tài liệu đại cương hàng hải đhhh vn

Chương MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC CỦA TRÁI ĐẤT 1.1.1 Hình dạng trái đất Trái đất vật thể có hình dạng biến đổi không Mô hình trái đất gần theo mực nước biển trung bình gọi Geoid Đó hình mà mặt phẳng tiếp xúc với điểm vuông góc với đường dây dọi Trong số ngành kỹ thuật mà độ xác đòi hỏi không cao người ta coi trái đất hình cầu Còn ngành kỹ thuật đòi hỏi độ xác cao (như phép chiếu hải đồ) người ta coi trái đất có dạng Elipsoid tròn xoay (là hình tròn xoay bẹt cực) có độ dẹt nhỏ gọi Spheroid Sự khác bề mặt Geoid Spheroid không 150m Nếu coi trái đất hình cầu bán kính gần R = 6,371,093m Mô hình trái đất : Model of the earth Bề mặt trái đất : Surface earth Lục địa : Land Biển : Sea Mực nước biển TB : Geoid Mô hình toán học : Elpssoid Hình 1.1 1.1.2 Kích thước trái đất Nếu cắt trái đất mặt phẳng chứa trục trái đất ta Elip kinh tuyến với bán trục lớn a bán trục nhỏ b PN Độ dẹt trái đất : f = a−b b =1− a a (1.1) b Độ lệch tâm trái đất: a2 − b2 b2 e = = 1− a2 a (1.2) b b e = (1 − )(1 + ) = a a PS b   f 2 − (1 − ) a   = f (2 − f ) = f − f a Hình 1.2 Elip kinh tuyến (1.3) Bộ môn Hàng hải học Vì f giá trị vô bé nên: e = f = 0,0066934216 (1.4) lg e =7,8256481824 (1.5) Các nước khác thừa nhận giá trị khác Elipsoid Do vậy, số liệu tính toán phép chiếu hải đồ quốc gia khác có sai khác nên mạng lưới kinh vĩ độ khác mức độ định Năm 1800, theo Dalambe: a = 6375653m, b = 6356564m, f = 1/334 Theo Haiford (Mỹ): a = 6378388m, b = 6356912m, f = 1/297 Năm 1940, theo Krasopski (Nga): a = 6378245m, b = 6356863m, f = 0,003352329869 Mốc chuẩn Châu Âu khởi đầu từ Posdam (Đức) dựa sở Elip Hayford 1910 công nhận Elipxoid quốc tế năm 1924 a = 378 388 m b = 356 912 m Hệ trắc địa WGS 84 a = 378 137 m b = 356 752 m f = 1/ 297 e = 0.08199189 f = 1/ 298,36 e = 0.081819791 1.2 TỌA ĐỘ CỦA MỘT ĐIỂM TRÊN BỀ MẶT TRÁI ĐẤT 1.2.1 Những đường, điểm bề mặt trái đất Địa trục (Poles): Trái đất quay không ngừng xung quanh trục gọi địa trục trái đất Địa cực: Địa trục cắt trái đất điểm gọi địa cực Bắc (North Pole) ký hiệu PN địa cực nam (South Pole) ký hiệu PS Hình 1.3: Khái niệm đường bề mặt trái đất Bộ môn Hàng hải học Đường xích đạo (Equator): Giao mặt phẳng vuông góc với địa trục qua tâm trái đất với bề mặt trái đất đường tròn gọi đường xích đạo Mặt phẳng gọi mặt phẳng xích đạo, chia trái đất thành nửa: bán cầu Bắc bán cầu Nam Vòng vĩ tuyến (Parallel of Latitude): Giao mặt phẳng song song với mặt phẳng xích đạo bề mặt trái đất gọi vòng vĩ tuyến Vòng kinh tuyến (Meridian): Giao tuyến mặt phẳng chứa trục trái đất với bề mặt trái đất gọi vòng kinh tuyến Một nửa vòng kinh tuyến tính từ P N tới PS gọi đường kinh tuyến hay kinh tuyến địa dư Kinh tuyến gốc (Prime meridian): Năm 1884 hội nghị quốc tế họp Newyork công nhận kinh tuyến qua đài thiên văn Greenwich ngoại ô London kinh tuyến gốc (hay kinh tuyến số 0) 1.2.2 Các loại toạ độ điểm bề mặt trái đất Toạ độ địa dư: Một điểm bề mặt trái đất xác định đại lượng, vĩ độ địa dư (ϕ) kinh độ địa dư ( λ ) Kinh độ địa dư điểm bề mặt trái đất góc nhị diện hợp mặt phẳng kinh tuyến gốc mặt phẳng kinh tuyến qua điểm Kinh độ địa dư đo góc cầu cực hay cung xích đạo giới hạn mặt phẳng kinh tuyến gốc mặt phẳng kinh tuyến qua điểm xét Kinh độ địa dư biến thiên từ 0° đến 180°, mang tên E W Vĩ độ địa dư điểm bề mặt trái đất góc hợp pháp tuyến với bề mặt trái đất điểm với mặt phẳng xích đạo Nó tính theo kinh tuyến từ xích đạo đến cực, có độ lớn từ 0° đến 90°, mang tên N S Toạ độ địa tâm: Kinh độ địa tâm: Giống kinh độ địa dư Vĩ độ địa tâm (ϕ′ ): điểm bề mặt trái đất góc hợp đường nối tâm trái đất với điểm xét mặt phẳng xích đạo Tọa độ quy tụ: Lấy O làm tâm quay vòng tròn bán kính OE = a, từ C hạ đường vuông góc với OE cắt vòng tròn C′ Nối C′OE = u vĩ độ quy tụ điểm C Kinh độ quy tụ: Giống kinh độ địa dư Nếu trái đất hình cầu pháp tuyến C cắt Ox O, C ≡ C′, ϕ = ϕ′ = u Hiệu ϕ ϕ′ gọi góc thâu liêm ψ, ψ = ϕ - ϕ′ ψ max ϕ = 45°, ψ max = 11′5 ψ = xích đạo cực Mối liên hệ hệ toạ độ: y x (1.6) Bộ môn Hàng hải học tgϕ ′ = với x = a ⋅ cos u , y = b ⋅ sin u , x2 y2 y2 x2 + = ⇒ = − − − cos u = sin u a2 b2 b2 a2 nên suy ra: y = b sin u hay y = b ⋅ sin u tgϕ ′ = Do b sin u b a = tgu hay tgu = tgϕ ′ a cos u a b (1.7) Theo lý thuyết đạo hàm ta có dy = b ⋅ cos u ⋅ du , dx = a ⋅ sin u ⋅ du ; xét tam giác vuông KCQ Q ta được: tgKCˆ Q = ⇒ cot gϕ = dy = tg (90 − ϕ ) = cot gϕ , dx (1.8) dy b = cot gu , dx a hay: tgϕ = a b tgu ⇒ tgu = tgϕ b a (1.9) Ta có: e2 = a − b2 b2 b2 b = − ⇒ = − e2 ⇒ = − e2 2 a a a a Do vậy: tgu = tgϕ − e , (1.10) mà ta lại có: tgϕ ′ = b tgu = − e tgϕ − e , a (1.11) nên tgϕ ′ = tgϕ.(1 − e ) (1.12) Toạ độ vuông góc: Tọa độ vuông góc sử dụng x, y hình 1.4 để biểu diễn điểm C(x, y) Xét mối liên hệ hệ tọa độ địa dư hệ tọa độ vuông góc Ta có: x2 y2 + =1 a b2 (1.13) Vi phân vế (1.13) ta xdx ydy + =0 a2 b b2 dx y = − ⋅x⋅ a dy Ta có: Bộ môn Hàng hải học (1.14) tgϕ = − dx , dy (1.15) (dấu “ – “ thể dx dy nghịch biến) Từ (1.14) suy ra: y=− b2 dx ⋅x⋅ = −(1 − e ) ⋅ x ⋅ (−tgϕ ) = (1 − e ) ⋅ x ⋅ tgϕ a dy (1.16) Thay (1.16) vào (1.13), rút gọn ta được: x2 = a cos ϕ a cos ϕ ⇒x= 2 − e sin ϕ − e sin ϕ (1.17) Thay (1.17) vào (1.13), rút gọn ta được: y2 = a (1 − e ) sin ϕ a (1 − e ) sin ϕ ⇒ y = − e sin ϕ − e sin ϕ (1.18) 1.3 CÁC BÁN KÍNH CONG CHÍNH CỦA TRÁI ĐẤT Trái đất có hình Elipxoid nên độ cong thay đổi liên tục từ xích đạo đến cực Để nghiên cứu độ cong điểm mặt địa cầu người ta tìm bán kính cong điểm theo hai hướng vĩ tuyến kinh tuyến 1.3.1 Bán kính cong vĩ tuyến Bán kính cong vĩ tuyến qua điểm C hoành độ điểm C, (Hình 1.4) x = r, ta có x = r = a ⋅ cos u + tg u = 1 ⇒ cos u = cos u + tg u cos ϕ cos u = = + tg 2ϕ (1 − e ) cos ϕ + sin ϕ (1 − e ) Bộ môn Hàng hải học cos u = cos ϕ cos ϕ ⇒ cos u = 2 − e sin ϕ − e sin ϕ x=r= a cos ϕ (1 − e sin ϕ ) (1.19) 1.3.2 Bán kính cong kinh tuyến Bán kính cong kinh tuyến điểm C đoạn M cung kinh tuyến từ C đến K biểu diễn đoạn dS, ta có: M = dS dS = lim C→ K dϕ dϕ (1.20) dS thành phần cung kinh tuyến CK ứng với số gia dϕ với AC, AK pháp tuyến dS = CK = − Vậy ta có M = − dr (dấu “-“ ϕ tăng r giảm) sin ϕ (1.21) dr , ta tính dr theo số gia dϕ sin ϕdϕ r= a cos ϕ (1 − e sin ϕ ) (1.22) ′  1 2 2  2 ′ ( a cos ϕ ) ( − e sin ϕ ) − a cos ϕ ( − e sin ϕ )  dr    ⇔− = −  dϕ (1 − e sin ϕ ) 12        1 −1   2 2 2 − a sin ϕ ( − e sin ϕ ) − a cos ϕ ( − e sin ϕ ) (−2e sin ϕ cos ϕ )   dr ⇔− = −  dϕ ( − e sin ϕ )      − a sin ϕ + ae sin ϕ + ae sin ϕ cos ϕ  dr ⇔− = −  dϕ   (1 − e sin ϕ ) ⇔−  − a sin ϕ + ae sin ϕ  dr a sin ϕ (1 − e )  = − = 3 dϕ  (1 − e sin ϕ )  (1 − e sin ϕ ) dr a (1 − e ) M =− ⇒M = dϕ sin ϕ (1 − e sin ϕ ) a Xét ϕ = 90°: sinϕ = ⇒ M90° = − e2 = a b2 − (1 − ) a Bộ môn Hàng hải học = (1.23) a2 = M max b  b2  b2 = M Xét ϕ = 0°: sinϕ = ⇒ M0° = a(1 − e ) = a 1 − (1 − ) = a  a  Vậy Elip kinh tuyến có độ cong giảm từ xích đạo đến cực 1.4 CÁC HỆ TRẮC ĐỊA SỬ DỤNG TRONG HÀNG HẢI 1.4.1 Khái niệm Các hệ trắc địa định nghĩa kích thước, hình dạng trái đất, tâm hướng hệ trục tọa độ dùng để thể trái đất Kể từ Aristotle lần tính toán gần kích thước trái đất có hàng trăm hệ trắc địa khác sử dụng để xác định vị trí Các hệ trắc địa đại bao gồm hệ từ loại mô hình trái đất phẳng dùng để khảo sát mặt phẳng đến hệ phức tạp dùng cho ứng dụng quốc tế, hình dạng, kích thước, chuyển động quay, trọng trường vận tốc góc trái đất mô tả cách đầy đủ Trong ứng dụng, việc sử dụng sai hệ trắc địa dẫn tới sai số vị trí lên tới hàng trăm mét Các quốc gia tổ chức khác sử dụng hệ trắc địa khác cho việc định vị hệ thống thông tin địa lý, hệ thống định vị xác hệ thống dẫn đường Sự đa dạng hệ trắc địa ngày với phát triển khoa học kỹ thuật mà nhờ độ xác định vị toàn cầu trở nên cao yêu cầu người sử dụng phải lựa chọn hệ trắc địa chuyển đổi hệ trắc địa khác cách thận trọng 1.4.2 Chuyển đổi hệ trắc địa Khái niệm Có nhiều phương pháp khác để chuyển đổi hệ trắc địa Sự chuyển đổi hoàn chỉnh dựa bảy tham số chuyển đổi ba tham số tịnh tiến, ba tham số góc quay tham số tỷ lệ Có thể chuyển đổi cách đơn giản đại lượng vĩ độ, kinh độ độ cao sang các đại lượng hệ tọa độ vuông góc có tâm gắn với tâm trái đất cố định so với trái đất (EarthCentered, Earth Fixed XYZ – ECEF XYZ) Ta xét số phương pháp sau: Chuyển đổi từ kinh vĩ độ, độ cao sang ECEF XYZ  z + e'2 b sin θ   φ = artg   p − e a cos θ   y λ = artg 2( y, x) = artg  , − π / ≤ λ ≤ π /  x h= p − N (φ ) cos(φ ) : φ, λ, h ví độ, kinh độ độ cao, x, y, z tọa độ tương ứng hệ trục ECEF XYZ,  za  a2 − b2 p = x + y ; p = artg   ; e'2 = b2  pb  Bộ môn Hàng hải học N (φ ) = a − e sin φ a, b bán trục lớn bán trục nhỏ ellipsoid trái đất, a−b ; e2 = f − f a Chuyển đổi từ ECEF XYZ sang kinh vĩ độ, độ cao f = x = ( N + h) cos φ cos λ y = ( N + h) cos φ sin λ z = [ N (1 − e ) + h) sin φ Chuyển đổi đơn giản từ hệ A sang hệ B xB = x A + ∆ x yB = y A + ∆ y zB = z A + ∆ z 1.4.3 Hệ trắc địa WGS-84 WGS - 84 hệ tọa độ trắc địa địa tâm xây dựng từ năm 80 kỷ 20 sử dụng rộng rãi giới WGS - 84 phát triển từ hệ trắc địa trước Hoa Kỳ (WGS - 60; WGS - 66; WGS - 72; GRS - 80 - Geodetic reference system 1980) với gốc trục tọa độ xác định sau: - Gốc tọa độ O: trọng tâm trái đất, có tính đến khối lượng nước bầu khí trái đất - Trục Z: Theo hướng địa trục - hướng địa trục xác định IERS (International earth rotation service) - Trục X: Từ trọng tâm tới giao điểm mặt phẳng qua gốc tọa độ vuông góc với trục Z với kinh tuyến tham chiếu IERS (kinh tuyến gốc theo định nghĩa IERS) Hình 1.6: Khái niệm hệ tọa độ WGS-84 - Trục Y: vuông góc với trục Z X, tạo thành hệ trục tọa độ Đề đầy đủ Hệ tọa độ gọi hệ tọa độ ECEF (earth - centered earth fixed - orthogonal coordinate system), hay hệ tọa độ địa tâm gắn với trái đất Gốc tọa độ O dùng tâm hình học Elippsoid tham chiếu trục Z trục quay khối ellipsoid Ở đây, để biểu diễn bề mặt trái đất, Cục hình ảnh đồ quốc gia Hoa Kỳ (National Imagery and Mapping Agency - NIMA) sử dụng ellipsoid gọi WGS - 1984 với thông số xác định là: - Bán trục lớn: a = 6378137 (m) - Độ bẹt: f = 1/298.257223563 Bộ môn Hàng hải học Tuy nhiên, việc định nghĩa hệ tọa độ vừa trình bày hoàn toàn trừu tượng trọng tâm trái đất, hướng địa trục yếu tố giả định xác định thông qua tương quan với điểm xác định khác bề mặt địa cầu, hay nói cách khác vị trí sử dụng làm mốc trắc địa cho WGS - 84 trạm quan trắc bề mặt địa cầu với tọa độ (X, Y, Z) xác thông qua hệ thống vệ tinh Dựa hệ thống Transit (NNSS - Navy Navigation Satellite System), hệ quy chiếu WGS thiết lập đưa vào sử dụng từ năm 1987 việc xây dựng đồ, hải độ hàng hải, hàng không khảo sát đáy biển Kể từ đó, với tiến công nghệ, phát triển hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu GPS, tọa độ trạm quan trắc xác định hiệu chỉnh với độ xác ngày cao nhằm thỏa mãn ứng dụng đòi hỏi độ xác cao mục đích quân sự, thăm dò, khai thác khoáng sản Chẳng hạn vào năm 1994, tọa độ trạm quan trắc xác định xác Bảng 1.1 Bảng 1.1: Vị trí trạm quan trắc hệ tọa độ OXYZ Trạm quan trắc X(km) Y(km) Z(km) Colorado Spring -1248.597221 -4819.433246 3976.500193 Ascension -6118.524214 -1572.350829 -876.464089 Diego Garcia 1917.032190 6029.782349 -801.376113 Kwajalein -6160.884561 1339.851686 960.842977 Hawaii -5511.982282 -2200.248096 2329.481654 Autralia -3939.181976 3467.075383 -3613.221035 Argentina 2745.499094 -4483.636553 -3599.054668 England 3981.776718 -89.239153 4965.284609 Bahrain 3633.910911 4425.277706 2799.862677 Ecuador 1272.867278 -6252.772267 -23.801890 US Naval observatory 1112.168441 -4842.861714 3985.487203 China -2148.743914 4426.641465 4044.656101 Từ số liệu này, hệ tọa độ WGS - 84 nâng cấp gọi WGS - 84 (G730) "730" số thứ tự "Tuần" theo lịch hệ thống GPS Năm 1997, tọa độ lại kiểm định lại cho số liệu sai khác tọa độ trạm quan trắc so với WGS - 84 (G730) bảng 1.2 Các số liệu sở để xác định hệ tọa độ trắc địa WGS 84 (G873) Ngoài ra, vào năm 2002 có sửa đổi xác định số liệu xác Để đạt độ xác cao này, trôi dạt lục địa, ảnh hưởng thủy triều phải tính đến Tuy nhiên, nhận thấy rằng, so với số liệu năm 1987, từ số liệu tọa độ trạm quan trắc này, vị trí điểm mặt đất có thay đổi không 30 cm, vậy, không gây ảnh hưởng ứng dụng hàng hải, hàng không, việc xây dựng Bộ môn Hàng hải học hải đồ Hơn nữa, chuyển sang sử dụng hệ tọa độ mới, tất máy thu GPS phải sửa đổi, NIMA Bộ quốc phòng Mỹ (Department of Denfense) định trì việc sử dụng WGS - 84 xây dựng năm 1987 Bảng 1.2: Bảng hiệu chỉnh độ xác Trạm quan trắc ∆λ (E-cm) ∆ϕ (N-cm) ∆H(cm) Colorado Spring 0.1 1.3 3.3 Ascension 2.0 4.0 -1.1 Diego Garcia -3.3 -8.5 5.2 Kwajalein 4.7 0.3 4.1 Hawaii 0.6 2.6 2.7 Autralia -6.2 -2.7 7.5 Argentina -1.0 4.1 6.7 England 8.8 7.1 1.1 Bahrain -4.3 -4.8 -8.1 Ecuador -2.0 2.5 10.7 US Naval observatory 39.1 7.8 -3.7 China 31.0 -8.1 -1.5 1.4.4 Sai khác bề mặt Ellipsoid xác định theo WGS - 84 bề mặt Geoid Hình 1.7: Chênh lệch mặt Ellipsoid WGS-84 mặt Ellipsoid (Độ cao - Tính m) 10 Bộ môn Hàng hải học Việc quan sát hành tinh từ trái đất với nhóm hành tinh tốt vị trí li giác, hành tinh tốt nhât vị trí xung đối Khi hành tinh giao hội hay gần giao hội không quan sát hành tinh Chuyển động nhìn thấy hành tinh Người quan sát trái đất thấy chuyển động hành tinh theo chiều định, có thời kỳ nhìn thấy hành tinh chuyển động chiều với trái đất (đi xuôi), thời kỳ khác lại nhìn thấy hành tinh chuyển động theo chiều ngược lại Nguyên nhân tượng trái đất hành tinh chuyển động quỹ đạo khác với tốc độ khác Hình 6.28 Hình giải thích chuyển động nhìn thấy với hành tinh ngoài: Tại thời điểm trái đất vị trí T1 quỹ đạo, hành tinh vị trí M 1trên quỹ đạo hành tinh, người quan sát từ trái đất nhìn thấy hành tinh P1 thiên cầu Khi trái đất tới vị trí T2, hành tinh M2 người quan sát δN 5˚ 5˚ 21h 315˚ Giao hội 22h 330˚ 23h 345˚ 10˚ 15˚ Hoàng đạo  d γ ♂1h 0˚ 15˚ α b c P5 20˚  Quỹ đạo Mars δS a Giao hội nhìn thấy hành tinh P2 thiên cầu hướng chuyển động chiều với chuyển động trái (đoạn xuôi a-b) P P2 P4  ♂  MP T4   M4 T3   T V4 M2  2 M1 T1 V5    V3 T5 V ♀ V1 2  T4  T   T T P  P4  P23 P đất Hình 6.29 Đến trái đất T3 , hành tinh M3 quan sát thấy hành tinh P3 thiên cầu, lúc hướng chuyển động hành tinh ngược chiều với trái đất (tương ứng đoạn b-c) Tới trái đất T , hành tinh M4 người ta thấy hành tinh P4 trái đất hành tinh lại chuyển động chiều (tương ứng đoạn xuôi c-d) Với hành tinh cách giải thích tương tự hình bên, lưu ý tốc độ hành tinh lớn tốc độ trái đất Trong thiên văn Hàng hải người ta chủ yếu sử dụng bốn hành tinh sáng là: Kim tinh, Hoả tinh, Mộc tinh Thổ tinh Việc nhận dạng hành tinh vào đặc điểm sau: Kim tinh gần mặt trời có ánh sáng trắng (sao Hôm/Mai) Hoả tinh có màu đỏ da cam, Mộc tinh có màu vàng nhạt Thổ tinh có màu trắng Đều khác biệt chủ yếu với định hành tinh sáng không nhấp nháy, quỹ đạo chuyển động hành tinh gần Hoàng đạo nên δPL biến thiên khoảng 0÷ 27˚N/S Một vài thông số hành tinh (Tham khảo) Tên hành tinh -Kí hiệuTV 78 góc ngiêng Khoảng cách TB tới mặt trời Bộ môn Hàng hải học chu kỳ quay quanh mặt trời S (tính từ ) T T với m.f quỹ đạo T.đất Triệu Km AU Tốc độ quỹ đạo (Km/s) Thuỷ/Mercure 7˚00’2 57,9 0,38 ≈ 88d 47,8 Kim/Venus 3˚23’6 108,1 0,72 224d16h 35,0 149,5 365d 6h 9m 29,77 1˚51’0 227,8 1,52 686d 2h33m 24,1 Nhóm tiểu H.tinh 9˚5(tb) 418 (t.b) 2,8(t.b) _ Mộc/ Jupiter 1˚18’4 777,8 5,2 1,7÷13,7Năm ≈ 12 năm 2˚29’4 1426,1 9,53 ≈ 29 - 9,6 0˚46’4 2869,1 19,19 ≈ 84 - 6,8 PL 1˚46’5 4495,6 30,07 ≈164 - 5,4 5929 39,65 ≈249 - 4,7 Trái đất/Earth Hoả/Mars - Thổ/ Saturn Thiên.vg/Uranos Hải.vg/Neptune Diêm.vg/Pluto 17˚06’ 13,1 CÂU HỎI ÔN TẬP: Đặc điểm nhìn thấy chuyển động ngày đêm thiên thể? Giải thích điều kiện để thiên thể qua thiên đỉnh người quan sát? Qua vòng thẳng đứng gốc? Nêu điều kiện mọc, lặn thiên thể? Trình bày các toán gần tính tọa độ mặt trời Hoàng đạo? tính ngày, đêm cực điều kiện có ngày, đêm cực? Đặc điểm nhìn thấy chuyển động mặt trăng? 10 Đặc điểm nhìn thấy chuyển động ngày đêm hành tinh trái đất? Bộ môn Hàng hải học 79 Chương ĐO THỜI GIAN 7.1 CƠ SỞ ĐỂ ĐO THỜI GIAN Thiên thể đối tượng công tác thiên văn học, trình quan trắc, tính toán việc cần thiết phải biết toạ độ thiên thể Các thiên thể chuyển động thiên cầu toạ độ chúng liên tục thay đổi, nhiệm vụ thiên văn thiết lập thang đo thời gian xác Xuất phát từ tính chất thời gian người ta đưa khái niệm: Thời gian đại lượng vật lí biến thiên với độ đồng không lặp lại Cũng tất đại lượng vật lí đo lường khác, để đo thời gian thời điểm người ta phải so sánh chúng với đại lượng đơn vị Từ thời xa xưa người ta biết dựa vào chu kỳ sáng tối hay mọc lặn mặt trời - nghĩa chu kỳ quay quanh trục trái đất làm đơn vị đo thời gian hệ thống thang đo thời gian Để có khoảng thang đo thời gian lớn người ta sử dụng chu kỳ lặp lại thời tiết, mùa nước (sông Nill), chuyển động nhìn thấy mặt trời - thực chất chu kỳ chuyển động trái đất xung quanh mặt trời Tháng chu kỳ chuyển động mặt trăng xung quanh trái đất Ngày đêm hệ thống thang đo thời gian đầu tiên, sau với mục đích tiện lợi cho sinh hoạt người ta chia nhỏ ngày thành đơn vị nhỏ (12giờ mang tên theo vật), khắc Mãi khoa học bắt đầu tiến người ta chọn đơn vị để đo thời gian giây S = ngày trung bình 86400 Cho đến năm 1960 phát quay không trái đất người ta chọn thang đo sở giây 1S = năm nhiệt đới 31.556.925,97 Đến năm 1967 hội nghị thiên văn quốc tế quy ước độ dài giây 9.192.631.770 chu kỳ xạ tương ứng với tần số cộng hưởng nguyên tố Cesi (Cs)133 trạng thái từ trường không (trạng thái siêu dẫn) Vệc tính toán thời gian phải dựa vào điểm mốc, tuỳ thuộc vào mốc chọn mà có cách tính khác ứng với mốc điểm Xuân phân γ người ta có năm Xuân phân, Với mốc mặt trời ta có năm nhiệt đới , trung bình.Trong hệ thống phụ thuộc vào kinh tuyến mốc lại có địa phương, giới Hệ thống thang đo thời gian thiết lập gắn liền với chuyển động xung quanh trục trái đất, thực việc so sánh đơn vị đo thời gian với đại lượng đo góc : 360˚ ~ 24h 1˚ ~ 4m 15˚ ~ 1h 1’ ~ 4s 15’ ~ 1m 80 Bộ môn Hàng hải học 7.2 NGÀY SAO, GIỜ SAO - CÔNG THỨC CƠ BẢN CỦA THỜI GIAN 7.2.1 Ngày sao, Trong hệ thống tính người ta chọn điểm mốc điểm Xuân phân γ mặt phẳng kinh tuyến người quan sát làm mặt phẳng khởi điểm tính - Ngày (Sidereal Day) : Là khoảng thời gian liên tiếp hai lần điểm Xuân phân γ qua kinh tuyến thượng kinh tuyến tên Từ đơn vị người ta chia thành đơn vị nhỏ : 1h(s) = 1/24 ngày sao, 1m(s) = 1/60 h(s) , 1s(s) = 1/60 m(s) Chúng ta biết tượng dao động địa trục trái đất mà điểm xuân phân γ năm di chuyển hoàng đạo đoạn 50”3 ngày di chuyển thiên xích đạo 50"3 cos ε đoạn = 0”126 = 0s.0084 ngày ngắn thời gian quay thiên cầu khoảng 366,2422 thời gian đó, thực tế sinh hoạt khoảng thời gian ngắn người ta bỏ qua - Giờ (Sidereal Time = S) : Là khoảng thời gian trôi qua kể từ lúc điểm xuân phân γ qua kinh tuyến thượng người quan sát thời điểm đó, tính đơn vị Khi tính từ kinh tuyến gốc Greenwich gọi giới S G , tính từ kinh tuyến người quan sát gọi địa phương S L Từ định nghĩa ta thấy góc phía W điểm xuân phân γ Giờ thời kế sao, sử dụng việc quan trắc đánh giá góc quay thiên cầu với kinh tuyến 7.2.2 Công thức thời gian E Q  Z E W tL D c PN  S α Q  Z α c   PN  D t L γ  Q Hình ’ a Hình 7.1 W S γ  Q Hình ’ b Chiếu thiên cầu lên mặt phẳng thiên xích đạo ` Từ hình (a) ta thấy: ∩Qγ = ∩QD + ∩Dγ theo định nghĩa ∩Qγ = S , theo định nghĩa góc hệ toạ độ xích đạo1thì ∩Qγ = tγL , ∩QD = tCL , theo định nghĩa xích kinh hệ toạ độ xích đạo ta có ∩γD = αC , từ ta rút : S = tγL = tCL + αC (1) ` Từ hình vẽ (b) ta có : ∩ QQ’D + ∩γQD = 360˚ + ∩Qγ Bộ môn Hàng hải học 81 Cũng theo định nghĩa hệ toạ độ xích đạo 1& ta có : ∩QQ’D = tCL, ∩γQD = αC , ∩Qγ = tγL = S tCL + αC = 360˚ + S (tγL) Hay: S (tγL) = tCL + αC Công thức viết cho thiên thể c bất kỳ, công thức với thiên thể gọi công thức thời gian: S (tγL) = t*L + α* = tL + α = tL + α = tPLL + αPL “Tại thời điểm góc giời phía W thiên thể cộng với xích kinh thiên thể đó” Từ công thức (1) S = t γL = tCL + αC -> t*L = tγL - α* -> t*L +360˚ = tγL+ 360˚ - α* mà : 360˚ α = τ -> t*L = tγL + τ* * * Trong LTV Hàng hải người ta cho xích kinh nghịch τ thông dụng Hàng hải để tính góc thông qua tγL 7.3 NGÀY MẶT TRỜI THẬT, NGÀY MẶT TRỜI TRUNG BÌNH, GIỜ TRUNG BÌNH 7.3.1 Ngày mặt trời thật (Solar Day) Ngày mặt trời thật khoảng thời gian liên tiếp hai lần tâm mặt trời thật qua kinh tuyến thượng kinh tuyến tên Chúng ta biết mặt trời thật chuyển động (nhìn thấy) Hoàng đạo với tốc độ không đều, biến thiên xích kinh ∆α thay đổi từ 53’8 ( vào khoảng 18/ ) đến 66’6 ( vào khoảng 24/12) Do ngày đêm mặt trời thật dài ngày đêm đại lượng ∆αtrong ngày đêm Đồng thời xuất ngày dài , ngày ngắn khác năm, lượng chênh lệch 66’6 - 53’8 = 12’8 ≈ 51s Sự thay đổi vô khó khăn cho việc tạo nên thang đo thời gian, sử dụng thang đo thời gian (giờ, phút, giây) theo mặt trời thật để phục vụ cho sinh hoạt, đời sống PN  Xét khác ngày mặt trời ngày : Vào ngày 21/3 mặt trời tới điểm Xuân phân γ (vị trí I ) nên  điểm γ qua kinh tuyến thượng người quan sát thời điểm trưa, ngày mặt trời thật ngày bắt đầu thời điểm Sau ngày đêm  chuyển động tới vị trí II thiên cầu cách điểm xuân phân γ khoảng ∆α≈ 1˚ điểm γ qua kinh tuyến thượng người quan sát trước, mặt trời qua kinh tuyến trái đất phải quay tiếp góc ∆α≈ 1˚hay ≈ 4m hoàn thành xong chu kỳ Ω  p n L Q’  L’  p γ s  I  II Q  PS Cho đến ngày 22/6 ngày bắt đầu vào Hình 7.2 buổi sáng (06h LT nhanh ≈ 4m/ngày x 90ngày = 360m = 6h) đến ngày 23/9 ngày bắt đầu vào nửa đêm, đến 22/12 ngày bắt đầu vào 18h LT ngày hôm trước 21/12, ngày 21/3 năm ngày ngày mặt trời lại bắt đầu vào trưa Với phân tích ta thấy mặt trời qua kinh tuyến thượng người quan sát 365 lần chu kỳ chuyển động quỹ đạo trái đất, điểm Xuân phân γ qua kinh tuyến thượng 82 Bộ môn Hàng hải học người quan sát 366 lần - Như mặt số lượng năm xuân phân có 366,2422 ngày sao, năm nhiệt đới có 365,2422 ngày trung bình 7.3.2 Ngày trung bình, trung bình Mặt trời trung bình (⊗) Qua nghiên cứu mặt trời thật thấy ngày mặt trời dài ngắn khác thay đổi xích kinh không (∆α= 53’8÷66’6) Nguyên nhân không mặt trời thật chuyển động Hoàng đạo với tốc độ không (∆L = 57’2÷61’2), mặt khác hoàng đạo nghiêng với thiên xích đạo góc ε = 23˚27’ Với mục đích thuận tiện cho sinh hoạt người ta chọn khoảng thời gian trung bình ngày đêm thật năm làm sở đo thời gian - Từ có khái niệm ngày trung bình,và mặt trời trung bình Mặt trời trung bình (⊗) điểm ảo chuyển động thiên xích đạo chiều với mặt trời thật với tốc độ có lượng biến thiên xích kinh α hàng ngày trị số bình quân lượng thay đổi xích kinh mặt trời hang ngày năm ∆α⊗ = 360 Ο = 59’14/ ngày= 3m56S5/ ngày 365,2422ngay Ngày mặt trời trung bình (Mean Solar Day) Là khoảng thời gian liên tiếp hai lần tâm mặt trời trung bình qua thiên kinh tuyến hạ thiên kinh tuyến tên Ngày mặt trời trung bình gọi ngày trung bình (Mean Day) E ngày TB có 24 h TB, ngày trung bình dài ngày 3m56S5 Giờ trung bình (Mean Time) T Là khoảng thời gian trôi qua kể từ tâm ⊗ qua thiên kinh tuyến hạ người quan sát thời điểm cho Q  Z Hoàng đạo γ  ε  ⊗ PN  W t⊗ Thiên xích đạo Hình 7.3 Khi trung bình tính kinh tuyến người quan sát gọi địa phương TL, trung bình tính kinh tuyến Greenwich gọi giới TG 1h trung bình = 60m trung bình, 1m TB = 60 s TB, người ta sử dụng phần thập phân giây TB T ⊗  Q ’ 7.4 Hình Giờ trung bình T tính h, m, s kèm theo ngày, tháng, năm Giờ trung bình tính từ thiên kinh tuyến hạ, góc mặt trời trung bình t ⊗ tính từ thiên kinh tuyến thượng mối quan hệ T t⊗ : T = t⊗ ± 12h Dấu “+” lấy t⊗180˚ 7.3.3 Thời sai Trong thiên văn Hàng hải thường phải chuyển đổi từ trung bình T sang góc mặt trời thật Bộ môn Hàng hải học 83 t càn phải biết hiệu số góc mặt trời trung bình t ⊗ góc mặt trời thật t, hiệu số gọi thời sai η - giá trị cung thiên Q xích đạo chắn thiên kinh tuyến chứa ⊗ thiên kinh tuyến qua  E W  Z η = t⊗ - t = α- α⊗ t Thời sai η > ⊗ chuyển động hàng ngày phía trước , η < ngược lại PN   t⊗ α⊗ Xuất phát từ nguyên lí xậy dựng ⊗ người ta đưa công thức để tính thời sai η = y1 + y2  ⊗ α  γ  Q ’ Trong : y1 = -2e.sin( L - ω ) Với: ` e tâm sai quỹ đạo trái đất (e ≈ 0,0167) Hình 7.5 ` L kinh độ hoàng đạo  vị trí xét ` ω kinh độ hoàng đạo vị trí  gần trái đất Thành phần y1 để quy  chuyển động Hoàng đạo y2 = - sin2 ε sin2L hay gần y2 = - 9,5.sin2L Thành phần y2 để đưa mặt trời thật chuyển động hoàng đạo trở thành mặt trời trung bình chuyển động thiên xích đạo η (m) 16  12  14m4 0 25/12 -4 11/02  15/4 15/5  - 3m8 14/6  6m4 26/7 03/11 25/12 01/9   T.gian -16m4 -8 -12  -16 Hình 7.6 Qua khảo sát người ta thấy năm có lần thời sai η = vào ngày 15/4, 14/6, 01/9, 25/12 có lần đạt cực trị 11/02 ( +14 m4), 26/7 (+6m4), 15/5 (-3m8), 03/11(- 16m4) Thời sai η biểu diễn đồ thị Khi biết thời sai η ta giải số toán : - Xác định góc mặt trời t theo trung bình T : 84 Bộ môn Hàng hải học η = t⊗ - t -> t = t⊗- η mà t⊗ = T ± 12h -> t = T ± 12h - η - Tìm trung bình T lúc  qua kinh tuyến người quan sát : T = t ± 12h + η Khi thiên thể qua kinh tuyến thượng (t = 0˚) -> T = 12h +η Khi thiên thể qua kinh tuyến hạ (t = 180˚) -> T = 24h +η Trong LTV hàng hải người ta cho thời sai η vào lúc 00h 12h mục Eqn of Time cuối trang hàng ngày 7.4 THỜI GIAN TRÊN CÁC KINH TUYẾN KHÁC NHAU Ở tiết trước nghiên cứu hai hệ thống tính dó trung bình T S Xuất phát từ việc chọn kinh tuyến kinh tuyến khác để tính có khái niệm địa phương, giới 7.4.1 Giờ địa phương : -Thời gian tính kinh tuyến địa phương gọi địa phương Tương ứng với hệ thống ( Sidereal Unit) có địa phương S L( Local Sidereal Time), tương ứng với hệ thống trung bình (Mean Unit) có trung bình địa phương TL (Local Mean Time) -Thời gian tính kinh tuyến Greenwich gọi địa phương Greenwich Tương ứng với có Greenwich SG , với trung bình có trung bình Greenwich, hay gọi Thế giới TG (GMT= Greenwich Mean Time) 7.4.2 Mối quan hệ địa phương, giới Biểu diễn trái đất thiên cầu đồng tâm chiếu lên mặt phẳng thiên xích đạo, với kinh tuyến địa phương Q1Q1’ người quan sát E bán cầu, kinh tuyến Q2Q2’ người quan sát W bán cầu, kinh tuyến Q0Q0’ qua Greenwich Phần kinh tuyến thượng biểu diễn đường thẳng, kinh tuyến hạ biểu diễn đường gãy khúc, PNγ thiên kinh tuyến qua điểm Xuân phân γ , PND thiên kinh tuyến chứa ⊗ Theo định nghĩa trung bình, ta Q1 có: Q0 E ∆λ ∩Q1γ = SL1 , ∩Q2γ = SL2 , ∩Q0γ = SG ∩Q1’D = TL1 , ∩Q2’D = TL2 , ∩Q0’D = TG PN Từ hình vẽ ta thấy : TL1 > TG > TL2 SL1 > SG > SL2 TL1 = TL2 + ∆λ SL1 = SL2 + ∆λ ⊗ D TL1 = TG + λE TL2 =TG - λW Từ công thức rút kết luận: Q2’ TL2  W S Q SG L1 SL2 γ TL1 TG Q0’ Q1’ Hình 7.7 Bộ môn Hàng hải học 85 ` Giờ địa phương người quan sát kinh tuyến không phụ thuộc vào vĩ độ, ` Giờ địa phương người quan sát kinh tuyến khác khác lượng hiệu kinh độ họ, thời điểm địa phương người quan sát phía E bán cầu lớn địa phương người quan sát W bán cầu ` Giờ địa phương người quan sát E bán cầu lớn giới đại lượng kinh độ họ, người quan sát W bán cầu có địa phương nhỏ giới đại lượng kinh độ họ Tổng quát ta có : TL1 = TL2 ± ∆λEW TL = TG ± λEW Lưu ý : - Khi thực phép chuyển đổi từ địa phương kinh độ sang địa phương kinh độ khác thực hiệu chỉnh với hiệu kinh độ họ, để tránh nhầm lẫn nên thực phương pháp qua Greenwich - Khi thực phép tính ( cho trung bình) kết nhận lớn 24h bỏ 24h giữ lại phần dư phải cộng thêm ngày 7.4.3 Một số ví dụ a) Tính TL λ = 106˚40’E lúc TG = 09h21m ngày 4/ Từ công thức TL= TG ± λEW -> TL = 09h21m + 106 Ο 40' = 09h21m + 7h06m40s 15 Ο TL = 16h27m40s (4/ 5) b) Tính TG vào thời điểm TL = 18h17m (28/8) người quan sát λ = 156˚37’W Ta có: TL= TG ± λEW -> TG = TL 7λEW TG = 18h17m + 156 Ο 37' = 18h17m + 10h26m28s 15 Ο = 28h43m28s (28/8) -> 04h43m28s (29/8) c) Tính địa phương TL người quan sát λ = 137˚14’E vào thời điểm địa phương người quan sát 142˚28’W 08h16m ( 14/11) - Cách 1: Từ công thức TG = TL 7λ E W 142 Ο 28' -> TG = 08h16m + 15 Ο TG = 08h16m + 09h29m52s = 17h45m52s (14/11) -> TL (E) = TG + λE = 17h45m52s + 137 Ο14' 15 = 17h45m52s + 09h 08m56s = 26h54m48s = 02h54m48s (15/10) - Cách 2: Tính (qua kinh tuyến gốc) ∆λ = 137˚14’ + 142˚28’ = 279˚42’ (E) 86 Bộ môn Hàng hải học -> TL(E) = TL(W) + ∆λE = 08h16m + 279 Ο 42' 15 = 08h16m + 18h38m48s = 26h54m48s (14/11) = 02h54m48s (15/11) 7.5 GIỜ MÚI, GIỜ LUẬT, GIỜ MÙA HÈ 7.5.1 Giờ múi (Zone Time) Tm (TZ) Giờ địa phương kinh tuyến khác khác Ở vùng hay quốc gia người ta lấy địa phương kinh tuyến qua vị trí đặc biệt ( lâu đài có tính lịch sử, nhà thờ lớn, đài thiên văn ) làm dùng chung cho vùng quốc gia Việc chọn rõ ràng không thuận lợi cho sinh hoạt, sản xuất đặc biệt lĩnh vực giao thông vận tải thông tin liên lạc Để khắc phục nhược điểm năm 1884 một hội nghị thiên văn quốc tế chấp nhận hệ thống múi kỹ sư Fleming người Canada đề xuất năm 1879 Hệ thống sau toàn giới chấp nhận sử dụng ngày Theo hệ thống toàn trái đất chia thành 24 múi - múi gồm 15˚ kinh độ, vùng lãnh thổ phạm vi múi sử dụng chung kinh tuyến trung tâm múi Các kinh tuyến trung tâm cách 15˚(tức 1h chẵn) Xuất phát từ kinh tuyến số (kinh tuyến gốc qua đài thiên văn Greenwich-London) hai phía E, W đánh số thứ tự từ 1÷12 Lãnh thổ múi tính từ kinh tuyến trung tâm hai phía E W tới hai kinh tuyến giới hạn cách kinh tuyến trung tâm 7˚5 1W 1E 2E 12 E12W Xích đạo 22˚5W 15˚W 7˚5W 22˚5E 7˚5E λ=0˚ 15˚E 37˚5E 30˚E 172˚5E 172˚5W λ=180˚ Hình 7.8 Từ cách xây dựng ta có định nghĩa : Giờ múi địa phương trung bình kinh tuyến trung tâm áp dụng cho toàn lãnh thổ múi Cũng từ cách xây dựng thấy hai múi cạnh chẵn, kinh tuyến giới hạn múi cách kinh tuyến trung tâm 7˚5 địa phương điểm múi khác múi lượng ≤±30m, song thực tế đặc điểm hành chính, địa lí đường phân chia múi đường thẳng trùng với kinh tuyên giới Bộ môn Hàng hải học 87 hạn nên địa phương múi số khu vực khác lượng > 30m không nhiều trình bày đồ (Zone Time Chart ) Số thứ tự múi kí hiệu N , N mang tên E W tuỳ theo vị trí địa lí vùng Để tính số thứ tự múi vị trí trái đất người ta lấy kinh độ điểm chia cho 15˚ - Nếu phần dư < 7˚5 số thứ tự múi phần nguyên thương số - Nếu phần dư >7˚5 số tứ tự múi phần nguyên thương số +1 Như biết địa phương phía E bán cầu lớn địa phương W bán cầu, múi địa phương kinh tuyến trung tâm múi phía E bán cầu lớn múi phía W bán cầu Giờ múi N = địa phương tính kinh tuyến số giới TG - Từ có mối quan hệ : TZ = TG ± NEW Và : TL = TG ± λEW hay TZ = TL ± λWE ± NEW 7.5.2 Giờ luật (Legal Time): Ở số quốc gia đặc điểm địa lí, trị, lịch sử người ta lấy múi cộng thêm 30m 1h pháp luật quy định gọi luật Ví dụ : Trước lãnh thổ Liên Xô, CHLB Nga người ta lấy múi cộng thêm 1h - nghĩa dùng múi E làm dùng chung cho vùng Hoặc số quốc gia ấn độ, Bangladesh người ta lấy múi cộng thêm 30m Hàn quốc, Singapore lấy múi +1h Giờ pháp luật quóc gia quy đinh gọi luật 7.5.3 Giờ mùa hè (Summer Time) Một số quốc gia người ta lấy múi cộng thêm 1h 2h dùng cho toàn lãnh thổ quốc gia mùa hè - gọi mùa hè Ví dụ : CHLB Nga, Anh , CHLB Đức, Ai Cập, New Zealand Việc bắt đầu kết thúc mùa hè thông tin phương tiện đại chúng quốc gia 7.6 GIỜ TÀU - CÁCH ĐIỀU CHỈNH ĐỒNG HỒ TÀU, ĐƯỜNG ĐỔI NGÀY - CÁCH ĐỔI NGÀY 7.6.1 Giờ tàu, cách điều chỉnh đồng hồ tàu Giờ tàu (Ship Time) Tt , TSh : Là tàu múi vùng mà tàu hoạt động lấy theo lệnh thuyền trưởng Tt = TZ = TG ± NEW Tt = TZ = TL ± λWE ± NEW Giờ tàu đồng hồ tàu, thời gian trì sinh hoạt làm việc tàu.Trên biển thường tàu lấy theo vị trí xác định tàu, cảng thường dùng cảng Cách điều chỉnh đồng hồ tàu Khi tàu hành trình từ múi sang múi khác, vào thời điểm vượt qua kinh tuyến giới hạn múi phải điều chỉnh lại đồng hồ tàu cho phù hợp Nếu tàu phía E ( < HT < 180˚) lấy tăng lên 1h, phía W giảm 1h 88 Bộ môn Hàng hải học Việc điều chỉnh lại đồng hồ tàu thuyền phó trực ca thuyền phó phụ trách (Phó hai) xin lệnh thuyền trưởng điều chỉnh lại tất đồng hồ tàu thông báo tới thuyền viên Thời điểm điều chỉnh đồng hồ tàu tàu vượt qua kinh tuyến giới hạn múi giờ, để tránh xáo trộn cho sinh hoạt làm việc tàu đổi vào lúc 12h00 24h00 ngày hôm tuỳ theo thuyền trưởng Khi đổi tàu thiết phải ghi vào nhật kýí tàu (Ship’s Log Book ) 7˚5E 7˚5W E   52˚5E   E 7.6.2 Đường đổi ngày, cách đổi ngày 4h 172˚5E W  3h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h Việc đổi tàu làm thay đổi thời gian làm việc ngày hôm đó, 25h, (nếu +1h) 23h (nếu -1h) lượng thời gian tăng thêm hay giảm tốt nên chia cho ca trực ca 20m 5h 6h 7h   37˚5W 2h  1h 0h 23h 22h 21h 20h 19h PN 17h 18h  180˚ 172˚5W W Đường đổi ngày Hình 7.9 Theo cách phân chia hệ thống múi múi cạnh 1h, múi phía E có lớn múi phía W Như múi 12 phần phía E phần phía W 24h – có nghiã khác ngày 180˚ 70˚N  Alaska  Russia Chiếu thiên cầu lên mặt phẳng thiên xích đạo giả sử vào thời điểm múi số 05h ngày 10/10 múi N = 1E : 06h 65˚N 169˚W U.S.A Bering Sea N = 2E : 07h 52˚30’’N  170˚E N = 3E : 08h N = 4E : 09h  48˚N  18h 5/5 00h 7/5 N = 12E :17h (10/10) Ở W bán cầu Monday N = 1W : 04h Sunday 00h 5/5 10h 5/5  N = 2W : 03h   N = 5W : 00h (10/10) Fiji Is N = 6W : 23h (09/10) 5˚S     Phoenix Is    15˚30’S 172˚30’W N = 12W: 17h (09/10) Như múi 12 17h người quan sát E bán cầu (tức phía W kinh tuyến 180˚) ngày 10/10 người quan sát W bán cầu ngày 09/10 Do kinh tuyến 180˚ đóng vai trò kinh tuyến đổi ngày 45˚30’S  172˚30’W New Zealand 51˚30’S  Hình 7.10 Trên thực tế kinh tuyến 180˚ hoàn toàn biển để tránh bất tiện cho vùng lãnh thổ có đường kinh tuyến 180˚ qua, Bộ môn Hàng hải học 89 đổi ngày thay đổi chút cho hoàn toàn biển - Toạ độ điểm thay đổi cho bàn đồ nhiều tài liệu Hàng hải khác (Brown’s N.A , Ocean passages for the world ) Cách đổi ngày: Khi tàu hành trình qua đường đổi ngày vào nhật kí tài liệu tàu ghi ngày cũ 24 thực đổi ngày - Khi tàu chạy phía E ( 0[...]... hh = d ks ± ∆n × ∆d NT Nd Nd Trong đó: - d hh là độ lệch địa từ năm hàng hải, cần xác định, - d ks là độ lệch địa từ năm khảo sát, dw dE - ∆n là khoảng thời gian từ năm khảo sát đến năm hàng hải, - ∆d là thay đổi hàng năm của độ lệch địa từ, - dấu (+) khi cho ∆d tăng hàng năm hoặc ∆d khác dấu với và ngược lại, dấu (- ) khi cho ∆d giảm hàng năm hoặc ∆d cùng dấu với (dks) , Hình 2.5 (dks) - Kết quả, nếu... cơ bản của trường thử I II S Vn A VOt1 G qn Vnt1 F B VOt2 D Vnt2 C Hình3.2: Mô hình trường thử Trên bờ biển người ta đặt hai chập tiêu I và II Cự ly S giữa hai đường tim chập là cự ly thật thể hiện tốc độ thật Vùng biển dùng để làm trường đo phải đáp ứng được yêu cầu sau: Bộ môn Hàng hải học 31 - Sóng gió nhỏ, sóng không lớn hơn cấp 2, gió không lớn hơn cấp 3 - Độ sâu phải đủ để không làm ảnh hưởng... trùng nhau tại B chứ không phải tại F Ta có: 32 Bộ môn Hàng hải học    V = V0 + Vn Muốn tính được tốc độ của tàu V0 ta cho tàu chạy 2 lượt đi và về Ở lượt đi giả sử không có dòng chảy, hết thời gian t1 tàu nằm tại G Tốc độ tàu V0 Sau đó tàu bị dòng chảy đẩy với tốc độ Vn trong khoảng thời gian t1 đến điểm B S = V0t1 + Ch1HT (Ch1HT là hình chiếu lên HT của Vnt1) S = V0t1 + Vnt1 cosqn (3.7) Ở lượt về... có sự sai khác lớn, đặc biệt là giá trị kinh độ, sai số ∆λ thường lên tới trên 2 liên (≈12") Vì vậy cần nhanh chóng khảo sát và hiệu chỉnh các số liệu của hải đồ để có sự hiệu chỉnh hợp lý, đảm bảo an toàn hàng hải 1.5 ĐƠN VỊ ĐO THƯỜNG SỬ DỤNG TRONG HÀNG HẢI 1.5.1 Chiều dài của cung kinh tuyến 1 Chiều dài 1 phút cung kinh tuyến Chiều dài của 1 phút cung kinh tuyến dS được tính theo công thức: dS =... độ lệch địa từ năm khảo sát Tăng khi độ lệch địa từ năm khảo sát và thay đổi hàng năm kjhác dấu và ngược lại M 22 Bộ môn Hàng hải học Hình 2.6 : Hoa địa từ và đường đẳng từ 2 Đường đẳng từ (Isogonals) Hải đồ tỷ lệ xích nhỏ thường cho số liệu độ lệch địa từ dạng đường đẳng từ Tính toán độ lệch địư từ tại vị trí tàu, trước hết phải xác định độ lệch địa từ trên 2 đường đẳng từ gần nó nhất Sau đó nội suy... là hình Spheroid và có thể tính bằng mét, hải lý hay bất cứ đơn vị nào khác tuỳ thuộc vào đơn vị sử dụng cho a 16 Bộ môn Hàng hải học Chiều dài cung kinh tuyến chính là cơ sở chính xác để đo đạc, xác định khoảng cách trên biển, trên hải đồ 1.5.2 Các đơn vị đo chiều dài và đo tốc độ trên biển Hải lý (Sea mile) là chiều dài 1’ cung kinh tuyến ở vĩ độ vị trí, 1 Hải lý quốc tế ( International nautical Mile)... vị trí trên bề mặt trái đất? Ứng dụng của từng loại? 3 Trình bày các bán kính cong chính của trái đất? Ý nghĩa của chúng trong hàng hải? 4 Thế nào là hệ trắc địa? Trình bày hệ trắc địa WGS-84 ? 5 Các đơn vị đo chiều dài và đo tốc độ thường dùng trong hàng hải ? Bộ môn Hàng hải học 17 Chương 2 XÁC ĐỊNH PHƯƠNG HƯỚNG TRÊN BIỂN 2.1 NGUYÊN TẮC XÁC ĐỊNH PHƯƠNG HƯỚNG TRÊN BIỂN 2.1.1 Mặt phẳng chân trời thật... đến điểm D Sau đó tàu bị trôi đến điểm G’ Tại G’ ta quan sát thấy chập II trùng nhau S = V0t2 - Ch2HT (Ch2HT là hình chiếu lên HT của Vnt2) S = V0t2 - Vnt2 cosqn (3.8) S = V0t1 + Vnt1 cosqn (3.9) S = V0t2 - Vnt2 cosqn (3.10) Ta có hệ phương trình: t1 Vncosqn = S – V0t1 Vncosqn= S −Vot1 , thay vào (3.10) ta được: t1 S = Vo t 2 − t 2 ( S − Vot1 ) Vo t1t 2 − St 2 + Vot1t 2 = t1 t1 (3.11) St1 = 2V0t1t2 –... đơn vị thời gian Thực tế, cận tốc tàu thường được xác định trên một hướng và điều kiện nhất định Trong hàng hải, đơn vị đo vận tốc tàu là hải lý/giờ ( nơ / knots) V= S t Trong đó: - S: quãng đường tàu chạy, tính bằng hải lý, - T: thời gian chạy tàu tương ứng, tính bằng giờ, - V: vận tốc tàu, đơn vị là Hải lý/giờ, Tùy thuộc vào hệ tọa độ tính toán và mục đích sử dụng mà tốc độ tàu được phân loại khác nhau... lệch địa từ năm 2037 là 1005' E Ví dụ , hình 2.6 Bộ môn Hàng hải học 21 VAR 5030' E (1997) : độ lệch địa từ năm 1997 là 5030' E, ANNUAL CHANGE 3'E : độ lệch địa từ tăng hàng năm 3' Độ lệch địa từ năm 2009 là, d 2009 = 5 015'+(2009 − 1997) × 3' = +5 0 51' → độ lệch địa từ năm 2009 là 5051' E, Lưu ý: trên hải đồ cho tăng độ lệch địa từ thay đổi hàng năm tăng (increasing) hay giảm (decreasing) là đối