Горизонт

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

Горизо́нт (др.-греч. ὁρίζων — буквально: ограничивающий), уст. закро́й как собственно черта и о́видь как очерченная область^[1] — условная черта, ограничивающая поле зрения наблюдателя на поверхности шаровидного небесного тела (изначально Земли); из-за естественной кривизны этой поверхности (в отсутствие иных неровностей рельефа) выглядит для наблюдателя как ровный край обозреваемого им кругового участка поверхности; согласно определению в словаре В.Даля, горизонт есть «черта, отделяющая видимую нами часть неба и земли от невидимой»^[1]. По другому определению в понятие входит не только «граница неба с земной или водной поверхностью»^[2], но и видимая часть этой поверхности^[3] — ср. уст. кругозо́р, озо́р, а также о́видь как всё пространство, окидываемое взглядом до этой границы^[4]. Различают горизонт видимый и горизонт истинный. Угол между плоскостью истинного горизонта и направлением на видимый горизонт называют наклонением горизонта (синонимы: понижение горизонта, депрессия горизонта)^[5]. На иллюстрации: точка A — точка наблюдения; Н’Н — плоскость истинного горизонта; отрезок AC₁ — геометрическая (теоретическая) дальность видимого горизонта; дуга AB₁ — географическая дальность видимого горизонта; угол α — наклонение горизонта; B₁B₂B₃B₄ — линия видимого горизонта.

Схематичное изображение истинного (H’H), теоретического видимого (C₁C₂C₃C₄) и фактического видимого (B₁B₂B₃B₄) горизонтов.

Названия

У слова «горизонт» греческого происхождения имеется целый ряд старорусских синонимов на всевозможные варианты его толкования: небоскло́н, кругозо́р, небозём, небоскат, закат неба, глазоём, зреемо/зреймо, завесь, закро́й, озо́р, о́видь, окоём, о́гля́д(ь).

Пример архаичного словоупотребления^[6]:

По о́види парус виднеется, а судно под закроем^[7].

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. Таким же образом понятие горизонта может быть определено для других небесных тел^[8].

Расстояние до видимого горизонта

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

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

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

Здесь d — геометрическая дальность видимого горизонта, R — радиус Земли, h — высота точки наблюдения относительно поверхности Земли^[9].

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^[10]:

${\displaystyle d\approx 113{\sqrt {h}}\,,}$
где d и h в километрах или
${\displaystyle d\approx 3,57{\sqrt {h}}\,,}$
где d в километрах, а h в метрах.

Ниже приведено расстояние до горизонта при наблюдении с различных высот^[11]:

Высота над поверхностью Земли h	Расстояние до горизонта d	Пример места наблюдения
1,75 м	4,72 км	стоя на земле
25 м	17,86 км	8-этажный дом
50 м	25,26 км	колесо обозрения
150 м	43,74 км	воздушный шар
2 км	159,8 км	гора
10 км	357,3 км	самолёт
350 км	2114,0 км	МКС

Геометрическое расстояние до горизонта ${\displaystyle d}$ в зависимости от высоты над поверхностью ${\displaystyle h}$ точки наблюдения.
График построен по формуле: ${\displaystyle d={\sqrt {(R+h)^{2}-R^{2}}},}$ ${\displaystyle R}$ — радиус Земли, принят равным 6371 км.

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^[12][13].

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.

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^[14].

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^[15].

Кстати: Космический горизонт (горизонт частиц) — это и мысленно воображаемая сфера с радиусом, равным расстоянию, которое свет прошёл за время существования Вселенной, и все множество точек Вселенной, находящихся на этом расстоянии^[16].

Дальность видимости

Основная статья: Видимость (геометрия)

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

На рисунке справа дальность видимости объекта определяют по формуле

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

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

Если учесть земную рефракцию, то формула примет вид:

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

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

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

Диаграмма Струйского: Наблюдатель на высоте 10 м (шкала C) увидит утес высотой 50 м (шкала A) с расстояния примерно 21 морской мили (шкала B).

Для приближённого расчёта дальности видимости объектов применяют номограмму Струйского (см. илл.): 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^[17].

На морских картах, в лоциях и других навигационных пособиях дальность видимости маяков и огней указывается для высоты точки наблюдения равной 5 м^[12]. Если высота точки наблюдения иная, то вводится поправка^[18].

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^[19], а также объектов известного размера, по которым можно было бы судить о масштабе.

Истинный горизонт

Истинный горизонт — мысленно воображаемый большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна отвесной линии в точке наблюдения. Аналогично общему понятию, истинным горизонтом может называться не круг, а окружность, то есть линия пересечения небесной сферы и плоскости, перпендикулярной отвесной линии.

Синонимы: математический горизонт, астрономический горизонт.

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^[20].

Горизонт в философии

Понятие горизонта в философию вводит Эдмунд Гуссерль, а Гадамер определяет его следующим образом: «Горизонт — поле зрения, охватывающее и обнимающее всё то, что может быть увидено из какого-либо пункта»^[21] (ср. уст. кругозор в значении «горизонт»).

См. также

• Космологический горизонт
• Авиагоризонт
• Секстант