ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИЙ ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ШИРОТЫ И ЗВЕЗДНОГО ВРЕМЕНИ Советский патент 1930 года по МПК G04B49/00 

Предлагаемое изобретение основано на следующих соображениях. Если ось зрительной трубы направлена на полюс мира, то, вследствие того, что линия полюс-звезда вращается строго со скоростью часовой стрелки звездных часов, измеряя угол, который образует эта линия с вертикалью, можно непосредственно найти местное звездное время. Угол наклона оси зрительной трубы, направленной на полюс, в точности равняется широте места. Таким образом, если бы наблюдателю удалось направить ось трубы точно на полюс мира, то обе задачи - определение местного звездного времени и географической широты - были бы просто разрешимы.

Для направления трубы на полюс мира авторы предлагают пользоваться так называемой поправочной призмой, помещенной перед половиной объектива трубы и отклоняющей лучи Полярной на угол, равный ее полярному расстоянию d₀. Такую же призму применяют в Америке с 1923 г. при геодезических работах для определения азимута земных предметов, наводя теодолит на Полярную звезду, при чем ось его направлена на полюс. (См. ст. Н.Д. Урмаева в №1 журнала «Геодезист» за 1927 г.). Ставя отклоненное изображение Полярной точно в центр поля зрения, наблюдатель может направить ось трубы на полюс. Но так как Полярная звезда может находиться в разных направлениях относительно полюса, то и поправочная призма должна отклонять ее лучи в разных направлениях. Этого проще всего достигнуть вращением поправочной призмы, помещая ее в ту же оправу, что и оптическая система долготы перед объективом трубы, так как сферический треугольник: полюс - Полярная звезда - другая выбранная наблюдателем звезда - является неизменным.

Итак, в приборе, построенном на описанном принципе, поворот описанной системы долготы непосредственно дает местное звездное время (без всяких поправок, зависящих от конструкции прибора). По углу наклона трубы к горизонту также можно непосредственно определить широту места.

На схематическом чертеже фиг. 1 изображает продольный разрез прибора, фиг. 2 - другую форму выполнения прибора.

Устройство прибора состоит в следующем. Телескоп с объективом О и окуляром О′ снабжен поворотным позиционным кругом Р (фиг. 1), к которому прикреплены зеркало Q, призма R и призма S, отклоняющая лучи Полярной на ее полюсное расстояние (около 1,1⁰). Зеркало Q и призма R, отражающие лучи от другой звезды, могут быть заменены пятигранной призмой с двумя гранями Q и R (фиг. 2) полного внутреннего отражения. Таким образом, оптическая система Q, R, S, помещенная перед объективом О телескопа, направляет в него (когда он наведен на северный полюс мира) лучи одновременно от двух звезд - от Полярной и от другой яркой звезды северной части неба. При выполнении прибора за «другую» звезду может быть принята либо β Малой Медведицы, либо α Кассиопеи, либо еще какая-нибудь из ярких северных звезд, при чем положение зеркала Q должно быть при этом изменено. Позиционный круг Р имеет указатель (индекс) i, который может быть снабжен нониусом.

По лимбу широты L прибора ходит алидада А, имеющая ось вращения в точке С и передвигаемая посредством микрометрического винта Н; к алидаде A постоянно прикреплен сферический уровень U, для освещения которого служит лампочка V. Свет последней направляется при помощи призм К и М (фиг. 2) на подвижное зеркало N, расположенное между телескопом и алидадой, и затем в линзу и плоскопараллельную стеклянную пластинку G, отразившись от которой лучи собираются в фокусе окуляра О′, давая в нем изображение уровня U. Радиус кривизны уровня U равен оптической длине пути луча (фиг. 2). Смотреть, на уровень U следует сверху, т.к. луч от него претерпевает нечетное число (пять) отражений в точках k, m, m¹, n, g, а луч от Полярной - четное число (равное нулю) отражений. Середина уровня U должна быть отмечена кружками на стекле или, предпочтительно, четырьмя полосками (для продольных и для поперечных). В поле зрения телескопа также должны быть прочерчены нити, которые будут освещаться от уровня U. Чтобы луч от уровня U, подойдя к подвижному зеркалу N в точке n в направлении алидады А, отразился в стеклянной пластинке G в направлении ng, зеркало N должно повернуться на угол , если угол поворота алидады равен φ (т.е. на высоту полюса). С этой целью зеркало N укреплено на стержне СТ (фиг. 1), всегда направленном по диагонали шарнирного ромба С D F Е и имеющем в точке F укрепленную на шарнире поползушку, в которой скользит стержень С Т. Сторона CD ромба на чертеже не показана, т.к. она осуществлена корпусом прибора.

Для определения географической долготы наводят телескоп на Полярную звезду, добиваясь совпадения α и β Малой Медведицы в центре поля зрения при пузырьке уровня, находящемся в самом центре. При определении же широты (считая позиционный круг Р уже установленным) добиваются совпадения Полярной звезды и центра пузырька уровня, независимо от их места в поле зрения телескопа.

Телескопически прибор для определения географической широты и звездного времени места наблюдения, со сферическим уровнем, прикрепленным к алидаде, соединенной с дугою круга бесконечным винтом или кремальеркой, отличающийся тем, что помещенная перед объективом телескопа оптическая система, составленная из стеклянных призм и зеркал Q, R и S (фиг. 1 и 2), прикрепленных к поворотному позиционному кругу Р с указателем i, служит для получения одновременно в фокусе телескопа изображения двух звезд: Полярной и другой, более удаленной от полюса мира, звезды, а оптическая система, составленная из призм К и М, подвижного зеркала N и постоянной стеклянной пластинки G, служит для направления в окуляр телескопа изображения сферического уровня V.

2. Форма выполнения оптической системы по п. 1, служащей для получения изображения двух звезд, отличающаяся тем, что призма S, помещенная перед объективом телескопа, служит для отклонения лучей Полярной на ее полюсное расстояние (около 1,1°), с целью автоматического направления оптической оси телескопа на полюс мира, а зеркало Q и прямоугольная призма R (фиг. 1) или пятигранная призма QR (фиг. 2), отражающие непосредственно или полным внутренним отражением лучи света от звезд, служат для получения одновременного с изображением Полярной изображения в фокусе телескопа другой, более удаленной от полюса мира, звезды.

3. Форма выполнения оптической системы по п. 1, служащей для направления в окуляр изображения уровня, отличающаяся тем, что между алидадой А и телескопом находится шарнирный ромб CEFD с ползушкой F, скользящей по диагонали CF, на которой укреплено подвижное зеркало N так, что лучи от неизменно связанного с алидадой сферического уровня U, по отражении от призмы К и М, зеркала N и плоскопараллельной стеклянной пластинки С и преломления в линзе , собираются в фокус окуляра О′ телескопа.