„Знанието е слънце, картата спасение.“

Магнитна навигационна карта. Магнитно поле на Земята (МПЗ) – това е физическо явление, чиито влияние трябва да бъде отчитано при решаване на редица научни и практически задачи, заради което в науката за земния магнетизъм видно място се отделя на въпроса по изучаването и описанието на морфологията и геомагнитното поле.

Характеристика на МПЗ е вектора на магнитното поле по оста X и се нарича северна съставляваща, по оста Y – източна, по оста Z – вертикална съставляваща. Те се обозначават с буквите X, Y, Z съответно. Хоризонталната съставляваща H се нарича проекция на вектора на хоризонтална плоскост.

Вертикалната плоскост Z, в която лежи вектора се нарича плоскост на магнитния меридиан, а ъгълът между географския и магнитния меридиан – магнитно склонение D. Ъгълът, който сключва с хоризонталната плоскост, носи названието магнитно наклонение и се обозначава с буквата I.

Модулът на пълния вектор на МПЗ се обозначава с T. Величините X, Y, Z, H и T се наричат силови съставляващи, а D и I – ъглови. Източното склонение е положително, западното – отрицателно. Наклонението е положително, когато векторът е насочен надолу, и е отрицателно, когато векторът е насочен нагоре.

Института по земен магнетизъм традиционно се занимава с изследване на пространственото разпределение на елементите на земния магнетизъм за акваторията на Световния океан.

В Санкт Петербургския филиал на Института по земен магнетизъм, йоносферата и разпространение на радиовълните е разработена оригинална методика за изчисляване на разчетни карти на векторните съставляващи на магнитното поле, получаване на основата на измерване на модулната информация, което позволява да се повиши детайлността на картите и да се разшири площта, за обхваната информация за магнитното склонение и компонентите на вектора на индукция на МПЗ за цял ред акватории от Световния океан.

В настоящо време на съвременната изчислителна техника методиката е получила по нататъшно развитие. Появила се е възможност за разширяване на магнитно метричната база и създаването на основите на цифров компонентен модел на МПЗ за цялото земно кълбо. В резултат на това, се използва база с измерени данни по компонентите на МПЗ, а също така разчетни значения на компонентите по материали на аеромагнитни и хидромагнитни модулни снимки, за нивото на океана може да се построи магнитна карта на елементите на земния магнетизъм.

Компонентния модел СПбф ИЗМИРАН за цялото земно кълбо за първи път е бил създаден за епоха 2015 г. по материали на векторни снимки и разчетни значения на компонентите, изчислени по измерване на модула на пълния вектор на индукцията на магнитното поле близо до повърхността на Земята. На базата на създадения модел е възможно построяването на ново поколение по-подробни магнитни карти за акваторията на Световния океан и на околоземното пространство в диапазона на височините от 0 до 400 км. За компонентния модел е проведена оценка на статистическата погрешност. Тя е изчислена по резултатите от сравнението на значенията от компонентния модел с измерванията на световната мрежа от геомагнитните обсерватории и с магнитните аномалии, получени по магнитни измервания, изпълнени от спътника CHAMP.

Световни карти на магнитното склонение (D), на магнитното наклонение (I), хоризонтална (H) и вертикална (Z) компонента на вектора на индукцията на МПЗ изисквани за целите на морската и въздушната магнитна навигация и за решаване на фундаменталните и приложни задачи.

Рис. 6. Карта на магнитното склонение D на епоха 2015 г.

Рис. 7. Карта на магнитното наклонение I на епоха 2015 г.

Рис. 8. Карта на хоризонталната съставляваща H на епоха 2015 г.

Средно квадратичното разминаване на изчислените значения на компонентите по модела СПбф ИЗМИРАН и измерените в световната мрежа на геомагнитните обсерватории компоненти да е 20-30 иТл по силовите съставляващи H и Z и 0,1-0,2º по ъгловите (наклонение и склонение съответно).

Задача за създаване на автономните системи за навигация, удовлетворяващи съвкупността от изисквания в част глобалност, автономна точност и защитеност от смущения, се решават по пътя на създаване на корелационно екстремални системи за навигация с комплексно използване на информацията за пространствените геофизични полета.

В настоящо време всички типове съдове (надводни и подводни) трябва да се оборудват, освен с жирокомпаси и системи от типа на ГЛОНАСС, GPS, магнитни компаси – задължително компонентни магнитометри (минимум три компонентни), които могат да бъдат използвани за ориентиране на съдовете по магнитно навигационните карти в случай на отсъствие на връзка със спътниците от навигационните системи и при прекъсване на работата на жирокомпасите.

Рис. 9. Карта на вертикалната съставляваща Z на епоха 2015 г.

Качеството на навигационната информация се осигурява с точността на картографирането на носител – модул на вектора на магнитната индукция и компонента – склонение, наклонение, вертикална и хоризонтална съставляващи на МПЗ.

През 2016 г. е била проведена количествена оценка на информативността и качеството на модела СПбф ИЗМИРАН с цел получаване представа за навигационната информативност на този модел на МПЗ и възможността му за използване за автономна навигация в океаните. По резултатите от моделирането на МПЗ на участъци от акватории от Атлантическия, Тихия, Индийския и Северния Ледовит океан точността на автономната навигация в план се намира в пределите на погрешността на картографията и е 500-600 м.

За повишаване на точността магнитната навигация към днешния ден има следните задачи:

– създаване на автономни системи за навигация, удовлетворяващи съвкупността от изисквания в частта глобалност, автономна точност и защитеност от смущения;

– създаване на корелационно екстремални системи за навигация с комплексно използване на информацията за пространствените геофизически полета.

Моделните изследвания на пример с зона на линейни магнитни аномалии на средния океански хребет в акватория на Атлантическия океан са показали възможност за използване на МПЗ за осигуряване на автономна корелационно екстремална навигация. Навигационната информативност на линейните магнитни аномалии се оценяват по компонентния модел СПбф ИЗМИРАН за епоха 2015 г.

Важността за използваните данни на геомагнитното поле на Земята за навигационни цели не бива да се надценява. В ЦКП е създадено щатно подразделение, чиято основна задача се явява обработката и използването за навигационни цели геофизическите данни. ПГС № 5 определят задължителното поместване на картите на отделни данни за МПЗ. Но с отчитане развитието на световната магнитна навигация тези данни към сегашния ден са недостатъчни. Работата с микро карти с подробни данни за МПЗ дава нов импулс към изучаването и внедряването на напредничав опит в магнитната навигация, което неизбежно ще доведе до създаването на нови видове навигационно картографска продукция. Появява се възможност за създаването на база данни за МПЗ на Световния океан с приложими магнитни цифрови карти с послойни или съвместими компоненти на МПЗ. Базата данни за МПЗ за Световния океан качествено допълва създаваните от ЦКП ръководства и пособия за плаване, които своевременно ще отговорят на изискванията към навигационната безопасност на море.

Към днешния ден може да се направи следния извод, че новите световни магнитни карти на компонентите на МПЗ по модела СПбф ИЗМИРАН са приложими в морската и въздушната магнитна навигация, и особено в екстремални условия.