Астрономи́ческая навига́ция — комплекс методов определения навигационных параметров объекта, основанный на использовании электромагнитного излучения астрономических объектов. Применяется для определения курса и навигационных координат у наземных объектов, а также для определения ориентации космических летательных аппаратов в составе астроинерциальной навигационной системы.
Простейшие методы астрономической навигации широко используются людьми на Земле для ориентирования на неизвестной местности, поскольку для их использования не требуется каких-либо приспособлений. Например, для того, чтобы определить направление на географический север[1] достаточно узнать на небосклоне Полярную звезду, а по положению Солнца в полдень всегда можно приближённо определить направление на географический юг. Один из главных недостатков астрономической наземной навигации — зависимость от облачности.
Использование секстанта для определения возвышения солнца над горизонтом
Ранее астрономическая навигация являлась основным способом определения координат и курса морских судов, с использованием показаний таких приборов как секстант и хронометр. Сейчас, в морской и воздушной навигации практически полностью вытеснена спутниковыми навигационными системами, но из-за высокой степени автономности является резервной.
В недалёком будущем, разработчики космических летательных аппаратов собираются использовать методы спутниковых навигационных систем в астрономической навигации, принимая рентгеновское излучение от пульсаров.
Содержание
Принцип определения координат
Определение координат по одновременно наблюдаемым Солнцу и Луне: синий — круг равных высот Луны, красный-Солнца.
Существует целый ряд способов, или методов определения географических координат — широты и долготы наблюдателя посредством астрономических наблюдений. Некоторые из них, будучи разработанными столетия назад, являются устаревшими, и представляют лишь исторический интерес (например, предложенный Галилеем в 1612 г. способ определения долготы по наблюдениям спутников Юпитера, а также метод лунных дистанций (Johannes Werner, 1514). Другие, разработанные позднее, вышли из профессионального употребления в морской и воздушной навигации всего лишь десятилетия назад — с появлением систем спутниковой навигации. К таким методам относятся метод определения долготы с использованием секстанта и хронометра, метод измерения за меридианом, и метод равных высот светил. Ниже приведен пример последнего.
Проводятся измерения высоты двух разных светил (в сумерках — двух звёзд/планет или одной звезды/планеты и Луны; днём — Солнца и Луны). Для каждого измерения записывается его время. Точки земной поверхности, которым соответствуют измеренные высо́ты этих двух светил в моменты измерения, образуют две окружности (по одной для каждого светила), называемые линиями положения, или кругами равных высот. Точки пересечения линий положения и являются искомым местонахождением наблюдателя (этих точек две, но обычно они достаточно далеки друг от друга, так что неопределённости не возникает).
Построение кругов равных высот на меркаторской карте является невозможным в связи с неизбежными для картографических проекций искажениями. Полностью круги равных высот могут быть нанесены только на глобус, однако в этом случае полученные координаты точки пересечения будут обладать невысокой точностью. В связи с этим в астрономической навигации и практической астрономии употребляются приближенные методы — метод Сомнера и метод переносов (метод Сент-Илера), в которых вместо цельных линий положения на меркаторской карте строятся фрагменты секущих (в методе Сомнера) или касательных (в методе переносов) линий к кругам равных высот.
Если днём видно только Солнце, то можно провести два замера его высоты через некоторы