Расстояния до горизонта

РАССТОЯНИЯ ДО ГОРИЗОНТА

Коротаев С. М.

Руководитель: Кузнецова А.В.,

преподаватель

ГАПОУ СО «Первоуральский политехникум»

В 2022 году я поступил в Первоуральский политехникум на образовательную программу «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений». Мне очень интересна моя будущая специальность.

Техник в области строительства должен уметь ориентироваться и проводить измерения на местности, пользоваться различными картографическими ресурсами.

Я обратил внимание, что из некоторых точек нашего города можно рассмотреть достаточно удалённые объекты на горизонте. Меня заинтересовала проблема определения расстояния до линии горизонта.

Поэтому целью моей работы является определение расстояния до горизонта из различных точек города.

Задачи:

изучить методы определения расстояния до линии горизонта;

провести расчёты расстояний до линии горизонта из определённой точки города;

сравнить результаты, полученные различными методами.

Видимым горизонтом называется кажущаяся граница между небом и земной поверхностью. Факт наблюдения такой линии свидетельствует о приблизительно шарообразной форме Земли. Глаз человека способен видеть объекты достаточной яркости на бесконечно большом расстоянии, но кривизна поверхности планеты ограничивает видимость.

Известно, что приблизиться к горизонту нельзя, так как видимая линия горизонта будет отдалятся при движении наблюдателя. Но можно определить расстояние до объектов, наблюдаемых на горизонте из данной точки поверхности Земли. В расчётах используется теорема Пифагора: , где d – расстояние до горизонта, – средний радиус Земли, h – высота точки наблюдения над поверхностью Земли. Если пренебречь величиной h по сравнению с 2R, то , где d и h выражено в км или , где d выражено в м, а h в м [1].

Но, так как, Земля окружена атмосферой, то из-за явления рефракции (преломлении света в воздушных слоях) в горизонте изображения объектов приподнимаются приблизительно на 35´ (угол около половины градуса) [6]. Следовательно, явление рефракции позволяет буквально заглянуть за горизонт и увеличить видимость объектов приблизительно на 8%. Таким образом, формула принимает вид .

Значит, на ровной поверхности с высоты моего роста 1,80 м, а на уровне глаз около 1,70 м можно наблюдать горизонт на расстоянии приблизительно 5,03 км.

Дальность видимости зависит не только от высоты наблюдателя, но и от высоты наблюдаемого объекта. Эта величина равна сумме расстояний до горизонта наблюдателя и объекта: , где D – дальность видимости, hн – высота наблюдателя, hо – высота объекта [2].

Также при расчётах можно использовать онлайн калькулятор [5].

Для измерения расстояния до горизонта я выбрал точку в городе Первоуральске недалеко от моего места проживания около Дворца культуры, между домами № 49 и № 51 на улице Ватутина. Отсюда можно наблюдать улицу Ватутина, Нижний пруд, частные дома в посёлке Шайтанка, Полонную гору и далее возвышенность с просекой на линии горизонта (рис. 1).

Рисунок 1 – Вид из точки наблюдения

С помощью карты уклонов высот и видимости я построил профиль рельефа из точки наблюдения до возвышенности на горизонте [4] (рис. 2). Таким образом, точка наблюдения находится на высоте 360 м над уровнем моря (г. Парашютная или по старому названию г. Кирика и Иулиты). Точка, наблюдаемая на горизонте, имеет высоту 383 м. Эта возвышенность покрыта хвойным лесом, в основном лиственницей, высота деревьев достигает 30 м [3]. Следовательно, точка на горизонте с учётом, что я вижу верхушки деревьев, превышает точку наблюдения приблизительно на 53 м.

Рисунок 2 – Профиль рельефа из точки наблюдения

Если за нулевой уровень высоты принять уровень точки наблюдения, высоту наблюдателя (мой уровень глаз) hн = 1,70 м, высоту объекта (верхушки деревьев на возвышенности) hо = 53 м, то дальность видимости составит . Но расстояние, определённое по карте, существенно меньше, всего 5,693 км. То есть, расчётная видимость превышает реальную почти в 6 раз. Очевидно, что горы на горизонте закрывают обзор. Но, если сравнивать видимость с расстоянием до горизонта на ровной поверхности, то результаты отличаются несильно, на 663 м или 13%.

Таким образом, на расстояние до горизонта существенное влияние оказывает рельеф местности. С места моего наблюдения открывается красивый вид на Уральские горы, но они не позволяют рассмотреть достаточно удалённые объекты даже, находясь на возвышении.

Я считаю, что полученные мною в данном исследовании знания и навыки использования картографических ресурсов, наблюдения, расчётов, анализа, помогут в освоении изучаемой специальности и в дальнейшей профессиональной деятельности.

Список использованных источников

Астрономия: учеб. пособие для студентов физ.-мат. фак. пед. ин-тов / М.М. Дагаев, В.Г. Демин, И.А. Климишин, В.М. Чаругин. – М.: Просвещение, 1983. – 384 с. – Текст непосредственный.

Горизонт // Википедия. – 2022. - URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Горизонт (дата обращения 05.01.2023).

Деревья Урала: фото и названия видов // Полезные растения. - URL: https://usefulplant.ru/derevya-urala-foto-i-nazvaniya-vidov/ (дата обращения 14.02.2023).

Карта высот уклонов, видимости и красоты рельефа – 2023. - URL: https://votetovid.ru/#56.9395,59.9476,13z,sb,56.942259,59.944496y (дата обращения 05.01.2023).

Онлайн калькуляторы // Copyright © PlanetCalc Версия: 3.0.4190.0 - URL: https://planetcalc.ru/1198/ (дата обращения 11.02.2023).

П.И. Бакулин, Э.В. Кононович, В.И. Мороз. Курс общей астрономии: учебник. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983. – 500 с. – Текст непосредственный.

Расстояние до горизонтаDOCX / 1.06 Мб