На светила

В азимутальных способах измеренными величинами являются горизонтальные направления на светила и на местный предмет. В этом случае в зависимости от применяемой методики наблюдения в качестве измеренной величины можно также считать горизонтальный угол Q между вертикалом светила и вертикалом предмета.

На рис. 1.18 горизонтальный круг прибора совмещен с плоскостью астрономического горизонта, а центр круга – с проекцией зенита Z. Полуденная линия NS представляет собой след сечения плоскости меридиана с плоскостью горизонта.

При данной ориентировке имеем: O⁰ – нулевой диаметр лимба; R_s – направление на светило (угол между нулевым диаметром лимба и направлением на звезду); M_N – место севера – отсчет на лимбе, соответствующий направлению на север; A_N – азимут светила от точки севера; Q – горизонтальный угол между светилом s и местным предметом.

Из рис. 1.18 видно, что азимут светила определяется формулой

. (1.74)

Азимут направления на местный предмет можно представить в виде

или , (1.75)

где – горизонтальное направление на местный предмет В.

Поскольку с течением времени азимуты светил постоянно изменяются из-за видимого суточного движения небесной сферы, то при измерении горизонтальных направлений необходимо брать отсчеты по хронометру в определенной системе счета времени.

Вследствие этого, процесс визирования на светило связан с отсчетами показаний хронометра в момент наведения вертикальной нити на светило или в моменты прохождения светила через вертикальные нити неподвижной по азимуту трубы теодолита.

Визирование путем наведения вертикальной нити на светило под счет ударов хронометра целесообразно применять только для наблюдений близполюсных звезд, где изменения азимута светила происходит медленно [12].

Визирование путем наблюдения моментов прохождения светила через вертикальные нити неподвижной трубы теодолита применяют в случаях, когда азимут наблюдаемого светила изменяется достаточно быстро.

Кроме того, горизонтальные направления на светила выполняются не вблизи горизонта, а на разных зенитных расстояниях, поэтому необходимо учитывать с особой тщательностью поправки за наклон горизонтальной оси вращения трубы теодолита; за влияние коллимационной ошибки; за неправильную форму цапф оси вращения трубы и др.

Рассмотрим кратко погрешности, влияющие на измеренные горизонтальные направления.

В курсе «Высшая геодезия» получают формулу влияния наклона горизонтальной оси вращения трубы на отсчет по горизонтальному кругу

, (1.76)

где – неверный отсчет; ; t² – цена одного деления, i – наклон оси вращения трубы в делениях уровня.

При правом круге знак поправки изменяется на обратный. Наклон i определяют в астрономии по накладному уровню. Для исключения неверного значения положения нуль – пункта уровня i определяют дважды, изменяя положение уровня на оси на 180º.

, (1.77)

где i ₁ и i ₂ – наклон оси уровня по отсчетам концов пузырька уровня в двух его положениях.

Определение наклона горизонтальной оси нужно производить очень тщательно, т. к. эта погрешность оказывает влияние на точность измерения горизонтального направления пропорционально ctg Z.

Рассмотрим влияние коллимационной ошибки с (визирная ось не перпендикулярна оси вращения трубы) на отсчет по горизонтальному кругу.

В наблюдениях, выполненных при разных положениях вертикального круга прибора (КЛ и КП), коллимационная ошибка войдет с разными знаками

при КЛ, при КП, (1.78)

при этом c ₁ = c ₂ из-за изменений внешних условий.

Значение коллимационной ошибки, выведенное из наблюдений

. (1.79)

Таким образом, из результатов наблюдений, выполненных при двух кругах, влияние коллимации исключается полностью только, если Z _R = Z _L.

Однако при наблюдениях светил на малых зенитных расстояниях влиянием коллимационной ошибки пренебрегать нельзя даже при наблюдениях, выполненных при двух кругах.

Также на отсчеты горизонтального круга влияет отличие формы цапф от окружности. Поэтому на производстве каждый астроуниверсал тщательно исследуют, а за неправильность формы вводят поправки. За горизонтальную ось вращения трубы принимаются прямая, соединяющая точки геометрических центров обеих цапф.

Кроме того, на отсчеты горизонтального круга влияет боковое гнутие трубы, т. е. боковое смещение визирной оси с изменением зенитных расстояний наблюдаемых объектов.

Боковое гнутие влияет на измеренное направление пропорционально , т. е.

. (1.80)

Величина и знак Db находятся из специальных исследований.

При точных азимутальных определениях исследование бокового гнутия целесообразно производить на каждом полевом пункте.

Кроме этого, на отсчеты горизонтального круга также влияют рен и эксцентриситет, которые также необходимо учитывать.

На горизонтальные направления оказывают влияние не только инструментальные ошибки, но и внешние источники ошибок:

1. Боковая рефракция.

Наиболее существенно ее влияние на больших зенитных расстояниях, т. к. более плотные и нагретые слои атмосферы находятся ближе к поверхности земли.

Меры борьбы с влиянием боковой рефракции:

а) Z < 75º при наблюдении на светило;

б) азимут на местный предмет определяют в несколько вечеров, а также в прямом и обратном направлениях;

в) высота визирного луча над препятствием 6 – 8 м.

2. Тепловое воздействие на теодолит.

В результате неравномерного нагревания отдельных частей прибора могут происходить изменения в относительном положении деталей оптической системы трубы, что приводит к изменениям положения визирной оси и возможно ее боковым смещениям.

3. Азимутальный сдвиг астростолба.

Азимутальные сдвиги столба могут быть вызваны как кручением самого столба вследствие неравномерного распределения сил напряжения в отдельных его частях, так и азимутальными сдвигами поверхностных слоев почвы, обусловленные главным образом температурным последствием [12].

Поэтому при высокоточных измерениях применяют поверительную трубу.

Влияние внешних источников погрешностей исключают целесообразно построенной методикой наблюдений или учитывают их в результатах наблюдений.