Навигация на море. Морские навигационные карты в яхтинге

[Craus]

Для того, чтобы передвигаться по морским просторам, мореходам, конечно же, нужна карта. Как вообще морские карты изготавливаются, каких бывают видов. Всем этим занимается целая отдельная наука — картография. Мы в этой статье коснёмся только тех основных понятий и определений, которые необходимы нам для практического яхтинга.

Нетрудно заметить тот факт, что имеется определённое несоответствие, а именно — Земля — круглая, а все морские карты — безусловно плоские. Почему? Как такое возможно? Понятно, что морская карта — это изображение, в нашем случае изображение земной поверхности. И понятно также, что круглое тело абсолютно достоверно на плоскости не изобразить. Хочешь, не хочешь, а придётся где-то что-то немного исказить, изменить, иначе круглое на плоскость просто не уляжется. И каждый, в принципе, может сделать такой рисунок по-своему, своим способом. Вот как раз способ нанесения рисунка поверхности Земли на плоскость и называется картографической проекцией. Это, правда, не строгое определение, но зато самое понятное. Картографических проекций много, но принцип создания морской карты примерно следующий. Пока мы стоим на земле и смотрим вокруг, нам кажется, что Земля плоская (вспомним представления древних). Так мы смело можем нарисовать плоскую картинку того, что видим (соблюдая пропорции в соответствующих расстояниях на рисунке и на местности). И так всю Землю разбиваем на маленькие участки-плоскости. Получим много маленьких карт, очень подробных, кстати. Большие карты, стран, например, или континентов, составляются несколько по иному принципу, в них больше искажений.



А пока давайте вернёмся к глобусу. Это — наиболее приближенное к действительности изображение, можно даже сказать — модель, Земли. Но как Вы понимаете, в яхтинге глобус применять, мягко говоря, не очень удобно. Просто представьте его на штурманском столе в яхте.

Весь глобус покрыт какими-то линиями, как будто бы помещён в сетку. Эти линии очень важны. Это — параллели и меридианы. Нужно усвоить на всю жизнь и чётко представлять себе, что это такое. Земля вращается вокруг своей оси. Ось эта проходит через географические полюса — северный и южный. Если мы построим плоскость, проходящую через земную ось (и, соответственно, также полюса), то следом её пересечения с земным шаром станет окружность, проходящая через оба полюса. Это и будет меридиан. Кстати, отметим, что меридианов сколь угодно много, иными словами (и это очень важно), через каждую точку на земной поверхности можно провести свой меридиан. Этот меридиан определяет долготу нашего местоположения. Очевидно ещё, что длина таких меридианов-окружностей для Земли-шара будет одинаковой.

А теперь построим другую плоскость. Она будет перпендикулярна земной оси, расположена по отношению к ней под углом 90 градусов. След от пересечения этой плоскости с земным шаром — параллель.Параллели определяют широту нашего места. Самая большая параллель, проходящая через точку деления земной оси пополам, называется экватором.

Те из параллелей и меридианов, которые используются на практике , нанесены в виде линий на глобус и морские карты. Вся куча этих линий на морской карте (и глобусе), а говоря по научному — совокупность, составляет картографическую сетку. Понятно, что на глобусе картографическая сетка почти строго соответствует действительности. На морской карте — нет. Это уже зависит от того, каким способом карту рисовали. Отсюда научное определение. Способ нанесения на морскую карту картографической сетки называется картографической проекцией.

Параллели и меридианы называют ещё координатными линиями. Потому, что именно на них строится вся система координат. Как уже отмечалось, через любую точку земной поверхности можно провести и параллель, и меридиан. Именно эти самые параллель и меридиан принадлежат только своей точке и только ей. Они-то и есть географические координаты данной точки. Вопрос только, как и от чего эти «свои» параллель и меридиан отсчитывать. Так вот, всё совсем просто. Параллели отсчитываются от нулевой (это — экватор) до девяностоградусных (это уже параллели, «превратившиеся» в точки — географические полюса). Проще говоря, параллели отсчитываются от экватора к соответствующим полюсам, от нуля до девяноста градусов. Поэтому, кроме количества градусов, к названию параллели прибавляется и название полюса, в сторону которого она отсчитывается. Из этого, кстати, всегда ясно, в каком полушарии — северном или южном, находится Ваша яхта. Ну а географическая широта места — это правильно названная и отсчитанная от экватора параллель.Долгота места — отсчитанный от нулевого (Гринвичского) меридиан, названный соответственно (восточные долготы — к востоку, западные — к западу от Гринвича).

Что такое Гринвич и почему именно от Гринвича? Да просто люди взяли, и условились за нулевой меридиан считать меридиан, проходящий через старинную и знаменитую Гринвичскую обсерваторию, что в Англии, недалеко от Лондона. Этот самый Гринвичский меридиан — очень важен для нас. Мы используем его и при расчётах времени на яхте, и при решении задач мореходной астрономии. Так что для яхтинга Гринвич — прямо-таки «пуп Земли».

Картографические проекции морских карт

Какие же существуют картографические проекции. Они делятся на три группы. Принадлежность к той или иной группе определяется тем, что именно искажается при составлении морской  карты — расстояния, направления, углы и т.п.

Равноугольные (конформные) — картографические проекции, в которых, при составлении морской карты, сохраняются, остаются неизменными (что на карте, что на местности) углы между направлениями на предметы. В таких проекциях сохраняются подобия очертаний лежащих на земле фигур (островки, мысы, гавани). Однако собственно размеры этих самых островков, мысов, гаваней — искажены.

Равновеликие (эквивалентные) — картографические проекции, в которых сохраняется пропорциональность площадей изображённых на морской карте объектов. Однако равенство углов не соблюдается, и поэтому форма предметов на карте искажена.

Произвольные — они произвольные и есть. На них не сохраняется ни равенство углов, ни пропорциональность площадей.

Существуют и ещё классификации картографических проекций. По виду картографической сетки классифицируют коническую и цилиндрические картографические проекции.

Коническая картографическая проекция применяется на практике для построения сухопутных топографических карт. Она не удобна для решения навигационных задач в яхтинге, поэтому на ней не будем останавливаться.

Цилиндрическая картографическая проекция получится, если земные параллели и меридианы будем проецировать на поверхность цилиндра. Меркаторская картографическая проекция является цилиндрической.

Азимутальная картографическая проекция получится, когда будем проецировать сетку параллелей и меридианов на плоскость, касающуюся Земли в какой-то, наиболее удобной для целей создания морской карты, точке. В такой проекции построено большинство планов.

В яхтинге же важны именно морские карты. А вот в них применяются проекции меркаторская и гномоническая (центральная). Ещё применяются планы.

План — подробное изображение таких небольших участков Земли, кривизной которых можно пренебречь. Это те самые маленькие морские карты, о которых мы говорили в самом начале статьи. Планы составляются в наши дни способами аэрофотосъёмки или простой геодезической съёмки местности. Планы практически не имеют искажений. На них сохраняются и контуры фигур, и направления, и углы.



Для начала необходимо вообще чётко представить себе, какими качествами должна обладать морская карта, каким требованиям отвечать. Итак, необходимо, чтобы линия пути яхты, идущей постоянным курсом, отображалась на карте прямой линией. Тогда курс будет очень удобно прокладывать. Далее, углы и направления на местности должны абсолютно точно соответствовать углам и направлениям на карте, то есть морская карта должна быть равноугольной (конформной). Тогда можно наглядно и легко определить место судна по пеленгам, горизонтальным углам, и т.п.

Картографическую проекцию, которая отвечает выше обозначенным требованиям, создал в 1569 году голландский учёный-картограф Герард Кремер, прозванный Меркатором. По его прозвищу проекция и была названа. По способу построения меркаторская проекция относится к нормальным (прямым) цилиндрическим проекциям, а по характеру искажений — к равноугольным (конформным).

Меркаторская проекция морской карты

Остановимся на ней подробнее. Нам всю жизнь с ней работать, и по-этому всё необходимое про неё знать нужно назубок. Для того, чтобы понять, как составляется меркаторская проекция морской карты, необходимо обладать известной долей воображения. Итак. Берём глобус. Заключаем его в бумажный цилиндр. Цилиндр этот обязательно должен касаться экватора. На этот бумажный цилиндр мы и будем проецировать сейчас земную поверхность. Очевидно, что сам экватор, его длина, остаются без изменений.

Отсюда правило — самые незначительные искажения на морских картах меркаторской проекции — в районе земного экватора! Места пересечения параллелей и меридианов — точки их пересечения, как бы жёстко фиксируем . Теперь «выгибаем» меридианы, от полюсов, как бы распрямляя, на наш бумажный лист. При этом наши фиксированные точки пересечения параллелей и меридианов «сидят на меридианах», двигаются вместе с меридианами. Расстояния между этими точками, измеренные по меридианам, сохраняются неизменными. Неизменными остаются и длины меридианов.

В итоге получим ряд прямых линий, перпендикулярных экватору, параллельных между собой . Расстояние между ними равно тому, каким оно было на экваторе. Параллели также «растягивались», вместе с меридианами, «держась» за точки пересечения с ними. Они так и остались параллельными между собой и стали перпендикулярными линиям меридианов (как были перпендикулярны их плоскостям до «растяжения»).

На этом заканчивается первый, и наиболее понятный, этап построения меркаторской картографической проекции морской карты. Но если остановиться на достигнутом и построить карту только описанным выше способом, то сразу же определённые неудобства создадут нам дополнительные сложности в работе. А именно, фигуры в натуре и на карте не будут подобными, проще говоря, совершенно круглое образование , на морской карте будет выглядеть как эллипс . Иначе говоря, созданная нами на первом этапе проекция не будет конформной. И, хотя путь судна, идущего постоянным курсом, будет здесь изображаться прямой линией, пользоваться такой картой для навигации в яхтинге не удобно.

Для того чтобы указанного неудобства избежать, необходимо нашу картографическую проекцию изменить, а именно — растянуть в меридиональном направлении на определённую величину. Каким образом растянуть и почему — это уже предмет математических расчётов. Эти расчеты для практической навигации в яхтинге не нужны, поэтому в данной статье приводить их не будем. Но желающие могут ознакомиться с ними, благо на просторах интернета подобной информации хватает.

Главное, запомнить принцип создания меркаторской картографической проекции морской карты: «окружили» шар-Землю цилиндром по экватору — (меридианы из проволоки, параллели из резины) — «прикрепили» параллели к меридианам — распрямили проволоки- меридианы на плоскость цилиндра — параллели сами растянулись, оставаясь «привязанными» к меридианам; а потом чуточку удлинили меридианы и «подняли» по ним параллели — на определённую, специально рассчитанную величину.

Все эти изменения приводят к тому, что на морской карте при изменении широты — меняется и длина морской мили!

Зарубите это на носу! Эта истина в яхтинге — из разряда вечных! Её никогда нельзя забывать! Если нам нужна морская миля где-то в середине карты, то и её значение нужно снимать в середине рамки морской карты, если снизу — то снизу рамки, если сверху — то в верхней части рамки.

При таком способе построения картографической проекции выходит, что с изменением широты меняется и масштаб проекции (в вертикальном направлении). По параллелям же (по горизонтали) масштаб остаётся неизменным. Из-за этого масштаб морской карты указывают усредненный, взятый по какой-то одной параллели. Параллель, по которой указан масштаб карты, называют главной параллелью. Она указывается на морской карте отдельно. Так делают при построении крупномасштабных карт. При построении карт более мелкого масштаба в качестве главной параллели используют параллель стандартную для данного моря или широтного пояса, причем иногда эта параллель вообще лежит за пределами данной морской карты.

Масштаб морских карт



Что такое вообще масштаб морской карты? Понятие масштаба возникает, когда мы уменьшаем или увеличиваем что-то в несколько раз. Масштаб морской карты — это отношение длин расстояний между двумя точками на карте и соответствующими им точками на земной поверхности .

По способу представления информации различают числовой и линейный масштабы.

Числовой масштаб морской карты выражается в виде математической операции деления, где в числителе находится единица, а в знаменателе — количество раз, в которое уменьшаются на карте линейные размеры по отношению к истинным.

Поэтому, чем МЕНЬШЕ величина знаменателя масштаба, тем КРУПНЕЕ сам масштаб, и тем подробнее и точнее сама карта.

Линейный масштаб морской карты показывает, сколько практически употребительных единиц длины (метров, километров) содержится в одной более мелкой единице длины (сантиметре, например) на карте.

Линейный морской масштаб — это такой способ обозначения масштаба морской карты, при котором указывается, сколько морских миль содержится в одном сантиметре плана или карты, или же, наоборот, скольким сантиметрам карты соответствует фактическое расстояние в одну милю.

Как уже отмечали выше, при изменении широты места на морских картах меняется и фактическое значение масштаба. Следовательно каждой точке на карте соответствует свой масштаб. Различия очень невелики, но они есть.

Для работы с морскими картами также нужно иметь представление о понятии предельной точности масштаба. В картографии предельная точность масштаба является критерием величины допустимых искажений карты, то есть не подлежащих учёту. Ими можно пренебрегать, так как на морской карте их обнаружить нельзя.

В заключение отметим недостатки морских карт меркаторской картографической  проекции.
Это очень большие искажения в высоких широтах (более 85°), которые делают невозможным пользование картой. Но для практического яхтинга эти районы не пригодны, поэтому эти недостатки не играют существенной роли. Если Вы все же захотите посетить Антарктику или Антарктиду используйте карты другой (гномонической) картографической проекции.

Морские навигационные карты в яхтинге

Итак, начнём с краткого обзора видов морских карт. Они подразделяются на морские навигационные карты (собственно МНК), специальные, справочные, озёрные и речные. Морские навигационные карты подразделяются, в свою очередь, на:

— планы (масштабы 1:1000 — 1:25 000). Наиболее крупный масштаб, наиболее полная информация. Планы используются для заходов в порты, при плавании в узкостях и других подобных случаях. Часто планы приводятся на основной морской навигационной карте более мелкого масштаба в виде врезок. На планах очень часто приводятся линейные масштабы в метрах и кабельтовых;

— частные морские навигационные карты (масштабы 1:25 000 — 1:75 000) Также довольно крупный масштаб. Используются в условиях, сходных с условиями использования планов, когда последних либо нет в наличии, либо они вообще не изданы для данного района;

— путевые морские навигационные карты (масштабы 1:100 000 — 1:500 000). Наиболее распространены. Их используют при яхтинге между пунктами назначения и в зависимости от совокупности факторов навигационной обстановки;

— генеральные морские навигационные карты (масштабы 1:500 000 — 1:5 000 000 и мельче). На таких картах изображены очень большие участки мирового океана, целые моря, океаны или их части. Используются для наглядного представления навигационных условий на целом длительном яхтенном переходе, предварительной прокладки и счисления пути яхты (вместе с путевыми картами или картами-сетками).

Специальные морские навигационные карты:
— карты-сетки. Это особый вид морских карт, составленных специально для точного ведения счисления и оформления обсерваций (определения места судна) при плавании в океанах на участках, где нет ни берегов, ни ориентиров и для которых не составлены путевые карты. Такие карты представляют собой «чистый» лист бумаги, на который нанесены только сетки параллелей и меридианов. При этом обозначены только значения широт. Долготы яхтсмены проставляют вручную в соответствии с местом своего нахождения. Поэтому говорят, что карты-сетки имеют скользящую сетку долгот;
— радионавигационные карты, на которые нанесены особые сетки для определения места судна с помощью радионавигационных систем;
— шлюпочные карты;
— другие, в зависимости от содержания.

Справочные карты:
— в зависимости от назначения: навигационно-промысловые, карты гидро-метеорологических элементов, карты, построенные в гномонической проекции и т.д.



Оформление морских навигационных карт

Теперь перейдём к оформлению морских навигационных карт, содержащем массу необходимой и полезной информации. Оформление включает в себя заголовок и зарамочные надписи. В заголовке карты приводится основная информация о районе, для которого составлена карта и о самой карте. Тут указывается названия портов, морей, проливов и т.п. Над заголовком карты всегда находится знак (типа герба) гидрографической службы, которая выпустила данную морскую навигационную карту. Под собственным названием карты проставляется масштаб карты и единицы измерения приведенных на ней цифрами глубин (в метрах, футах или морских саженях). На это всегда нужно обращать внимание, чтобы не путать истинные значения глубин при сопоставлении их с осадкой своей яхты. Для этого рекомендуется перевести значения действительной осадки яхты в те единицы измерения, которые использованы для обозначения глубин на морской навигационной карте. Тогда не будет никакой путаницы. Далее указывается точка, относительно которой отсчитываются глубины (так называемый нуль глубин). Указаны также единицы измерения высот объектов, сведения для нанесения на карту места судна, полученного при помощи глобальной спутниковой навигационной системы (GPS), используемая в данном районе система навигационного ограждения, картографическая проекция и источники информации, использованные при составлении карты. Ещё ниже приводятся другие важные для яхтсменов сведения по использованию данной морской навигационной карты. Отсюда правило: перед любым использованием карты в яхтинге всегда необходимо внимательно и не торопясь ознакомиться с её заголовком и принять к учёту всю содержащуюся там информацию!

Зарамочные надписи содержат адмиралтейский номер карты, даты её первого и новейшего издания, даты корректур, масштаб по экватору, сведения об источниках информации при составлении морской навигационной карты, её геодезической основе, организации, осуществлявшей контроль за изданием и самом издателе, а также дате её издания.

На самой морской навигационной карте могут быть приведены и другие сведения, которые необходимы для безопасного яхтинга, такие, как таблицы течений, сведения о приливах, планы-врезки портов, узкостей и т.п. На некоторых картах изображают (и это очень удобно) рамки других карт, охватывающих прилежащие районы с указанием адмиралтейских номеров этих карт.

Здесь обязательно следует остановиться на специальном издании, при помощи которого подбираются карты, необходимые для определённого перехода. Это каталог карт и книг. Он устроен логично и просто. Настолько, что нет необходимости рассматривать его очень подробно. Возьмёте его в руки, не спеша пролистаете, и всё станет ясно. В двух словах (и совсем не в строгих морских терминах), это — альбом, составленный из очень мелкомасштабных карт, охватывающих большие районы мирового океана. А на этих картах, в свою очередь, нарисованы границы (рамки) более крупномасштабных (а, значит, охватывающих значительно меньшие районы) карт, и обозначены их адмиралтейские номера. Вот, собственно и всё. Здесь наглядно видно, какие морские навигационные карты понадобятся вам для проработки перехода и яхтинга.



При прокладке предварительных курсов внимательно изучается сама морская навигационная карта, проверяется соответствие глубин проходной осадке судна с учётом проседания, влияния мелководья и приливо-отливных явлений. Оценивается наличие и близость навигационных опасностей и прорабатываются меры по уклонению от них. Выделяются карандашом наиболее значимые ориентиры, глубины, наносятся районы возможных укрытий и т.д.

У каждой карты имеются рамки — вертикальная и горизонтальная. Эти рамки очень важны для нас, особенно вертикальная. С них снимаются координаты точек, по ним наносятся точки на карту по заданным координатам, с них мы снимаем расстояния. Мы помним, что расстояния на море измеряются в морских милях. А морская миля — это одна минута дуги меридиана. Но ведь и широты у нас тоже измеряются в градусах и минутах дуги меридиана! Верно, именно так. И эти самые широты в градусах и минутах нанесены на вертикальную рамку морских навигационных карт (одинаково — и справа, и слева). Следовательно, если мы возьмём измеритель, и установим его одну ножку на отметку 23° широты, а другую — на 24°, то в растворе измерителя получим 1°! А сколько в одном градусе минут? Ясное дело — 60. А что такое 60 минут? Это 60 морских миль. Так вот незатейливо мы снимаем с вертикальной рамки карты 60 морских миль.

Теперь, не меняя раствора измерителя, мы можем где угодно и как угодно отложить на морской навигационной карте наше расстояние в 60 миль (не забывая о том, что лучше всё-таки его откладывать на той параллели, где мы это расстояние снимали — в нашем случае — 23° и 24°). Соответственно, в каждой минуте — 60 секунд. Но секунды дуги применяются в обозначениях широт только на картах очень крупного масштаба, а так, в основном, используют деление одной минуты на десять частей (чтобы получить кабельтовы). Так что если мы наткнёмся на секунды, их придётся переводить в кабельтовы (т.е. десятые минуты), или в метры, если мы работаем на плане. А что делать? Такова наша суровая яхтенная жизнь. На горизонтальной рамке разбивка осуществлена на экваториальные мили, или, что принципиально одно и то же, на градусы и минуты долготы. Для снятия долгот она только и используется.

Необходимо обратить особое внимание на то, что часто по невнимательности неопытные яхтсмены пытаются использовать горизонтальную рамку для снятия расстояний. Было бы смешно, если бы не было грустно! Это очень распространённая ошибка. И она свидетельствует о слабой подготовке! Так что постарайтесь её не совершать.

Инструменты для работы на морских навигационных картах

Теперь об инструментах, с которыми нам работать на морской навигационной карте.

Ластик.Бережно относитесь к карте, после окончания перехода принято стирать свои пометки и построения. Перед началом работы с морской навигационной картой проверьте, чтобы не осталось старых пометок и построений: они могут внести путаницу.

Карандаш должен быть твердо-мягким. Твердый карандаш будет царапать бумагу, а мягкий – давать много грязи. Уберите в сторону все маркеры и ручки, чтобы ненароком не спутать их с карандашом и не испортить карту.

Измеритель штурманский . Не стоит его путать с циркулем. У измерителя две иглы, а у циркуля — одна и пишущий элемент. При пользовании одну ножку измерителя утыкают в один объект, а другую — в другой. Потом, не меняя раствора, переносят измеритель на вертикальную рамку и смотрят, сколько минут приходится на раствор измерителя. Вот сколько их приходится, столько миль и будет между объектами. Циркуль тоже используется. Им в яхтинге не меряют расстояния, а рисуют окружности и разные кривые.



Штурманский транспортир бывает, в основном двух видов , но чаще встречается в виде треугольника (почему его иногда и называют, что не очень правильно, треугольником). Пользоваться транспортиром нужно внимательно и вдумчиво. Хотя он и устроен, в принципе, как обыкновенный школьный транспортир, но небольшая хитрость всё-ж таки есть. Дело в том, что мы делим горизонт (и морскую навигационную карту, соответственно) на 360°. А транспортир выполнен в сегменте 180°. Поэтому на него нанесено два ряда делений, один — от 0° до 180°, а другой — от 180° до 360°. При этом еще иногда эти ряды сами по себе выполнены так, что первая половина первого ряда — в нижней части, а вторая — в верхней. Та же штука и со вторым рядом .

Смысл в том, что перед прокладкой на морской навигационной карте какого-либо угла с помощью транспортира, нам нужно грубо представить, как его линия будет выглядеть, чтобы не отложить вместо прямого направления — обратное (например, 40° вместо 220°). Если мы чертим из точки местоположения нашего судна на карте курс 45°, то сначала представим просто визуально, как пойдёт курс по карте, а потом отложим его точно с помощью транспортира. Особенно внимательным нужно быть при прокладке пеленгов. Необходимо чётко представить, какой пеленг мы откладываем, с судна на объект, или с объекта на судно. Именно тут чаще всего случаются ошибки даже у достаточно опытных яхтсменов.

При этом помним следующее: если мы берём направления с предмета на судно или с судна на предмет, то мысленно представляем себе линию и прикидываем, сколько это будет градусов (по крайней мере — больше или меньше 180°). У нас на транспортире две шкалы, одна для значений меньше 180°, другая — больше 180°. А так как мы уже прикинули, какой нам шкалой (большей или меньшей) пользоваться, то и снимаем с неё значение, подходящее под нашу прикидку.

Параллельная линейка — очень употребительный штурманский инструмент. Он состоит из двух одинаковых половинок , соединённых между собой параллельными пластинами. Пластины подвижны и это позволяет раздвигать обе половинки так, что они остаются параллельными друг другу (поэтому линейка так и называется).

Часто в яхтинге применяется так называемый бретон-плоттер, совмещающий в себе линейку, транспортир и вращающее кольцо. Очень удобен для работы с морской навигационной картой в условиях сжатого пространства штурманского места яхты.

Источник