13 URČOVANIE MAGNETICKÝCH AZIMUTOV

Pri meraní vodorovných uhlov alebo smerov teodolitom sa nulový smer zvolil podľa optimálnych súčasných podmienok (napr. po Slnku). Po skončení merania sa mohol nulový smer previesť redukciou smerníkovej osnovy do smeru, ktorý je pre ďalšie výpočty výhodnejší.

Pri meraní magnetickými prístrojmi leží nulový smer v smere, ktorý je za určitých okolností nemenný. Je to smer magnetického severu (meridiánu), v ktorom magnetická ihla zaujme polohu. Na meranie vodorovných magnetických smerov možno okrem magnetických prístrojov (buzol) použiť aj magnetické usmerňovače ako doplnky výstroja bežných teodolitov [3, 30], v ktorých sa využíva magnetická ihla.

V súčasnosti sa magnetické prístroje používajú najmä v lesníckej geodézii, prieskumných prácach a banskom meračstve (pozri kap. 15).

13.1 ZÁKLADNÉ POJMY

Magnetický azimut možno definovať ako uhol, ktorý zviera trigonometrická (alebo iná) strana so severnou vetvou magnetického meridiánu. Meria sa v smere pohybu hodinových ručičiek od meridiánu po orientovanú stranu. Malý uhol medzi magnetickým a astronomickým poludníkom sa nazýva magnetická deklinácia a označuje sa D (obr. 13.1 ).

Na obr. l3.1a ide severná vetva magnetického poludníka na západ od severnej vetvy astronomického poludníka, ide o západnú alebo zápornú deklináciu (-D). Na obr. l3.1b je odchýlený severný pól na východ a deklinácia jé východná -kladná (+D). Tam, kde sa magnetický a astronomický poludník stotožňujú, deklinácia je nulová (D = 0).

Pretože smer magnetických poludníkov sa mení s miestom a časom, mení sa aj deklinácia. Zmeny deklinácie s časom rozdeľujeme na denné

(závisia od otáčania Zeme), mesačné, ročné (závisia od obehu Zeme okolo Slnka) a po storočiach. Denné zmeny dosahujú najväčšiu intenzitu v letných mesiacoch. Magneticky je najpokojnejší nočný čas od 20.00 h do 4.00 h a vtedy sa aj magnetická deklinácia približuje svojej strednej hodnote. Zmeny deklinácie s miestom vidno na magnetických mapách, na ktorých sú vyznačené čiary spájajúce miesta rovnakej deklinácie-izogóny (obr. 13.2). Izogóny prebiehajú približne v smere zemských poludníkov, takže najväčšie zmeny sú v smere východ-západ; u nás dosahujú asi 3'"s°" na 40 až 50 m.

Obr. 13.1. Zmena deklinácie Podľa miesta merania

Zisťovanie deklinácie

Deklináciu možno zisťovať niekoľkými spôsobmi. Na menej presné práce sa používajú mapy izogón, ktoré na základe magnetických meraní zostavuje Geofyzikálny ústav. Na podklade mapy izogón možno interpoláciou približne zistiť deklináciu pre určité miesto, prípadne aj pre určitý deň v roku. Vo výsledkoch však nie sú zahrnuté denné zmeny.

Deklináciu D; sa pre ľubovolné miesto a pre konkrétny deň v roku vypočíta zo vzťahu

---------------------------------- kde Ds je deklinácia daného miesta k 1. 7. určená interpoláciou medzi čiarami izogón,

v - ročná zmena deklinácie vybratá z mapy izogón,

t - epocha hľadanej deklinácie.

 

Obr. 13.2. Mapa izogón a izopór ČSFR pre epochu 1949.5

Príklad Máme určiť magnetickú deklináciu pre Trenčín k 1. 10. 1990.

9 K I . 9. 1990 príslušná epocha bude r = 1 990 +-= 1 990,75.

Z mapy izogón pre Trenčín dostaneme hodnotu

D=-0°50'

a z mapy izopór v= 5,95',

takže pre hľadanú epochu dostaneme hodnotu deklinácie

D= -0°50' + 5,95' (1 990,75 - 1 949,50) =

-0°50' + 4°05' = +3°15'

Takto vypočítaná hodnota deklinácie nie je celkom presná, pretože na jej skutočnú hodnotu pôsobia miestne poruchy, ktoré nie sú konštantné, ale ovplyvnené premenlivými faktormi z oblasti mimo Zeme.

Magnetickú deklináciu a jej zmeny zaznamenávajú magnetické observatóriá v Prúhoniciach a v Hurbanove. Na presné meranie azimutov treba však určiť deklináciu v čase merania priamo na orientačnej priamke magnetickými deklinátormi napr. v banskom meračstve (pozri kap. 15), čiže tam, kde sa merajú magnetické azimuty. Magnetickú deklináciu môžeme približne určiť aj z údajov na mapových listoch stredných mierok ČSFR.

13.2 MAGNETICKÉ PRÍSTROJE

Magnetické prístroje a pomôcky na určenie magnetických azimutov využívajú vlastnosti geomagnetického poľa. Magnetická ihla (magnetika), zavesená na vlákne alebo podopretá v ťažisku, v geomagnetickom poli (pôsobením jeho vodorovnej zložky vo vodorovnej rovine) zaujme polohu, v ktorej jej severný pól smeruje k magnetickému severu Sm. Ak sa k magnetke vhodnou konštrukciou zostrojí delený kruh, zámerná pomôcka a ďalšie prvky optických teodolitov, možno takýmto prístrojom merať magnetické azimuty Amg jednotlivých smerov a z ich rozdielov určovať uhly medzi nimi.

Hlavná súčasť magnetického prístroja, magnetka, je ťažká, oceľová, silne zmagnetizovaná tyčinka rozličného tvaru. V jej strede je ložisko,

vybrúsené z tvrdého polodrahokamu. Magnetka spočíva ložiskom na oceľovom hrote, ktorý je umiestnený v strede deleného vodorovného kruhu. Magnetka s kruhom sú uzatvorené v zasklenej nádobke z nemagnetického kovu (obr. 13.3).

Obr. 13.3. Stolová buzola

K magnetke patrí aretačné (vypínacie) zariadenie, ktoré ju umožňuje zdvihnúť z ložiska, a tak chrániť pred otupením a ložisko pred poškodením.

Podľa veľkosti magnetky, stupnice, typu zámernej pomôcky, ostatných doplnkov a celkového konštrukčného usporiadania týchto celkov rozoznávajú sa obyčajne tri druhy magnetických uhlomerných pomôcok a prístrojov:

- kompasy,

- buzoly, buzolové teodolity,

- magnetické usmerňovače (obr. l3.4 ).

obr. 13.4. Koincidenčný magneticky usmerňovač

Kompas tvorí magnetka, umiestnená v kruhovom puzdre z neferomagnetického kovu a kruhovou libelou, prípadne ďalšími doplnkami. Podľa účelu použitia rozoznávame topografické, banské, geologické, prípadne iné kompasy.

Kompas doplnený zámerovým zariadením sa nazýva buzola [l, 3]. Buzoly sú dnes prekonané a nahrádzajú ich magnetické usmerňovače ako príslušenstvo k teodolitu. Toto riešenie je výhodné aj preto, že po zistení polohy magnetického meridiánu (koincidenciou) využívame na meranie uhlov presné čítacie pomôcky teodolitov.

Buzolový teodolit. Každý teodolit bežného typu možno použiť na meranie magnetických azimutov, ak sa doplní nasadzovacou buzolou.

Obr. 13.5. Buzolový teodolit MOM Te-ES s čítaním 356°15'

Takto doplnený teodolit sa nazýva buzolový teodolit. Buzolový teodolit v podstate má všetky prvky optického teodolitu, ale s nižšou presnosťou merania uhlov. Niektoré z nich možno po vypnutí funkcie magnetového kruhu použiť aj ako bežné optické teodolity príslušnej kategórie, ako napr. buzolový teodolit MOM Te-ES (obr. 13.5) na ktorom sa číta diametrálne a s presnosťou 10'"s. Buzolový teodolit Wild TO má čítanie vodorovných smerov tiež 10'"é s optickou digitalizáciou (presnosť ustálenia magnetického kruhu 30'"s).

13.3 METÓDY MERANIA

Magnetické prístroje sa používajú najmä vtedy, keď nemožno použiť bežný spôsob merania vodorovných uhlov alebo, keď záleží viac na rýchlosti práce ako na jej presnosti.

Magnetické azimuty možno merať buď priamo, alebo nepriamo. Pri priamom meraní sa čítajú azimuty priamo na buzolovom vodorovnom kruhu. Na stanovisku sa urovná prístroj a magnetka sa uvoľní, potom sa meria na jednotlivé body osnovy. Pred čítaním obidvoch hrotov magnetky sa vždy ľahkým ťuknutím na krycie sklíčko buzoly uvedie magnetka presne do smeru magnetického meridiánu. Pri čítaní sa použije lupa a merač sa postaví v smere osi magnetky, aby zabránil vzniku paralaxy. Z oboch čítaní sa zoberie aritmetický priemer.

Pri nepriamom meraní čítame na normálnom kruhu teodolitu. Možno použiť teodolitové buzoly (dnes zastarané), buzolové teodolity a teodolity s magnetickým usmerňovačom. Najskôr sa uvedie zámerná rovina približne do smeru magnetického poludníka, potom sa magnetka uvoľní a alidáda sa jemnou pohybovkou natočí tak, aby hroty magnetky splynuli s ryskami 0° až 180° (alebo keď hroty usmerňovača koincidujú). Potom sa číta údaj kruhu. Nastavenie hrotov magnetky a čítanie sa niekoľkokrát opakuje z obidvoch strán. Zo všetkých hodnôt sa vypočíta aritmetický priemer azimutu Ams. Príklad merania magnetických azimutov je na

obr. 13.6. Ak sa určujú astronomické azimuty, musí sa zaviesť aj deklinácia v čase merania. Azimuty strán sa merajú najmä pri buzolových polygónových ťahoch, a to buď na každom vrcholovom bode, alebo na každom druhom bode ťahu. Prvý spôsob je presnejší a spoľahlivejší, pretože sa pri ňom získajú pre každú stranu dva azimuty: priamy a kontrolný nepriamy, ktoré sa majú líšiť o 180°.

Obr. 13.6. Meranie magnetických azimutov

Presnosť magnetických azimutov ovplyvňujú objekty a rudy, pôsobiace na magnetku. Preto stanoviská prístroja zvolíme v určitej minimálnej vzdialenosti d od železných predmetov (napr. pri železnici d > 100 m, pri drôtenom plote d > 10 m a pod.). Podrobnosti o meraní magnetických azimutoch sú v [3, 4, 30].

Kontrolné otázky:

  1. Opíšte princíp magnetického merania azimutov a uhlov.

2. Čo je deklinácia a ako sa určí?