Практична астрономія, розділ астрометрія, присвячений вченню про астрономічні інструменти і способи визначення з астрономічних спостережень часу, географічних координат і азимутів напрямів. Залежно від умов, в яких вирішуються завдання П. а., вона підрозділяється на геодезичну астрономіюмореплавну астрономію і авіаційну астрономію . Способи П. а. грунтуються на правилах сферичній астрономії і використанні зоряних каталогів, складанням яких займається фундаментальна астрометрія.
П. а. виникла в глибокій старовини під впливом завдань господарського життя людського суспільства.
Вживані в П. а. інструменти дозволяють вимірювати кути в горизонтальній і вертикальній плоскості і фіксувати моменти проходження світив через вертікали і альмукантарати . Серед цих інструментів: універсальний інструмент, зеніт-телескоп, вертикальний круг, переносний пасажний інструмент, зенітна фотографічна труба, мореплавний і авіаційний секстанти і ін. (див. Астрономічні інструменти і прилади ) . Для виміру часу служать кварцевий годинник і морські хронометри. При визначенні довгот використовується апаратура для прийому радіосигналів часу.
В П. а. застосовуються наступні способи визначення місцевого часу s (що рівносильно визначенню поправки годинника u ) , широти j довготи l і азимута А напрями на земний предмет. (Нижче використані позначення: а — азимут, z — зенітна відстань, a — пряме сходження, d — відміна, t — годинний кут небесного світила, s — місцевий час, Т — показання годинників у момент спостережень.)
1) Визначення u і j по вимірах z світила s . З паралактичного трикутника PZ s ( Р — полюс світу, Z — зеніт, s — місце світила; мал. 1 ) виходить, що
cos z = sinj sind + cosj cosdcos t , (1)
де
t = Т + u — а. (2)
Знайшовши в астрономічному каталозі а і d спостережуваного світила і вимірявши його зенітну відстань z у момент Т, з рівнянь (1) і (2) можна обчислити поправку годинника u , якщо відома j, або обчислити j, якщо відома u. Якщо невідомі u і j, то вирішення рівнянь (1) і (2) ведуть способом послідовних наближень або спостерігають дві зірки: одну поблизу меридіана, іншу — поблизу першого вертікала. Отримані дві системи рівнянь (1) і (2) вирішують спільно. Для моментів кульмінацій справедливі рівняння:
j = d s + Z s і j = d N — Z N (3)
(індекси S і N позначають світила, що кульмінують, відповідно, на південь і північ від зеніту). Т. до. виміряти z строго в меридіані не можна, то вимірюють його поблизу меридіана, вводячи при обчисленнях необхідну поправку.
2) Визначення u і j за спостереженнями пар зірок на рівних зенітних відстанях z . У 1874 російський геодезист Н. Я. Цингер запропонував спосіб визначення u за спостереженнями моментів проходження двох зірок через один і той же альмукантарат (див. Цингера спосіб ) . Зірки спостерігаються поблизу першого вертікала: одна — на сході, інша на заході, симетрично відносно меридіана. Аналогічний спосіб для визначення j за спостереженнями пари зірок на рівних зенітних відстанях поблизу меридіана запропонував в 1887 російський мандрівник М. В. Певцов (див. Певцова спосіб ) . Обидва способи характеризуються простотою спостережень і високою точністю отримуваних результатів.
3) Спільне визначення u і j. Радянські учені В. В. Каврайський (1924—36) і А. В. Мазаєв (1943—45) запропонували способи спільного визначення u і j (див. Каврайського спосіб і Мазаєва спосіб ) . За способом Каврайського спостерігаються чотири зірки на попарно рівних зенітних відстанях z ; за способом Мазаєва — серія зірок в альмукантарате з z = 45° або z = 30°.
4) Визначення j за способом Талькотта. Цей спосіб, запропонований в 1857 американським геодезистом А. Талькоттом, заснований на вимірі малої різниці зенітних відстаней двох зірок, що кульмінують по різні сторони від зеніту (див. Талькотта спосіб ) . Напівсума правих і лівих частин рівності (3) дає:
. (4)
Зірки вибираються так, щоб різниця їх зенітних відстаней була в межах діаметру робочої частини поля зору труби, тобто не перевищувала 10—15’, а різниця прямих сходжень відрізнялася б на 5—20 мін (при спостереженнях обох зірок у верхній кульмінації). Для спостережень труба зеніту-телескопа або універсального інструменту встановлюється на середню зенітну відстань пари в азимуті 0° для спостереження зірки, що кульмінує на південь від зеніту, і 180° — на північ від нього. Величина Z s — Z N вимірюється окулярним мікрометром. Спосіб знайшов широке вживання, зокрема на міжнародних станціях, що вивчають рух земних полюсів.
5) Визначення u і j із спостережень на зенітній фотографічній трубі. У деяких обсерваторіях для служб часу і служб широти визначають u і j із спільних спостережень на фотографічних зенітних трубах. Зображення зірки фіксується на рухомій з її швидкістю фотографічній пластинці з маркіровкою на ній моментів часу. Зірки спостерігають у вузькій зенітній зоні, обмеженою робочою частиною поля зору труби. Вісь інструменту постійно направлена в зеніт, що контролюється ртутним горизонтом.
6) Визначення u пасажним інструментом. Цей спосіб широко застосовується в практиці служб часу і при високоточних визначеннях довгот. Спостерігаються моменти проходжень серії зірок через меридіан з реєстрацією їх або контактним мікрометром, або за допомогою фотопомножувачів. Поправки визначаються по формулі
u = а — Т. (5)
Подібний спосіб стосовно універсального інструменту запропонував російський геодезист Н. Д. Павлов (1912). В деяких випадках визначення u виробляється по спостереженню проходжень зірок у вертікале Полярної (спосіб Деллена ) .
7) Визначення l. Східна довгота місця спостереження пов'язана з усесвітнім часом S і місцевим s співвідношенням:
l = s — S = Т + u — S; (6)
u — визначається одним з викладених вище за способи, а S — шляхом прийому радіосигналів часу, що транслюються протягом доби багатьма радіостанціями.
8) Визначення А. Найбільш поширений спосіб заснований на вимірі універсальним інструментом горизонтального кута між напрямами на Полярну М-кодом s ( мал. 2 ) і земний предмет М-коду і обчисленні азимута Полярною у момент спостереження s. Для цього служить співвідношення:
tga, (7)
де t = s — a . Азимут А предмету знаходиться з рівняння
А = а + М-код — М s . (8)
В геодезичній практиці часто застосовується спосіб визначення азимута, заснований на спостереженнях моментів проходження зірок з великими z (50°—70°) поблизу меридіана.
9) Визначення j і l способом висотних ліній положень, запропонованим американським моряком Т. Сомнером в 1843 (див. Сомнера спосіб ) . В мореплавній і авіаційній астрономії, де потрібна менша точність, але велика прудкість у визначенні j і l, широко застосовується спосіб висотних ліній положення, суть якого ясна з мал. 3 . Знаходячись в точці m, географічні координати якої необхідно визначити, вимірюють зенітну відстань z 1 небесного світила s 1 (з координатами a 1 і d 1 ) і обчислюють географічні координати проекції å 1 , світила на поверхню Землі — т.з. географічні місця світила — по формулах j 1 = d; l 1 = a 1 — S (довгота східна). Коло радіусу z 1 з центром в å 1 проходіт на глобусі через точку m. Ізмерів z 2 іншого світила проводять інше коло радіусом z 2 з центром в å 2 ; у одній з двох точок пересічення цих кіл розташована шукана точка m (вибір потрібної крапки не представляє скрути, т.к. прібліженноє. місце спостереження буває відомо). На практиці користуються не глобусом, а картою, прокреслюючи на ній відрізки кривих, ототожнювані з дугами кола поблизу їх пересічень. Ці відрізки називають висотними лініями положень або лініями Сомнера (див. Позиційна лінія ) .
Всі проблеми П. а. мають велике значення для астрономії, геодезії, геофізики. Визначення j, l і А необхідні для орієнтування триангуляційних мереж, службовців опорою для картографічних робіт і для вивчення фігури Землі. Вивчення змінності j привело до встановлення періодичних і вікових рухів земних полюсів. Перевизначення довгот обсерваторій в різні епохи доставляє необхідні дані для вивчення дрейфу континентів.
Літ.: Блажко С. Н., Курс практичної астрономії, 3 видавництва, М. — Л., 1951; Белобров А. П., Мореплавна астрономія, Л., 1954; Горобців Л. М., Астрономічна навігація літальних апаратів, М., 1968.
