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path: root/buch/papers
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Diffstat (limited to 'buch/papers')
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-rw-r--r--buch/papers/nav/bilder/position2.pdfbin0 -> 310645 bytes
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-rw-r--r--buch/papers/nav/nautischesdreieck.tex13
-rw-r--r--buch/papers/nav/packages.tex2
11 files changed, 62 insertions, 25 deletions
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new file mode 100644
index 0000000..d0fe3dc
--- /dev/null
+++ b/buch/papers/nav/bilder/beispiele1.pdf
Binary files differ
diff --git a/buch/papers/nav/bilder/beispiele2.pdf b/buch/papers/nav/bilder/beispiele2.pdf
new file mode 100644
index 0000000..8579ee5
--- /dev/null
+++ b/buch/papers/nav/bilder/beispiele2.pdf
Binary files differ
diff --git a/buch/papers/nav/bilder/position1.pdf b/buch/papers/nav/bilder/position1.pdf
new file mode 100644
index 0000000..ba7755f
--- /dev/null
+++ b/buch/papers/nav/bilder/position1.pdf
Binary files differ
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new file mode 100644
index 0000000..3333dd4
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+++ b/buch/papers/nav/bilder/position2.pdf
Binary files differ
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new file mode 100644
index 0000000..fae0b85
--- /dev/null
+++ b/buch/papers/nav/bilder/position3.pdf
Binary files differ
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new file mode 100644
index 0000000..ac80c46
--- /dev/null
+++ b/buch/papers/nav/bilder/position4.pdf
Binary files differ
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new file mode 100644
index 0000000..afe120e
--- /dev/null
+++ b/buch/papers/nav/bilder/position5.pdf
Binary files differ
diff --git a/buch/papers/nav/bsp.tex b/buch/papers/nav/bsp.tex
index ac749c5..d544588 100644
--- a/buch/papers/nav/bsp.tex
+++ b/buch/papers/nav/bsp.tex
@@ -20,6 +20,10 @@ Wir werden rechnerisch beweisen, dass wir mit diesen Ergebnissen genau auf diese
\end{center}
\subsection{Ausgangslage}
+\begin{wrapfigure}{R}{5.6cm}
+ \includegraphics{papers/nav/bilder/position1.pdf}
+ \caption{Ausgangslage}
+\end{wrapfigure}
Die Rektaszension und die Sternzeit sind in der Regeln in Stunden angegeben.
Für die Umrechnung in Grad kann folgender Zusammenhang verwendet werden:
\[ Stunden \cdot 15 = Grad\].
@@ -30,11 +34,11 @@ Dies wurde hier bereits gemacht.
Deneb&\\
& Rektaszension $RA_{Deneb}$& $310.55058^\circ$ \\
& Deklination $DEC_{Deneb}$& $45.361194^\circ$ \\
- & Höhe $H_{Deneb}$ & $50.256027^\circ$ \\
+ & Höhe $h_c$ & $50.256027^\circ$ \\
Arktur &\\
& Rektaszension $RA_{Arktur}$& $214.17558^\circ$ \\
& Deklination $DEC_{Arktur}$& $19.063222^\circ$ \\
- & Höhe $H_{Arktur}$ & $47.427444^\circ$ \\
+ & Höhe $h_b$ & $47.427444^\circ$ \\
\end{tabular}
\end{center}
\subsection{Koordinaten der Bildpunkte}
@@ -49,9 +53,25 @@ $\delta$ ist die Breite, $\lambda$ die Länge.
\subsection{Dreiecke definieren}
+\begin{figure}
+ \begin{center}
+ \includegraphics[width=6cm]{papers/nav/bilder/beispiele1.pdf}
+ \includegraphics[width=6cm]{papers/nav/bilder/beispiele2.pdf}
+ \caption{Arktur-Deneb; Spica-Altiar}
+\end{center}
+\end{figure}
Das Festlegen der Dreiecke ist essenziell für die korrekten Berechnungen.
-BILD
+Ein Problem, welches in der Theorie nicht berücksichtigt wurde ist, dass der Punkt $P$ nicht zwingend unterhalb der Seite $a$ sein muss.
+Wenn man das nicht berücksichtigt, erhält man falsche oder keine Ergebnisse.
+In der Realität weiss man jedoch ungefähr auf welchem Breitengrad man ist, so kann man relativ einfach entscheiden, ob der eigene Standort über $a$ ist oder nicht.
+Beim unserem genutzten Paar Arktur-Deneb ist dies kein Problem, da der Punkt unterhalb der Seite $a$ liegt.
+Würde man aber das Paar Altair-Spica nehmen, liegt $P$ über $a$ (vgl. Abbildung 21.11) und man müsste trigonometrisch anders vorgehen.
+
\subsection{Dreieck $ABC$}
+\begin{wrapfigure}{R}{5.6cm}
+ \includegraphics{papers/nav/bilder/position2.pdf}
+ \caption{Dreieck ABC}
+\end{wrapfigure}
Nun berechnen wir alle Seitenlängen $a$, $b$, $c$ und die Innnenwinkel $\alpha$, $\beta$ und $\gamma$
Wir können $b$ und $c$ mit den geltenten Zusammenhängen des nautischen Dreiecks wie folgt bestimmen:
\begin{align}
@@ -78,43 +98,51 @@ Für $\beta$ und $\gamma$ nutzen wir den sphärischen Seitenkosinussatz:
&=\underline{\underline{72.0573328^\circ}} \nonumber
\end{align}
\subsection{Dreieck $BPC$}
-Als nächstes berechnen wir die Seiten $pb$, $pc$ und die Innenwinkel $\beta_1$ und $\gamma_1$.
+\begin{wrapfigure}{R}{5.6cm}
+ \includegraphics{papers/nav/bilder/position3.pdf}
+ \caption{Dreieck BPC}
+\end{wrapfigure}
+Als nächstes berechnen wir die Seiten $h_b$, $h_c$ und die Innenwinkel $\beta_1$ und $\gamma_1$.
\begin{align}
- pb&=90^\circ - H_{Arktur} \nonumber \\
+ h_b&=90^\circ - h_b \nonumber \\
&= 90^\circ - 47.42744^\circ \nonumber \\
&= \underline{\underline{42.572556^\circ}} \nonumber
\end{align}
\begin{align}
- pc &= 90^\circ - H_{Deneb} \nonumber \\
+ h_c &= 90^\circ - h_c \nonumber \\
&= 90^\circ - 50.256027^\circ \nonumber \\
&= \underline{\underline{39.743973^\circ}} \nonumber
\end{align}
\begin{align}
- \beta_1 &= \cos^{-1} \bigg[\frac{\cos(pc)-\cos(a) \cdot \cos(pb)}{\sin(a) \cdot \sin(pb)}\bigg] \nonumber \\
+ \beta_1 &= \cos^{-1} \bigg[\frac{\cos(h_c)-\cos(a) \cdot \cos(h_b)}{\sin(a) \cdot \sin(h_b)}\bigg] \nonumber \\
&= \cos^{-1} \bigg[\frac{\cos(39.743973)-\cos(80.8707801) \cdot \cos(42.572556)}{\sin(80.8707801) \cdot \sin(42.572556)}\bigg] \nonumber \\
&=\underline{\underline{12.5211127^\circ}} \nonumber
\end{align}
\begin{align}
- \gamma_1 &= \cos^{-1} \bigg[\frac{\cos(pb)-\cos(a) \cdot \cos(pc)}{\sin(a) \cdot \sin(pc)}\bigg] \nonumber \\
+ \gamma_1 &= \cos^{-1} \bigg[\frac{\cos(h_b)-\cos(a) \cdot \cos(h_c)}{\sin(a) \cdot \sin(h_c)}\bigg] \nonumber \\
&= \cos^{-1} \bigg[\frac{\cos(42.572556)-\cos(80.8707801) \cdot \cos(39.743973)}{\sin(80.8707801) \cdot \sin(39.743973)}\bigg] \nonumber \\
&=\underline{\underline{13.2618475^\circ}} \nonumber
\end{align}
\subsection{Dreieck $ABP$}
-Als erster müssen wir den Winkel $\kappa$ berechnen:
+\begin{wrapfigure}{R}{5.6cm}
+ \includegraphics{papers/nav/bilder/position4.pdf}
+ \caption{Dreieck ABP}
+\end{wrapfigure}
+Als erster müssen wir den Winkel $\beta_2$ berechnen:
\begin{align}
- \kappa &= \beta + \beta_1 = 45.011513^\circ + 12.5211127^\circ \nonumber \\
+ \beta_2 &= \beta + \beta_1 = 45.011513^\circ + 12.5211127^\circ \nonumber \\
&=\underline{\underline{44.6687451^\circ}} \nonumber
\end{align}
-Danach können wir mithilfe von $\kappa$, $c$ und $pb$ die Seite $l$ berechnen:
+Danach können wir mithilfe von $\beta_2$, $c$ und $h_b$ die Seite $l$ berechnen:
\begin{align}
- l &= \cos^{-1}(\cos(c) \cdot \cos(pb) + \sin(c) \cdot \sin(pb) \cdot \cos(\kappa)) \nonumber \\
+ l &= \cos^{-1}(\cos(c) \cdot \cos(h_b) + \sin(c) \cdot \sin(h_b) \cdot \cos(\beta_2)) \nonumber \\
&= \cos^{-1}(\cos(70.936778) \cdot \cos(42.572556) + \sin(70.936778) \cdot \sin(42.572556) \cdot \cos(57.5326442)) \nonumber \\
&= \underline{\underline{54.2833404^\circ}} \nonumber
\end{align}
Damit wir gleich den Längengrad berechnen können, benötigen wir noch den Winkel $\omega$:
\begin{align}
- \omega &= \cos^{-1} \bigg[\frac{\cos(pb)-\cos(c) \cdot \cos(l)}{\sin(c) \cdot \sin(l)}\bigg] \nonumber \\
+ \omega &= \cos^{-1} \bigg[\frac{\cos(h_b)-\cos(c) \cdot \cos(l)}{\sin(c) \cdot \sin(l)}\bigg] \nonumber \\
&=\cos^{-1} \bigg[\frac{\cos(42.572556)-\cos(70.936778) \cdot \cos(54.2833404)}{\sin(70.936778) \cdot \sin(54.2833404)}\bigg] \nonumber \\
&= \underline{\underline{44.6687451^\circ}} \nonumber
\end{align}
@@ -132,7 +160,21 @@ Damit wir gleich den Längengrad berechnen können, benötigen wir noch den Wink
&= \underline{\underline{140.233521^\circ}} \nonumber
\end{align}
Wie wir sehen, stimmen die berechneten Koordinaten mit den Koordinaten des Punktes, an welchem gemessen wurde überein.
-Unsere Methode scheint also zu funktionieren.
+
+\subsection{Fazit}
+Die theoretische Anleitung im Abschnitt 21.6 scheint grundsätzlich zu funktionieren.
+Allerdings gab es zwei interessante Probleme.
+
+Einerseits das Problem, ob der Punkt P sich oberhalb oder unterhalb von $a$ befindet.
+Da wir eigentlich wussten, wo der gesuchte Punkt P ist, konnten wir das Dreieck anhand der Koordinaten der Bildpunkte richtig aufstellen.
+In der Praxis muss man aber schon wissen, auf welchem Breitengrad man ungefähr ist.
+Dies weis man in der Regeln aber, da die eigene Breite die Höhe des Polarsterns ist.
+Diese Höhe wird mit dem Sextant gemessen.
+
+Andererseits ist da noch ein Problem mit dem Sinussatz.
+Beim Sinussatz gibt es immer zwei Lösungen, weil \[ \sin(\pi-a)=\sin(a).\]
+Da kann es sein (und war in unserem Fall auch so), dass man das falsche Ergebnis erwischt.
+Durch diese Erkenntnis haben wir nur Kosinussätze verwendet und dies ebenfalls im Abschnitt 21.6 abgeändert, da es für den Leser auch relevant sein kann, wenn er es Probieren möchte.
diff --git a/buch/papers/nav/images/position/test.tex b/buch/papers/nav/images/position/test.tex
index 8f4b341..3247ed1 100644
--- a/buch/papers/nav/images/position/test.tex
+++ b/buch/papers/nav/images/position/test.tex
@@ -17,7 +17,7 @@
\usepackage{wrapfig}
\begin{document}
-\begin{wrapfigure}{R}{5.2cm}
+\begin{wrapfigure}{R}{5.6cm}
\includegraphics{position1-small.pdf}
\end{wrapfigure}
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetuer adipiscing elit.
diff --git a/buch/papers/nav/nautischesdreieck.tex b/buch/papers/nav/nautischesdreieck.tex
index d8a14af..44153bd 100644
--- a/buch/papers/nav/nautischesdreieck.tex
+++ b/buch/papers/nav/nautischesdreieck.tex
@@ -97,7 +97,6 @@ Mithilfe dieser Dreiecken können wir die einfachen Sätze der sphärischen Trig
\end{center}
\end{figure}
-
\subsubsection{Dreieck $ABC$}
\begin{center}
@@ -140,12 +139,9 @@ können wir nun die dritte Seitenlänge bestimmen.
Es ist darauf zu achten, dass hier natürlich die Seitenlängen in Bogenmass sind und dementsprechend der Kosinus und Sinus verwendet wird.
Jetzt fehlen noch die beiden anderen Innenwinkel $\beta$ und\ $\gamma$.
-Diese bestimmen wir mithilfe des Sinussatzes \[\frac{\sin (a)}{\sin (\alpha)} =\frac{\sin (b)}{\sin (\beta)} = \frac{\sin (c)}{\sin (\gamma)}.\]
-Hier muss man aufpassen, dass man Seite von Winkel unterscheiden kann.
-Im Zähler sind die Seiten, im Nenner die Winkel.
-Somit ist \[\beta =\sin^{-1} [\sin(b) \cdot \frac{\sin(\alpha)}{\sin(a)}].\]
+Diese bestimmen wir mithilfe des Kosinussatzes: \[\beta=\cos^{-1} \bigg[\frac{\cos(b)-\cos(a) \cdot \cos(c)}{\sin(a) \cdot \sin(c)}\bigg]\] und \[\gamma = \cos^{-1} \bigg[\frac{\cos(c)-\cos(b) \cdot \cos(a)}{\sin(a) \cdot \sin(b)}.\bigg]\]
-Schlussendlich haben wir die Seiten $a,b\ und \ c$, die Ecken A,B und C und die Winkel $\alpha$, $\beta$ und $\gamma$ bestimmt und somit das ganze Kugeldreieck $ABC$ berechnet.
+Schlussendlich haben wir die Seiten $a$ $b$ und $c$, die Ecken A,B und C und die Winkel $\alpha$, $\beta$ und $\gamma$ bestimmt und somit das ganze Kugeldreieck $ABC$ berechnet.
\subsubsection{Dreieck $BPC$}
Wir bilden nun ein zweites Dreieck, welches die Ecken $B$ und $C$ des ersten Dreiecks besitzt.
@@ -167,8 +163,7 @@ und
\delta =\cos^{-1} [\cos(c) \cdot \cos(pb) + \sin(c) \cdot \sin(pb) \cdot \cos(\kappa)].
\]
-Für die Geographische Länge $\lambda$ des eigenen Standortes muss man den Winkel $\omega$, welcher sich im Dreieck $ACP$ in der Ecke bei $A$ befindet.
-Mithilfe des Sinussatzes \[\frac{\sin (a)}{\sin (\alpha)} =\frac{\sin (b)}{\sin (\beta)} = \frac{\sin (c)}{\sin (\gamma)}\] können wir das bestimmen.
-Somit ist \[ \omega=\sin^{-1}[\sin(pc) \cdot \frac{\sin(\gamma)}{\sin(l)}] \]und unsere gesuchte geographische Länge schlussendlich
+Für die Geographische Länge $\lambda$ des eigenen Standortes nutzt man den Winkel $\omega$, welcher sich im Dreieck $ACP$ in der Ecke bei $A$ befindet.
+Mithilfe des Kosinussatzes können wir \[\omega = \cos^{-1} \bigg[\frac{\cos(pb)-\cos(c) \cdot \cos(l)}{\sin(c) \cdot \sin(l)}.\bigg]\] berechnen und schlussentlich dann
\[\lambda=\lambda_1 - \omega\]
wobei $\lambda_1$ die Länge des Bildpunktes $X$ von $C$ ist.
diff --git a/buch/papers/nav/packages.tex b/buch/papers/nav/packages.tex
index f2e6132..bedaccd 100644
--- a/buch/papers/nav/packages.tex
+++ b/buch/papers/nav/packages.tex
@@ -9,4 +9,4 @@
%\usepackage{packagename}
\usepackage{amsmath}
-\usepackage{cancel} \ No newline at end of file
+\usepackage{cancel}