PHƯƠNG HƯỚNG TRÊN MẶT BIỂN Hệ thống phân chia chân trời Những đường và mặt phẳng chuẩn của người quan sát
Giả sử người quan sát đứng ở vị trí A0 trên bề mặt quả đất có độ cao A0A1= e mét thì người quan sát có những đường và mặt phẳng chuẩn sau đây:
Đường thẳng đứng: đường thẳng nối từ mắt người quan sát đến tâm quả đất gọi là đường thẳng đứng (đường thẳng A10), hình 2.1.
Mặt phẳng kinh tuyến thật: mặt phẳng đứng đi qua vị trí người quan sát A0 và trục quả đất gọi là mặt phẳng kinh tuyến thật hoặc mặt phẳng Bắc Nam (mặt phẳng L), hình 2.1. Vết cắt của mặt phẳng kinh tuyến thật với vỏ quả đất gọi là kinh tuyến thật của người quan sát (kinh tuyến PNWPS).
Mặt phẳng thật nằm ngang: mặt phẳng vuông góc với đường thẳng đứng A10 và đi qua mắt người quan sát gọi là mặt phẳng thật nằm ngang (mặt phẳng P), hình 2.1.
Đường Bắc Nam: giao tuyến của mặt phẳng thật nằm ngang (P) với mặt phẳng kinh tuyến thật (L) gọi là đường Bắc Nam hay đường nửa ngày (đường NS).
Mặt phẳng thẳng đứng thứ nhất: mặt phẳng thẳng đứng đi qua vị trí người quan sát và vuông góc với mặt phẳng kinh tuyến thật (L) gọi là mặt phẳng thẳng đứng thứ nhất (mặt phẳng m).
Đường Đông Tây: giao tuyến của mặt phẳng thật nằm ngang (P) với mặt phẳng thẳng đứng thứ nhất (m) gọi là đường Đông Tây (đường thẳng EW)
Đường NS và đường EW vuông góc với nhau tạo thành bốn hướng chính trên mặt phẳng thật nằm ngang là: N (North), S (South), E (East) và W (West).
Cách phân chia hướng trên mặt phẳng thật nằm ngang
Trước đây cách chia này được sử dụng rất rộng rãi nhất là trong thời đại thuyền buồm, nhưng hiện nay chỉ dùng để xác định hướng gió, dòng chảy. Toàn bộ vòng tròn được chia làm 32 phần, mỗi phần được gọi là một “ca” và bằng 110,25, hình 2.2, gồm:
N: Bắc
S: Nam
E: Đông
W: Tây
NE: Đông Bắc
SE: Đông Nam
S
SSE
W: Tây Nam
NW: Tây Bắc
NNE: Bắc Đông Bắc SSW: Nam Tây Nam
ENE: Đông Đông Bắc WSW: Tây Tây Nam
ESE: Đông Đông Nam WNW: Tây Tây Bắc
SSE: Nam Đông Nam NNW: Bắc Tây Bắc
Các hướng trung gian nhỏ là các hướng còn lại có giá trị bằng 1 ca và có tên gọi lần lượt là:NLE, NELN, NELE, ELN, ELS, SELE, SELS, SLE, SLW, SWLS, SWLW, SWLS, WLN, NWLW, NWLN, NLW.
Cách chia theo giới hạn 1/4 vòng
Lấy đường Bắc Nam và đường Đông Tây làm 4 hướng chính chia mặt phẳng thật nằm ngang thành 4 phần, mỗi phần gọi là một phần tư và được chia thành 900. Mỗi phần tư có tên gọi riêng để phân biệt: phần tư thứ nhất là NE, phần tư thứ hai là SE, phần tư thứ ba là SW và phần tư thứ tư là NW. Hướng được tính từ N hoặc S về hai phía E và W từ 00-900, hình 2.3, a. Cách chia này để chỉ hướng đi bất kỳ nào đó mà cần biết nó nằm ở phần tư thứ mấy và số độ. Ngoài ra còn được dùng trong thiên văn, trong phép suy đoán hàng hải,….
Ví dụ: NW 600, SE 450, SW 150.
Cách chia theo giới hạn 1/2 vòng
Mặt phẳng thật nằm ngang được chia thành hai phần bằng đường Bắc -Nam. Hướng tính từ N hoặc S về hai phía E và W từ 0-1800 và ngược lại, hình 2.3, b. Phương pháp này được sử dụng trong thiên văn.
Hình 2.3
Ví dụ: N 970E, S 450W, S 1500E
Cách chia không giới hạn (cách chia toàn vòng)
Mặt phẳng thật nằm ngang được chia thành 360 phần, mỗi phần 10 . Hướng được tính từ N theo chiều kim đồng hồ từ 00 đến 3600, hình 2.3,c. Cách chia này được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành hàng hải hiện nay, vì khi biểu diễn phương hướng theo cách chia này sẽ đơn giản, nhanh chóng, chính xác và không bị nhầm lẫn.
Ví dụ: N là 00, E là 900, S là 1800, W là 2700.
Phương hướng thật (phương hướng địa lý)
Trong hàng hải sử dụng hai loại hướng chính: hướng đi của tàu và hướng tới mục tiêu (phương vị mục tiêu). Dựng Bắc kinh tuyến thật của người quan sát để tính hướng được gọi là phương hướng thật hoặc phương hướng địa lý.
Hướng thật
Hướng thật là góc nhị diện giữa mặt phẳng kinh tuyến thật đi qua vị trí tàu (vị trí người quan sát) và mặt dọc tâm của tàu (mặt phẳng thẳng đứng đi qua mũi và điểm giữa dọc tàu gọi là mặt dọc tâm của tàu), ký hiệu HT, hình 2.4,a. Trên mặt phẳng thật nằm ngang nó là góc kẹp giữa phần Bắc kinh tuyến thật (được ký hiệu là Nt) và trục dọc của tàu về phía mũi (vết cắt của mặt dọc tâm với mặt nước được gọi là trục dọc của tàu), hình 2.3,b. Hướng thật tính từ Bắc kinh tuyến thật theo chiều kim đồng hồ từ 00 đến 3600.
hình 2.4 Phương vị thật của mục tiêu
Phương vị thật của mục tiêu là góc nhị diện giữa mặt phẳng kinh tuyến thật đi qua vị trí tàu (vị trí người quan sát) và mặt phẳng phương vị mục tiêu (mặt phẳng thẳng đứng đi qua vị trí tàu và vị trí của mục tiêu được gọi là mặt phẳng phương vị mục tiêu), ký hiệu PT, hình 2.3, a.Trên mặt phẳng thật nằm ngang phương vị thật là góc kẹp giữa phần Bắc kinh tuyến thật và đường phương vị mục tiêu (đường nối từ vị trí tàu đến vị trí của mục tiêu gọi là đường phương vị mục tiêu), hình 2.3, b. Phương vị thật của mục tiêu tính từ Bắc kinh tuyến thật theo chiều kim đồng hồ từ 00 - 3600.
Góc phương vị thật ngược là góc phương vị từ mục tiêu đến tàu, nói cách khác, là phương vị ngược với phương vị thật một góc 1800, ký hiệu PTn.
PTn = PT 1800
Góc mạn
Góc mạn là góc nhị diện giữa mặt dọc tâm của tàu và mặt phẳng phương vị mục tiêu, ký hiệu G, hình 2.3, a. Trên mặt phẳng thật nằm ngang là góc kẹp giữa trục dọc của tàu về phía mũi và đường phương vị mục tiêu, hình 2.3, b. Góc mạn tính từ mặt dọc tâm của tàu về hai phía mạn phải và mạn trái từ 00 - 1800, mục tiêu ở bên mạn phải tàu gọi là mục tiêu mạn phải, có góc mạn phải, ký hiệu Gp, mang dấu (+), trong trường hợp ngược lại gọi là mục tiêu mạn trái, có góc mạn trái, ký hiệu GT, mang dấu (-).
Khi góc mạn của mục tiêu bằng 900 thì gọi mục tiêu đó là mục tiêu chính ngang, ký hiệu GCN. Tương tự như góc mạn, có mục tiêu chính ngang phải và mục tiêu chính ngang trái.
Quan hệ giữa hướng đi, phương vị và góc mạn:
PT = HT + G (2.1)
HT = PT - G (2.2)
G = PT - HT (2.3)
Các công thức trên là các công thức đại số, nên khi tính toán cần lưu ý đến dấu của góc mạn G.
Địa từ trường và phương hướng địa từ 3.1 Địa từ trường
Trái đất được xem như là một nam châm khổng lồ. Qua nghiên cứu người ta thấy cực từ trường của quả đất không trùng với cực địa lý mà luôn luôn chuyển động xung quanh cực của quả đất theo quỹ đạo hình elíp với chu kỳ khoảng 600 - 900 năm. Do cực địa từ và cực của trái đất không trùng nhau nên trục của chúng cũng không trùng nhau mà hợp với nhau một góc khoảng 110, 5.
Kinh tuyến từ: Mặt phẳng kinh tuyến từ là mặt phẳng thẳng đứng đi qua trục dọc kim nam châm treo tự do và trục từ trường quả đất. Vết cắt của mặt phẳng kinh tuyến từ với bề mặt quả đất giới hạn bởi các cực từ được gọi là kinh tuyến từ.
Độ lệch địa từ: Góc nhị diện giữa mặt phẳng kinh tuyến thật và mặt phẳng kinh tuyến từ được gọi là độ lệch địa từ, ký hiệu d. Trên mặt phẳng thật nằm ngang độ lệch địa từ là góc kẹp giữa phần Băc kinh tuyến thật và phần Bắc kinh tuyến từ (được ký hiệu là Nt), hình 2.5.
Do cực từ luôn thay đổi vị trí, nên độ lệch địa từ cũng thay đổi. Nếu Bắc từ ở bên phải phần Bắc kinh tuyến thật, thì độ lệch địa từ mang dấu (+) hoặc ký hiệu chữ E, nếu Bắc kinh tuyến từ ở bên trái, thì độ lệch địa từ mang dấu
(-) hoặc ký hiệu bằng chữ W.
Ngoài việc độ lêch địa từ d thay đổi theo thời gian, ở cùng một thời điểm tại các vị trí khác nhau trên trái đất độ lệch địa từ cũng có các giá trị khác nhau.
Như vậy, độ lệch địa từ phụ thuộc vào thời gian và vào vị trí trên bề mặt quả đất. Để tính độ lệch địa từ cho năm đi biển, người ta đo hoặc tính và ghi sẵn trên hải đồ độ lệch địa từ của năm sản xuất hải đồ cũng như độ biến thiên hàng năm của nó. Thông thường người ta chỉ ghi từ hai đến ba độ lệch địa từ ở các vị trí khác nhau đại diện cho toàn bộ khu vực biển trên một tờ hải đồ. Căn cứ vào các số liệu đó và năm đi biển có thể tính được độ lệch địa từ của năm đi biển. Ví dụ: trên hải đồ ghi LĐT 3020 ' E(1980) hàng năm tăng 20', có nghĩa là năm 1980 tại vị trí đó độ lệch địa từ là 3020' E và hàng năm tăng lên 20'.
3.2 Phương hướng địa từ
Hướng địa từ: là góc nhị diện giữa mặt phẳng kinh tuyến từ và mặt dọc tâm của tàu, ký hiệu HD. Trên mặt phẳng thật nằm ngang hướng địa từ là góc kẹp giữa phần Bắc của kinh tuyến từ và trục dọc của tàu về phía mũi( hình 2.5). Hướng địa từ được tính từ Bắc kinh tuyến từ theo chiều kim đồng hồ từ 00-3600.
Phương vị địa từ: là góc nhị diện giữa mặt phẳng kinh tuyến từ và mặt phẳng phương vị mục tiêu, ký hiệu PD. Trên mặt phẳng thật nằm ngang phương vị địa từ là góc kẹp giữa phần Bắc của kinh tuyến từ và đường phương vị mục tiêu, hình 2.5. Phương vị từ được tính từ phần Bắc của kinh tuyến từ theo chiều kim đồng hồ từ 00-3600. Tương tự như phương vị thật, có phương vị từ ngược, ký hiệu PDn.
PDn = PD 1800
Quan hệ giữa phương hướng thật và phương hướng địa từ được biểu thị trên hình 2.5 và bằng các công thức sau:
HT = HD + d (2.4)
PT = PD + d (2.5)
Từ các công thức (2.4), (2.5) có thể suy ra:
HD = HT - d, PD = PT - d
d = HT - HD = PT - PD
G = PT - HT = PD - HD
Lưu ý: Tất cả các công thức trên đều là các công thức đại số, do đó phải chú ý đến dấu của độ lệch địa từ và góc mạn.
3.3 Phương hướng la bàn 3.3.1 Độ lệch riêng la bàn từ
La bàn đặt trên tàu, ngoài tác động của từ trường quả đất, còn chịu tác động của từ trường tàu, vì bản thân con tàu bằng sắt thép đặt trong từ trường của quả đất sẽ bị nhiễm từ và sinh ra từ trường thứ hai (từ trường thứ cấp) được gọi là từ trường tàu.
Do vậy, kim nam châm sẽ không còn chỉ đúng hướng Bắc từ (Nd) mà chỉ một hướng khác gọi là hướng Bắc la bàn, ký hiệu là Nl.
Bắc la bàn (Nl) và Bắc từ (Nd) lệch nhau một góc, được gọi là độ lệch la bàn từ, ký hiệu ( hình 2.6). Độ lệch la bàn từ được tính từ Bắc từ về hai phía Đông và Tây từ 00-1800.
Nếu Bắc la bàn lệch Đông của Bắc từ thì độ lệch la bàn mang dấu (+) hoặc ký hiệu chữ E, ngược lại nếu Bắc la bàn lệch Tây của Bắc từ, thì độ lệch la bàn mang dấu (-) hoặc ký hiệu bằng chữ W.
Về nguyên tắc độ lệch này có thể loại bỏ được bằng cách dùng các thanh nam châm sinh ra từ trường thứ ba để triệt tiêu ảnh hưởng của từ trường tàu lên la bàn, công việc đó được gọi là trừ bỏ sai số la bàn từ. Như ta đã biết, từ trường của tàu thay đổi theo hướng đi nên không thể trừ bỏ hoàn toàn được.
Độ lệch la bàn từ còn lại sau khi đã trừ bỏ được gọi là độ lệch riêng la bàn từ do vậy sau khi đã trừ bỏ độ lệch la bàn từ phải lập bảng độ lệch riêng la bàn từ để hiệu chỉnh trong quá trình đi biển. Bảng độ lệch riêng la bàn từ dưới đây được tính cho các hướng địa từ cách nhau 150, độ lệch riêng la bàn từ của các hướng khác được nội suy.
HD
|
|
HD
|
|
N
|
000,0
|
+ 10,1
|
S
|
180,0
|
- 1,1
|
|
15,0
|
+ 2,6
|
|
195,0
|
+ 0,2
|
|
30,0
|
+ 3,5
|
|
210,0
|
+ 0,9
|
|
45,0
|
+ 3,7
|
|
225,0
|
+ 1,3
|
|
60,0
|
+ 3,0
|
|
240,0
|
+ 1,0
|
|
75,0
|
+ 1,8
|
|
255,0
|
+ 0,2
|
E
|
90,0
|
+ 0,1
|
W
|
270,0
|
- 0,9
|
|
105,0
|
- 1,6
|
|
285,0
|
- 2,0
|
|
120,0
|
- 2,8
|
|
300,0
|
- 2,4
|
|
135,0
|
- 3,3
|
|
315,0
|
- 2,5
|
|
150,0
|
- 3,1
|
|
330,0
|
- 1,7
|
|
165,0
|
- 2,4
|
|
345,0
|
- 0,4
|
3.3.2 Phương hướng la bàn
Hướng la bàn: là góc nhị diện giữa mặt phẳng thẳng đứng đi qua trục dọc kim nam châm của la bàn từ treo tự do và mặt dọc tâm của tàu, ký hiệu HL. Trên mặt phẳng thật nằm ngang, hướng la bàn là góc kẹp giữa Bắc la bàn và trục dọc của tàu về phía mũi (hình 2.7). Hướng la bàn được tính từ Bắc la bàn theo chiều kim đồng hồ từ 00-3600.
Phương vị la bàn: là góc nhị diện giữa mặt phẳng thẳng đứng đi qua trục dọc kim nam châm của la bàn và mặt phẳng thẳng đứng đi qua vị trí tàu và vị trí của mục tiêu, ký hiệu PL. Trên mặt phẳng thật nằm ngang phương vị la bàn là góc kẹp giữa Bắc la bàn và đường phương vị mục tiêu ( hình 2.7). Phương vị la bàn được tính từ Bắc la bàn từ theo chiều kim đồng hồ từ 00-3600. Tương tự như phương vị thật, có phương vị la bàn ngược ký hiệu PDn.
Phương vị la bàn ngược: PLn = PL ± 1800
Số hiệu chỉnh la bàn từ : là góc nhị diện giữa mặt phẳng kinh tuyến thật của người quan sát và mặt phẳng thẳng đứng đi qua trục dọc kim nam châm của la bàn, ký hiệu L. Trên mặt phẳng thật nằm ngang số hiệu chỉnh la bàn từ là góc kẹp giữa phần Bắc của kinh tuyến thật và Bắc la bàn (hình 2.7). Nếu Bắc la bàn lệch bên phải Bắc kinh tuyến thật thì L mang dấu (+) hoặc ký hiệu chữ E, trường hợp ngược lại mang dấu (-) hoặc ký hiệu chữ W.
Quan hệ giữa các phương hướng (hình 2.8)
Hình 2.7
HT = HL + L = HL +d +b
PT = PL + L = PL + d +b (2.6)
L = HT - HL = b +d
Trong công thức trên ta dễ dàng suy ra:
HT = HD + d
PT = PD + d
HD = HL +
PD = PL +
HL = HT - L
PL = PT - L
HD = HT - d
PD = PT - d
HL = HD -
PL = PD -
G = PT- HT
= PD- HD
= PL- HL
L = HT - HL = PT - PL
d = HT - HD = PT - PD
= HD - HL = PD - PL
Các công thức trên là các công thức đại số, nên khi tính toán cần phải lưu ý đến dấu của các đại lượng: G; d; và L
Để kiểm tra kết quả tính toán các đại lượng theo các công thức trên có thể dùng phơng pháp dựng hình.
Ví dụ 1.
Cho HT = 120,00,
GP = 45,00
Tính PT và PTn?
Giải: PT = HT + G
= 120,00 + 45,00
PT = 165,00
PTn = PT 1800
= 165,00 +1800
PTn = 345,00
Ví dụ 6.
Hải đồ xuất bản năm 1976 có độ lệch địa từ là dHĐ= 1009' E, hàng năm tăng 0002'. Tính độ lệch địa từ năm 2004? Biểu diễn bài toán trên hình vẽ!
Giải:
2004 - 1976 = 28 năm
Tính độ biến thiên sau 28 năm
= 28 năm x 02' = 56'
Tính độ lệch địa từ dHH (2004)
dHH= dHĐ +
= 1009' + 56'
= 1065'
dHH= d2004
= 2005' E
Cần lưu ý rằng trên hải đồ ghi "tăng" hoặc "giảm" hàng năm, có nghĩa là nói đến độ tăng hoặc giảm của góc giữa Bắc kinh tuyến thật và Bắc kinh tuyến từ, hoàn toàn không phụ thuộc vào dấu của độ lệch địa từ.
Ví dụ 7 .
Hải đồ xuất bản năm 1989 có độ lệch địa từ là dHH= 1030' E, tăng hàng năm 02'. Năm 2004 tàu đi theo hớng thật HL = 300,0, độ lệch riêng la bàn từ là +1,50. Tính HT và vẽ hình biểu diễn?
Giải:
Tính độ lệch địa từ năm 2004
Tính số năm : 2004 - 1989 = 15 năm
Tính = 15 năm x 02' =30'
Tính dHH= dHĐ + = 1030' + 30'
dHH=2000' E
HT = HL ,
= 1,50 + 2,00 = 3,50
Vậy: HT = 30,00 +3,50
HT = 33,50
Ví dụ 8.
Cho HT = 135,00, HL = 142,00, PT = 300,00, d = 8,00W. Tính , , PD, HD, PL và góc mạn? Biểu diễn bài toán trên hình vẽ!
Giải:
G = 300,00 - 135,00
GP = 165,00
Tính hướng địa từ HD = HT - d
HD = 135,00- (-8,00) = 143,00
Tính phương vị PD = PT - d
PD = 300,00- (-8,00) = 308,00
Tính độ lệch riêng la bàn từ =HD - HL
= 143,00-142,00 = +1,00
Tính = d +
= -8,00 + 1,00 = -7,00
Tính phương vị la bàn từ PL = HL + G
PL = 142,00 + 165,00 = 307,00
CÂU HỎI ÔN TẬP
Cho HL= 1350, L = +300. Tính HT?
Cho d = +105, δ = -005. Tính số hiệu chỉnh la bàn từ L?
Hải đồ xuất bản năm 1990 có độ lệch địa từ là 0056’ W. Giảm hàng năm là 7’. Tính độ lệch địa từ năm 2007?
Trên hải đồ ghi: d = 10 W. Giảm hàng năm 0006’. Tính độ lệch địa từ năm 1998, biết rằng hải đồ xuất bản năm 1978?
Hải đồ xuất bản năm 1976. Độ lệch địa từ là 1009’ E, tăng hàng năm 0002’. Tính độ lệch địa từ năm 2006?
Hải đồ xuất bản năm 1998. Độ lệch địa từ là 1020’ E, tăng hàng năm 0004’. Tính độ lệch địa từ năm 2008?
Cho HT = 1050, PT = 270. Tính góc mạn (G) và biểu diễn bài toán lên hình vẽ?
Cho HT = 450, PT = 1730. Tính góc mạn (G) và biểu diễn bài toán lên hình vẽ?
Tìm HL biết PL = 2800, góc mạn phải GP = 1600 và biểu diễn bài toán lên hình vẽ?
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |