Podręcznik przeznaczony jest dla słuchaczy studiów wyższych i wyższych studiów zawodowych o wszystkich realizowanych na kierunku Nawigacja specjalnościach. Zawarte w nim treści stanowią kompendium niezbędnej wiedzy astronawigacyjnej także dla uczestników kursów doskonalących, modelowych kursów oficerskich pokładowych na poziomach zarządzania i operacyjnym (oficerowi pokładowi I i III klasy), dla żeglarzy pełnomorskich i nawigatorów praktyków.

Podręcznik opracowany został na podstawie aktualnego programu przedmiotu Astronawigacja, a na jego treść składa się cykl tematów wykładanych podczas III i IV semestru studiów I stopnia na Wydziale Nawigacji i Uzbrojenia Okrętowego Akademii Marynarki Wojennej w Gdyni.

Ze względu na znaczne ograniczenia programowe zakres materiału nie wyczerpuje wszystkich problemów współczesnej astronawigacji. Jednakże, opanowanie omówionych w nim zagadnień winno w pełni przygotować inżyniera nawigatora lub każdego innego oficera kierującego wachtą nawigacyjną do prowadzenia samodzielnych obserwacji astronomicznych na pokładzie okrętu, czy też statku handlowego, wykonywania stosownych obliczeń, prowadzenie ogólnej analizy otrzymywanych wyników, eliminowania systematycznych i przypadkowych błędów parametrów astronawigacyjnych oraz do wykorzystania informacji astronomicznej w procesie prowadzenia nawigacji.

Część pierwsza podręcznika dotyczy podstaw teoretycznych astronawigacji oraz wykorzystania środków technicznych i wydawnictw astronawigacyjnych.

Druga część podręcznika dotyczy planowania okrętowych obserwacji astronomicznych, określania elementów astronomicznych linii pozycyjnych, określania współrzędnych pozycji obserwowanej i korekty urządzeń kompasowych. Odstąpiono tu od omówienia szeregu takich – rozwiązywanych dziś niezwykle rzadko (jeżeli w ogóle)- zadań, jak określania szerokości geograficznej z przykulminacyjnych pomiarów wysokości c.n., określanie elementów astronomicznej linii pozycyjnej tzw. metodą długościową, określanie elementów astronomicznej linii pozycyjnej sposobami tablicowymi dla zliczonej pozycji jednostki, czy też identyfikacja nierozpoznanych przez nawigatora c.n. w oparciu o wykorzystanie tablic redukcyjnych. Nie omówiono także sekstantów specjalnych

- zarówno tych z wszelkiego rodzaju sztucznymi horyzontami, jak również radiosekstantów i fotosekstantów. Pominięto opis budowy i wykorzystania nachyłomierza – przyrządu cennego, lecz już niespotykanego na naszych jednostkach. Problematykę dotyczącą astronomicznej metody określania poprawki kompasu uwolnionego od zagadnienia tzw. amplitudy.

Dotychczasowe tematy związane z określaniem tzw. szerokościowych astronomicznych linii pozycyjnych uzyskiwanych z pomiarów wysokości kulminacyjnych c.n. lub z pomiaru wysokości Gwiazdy Polarnej mimo pewnych sugestii wynikających z ich znikomego obecnie znaczenia pozostawiono w dotychczasowej postaci, gdyż ciągle wymieniane są w wykazach kompetencji, jakimi winni się legitymować się oficerowie nawigatorzy na poziomach zarządzania i operacyjnym (oficerowie pokładowi I i III klasy).

W podręczniku położono nacisk na praktyczną, zawodową znajomość przedmiotu, ekonomie pracy, na znajomości łatwych i prostych sposobów wykonywania operacji rachunkowych na bazie zależności analitycznych zamiast, często żmudnych i będących źródłem wielu błędów, dotychczasowych sposobów tablicowych. Z tych ostatnich, początkowo obszernie prezentowanych i omawianych, uczyniono rozwiązania alternatywne, bądź zapasowe. Pojawiły się w ich miejsce algorytmy obliczeń i proste programy komputerowe pozwalające na znaczne uproszczenie i kilkunasto – lub nawet kilkudziesięciokrotnie przyspieszenie procesu opracowywania wyników pomiarów astronawigacyjnych, co najwyraźniej będzie widoczne w II części podręcznika, tj. podczas rozwiązywania bardziej złożonych problemów astronawigacji.

W zdecydowane większej części przypadków zachowano dotychczasową terminologię, oznaczenie i określenia. Tak jednak, gdzie są one niejednoznaczne lub niezbyt szczęśliwie dobrane, zaproponowano – komentując ich zasadność – stosowne zmiany.

Poszczególne tematy merytoryczne podręcznika (podrozdziały)mają budowę jednolitą, a zawarte w nich zagadnienia – układ hierarchiczny. Niemal wszystkie tematy wzbogacono o przykłady rachunkowe z rozwiązaniami i stosownym komentarzem, a także wskazówki do pracy samodzielnej i zestawy zagadnień problemowych do przemyślenia, dyskusji lub rozwiązania podczas przygotowywania się do ćwiczeń. Do dyspozycji słuchaczy jest także angielko – polski słownik podstawowych terminów i pojęć astronawigacyjnych.

Zadanie rachunkowe z rozwiązaniami, zbiorcze zestawienie zagadnień problemowych, a także opis błędów i pomyłek najczęściej popełnianych podczas rozwiązywania zadań z astronawigacji zawarte zostaną w trzeciej części podręcznika - zbiorze zadań.

W tekście zamieszczono drukowane kursywą uwagi, które stanowią istotne spostrzeżenia, bardzo ważne wnioski lub komentarz uzupełniający treść zasadniczą. Wszystkie pojęcie definiowane, a niekiedy i całe definicje, zostały wyodrębnione z tekstu zasadniczego za pomocą druku pogrubionego. Podkreślenia dotyczą zaś sformułowań mających istotne znaczenie dla zrozumienia omawianych zagadnień oraz pojęć, na które należy położyć akcent lub zwrócić szczególną uwagę.

Załączona na końcu każdej części podręcznika bibliografia i zestawy pozycji literatury uzupełniającej zalecanej przez autora (rozszerzone o kilka pozycji zagranicznych) praktycznie wyczerpują zbiór polskich wydawnictw związanych pośrednio lub bezpośrednio z astronawigacją. Zawarte w załącznikach przedruki lub kopie kluczowych stron wydawnictw astronawigacyjnych mają charakter wyłącznie dydaktyczny i czynią niniejsze wydawnictwo w pełni autonomicznym podręcznikiem astronawigacji klasycznej. Jest to istotne z uwagi na uwolnienie czytelnika od korzystania podczas pracy samodzielnej omawianych pozycji oraz umożliwienie mu rozwiązywania zadań rachunkowych bez konieczności kompletowania niezbędnych do tego celu wydawnictw, często pozostających poza zasięgiem słuchacza.

W podręczniku honorowana jest przyjęta w nawigacji zasada dotycząca zapisu w całości wielkimi literami nazw własnych znaków nawigacyjnych. Tutaj dotyczy ona zapisu nazw własnych ciał niebieskich katalogowanych w angielskim morskim roczniku astronomicznym „The Nautical Almanac” (SŁOŃCE, KSIĘŻYC, WENUS, MARS, JOWISZ, SATURN i kilkadziesiąt spośród 173 gwiazd nawigacyjnych), a więc będących dla nawigatora astronomicznymi znakami nawigacyjnymi.

Źródła wszystkich ilustracji i fotografii niebędących dziełem autora wymienione zostały w stosownym spisie znajdującym się w końcowej części podręcznika.

Spis treści

WYKORZYSTANE SKRÓTY, OZNACZENIA I ZNAKI GRAFICZNE

WSTĘP

WPROWADZENIE DO WYKŁADÓW

Kalendarium rozwoju techniki astronawigacyjnej

Pojęcie i zadania astronawigacji współczesnej

Znaczenie przedmiotu Astronawigacja w kształceniu oficerów wachtowych

Cele realizacji programu i proponowana struktura merytoryczno – logiczna przedmiotu Astronawigacja

Realizacja podstawowych zadań astronawigacyjnych

1. WPROWADZENIE DO ASTRONAWIGACJI

   1. Sfera niebieska

      1. Pojęcie sfery niebieskiej

      2. Definicje podstawowych elementów sfery niebieskiej

   2. Układy współrzędnych sferycznych w astronawigacji

      1. Układy równikowe

         1. Układ godzinny

         2. Układ równonocny

      2. Układ horyzontalny

   3. Elementy astronomii ogólnej

      1. Astronomiczne środowisko nawigatora

      2. Ruch Ziemi

         1. Ruch obrotowy Ziemi

         2. Ruch obiegowy Ziemi

         3. Ruch precesyjny i nutacyjny osi ziemskiej

      3. SŁOŃCE jako nawigacyjne ciało niebieskie

      4. KSIĘŻYC jako nawigacyjne ciało niebieskie

         1. Ruch KSIĘŻYCA

         2. Zaćmienia SŁOŃCA Księżyca

         3. Retardacja KSIĘŻYCA

      5. Planety nawigacyjne

      6. Gwiazdy nawigacyjne

      7. Nawigacyjne zjawiska astronomiczne

         1. Warunki występowania nawigacyjnych zjawisk astronomicznych

         2. Dobowy przebieg nawigacyjnych zjawisk astronomicznych

   4. Czas w astronawigacji

      1. Pojęcie średniego czasu słonecznego

      2. Zależność czasu od długości geograficznej

         1. Czas miejscowy

         2. Czas uniwersalny

         3. Czas strefowy

         4. Czas państwowy

         5. Czas urzędowy

         6. Czas okrętowy

         7. Międzynarodowa linia zmiany daty

2. POMOCE ASTRONAWIGACYJNE

   1. Zegary okrętowe

      1. Czas uniwersalny koordynowany (UTC)

         1. Atomowy wzorzec czasu

         2. Koordynacja czasu uniwersalnego

         3. Odbiór radiowych sygnałów czasu

         4. Wzorzec czasu DCF77

         5. Nawigacyjny konflikt czasów uniwersalnych

      2. Chronometry morskie

         1. Chronometr klasyczny

         2. Chronometr kwarcowy

      3. Stan i chód dobowy chronometru

      4. Inne zegary okrętowe

      5. Technika rejestracji momentu wykonania pomiaru wysokości ciała niebieskiego

      6. Okrętowa służba czasu

   2. Sekstant

      1. Idea i przeznaczenie sekstantu klasycznego

      2. Budowa sekstantu

      3. Stałe i regulowane błędy sekstantu

         1. Błędy stałe sekstantu

         2. Legalizacja sekstantu

         3. Błędy regulowane sekstantu

      4. Zasady wykonywania pomiarów wysokości ciał niebieskich

      5. Pomiary wysokości ciał niebieskich wykonywane w warunkach szczegółowych

      6. Wykorzystywanie sekstantu w nawigacji terrestrycznej

         1. Pomiar kąta pionowego znaku nawigacyjnego

         2. Pomiar kąta poziomego pomiędzy znakami nawigacyjnymi

   3. Morski rocznik astronomiczny „The Nautical Almanac”

      1. Przeznaczenie i układ treści rocznika „The Nautical Almanac”

         1. Dane astronawigacyjne

         2. Dane kalendarzowe

         3. Dane dodatkowe

      2. Obliczanie miejscowych kątów godzinnych i deklinacji ciał niebieskich

         1. Obliczanie miejscowego kąta godzinnego punktu Barana

         2. Obliczanie miejscowego kąta godzinnego i deklinacji SŁOŃCA

         3. Obliczanie miejscowego kąta godzinnego i deklinacji KSIĘŻYCA

         4. Obliczanie miejscowego kąta godzinnego i deklinacji planety nawigacyjnej

         5. Obliczanie miejscowego kąta godzinnego i deklinacji gwiazdy nawigacyjnej

      3. Obliczanie momentów występowania zjawisk astronomicznych dla potrzeb nawigacji

         1. Obliczanie momentów występowania oraz czasów trwania świtów i zmierzchów

         2. Obliczanie momentów wschodu i zachodu SŁOŃCA

         3. Obliczanie momentów wschodu i zachodu KSIĘŻYCA

         4. Obliczanie momentu kulminacji SŁOŃCA

         5. Obliczanie momentu kulminacji KSIĘŻYCA

         6. Obliczanie momentu kulminacji planety nawigacyjnej

      4. Automatyzacja obliczeń współrzędnych ciał niebieskich i momentów występowania zjawisk astronomicznych

         1. Obliczanie miejscowego kąta godzinnego punktu Barana oraz współrzędnych godzinnych ciał niebieskich

         2. Obliczanie momentów występowania nawigacyjnych zjawisk astronomicznych

      5. Grafik Oświetlenie Portu

   4. Identyfikatory gwiazdowe

      1. Stan sfery niebieskiej na danej pozycji okrętu

      2. Budowa i zasady wykorzystania identyfikatorów gwiazdowych

         1. Globus gwiazdowy

         2. Identyfikator N.P. 323

      3. Identyfikacja analityczna gwiazd i planet

         1. Wykorzystanie kalkulatora do identyfikacji gwiazd i planet

         2. Wykorzystanie programów astronomicznych do identyfikacji gwiazd i planet

      4. Identyfikacja bezpośrednia

   5. Inne pomoce astronawigacyjne

      1. Tablice Redukcyjne HD 605

      2. Tablice Nawigacyjne „TN – 89”

ODPOWIEDZI DO PRZYKŁADÓW ZADAŃ RACHUNKOWYCH

ŹRÓDŁA ILUSTRACJI I FOTOGRAFII

ANGIELSKO – POLSKI SŁOWNIK PODSTAWOWYCH TERMINÓW I POJĘĆ

ZALECANA LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA

ADRESY ZALECANYCH TEMATYCZNYCH STRON INTERNETOWYCH

BIBLIOGRAFIA

ZAŁĄCZNIKI