Горизонт

У этого термина существуют и другие значения, см. Горизонт (значения).

Схематичное изображение видимого (true) и истинного (astronomical) горизонтов

Горизо́нт др.-греч. ὁρίζων — буквально: ограничивающий. Различают горизонт видимый и горизонт истинный. Угол между плоскостью истинного горизонта и направлением на видимый горизонт называют наклонением горизонта (синонимы: понижение горизонта, депрессия горизонта)^[1]. На рисунке 1: точка A — точка наблюдения; Н'Н — плоскость истинного горизонта; отрезок $AC_\mathrm{1}$ — геометрическая (теоретическая) дальность видимого горизонта; дуга $AB_\mathrm{1}$ — географическая дальность видимого горизонта; угол α — наклонение горизонта; $B_\mathrm{1}B_\mathrm{2}B_\mathrm{3}B_\mathrm{4}$ — линия видимого горизонта.

Видимый горизонт

Видимым горизонтом называют и линию, по которой небо кажется граничащим с поверхностью Земли, и пространство неба над этой границей, и видимую наблюдателем поверхность Земли, и всё видимое вокруг наблюдателя пространство, до конечных пределов его^[2]. Таким же образом понятие горизонта может быть определено для других небесных тел^[3].

Синонимы: небосклон, кругозор, небозём, небоскат, закат неба, глазоём, зреймо, завесь, закрой, озор, овидь, оглядь, черта^[4].

Расстояние до видимого горизонта

«А рельсы-то, как водится, у горизонта сходятся...»^[5]

Схематический рисунок для вычисления расстояния до горизонта: $d=\sqrt{(R+h)^2-R^2}$

Узнай — а есть предел там, на краю земли? И можно ли раздвинуть горизонты? Владимир Высоцкий. «Горизонт». 1971

.

• В случае, если видимый горизонт определять как границу между небом и Землёй, то рассчитать геометрическую дальность видимого горизонта можно, воспользовавшись теоремой Пифагора:

$d=\sqrt{(R+h)^2-R^2}$

Здесь d — геометрическая дальность видимого горизонта, R — радиус Земли, h — высота точки наблюдения относительно поверхности Земли^[6].

В приближении, что Земля — идеально круглая и без учёта рефракции эта формула даёт хорошие результаты вплоть до высот расположения точки наблюдения порядка 100 км над поверхностью Земли.

Принимая радиус Земли равным 6371 км и отбрасывая из-под корня величину h², которая не слишком значима ввиду малого отношения h/R, получим ещё более простую приближённую формулу^[7]:

$d = 113\sqrt{h} \,,$

где d и h в км.

Ниже приведено расстояние до горизонта при наблюдении с различных высот^[8]:

Высота над поверхностью Земли h	Расстояние до горизонта d	Пример места наблюдения
1,75 м	4,7 км	стоя на земле
25 м	17,9 км	9-этажный дом
50 м	25,3 км	колесо обозрения
150 м	43,8 км	воздушный шар
2 км	159,8 км	гора
10 км	357,3 км	самолёт
350 км	2114,0 км	космический корабль

Расстояние до горизонта в зависимости от высоты точки наблюдения.
Щёлкните по изображению, чтобы увеличить его.

Для облегчения расчётов дальности горизонта в зависимости от высоты точки наблюдения и с учётом рефракции составлены таблицы и номограммы. Действительные значения дальности видимого горизонта могут значительно отличаться от табличных, особенно в высоких широтах, в зависимости от состояния атмосферы и подстилающей поверхности^[9][10].

Поднятие (снижение) горизонта относится к явлениям, связанным с рефракцией (рисунок 2). При положительной рефракции видимый горизонт поднимается (расширяется), географическая дальность видимого горизонта увеличивается по сравнению с геометрической дальностью, видны предметы, обычно скрытые кривизной Земли. При нормальных температурных условиях поднятие горизонта составляет 6—7 %. При усилении температурной инверсии видимый горизонт может подняться до истинного (математического) горизонта, земная поверхность как бы распрямится, станет плоской, дальность видимости станет бесконечно большой, радиус кривизны луча станет равным радиусу земного шара. При ещё более сильной температурной инверсии видимый горизонт поднимется выше истинного. Наблюдателю будет казаться, что он находится на дне огромной котловины. Из-за горизонта поднимутся и станут видимыми (как бы парить в воздухе) предметы, находящиеся далеко за геодезическим горизонтом. При наличии сильных температурных инверсий создаются условия для возникновения верхних миражей.

Большие градиенты температуры создаются при сильном нагреве земной поверхности солнечными лучами, часто в пустынях, в степях. Большие градиенты могут возникнуть и в средних, и даже в высоких широтах в летние дни при солнечной погоде: над песчаными пляжами, над асфальтом, над обнажённой почвой. Такие условия являются благоприятными для возникновения нижних миражей^[11].

При отрицательной рефракции видимый горизонт снижается (сужается), не видны даже те предметы, которые видны в обычных условиях.

• В случае, если видимый горизонт определять как всё видимое вокруг наблюдателя пространство, до конечных пределов его, то расстояние до видимого горизонта, например, в лесу — это максимальное расстояние на которое уходит взгляд, пока не упрётся в деревья (несколько десятков метров), а для наблюдаемой Вселенной расстояние до видимого горизонта (то есть до самых далёких звёзд, которые мы можем наблюдать) составит около 13—14 млрд световых лет^[12].

Кстати: Космический горизонт (горизонт частиц) — это и мысленно воображаемая сфера с радиусом, равным расстоянию, которое свет прошёл за время существования Вселенной, и множество точек Вселенной, находящихся на этом расстоянии^[13].

Дальность видимости

Основная статья: Видимость

Формула и рисунок для вычисления геометрической дальности видимости.
Щёлкните по изображению, чтобы увеличить его.

На рисунке справа дальность видимости объекта определяют по формуле

$D_\mathrm{BL} = 3.57\,(\sqrt{h_\mathrm{B}} + \sqrt{h_\mathrm{L}}) \,$,

где $D_\mathrm{BL} \,$ — дальность видимости в километрах,
$h_\mathrm{B} \,$ и $h_\mathrm{L} \,$ — высоты точки наблюдения и объекта в метрах.

Если учесть земную рефракцию, то формула примет вид:

$D_\mathrm{BL} < 3.86\,(\sqrt{h_\mathrm{B}} + \sqrt{h_\mathrm{L}}) \,.$

То же самое, но $D_\mathrm{BL} \,$ — в милях:

$D_\mathrm{BL} < 2.08\,(\sqrt{h_\mathrm{B}} + \sqrt{h_\mathrm{L}}) \,.$

Для приближённого расчёта дальности видимости объектов применяют номограмму Струйского (рисунок 3): на двух крайних шкалах номограммы отмечают точки, соответствующие высоте точки наблюдения и высоте объекта, затем проводят через них прямую и на пересечении этой прямой со средней шкалой получают дальность видимости объекта^[14].

На морских картах, в лоциях и других навигационных пособиях дальность видимости маяков и огней указывается для высоты точки наблюдения равной 5 м^[9]. Если высота точки наблюдения иная, то вводится поправка^[15].

Горизонт на Луне

Земля над горизонтом Луны

Нужно сказать, что расстояния на Луне очень обманчивы. Благодаря отсутствию воздуха удалённые предметы видятся на Луне более чётко и поэтому всегда кажутся ближе.

— Николай Носов. «Незнайка на Луне». 1964.

Лунный горизонт практически вдвое ближе земного. При этом расстояние до лунного горизонта зрительно определить крайне сложно по причине отсутствия атмосферы^[16].

Истинный горизонт

Истинный горизонт — мысленно воображаемый большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна отвесной линии в точке наблюдения.

Синонимы: математический горизонт, астрономический горизонт^[17].

Искусственный горизонт, часть секстанта

Авиагоризонт

Искусственный горизонт — прибор, которым пользуются для определения истинного горизонта.

Например, истинный горизонт легко определить, если поднести к глазам стакан с водой так, чтобы уровень воды был виден как прямая линия^[18].

Примечания

1. ↑ Ермолаев Г. Г., Андронов Л. П., Зотеев Е. С., Кирин Ю. П., Черниев Л. Ф. Морское судовождение / под общей редакцией капитана дальнего плавания Г. Г. Ермолаева. — издание 3-е, переработанное. — М.: Транспорт, 1970. — 568 с.
2. ↑ Словари и энциклопедии на Академике. Толкования выражения «видимый горизонт». Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
3. ↑ Изучение Солнечной системы. Горизонт. Космос и астрономия. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
4. ↑ Даль В. И. Толковый словарь живого великорусского языка. — М.: ОЛМА Медиа Групп, 2011. — 576 с. — ISBN 978-5-373-03764-8
5. ↑ Цитата из песни на слова Михаила Анчарова «Стою на полустаночке». 1972.
6. ↑ Верюжский Н. А. Мореходная астрономия: Теоретический курс. — М.: РКонсульт, 2006. — 164 с. — ISBN 5-94976-802-7
7. ↑ Перельман Я. И. Горизонт // Занимательная геометрия. — М.: Римис, 2010. — 320 с. — ISBN 978-5-9650-0059-3
8. ↑ Вычислено по формуле «расстояние = 113 корней из высоты», таким образом, влияние атмосферы на распространение света не учитывается и предполагается, что Земля имеет форму шара.
9. ↑ ^{1 2} Мореходные таблицы (МТ-2000). Адм. № 9011 / главный редактор К. А. Емец. — СПб: ГУН и О, 2002. — 576 с.
10. ↑ Мир путешествий и приключений. Расчёт расстояния до горизонта и прямой видимости он-лайн. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
11. ↑ Всё о космосе. Какой горизонт дальше?. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
12. ↑ Лукаш В. Н., Михеева Е. В. Физическая космология. — М.: Физико-математическая литература, 2010. — 404 с. — ISBN 5922111614
13. ↑ Климушкин Д. Ю.; Граблевский С. В. Космология. Космический горизонт (2001). Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
14. ↑ starpomlom Учебник судоводителя любителя. Глава VII . Навигация.
15. ↑ Яхтенная энциклопедия. Видимый горизонт и дальность видимости. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
16. ↑ Skeptic.net. Были ли американцы на Луне?. Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
17. ↑ Словари и энциклопедии на Академике. Толкования выражения «истинный горизонт». Архивировано из первоисточника 3 февраля 2012.
18. ↑ Запаренко Виктор Большая энциклопедия рисования Виктора Запаренко. — М.: АСТ, 2007. — 240 с. — ISBN 978-5-17-041243-3

Литература

В Викисловаре есть статья «горизонт»

	Фото и Видео на Викискладе?

• Горизонт // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.