Меню

Измерение расстояния по радиусу



Измерение расстояния по радиусу

Определение расстояний по угловым размерам предметов основано на зависимости между угловыми и линейными величинами. Угловые размеры предметов измеряют в тысячных с помощью бинокля, приборов наблюдения и прицеливания. Расстояние до предметов в метрах определяют по формуле

Д = (B / У) * 1000,

где В-высота (ширина) предмета в метрах;

у-угловая величина предмета в тысячных. Например (см. рис. 17), угловой размер наблюдаемого в бинокль ориентира (отдельное дерево), высота которого 12 м, равен трем малым делениям сетки бинокля (0-15). Следовательно, расстояние до ориентира

Д=(12/15)*1000=800 м.

Определение расстояний по линейным размерам предметов заключается в следующем. С помощью линейки, расположенной на расстоянии 50 см от глаза, измеряют в миллиметрах высоту (ширину) наблюдаемого предмета. Затем действительную высоту (ширину) предмета в сантиметрах делят на измеренную по линейке в миллиметрах, результат умножают на постоянное число 5 и получают искомую высоту предмета в метрах.

Д = (Впред. / Влин.) * 5

Например, телеграфный столб высотой 6 м (рис.1) закрывает на линейке отрезок 10 мм. Следовательно, расстояние до него

Д=(600/10)*5=300 м.

Рис.1 Измерение расстояния до столба по линейным размерам предмета.

Точность определения расстояний по угловым и линейным величинам составляет 5-10% длины измеряемого расстояния. Для определения расстояний по угловым и линейным размерам предметов рекомендуется запомнить величины (ширину, высоту, длину) некоторых из них, приведенные в табл. 1.

Источник

Измерение расстояния по радиусу


Определение расстояний на поверхности Земли

Размеры и форма Земли
Форма Земли отличается от шара и имеет несколько сплющенную форму, близкую к сфероиду (эллипсоиду вращения), но истинная фигура Земли отличается и от сфероида, и от трехосного эллипсоида и не может быть представлена ни одной из известных математических фигур.
Поэтому, говоря о фигуре Земли, имеют в виду не физическую форму земной поверхности, с океанами и материками, с их возвышенностями и впадинами, а так называемую поверхность геоида.

Поверхность
, нормалями к которой в любой из ее точек являются отвесные линии, называется уровенной поверхностью, или поверхностью равновесия. Уровенных поверхностей, как внутри Земли, так и охватывающих земную поверхность, или пересекающихся с ней, можно провести бесчисленное множество.
Та поверхность равновесия, которая совпадает в открытом океане с поверхностью покоящейся свободной воды, называется геоидом.

Для решения многих задач навигации и составления карт мелкого масштаба Землю принимают за сферу (шар).
Положение точки па земной сфере определяется сферическими координатами: сферической широтой и сферической долготой (в картографии применяют термин «географические координаты«).
Сферическая широта точки А — угол φ А между плоскостью экватора и направлением R на данную точку из центра земной сферы.
Сферическая долгота точки А — угол λ А , заключенный между плоскостью нулевого (Гринвичского) меридиана и плоскостью меридиана данной точки.

Средний радиус Земли R = 6371210 м.
Экваториальный радиус Земли RЭ = 6378,245 м.
Полярный радиус Земли RП = 6356,830 м.
Длина дуги меридиана (дуги экватора, дуги окружности большого круга) в 1°, 1′ и 1″ равна соответственно:
111 197 м (111,2 км), 1852 м (1,852 км) и 30,9 м.

Законы сферической тригонометрии позволяют рассчитывать расстояния между точками, расположенными на сфере.
Кратчайшее расстояние между двумя точками на земной поверхности (если принять ее за сферу) определяется зависимостью:

где φ А и φ B — широты, λ А , λ B — долготы данных пунктов, d — расстояние между пунктами, измеряемое в радианах длиной дуги большого круга земного шара.
Расстояние между пунктами, измеряемое в километрах, определяется по формуле:

где R = 6371 км — средний радиус земного шара.

Таблица расстояний (с точностью 1 км), рассчитанными по этим формулам,
для пунктов Эвенкийского автономного округа (Эвенкийского муниципального района):

уточнения внесены 25.03.2010 Тура Байкит Ванавара
Красноярск 1007 662 738
Агата 426
Географический центр РФ, Виви 364
Ессей 467
Кислокан 201
Нидым 21
Ногинск 439
Тембенчи 99
Тура 350 450
Тутончаны 313
Учами 186
Чиринда 363
Эконда 293
Юкта 293
Байкит 350 352
Бурный 197
Кузьмовка 236
Куюмба 82
Мирюга 220
Ошарово 177
Полигус 101
Суломай 274
Суринда 114
Таимба 203
Усть-Камо 121
Ванавара 450 352
Кербо 242
Муторай 147
Оскоба 100
Стрелка-Чуня 159
Тунгусский метеорит (эпицентр) 64
Чемдальск 102

Для расчета расстояния между пунктами, расположенными в разных полушариях (северное-южное, восточное-западное), знаки (±) у соответствующих параметров (широт или долгот) должны быть разными.

Пример: (см. таблицу ниже)
для вычисления расстояния между Турой и Сиднеем (Австралия) применяем формулу:
cos(d) = sin(φ А )·sin(−φ B ) + cos(φ А )·cos(−φ B )·cos(λ А λ B ) = −0,27462.

d = 1,848988
Расстояние L = d·R = 11 779,9 км.

для вычисления расстояния между Турой и Нью-Йорком (США) применяем формулу:
cos(d) = sin(φ А )·sin(φ B ) + cos(φ А )·cos(φ B )·cos(λ А + λ B ) = 0,259532.

Расстояние L = d·R = 8 334,92 км.

В таблице расстояния определены с точностью 1 км.

Источник

Калькулятор расстояний

С калькулятором расстояний distance.to так легко узнавать расстояния между разными местами на Земле. Просто укажите места в поле поиска, и вы получите кратчайшее расстояние между ними (по воздуху), возможный маршрут и всю важную информацию. Разумеется, вы можете считать расстояния и задавая координаты (долготу и широту).

Читайте также:  Способ стоимостного измерения имущества

Время и протяженность полета

Если вы хотите узнать точное время или точную протяженность полета между двумя городами или аэропортами, просто укажите код аэропорта (IATA), чтобы получить нужные данные. Если вы не знаете код, ищите пункт назначения, калькулятор покажет ближайшие к нему аэропорты.

Разница во времени и часовые пояса

Хотите узнать, сколько сейчас времени в пункте назначения или сколько часовых поясов вы пересечете? Ответ вы найдете здесь. Калькулятор расстояний показывает часовые пояса и местное время и высчитывает разницу во времени между исходной точкой и пунктом назначения.

Найдите середину между двумя точками

Хотите узнать, где середина пути между двумя городами или местами, или где можно встретиться «посередине»? Distance.to вычисляет географическую середину между точками и показывает середину маршрута.

Популярные маршруты

Россия: города
Список стран

AD (Андорра), AE (Объединённые Арабские Эмираты), AF (Афганистан), AG (Антигуа и Барбуда), AL (Албания), AM (Армения), AO (Ангола), AR (Аргентина), AT (Австрия), AU (Австралия), AZ (Азербайджан), BA (Босния и Герцеговина), BB (Барбадос), BD (Бангладеш), BE (Бельгия), BF (Буркина-Фасо), BH (Бахрейн), BI (Бурунди), BJ (Бенин), BN (Бруней), BO (Боливия), BR (Бразилия), BG (Болгария), BS (Багамские острова), BT (Бутан), BW (Ботсвана), BY (Белоруссия), BZ (Белиз), CA (Канада), CD (Демократическая Республика Конго), CF (Центральноафриканская Республика), CG (Республика Конго), CH (Швейцария), CI (Кот-д’Ивуар), CL (Чили), CM (Камерун), CN (Китай), CO (Колумбия), CR (Коста-Рика), CU (Куба), CV (Острова Зеленого Мыса), CY (Кипр), CZ (Чехия), DE (Германия), DJ (Джибути), DK (Дания), DM (Доминика), DO (Доминиканская Республика), DZ (Алжир), EC (Эквадор), EE (Эстония), EG (Египет), ER (Эритрея), ES (Испания), ET (Эфиопия), FI (Финляндия), FJ (Фиджи), FR (Франция), GA (Габон), GB (Великобритания), GD (Гренада), GE (Грузия), GH (Гана), GM (Гамбия), GN (Гвинея), GQ (Экваториальная Гвинея), GR (Греция), GT (Гватемала), GW (Гвинея-Бисау), GY (Гайана), HN (Гондурас), HR (Хорватия), HT (Гаити), HU (Венгрия), ID (Индонезия), IE (Ирландия), IL (Израиль), IN (Индия), IQ (Ирак), IR (Иран), IS (Исландия), IT (Италия), JM (Ямайка), JO (Иордания), JP (Япония), KE (Кения), KG (Киргизия), KH (Камбоджа), KI (Кирибати), KM (Коморы), KN (Сент-Китс и Невис), KP (Северная Корея), KR (Республика Корея), KW (Кувейт), KZ (Казахстан), LA (Лаос), LB (Ливан), LC (Сент-Люсия), LI (Лихтенштейн), LK (Шри-Ланка), LR (Либерия), LS (Лесото), LT (Литва), LU (Люксембург), LV (Латвия), LY (Ливия), MA (Марокко), MK (Македония), MC (Монако), MD (Молдавия), ME (Черногория), MG (Мадагаскар), ML (Мали), MM (Мьянма), MN (Монголия), MR (Мавритания), MT (Мальта), MU (Маврикий), MV (Мальдивские о-ва), MW (Малави), MX (Мексика), MY (Малайзия), MZ (Мозамбик), NA (Намибия), NE (Нигер), NG (Нигерия), NI (Никарагуа), NL (Нидерланды), NO (Норвегия), NP (Непал), NR (Науру), NZ (Новая Зеландия), OM (Оман), PA (Панама), PE (Перу), PG (Папуа – Новая Гвинея), PH (Филиппины), PK (Пакистан), PL (Польша), PT (Португалия), PY (Парагвай), QA (Катар), RO (Румыния), RS (Сербия), RW (Руанда), SA (Саудовская Аравия), SB (Соломоновы Острова), SC (Сейшельские Острова), SD (Судан), SE (Швеция), SG (Сингапур), SI (Словения), SK (Словакия), SL (Сьерра-Леоне), SM (Сан-Марино), SN (Сенегал), SO (Сомали), SR (Суринам), SS (Южный Судан), ST (Сан-Томе и Принсипи), SV (Сальвадор), SY (Сирия), SZ (Свазиленд), TD (Чад), TG (Того), TH (Таиланд), TJ (Таджикистан), TL (Восточный Тимор), TM (Туркмения), TN (Тунис), TO (Тонга), TR (Турция), TT (Тринидад и Тобаго), TV (Тувалу), TW (Тайвань), TZ (Танзания), UA (Украина), UG (Уганда), US (США), UY (Уругвай), UZ (Узбекистан), VA (Ватикан), VC (Сент-Винсент и Гренадины), VE (Венесуэла), VN (Вьетнам), VU (Вануату), WS (Самоа), XK (Косово), YE (Йемен), ZA (Южно-Африканская Республика), ZM (Замбия), ZW (Зимбабве)

Языки

Сделайте сервис distance.to доступнее для мира, переводя его на другие языки. Помочь с переводом!

Выходные данные

Stephan Georg
c/o Luftlinie.org
Twitter: Follow me!
E-Mail: Contact us!

Copyrights

Maps and Geodata: © OpenStreetMap contributors

Заявление о конфиденциальности Этот сайт использует файлы cookie. Используя этот сайт, вы соглашаетесь с нашей политикой конфиденциальности.

Мы используем файлы cookie для персонализации контента и рекламы и анализа трафика на нашем сайте. Мы также обмениваемся информацией о вашем использовании нашего сайта с нашими партнерами по рекламе и аналитике. Наши Аффилированные лица могут объединять эту информацию с другой информацией, которую вы им предоставили или которую вы собрали в рамках использования вами этих услуг. › Политика конфиденциальности

Источник

Измерение расстояния по радиусу

§ 13. О пределение расстояний и размеров тел в С олнечной системе

1. Форма и размеры Земли

Читайте также:  Измерение скорость подводной лодки

П редставление о Земле как о шаре, который свободно, без всякой опоры находится в космическом пространстве, является одним из величайших достижений науки древнего мира.

Считается, что первое достаточно точное определение размеров Земли провёл греческий учёный Эратосфен (276—194 до н. э.), живший в Египте. Идея, положенная в основу измерений Эратосфена, весьма проста: измерить длину дуги земного меридиана в линейных единицах и определить, какую часть полной окружности эта дуга составляет. Получив эти данные, можно вычислить длину дуги в 1 ° , а затем длину окружности и величину её радиуса, т. е. радиуса земного шара. Очевидно, что длина дуги меридиана в градусной мере равна разности географических широт двух пунктов: ϕ B – ϕ A .

Рис. 3.8. Способ Эратосфена

Для того чтобы определить эту разность, Эратосфен сравнил полуденную высоту Солнца в один и тот же день в двух городах, находящихся на одном меридиане. Измерив высоту Солнца h B (рис. 3.8) в полдень 22 июня в Александрии, где он жил, Эратосфен установил, что Солнце отстоит от зенита на 7,2 ° . В этот день в полдень в городе Сиена (ныне Асуан) Солнце освещает дно самых глубоких колодцев, т. е. находится в зените ( h A = 90 ° ). Следовательно, длина дуги составляет 7,2 ° . Расстояние между Сиеной ( A ) и Александрией ( B ) около 5000 греческих стадий — l .

Стадией в Древней Греции считалось расстояние, которое проходит легко вооружённый греческий воин за тот промежуток времени, в течение которого Солнце, коснувшееся горизонта своим нижним краем, целиком скроется за горизонт.

Несмотря на кажущееся неудобство такой единицы и достаточную громоздкость словесного определения, её введение выглядело вполне оправданным, учитывая, что строгая периодичность небесных явлений позволяла использовать их движение для счёта времени.

Обозначив длину окружности земного шара через L , получим такое выражение:

= ,

откуда следует, что длина окружности земного шара равняется 250 тыс. стадий.

Точная величина стадии в современных единицах неизвестна, но, зная, что расстояние между Александрией и Асуаном составляет 800 км, можно полагать, что 1 стадия = 160 м. Результат, полученный Эратосфеном, практически не отличается от современных данных, согласно которым длина окружности Земли составляет 40 тыс. км.

Эратосфен ввёл в практику использование терминов «широта» и «долгота». Видимо, появление этих терминов связано с особенностями формы карт того времени: они повторяли по очертаниям побережье Средиземного моря, которое длиннее по направлению запад—восток (по долготе), чем с севера на юг (по широте).

Рис. 3.9. Параллактическое смещение

Определить географическую широту двух пунктов оказывается гораздо проще, чем измерить расстояние между ними. Зачастую непосредственное измерение кратчайшего расстояния между этими пунктами оказывается невозможным из-за различных естественных препятствий (гор, рек и т. п.). Поэтому применяется способ, основанный на явлении параллактического смещения и предусматривающий вычисление расстояния на основе измерений длины одной из сторон (базиса — BC ) и двух углов B и C в треугольнике ABC (рис. 3.9).

Параллактическим смещением называется изменение направления на предмет при перемещении наблюдателя.

Чем дальше расположен предмет, тем меньше его параллактическое смещение, и чем больше перемещение наблюдателя (базис измерения), тем больше параллактическое смещение.

Рис. 3.10. Схема триангуляции

Для определения длины дуги используется система треугольников — способ триангуляции , который впервые был применён ещё в 1615 г. Пункты в вершинах этих треугольников выбираются по обе стороны дуги на расстоянии 30—40 км друг от друга так, чтобы из каждого пункта были видны по крайней мере два других. Основой для вычисления длин сторон во всех этих треугольниках является размер базиса AC (рис. 3.10). Точность измерения базиса длиной в 10 км составляет около 1 мм. Во всех пунктах устанавливают геодезические сигналы — вышки высотой в несколько десятков метров. С вершины сигнала с помощью угломерного инструмента ( теодолита ) измеряют углы между направлениями на два-три соседних пункта. Измерив углы в треугольнике, одной из сторон которого является базис, геодезисты получают возможность вычислить длину двух других его сторон. Проводя затем измерение углов из пунктов, расстояние между которыми вычислено, можно узнать длину двух очередных сторон в треугольнике. Зная длину сторон этих треугольников, можно определить длину дуги AB .

В какой степени форма Земли отличается от шара, выяснилось в конце XVIII в. Для уточнения формы Земли Французская академия наук снарядила сразу две экспедиции. Одна из них работала в экваториальных широтах Южной Америки в Перу, другая — вблизи Северного полярного круга на территории Финляндии и Швеции. Измерения показали, что длина одного градуса дуги меридиана на севере больше, чем вблизи экватора. Последующие исследования подтвердили, что длина дуги одного градуса меридиана увеличивается с возрастанием географической широты. Это означало, что форма Земли — не идеальный шар: она сплюснута у полюсов. Её полярный радиус на 21 км короче экваториального.

Для школьного глобуса масштаба 1 : 50 000 000 отличие этих радиусов будет всего 0,4 мм, т. е. совершенно незаметно.

Читайте также:  Как измерить угол с помощью транспортира 5 класс

Отношение разности величин экваториального и полярного радиусов Земли к величине экваториального называется сжатием . По современным данным, оно составляет , или 0,0034. Это означает, что сечение Земли по меридиану будет не окружностью, а эллипсом, у которого большая ось проходит в плоскости экватора, а малая совпадает с осью вращения.

В XX в. благодаря измерениям, точность которых составила 15 м, выяснилось, что земной экватор также нельзя считать окружностью. Сплюснутость экватора составляет всего (в 100 раз меньше сплюснутости меридиана). Более точно форму нашей планеты передаёт фигура, называемая эллипсоидом, у которого любое сечение плоскостью, проходящей через центр Земли, не является окружностью.

В настоящее время форму Земли принято характеризовать следующими величинами:

сжатие эллипсоида — 1 : 298,25;

средний радиус — 6371,032 км;

длина окружности экватора — 40075,696 км.

2. Определение расстояний в Солнечной системе. Горизонтальный параллакс

И змерить расстояние от Земли до Солнца удалось лишь во второй половине XVIII в., когда был впервые определён горизонтальный параллакс Солнца. По сути дела, при этом измеряется параллактическое смещение объекта, находящегося за пределами Земли, а базисом является её радиус.

Горизонтальным параллаксом ( p) называется угол, под которым со светила виден радиус Земли, перпендикулярный лучу зрения (рис. 3.11) .

Рис. 3.11. Горизонтальный параллакс светила

Из треугольника OAS можно выразить величину — расстояние OS = D :

D = ,

где R — радиус Земли. По этой формуле можно вычислить расстояние в радиусах Земли, а зная его величину, — выразить расстояние в километрах.

Очевидно, что чем дальше расположен объект, тем меньше его параллакс. Наибольшее значение имеет параллакс Луны, который меняется в связи с тем, что Луна обращается по эллиптической орбите, и в среднем составляет 57 ʹ . Параллаксы планет и Солнца значительно меньше. Так, параллакс Солнца равен 8,8 ʺ . Такому значению параллакса соответствует расстояние до Солнца, примерно равное 150 млн км. Это расстояние принимается за одну астрономическую единицу (1 а. е.) и используется при измерении расстояний между телами Солнечной системы.

Известно, что для малых углов sin p ≈ p , если угол p выражен в радианах. В одном радиане содержится 206 265 ʺ . Тогда, заменяя sin p на p и выражая этот угол в радианной мере, получаем формулу в виде, удобном для вычислений:

D = R ,

или (с достаточной точностью)

D = R .

Во второй половине XX в. развитие радиотехники позволило определять расстояния до тел Солнечной системы посредством радиолокации . Первым объектом среди них стала Луна. Затем радиолокационными методами были уточнены расстояния до Венеры, Меркурия, Марса и Юпитера. На основе радиолокации Венеры величина астрономической единицы определена с точностью порядка километра. Столь высокая точность определения расстояний — необходимое условие для расчётов траекторий полёта космических аппаратов, изучающих планеты и другие тела Солнечной системы. В настоящее время благодаря использованию лазеров стало возможным провести оптическую локацию Луны. При этом расстояния до лунной поверхности измеряются с точностью до сантиметров.

П РимеР РешениЯ задаЧи

На каком расстоянии от Земли находится Сатурн, когда его горизонтальный параллакс равен 0,9 ʺ ?

Известно, что параллакс Солнца на расстоянии в 1 а. е. равен 8,8 ʺ .

Тогда, написав формулы для расстояния до Солнца и до Сатурна и поделив их одна на другую, получим:

= .

D 1 = = = 9,8 а. е.

Ответ : D 1 = 9,8 а. е.

3. Определение размеров светил

Рис. 3.12. Угловые размеры светила

З ная расстояние до светила, можно определить его линейные размеры, если измерить его угловой радиус ρ (рис. 3.12). Формула, связывающая эти величины, аналогична формуле для определения параллакса:

D = .

Учитывая, что угловые диаметры даже Солнца и Луны составляют примерно 30 ʹ , а все планеты видны невооружённым глазом как точки, можно воспользоваться соотношением: sin ρ ≈ ρ . Тогда:

D = и D = .

r = R .

Если расстояние D известно, то

где величина ρ выражена в радианах.

П РимеР РешениЯ задаЧи

Чему равен линейный диаметр Луны, если она видна с расстояния 400 000 км под углом примерно 30 ʹ ?

Если ρ выразить в радианах, то

d = = 3490 км.

Ответ : d = 3490 км.

В опросы 1. Какие измерения, выполненные на Земле, свидетельствуют о её сжатии? 2. Меняется ли и по какой причине горизонтальный параллакс Солнца в течение года? 3. Каким методом определяется расстояние до ближайших планет в настоящее время?

У пражнение 11 1. Чему равен горизонтальный параллакс Юпитера, наблюдаемого с Земли в противостоянии, если Юпитер в 5 раз дальше от Солнца, чем Земля? 2. Расстояние Луны от Земли в ближайшей к Земле точке орбиты (перигее) 363 000 км, а в наиболее удалённой (апогее) — 405 000 км. Определите горизонтальный параллакс Луны в этих положениях. 3. Во сколько раз Солнце больше, чем Луна, если их угловые диаметры одинаковы, а горизонтальные параллаксы равны 8,8 ʺ и 57 ʹ соответственно? 4. Чему равен угловой диаметр Солнца, видимого с Нептуна?

Источник