридіану, наш годинник показали час 17:32.
  3. Припустимо, що день, в який проводиться визначення довготи, – 4 березня. По таблиці рівняння часу знаходимо величину, відповідну цієї дати. Вона дорівнює -12 (мінус дванадцять).
  4. Дізнаємося час за Гринвічем, коли в нульовому меридіані Сонце знаходилося в зеніті: 12:00 – (-00: 12) = 12:12.
  5. Розраховуємо скільки часу пройшло від Гринвічем сонячного півдня до сонячного півдня в даній місцевості: 17:32 – 12:12 = 5:20.
  6. Розраховуємо, яке кутова відстань пройшло Сонце за цей проміжок часу: 5:20 * 15 = 80 градусів.
  7. Оскільки час місцевого сонячного півдня настав після 12:12, то довгота західна.
  8. Відповідь: місцевість, в якій проводилися вимірювання, знаходиться на 80 градусах західної довготи.

підтвердження вимірювань

При відсутності даних про зрівняння часу, можна обійтися і без них, але тоді помилка, швидше за все, помітно зросте.

Таким чином, знаючи широту і довготу, можна приблизно оцінити район свого місцезнаходження. Зі свого досвіду можу сказати, що помилка по довготі в середніх широтах може досягати десятків кілометрів. Пов’язана така помилка, в першу чергу, зі складністю проведення чистого експерименту в умовах дикої природи, оскільки тінь від гномона через відносно великого видимого діаметра Сонця частково розмита, а майданчик, на якій проводяться вимірювання істинного меридіана, може мати деякий нахил. При цьому навіть незначні помилки у вимірах довготи призводять до значних відхилень від справжнього стану на місцевості: на кордоні тропіків вони можуть досягати 95 км на 1 градус прорахунку, а поблизу екватора – все 110 км. Тому цей метод придатний лише для визначення району дислокації, але ніяк не для більш «тонкої» роботи.

Як бачимо, методи орієнтування за Сонцем численні і різноманітні. Але саме завдяки такій різноманітності можна підібрати оптимальний метод під ті чи інші умови.

На жаль, найбільшим недоліком всіх цих методів є залежність їх від часу доби і погодних умов. Так, наприклад, не вийде зорієнтуватися по Сонцю вночі. Для таких випадків існують способи орієнтування за зірками, про які ми розповідали тут.

Також серйозною проблемою для орієнтування по Сонцю стане ясно.

Коли Сонце закрите хмарами, предмети не залишають тіней, а точне положення Сонця на небосхилі визначити не виходить.

Неможливо орієнтуватися за Сонцем в печерах, катакомбах і під водою на великій глибині або в умовах підвищеної каламутності, що робить ці методи не зовсім актуальними, наприклад, для спелеологів і аквалангістів.

У тому числі і через зазначені причини людям, які готуються вирушити як у далеку подорож, так і в ліс за грибами, потрібно обзавестися картами і сучасними засобами орієнтування, не забувши навчитися ними користуватися ще до виходу на маршрут. Не зайвим також буде запам’ятати карту місцевості хоча б в загальних рисах, а також визначити і записати на папірці аварійний азимут, за яким у разі поломки або втрати засобів навігації, можна буде, орієнтуючись по Сонцю, вийти до людей.

Ссылка на основную публикацию