Азимут - что это такое? Определение, происхождение слова

Если вы читаете эту статью, то вам интересно определение слова «азимут». Азимут (от арабского существительного «السَّمْت» as-samt, что означает «направление») является угловым измерением в сферической системе координат. Вектор от наблюдателя (начала координат) до интересующей точки проецируется перпендикулярно плоскости отсчета, а угол между прогнозируемым вектором и опорным вектором на опорной плоскости называется азимутом.

Применение

Что значит слово "азимут"? При использовании в качестве небесной координаты - это горизонтальное направление звезды или другого астрономического объекта на небе. Звезда - это интересующая точка, опорная плоскость - это локальная область (например, круговая зона радиусом 5 км на уровне моря) вокруг наблюдателя на поверхности Земли, а опорный вектор указывает на истинный север. Что это - азимут? В данном случае это угол между северным вектором и вектором звезды на горизонтальной плоскости.

Измерение

Азимут обычно измеряется в градусах (°). Эта концепция используется в навигации, астрономии, машиностроении, картографии, горном деле и баллистике.

В наземной навигации азимут обычно обозначается как альфа (α) и определяется как горизонтальный угол, измеренный по часовой стрелке от северной базовой линии или меридиана. Также более широко он определяется как горизонтальный угол, измеренный по часовой стрелке от любой фиксированной базовой плоскости или легко устанавливаемой базовой линии направления.

Стандарты

В наше время люди знают, что это - азимут, а потому у него существуют четко определенные стандарты. Сегодня эталонной плоскостью для азимута обычно является истинный север, измеряемый как азимут 0 °, хотя могут использоваться и другие угловые единицы. Двигаясь по часовой стрелке по кругу 360 градусов, восток имеет азимут 90 °, юг 180 ° и запад 270 °. Есть исключения: некоторые навигационные системы используют юг в качестве опорного вектора, которым может быть любое направление, если оно четко определено.

Общий вид

Обычно азимуты или подшипники компаса указываются в системе, в которой север или юг могут быть нулем, а угол может быть измерен по часовой стрелке или против часовой стрелки от нуля. Например, подшипник может быть описан как «(с) юга, (повернуть) на тридцать градусов (в направлении) на восток» (слова в скобках обычно опускаются), сокращенно «S30 ° E», то есть подшипник на 30 градусов в направление на восток с юга, что значит направление 150 градусов по часовой стрелке с севера. Указанная первая координата всегда является севером или югом, а последняя - востоком или западом. Направления выбираются так, чтобы указанный между ними угол был положительным, от нуля до 90 градусов. Если направление оказывается точно в направлении одной из кардинальных точек, другое обозначение, например, "должный восток", используется вместо этого.

Существует большое разнообразие азимутальных картографических проекций. Все они обладают тем свойством, что направления (азимуты) от центральной точки сохраняются. Некоторые навигационные системы используют юг в качестве базовой плоскости. Однако любое направление может служить в качестве плоскости отсчета, если оно четко определено для всех, кто использует эту систему.

Суть

Используемый в небесной навигации азимут - это направление небесного тела от наблюдателя. В современной астрономии азимут почти всегда измеряется с севера. (но в статье о системах координат, например, используется соглашение об измерении с юга.) В прежние времена было принято ссылаться на азимут с юга, так как тогда он был равен нулю в то же время, что и часовой угол звезды также был нуль. Это предполагает, что звезда (вверху) достигает кульминации на юге, что верно только в том случае, когда склонение звезды меньше (т.е. дальше к югу), чем широты наблюдателя.

Координаты

В горизонтальной системе координат, используемой в небесной навигации и установке спутниковой антенны, азимут является одной из двух координат. Другая - это высота, иногда называемая высотой над горизонтом.

Математический аспект

В математике азимутальный угол точки в цилиндрических или сферических координатах - это угол против часовой стрелки между положительной осью x и проекцией вектора на плоскость xy. Угол совпадает с углом в полярных координатах компонента вектора в плоскости xy и обычно измеряется в радианах, а не в градусах. Наряду с измерением угла по-разному, в математических приложениях очень часто используется тета (θ) для представления азимута, а не представления символа phi φ.

Для накопителей на магнитной ленте азимут относится к углу между головкой (ами) ленты и лентой.

В экспериментах по локализации звука и литературе азимут относится к углу, который формирует источник звука по сравнению с воображаемой прямой линией, которая проведена изнутри головы через область между глазами.

Азимутальный двигатель в судостроении - это гребной винт, который можно вращать горизонтально.

Значение слова «азимут»

Это слово есть во всех европейских языках сегодня. Он происходит от средневекового арабского al-sumūt, произносится как as-sumūt на арабском языке, что означает «направления» (множественное число от арабского al-samt - «направление»). Арабское происхождение слова «азимут» известно многим. Арабское слово вошло в позднесредневековую латынь в контексте астрономии и, в частности, в использовании арабской версии астрономического инструмента. Первое упоминание этого слова на английском языке написано в 1390-х в «Трактате об астролябии» Джеффри Чосера. Первая известная запись на любом западном языке обнаружена на испанском языке в 1270-х в астрономической книге, которая была в значительной степени получена из арабских источников, Libros del saber de astronomía, заказанной королем Кастилии Альфонсо X. Все это и есть развернутый ответ на вопрос, что означает слово азимут.

Квантовое число

Азимутальное квантовое число - это квантовое число для атомной орбитали, которое определяет его орбитальный угловой момент и описывает форму орбитали. Азимутальное квантовое число является вторым из набора квантовых чисел, которые описывают уникальное состояние электрона. Это понятие так же известно, как квантовое число орбитального углового момента, орбитальное квантовое число или второе квантовое число и обозначается символом ℓ (произносится: ell).

С энергетическими состояниями электронов атома связаны четыре квантовых числа: n, ℓ, mℓ и ms. Они определяют полное уникальное квантовое состояние одного электрона в атоме и составляют его волновую функцию или орбиталь. Волновая функция уравнения Шредингера сводится к трем уравнениям, которые при решении приводят к первым трем квантовым числам. Поэтому уравнения для первых трех квантовых чисел все взаимосвязаны. Азимутальное квантовое число возникло в решении полярной части волнового уравнения, как показано ниже. Чтобы помочь понять эту концепцию азимута, может оказаться полезным рассмотреть сферические системы координат и другие альтернативные математические системы координат, помимо декартовой системы координат. Обычно сферическая система координат лучше всего работает со сферическими моделями, цилиндрической системой с цилиндрами, декартовой с общими объемами и т. д.

Для того чтобы понять, что это - азимут, нужно осознать его математическую природу. Азимутальное квантовое число было перенесено из модели атома Бора и было задано Арнольдом Зоммерфельдом. Модель Бора была получена из спектроскопического анализа атома в сочетании с моделью атома Резерфорда. Было обнаружено, что самый низкий квантовый уровень имеет момент импульса, равный нулю. Орбиты с нулевым угловым моментом рассматривались как осциллирующие заряды в одном измерении и поэтому назывались «маятниковыми» орбитами. В трех измерениях орбиты становятся сферическими без каких-либо узлов, пересекающих ядро, подобно (в состоянии с наименьшей энергией) скакалке, которая колеблется в одном большом круге.

Картографическая проекция

Азимутальная эквидистантная проекция является азимутальной картографической проекцией. Здесь все точки на карте находятся на пропорционально правильных расстояниях от центральной, а на карте находятся на правильном азимуте (направлении) от центральной точки. Полезным приложением для этого типа проекции является полярная проекция, которая показывает все меридианы (линии долготы) как прямые, причем расстояния от полюса представлены правильно. Флаг Организации Объединенных Наций содержит пример полярной азимутальной эквидистантной проекции.

В астрономии

Хотя он мог использоваться древними египтянами для звездных карт в некоторых священных книгах, самый ранний текст, описывающий азимутальную равноудаленную проекцию, является работой аль-Бируни в XI веке. Однако древние египтяне скорее всего знали, что это - азимут.

Проекция появляется на многих картах Ренессанса, а Герардус Меркатор использовал ее для врезки северных полярных областей в листе 13 и в легенде 6 своей известной карты 1569 года. Во Франции и России эта проекция называется «Постель проекция» в честь Гийома Постеля, который использовал ее для карты в 1581 году. Многие современные планеры звездной карты используют полярную азимутальную эквидистантную проекцию.