Vraag:
Hoe bepaal je je ondergrondse positie?
Luntri
2014-09-12 19:28:12 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik dacht na een willekeurige tirade op Wikipedia die me naar artikelen leidde over chronometers en het meten van positie.

Laten we aannemen dat ik vast zat in het ondergrondse laboratorium met veel apparatuur maar zonder enige toegang tot het oppervlak. Zou ik mijn positie (breedtegraad, lengtegraad en hoogte) goed kunnen bepalen, en zo ja, welke instrumenten zijn daarvoor nodig? (en wat is de coolste manier om het te doen :)

Ik dacht erover om het Coriolis-effect te meten, wat zou kunnen leiden tot breedtegraadmetingen, en de zwaartekrachtkaart van de aarde zou meer hints kunnen geven, maar het is nog steeds veel te onnauwkeurig.

U bedoelde vermoedelijk te zeggen dat u uw * breedtegraad * kon bepalen door de Coriolis-kracht te meten, niet de * lengtegraad *.
Hierover was enige discussie tijdens de korte periode dat ze dachten dat ze deeltjes hadden gedetecteerd die sneller gingen dan het licht (maar het bleek dat ze de positie van de detector verkeerd hadden ingeschat).Aangezien de detector in feite onder een berg is begraven om andere deeltjes af te schermen, verschilt dat niet veel van jouw situatie ... behalve dat ze daar hun weg naar binnen konden werken vanaf bekende oppervlaktelocaties (die op hun beurt werden vastgesteld doorfasemetingen van zowel GPS-satellieten als oppervlakte-referentiepunten.)
Als het lab een barometer bevat, [bied deze dan aan een van de bewakers aan als omkoping] (https://en.wikipedia.org/wiki/Barometer_question) om je te vertellen waar je bent.
Zes antwoorden:
Red Act
2014-09-12 20:19:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Een nauwkeurige meting van de Coriolis-kracht geeft u niet alleen uw breedtegraad, maar vertelt u ook in welke richting het ware noorden is. Een kompas vertelt je welke richting het magnetische noorden is, en de combinatie van het kennen van je breedtegraad en je magnetische declinatie geeft je je lengtegraad. Door de gemiddelde luchtdruk op lange termijn te meten, ervan uitgaande dat er een direct luchtpad is tussen u en het oppervlak zonder ventilatoren, krijgt u een globaal beeld van uw hoogte.

Zou het verschil tussen het magnetische noorden en het ware noorden niet veranderen als je de hoogte verandert?
@Krumia Ja, magnetische declinatie verandert enigszins met de hoogte, dus u zou iets nauwkeuriger kunnen zijn in de lengtegraadberekening als u deze zou aanpassen op basis van de geschatte hoogte.
"de combinatie van het kennen van je breedtegraad en je magnetische declinatie geeft je je lengtegraad" is te simplistisch gesteld.Zelfs zonder de precieze variatie van de magnetische declinatie met lengtegraad voor een vaste breedtegraad bekend te maken, is het ongetwijfeld een continue periodieke functie en bereikt daarom elke waarde behalve de extremen minstens tweemaal.Waarschijnlijk heb je ten minste twee mogelijke oplossingen voor de lengtegraad.
@MarcvanLeeuwen Dat is een geldig punt, vooral als u niet eens goed kunt raden op welk continent u zich bevindt.De magnetische * inclinatie * kan worden gebruikt om in zo'n geval onderscheid te maken tussen de twee mogelijke lengtes.
Ik geloof dat het meten van de zwaartekracht naar het centrum van de planeet ook zal helpen bij het bepalen van de hoogte.
Een lab vol apparatuur en geen magnetische storing?Een ondergronds gebouw zonder gewapend beton?Ik zou het magnetische veld daar niet vertrouwen.
John Rennie
2014-09-12 19:53:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Een Foucault-slinger vertelt u uw breedtegraad. De rotatiesnelheid per dag ten opzichte van de aarde is:

$$ \ omega = 2 \ pi \ sin \ theta $$

waarbij $ \ theta $ de breedtegraad is (positief voor noord en negatief voor zuid).

Bij een eerste benadering is het bepalen van de lengtegraad onmogelijk omdat bij een eerste benadering de aarde axiaal symmetrisch is. Als u een nauwkeurige chronometer heeft, kunt u spanningsmeters gebruiken om de getijden te detecteren en de lengtegraad uit de tijd en de gemeten positie van de maan te berekenen. Als je geen chronometer mag hebben, kan ik alleen maar denken aan het meten van de versnelling als gevolg van de zwaartekracht en de geoïde gebruiken, maar of dit je een unieke positie zou geven, weet ik niet zeker .

Nou, apropos van [een andere recente vraag] (http://physics.stackexchange.com/questions/135162/what-exactly-do-we-see-on-the-famous-neutrino-image-of-the-sun), zou je een heel groot neutrino-observatorium (AKA super-k) kunnen bouwen en de zon in neutrino's kunnen afbeelden.Als u dan wist dat uw klokken waren gesynchroniseerd met bijvoorbeeld GMT, zou u ook uw breedtegraad kunnen krijgen.En seismologie van de explosie die je moet doen om de tank te bouwen, kan je diepte krijgen door middel van matig directe methoden.
@dmckee: Ooh, ja, ik vergat de diepte te meten en seismologie zou daar perfect voor zijn.Ga je dat als antwoord posten of kan ik het idee schaamteloos piraten om mijn antwoord te verbeteren?
Je kunt de zwaartekracht van de zon bovenop die van de maan meten en zo de lokale tijd krijgen.
@Davidmh - ervan uitgaande dat u een geschatte datum heeft ...
Hij heeft een zeer nauwkeurig uurwerk, hij heeft de beschikking over een cesiumklok (al was het maar via de radio): `in het ondergrondse laboratorium met veel apparatuur`.
Chris Mueller
2014-09-12 20:09:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Het antwoord van John geeft enkele ideeën voor lengte- en breedtegraad. U kunt uw hoogte (lees diepte) meten door het gewicht van een bekende massa te meten. In een perfect uniforme, bolvormige aarde is het gewicht evenredig met uw afstand tot het centrum.

Natuurlijk is de veronderstelling van perfecte uniformiteit onjuist, [maar we kunnen ervoor corrigeren] (http://en.wikipedia.org/wiki/File%3aEarthGravityPREM.jpg) (behoudens enkele degeneraties vanwege de niet-monotone aard van de curve).
@ChrisWhite Maar, als u nu uw diepte ten opzichte van het lokale oppervlak wilt, zou dat dan niet vallen binnen de grootte van de fout die u met deze methode kunt krijgen?
David Cary
2014-09-13 07:45:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik hoor dat landmeters die ondergronds in mijnen en tunnels werken, een gyro-theodoliet gebruiken. Ik heb begrepen dat een gyrokompas gebaseerd is op dezelfde fysische principes en ook ondergronds zal werken.

Wanneer een van de apparaten is ingeschakeld, laat het een interne gyroscoop draaien. van de aarde leidt tot koppelgeïnduceerde gyroscopische precessie van die gyroscoop, wat leidt tot een bepaling van de richting van het ware noorden.

De inclinatie van die ware noordvector, ten opzichte van "recht naar beneden" gemeten door een schietlood bob, kan een goede schatting van de breedtegraad geven.

SpookySr
2014-09-13 23:49:53 UTC
view on stackexchange narkive permalink

U zei niet dat u geen internetverbinding had en een computer met browser. Als u de naam van de ondergrondse faciliteit kende en ze waren in de VS, dan zouden de bewakers en het personeel waarschijnlijk een goedgekeurde oppervlaktezender hebben die is goedgekeurd door de Amerikaanse FCC. De zender is bedoeld voor de perimeterbeveiliging van het oppervlak en het personeel moet naar de plaatselijke winkel voor bevoorrading. U kunt naar de FCC-database gaan en de licentie op naam opzoeken. U krijgt dan de lengte- / breedtecoördinaten en het fysieke adres. Als u echter het fysieke adres van de faciliteit heeft, zijn er internetprogramma's die het fysieke adres omzetten in lat / long-coördinaten.

Je zei ook niet of je je hoofd uit de deuropening mocht steken om naar de zon te kijken. Als u de juiste tijd en de lokale zonhoek kent, kunt u een ruwe positie berekenen. Je zou je hand kunnen gebruiken als een rudimentaire gradenboog. Als je wist op welk halfrond je was, dan zou je de hoek van de zon ten opzichte van de evenaar kunnen berekenen. (Opmerking: als het een bewolkte dag is en je kunt de zon niet zien, gebruik dan een filter voor gepolariseerd licht om de zon achter de wolken te lokaliseren - vergelijkbaar met de Viking SunStone of cordierietkristal)

Als u een vliegtuighoogtemeter had, kunt u wellicht uw zeeniveau bepalen. Je kunt een zelfgemaakte hoogtemeter maken op: http://www.ehow.com/way_6467568_homemade-altimeter.html

Als er echter een lift is ( of verticaal ventilatieschacht ), ga naar de schacht en fluit luid. De tijd die nodig is voor de teruggaande echo is de afstand tot de top. Geluid reist met 1100 voet per seconde. Verdeel dus de tijd die je nodig hebt om te fluiten totdat je de terugkeer hoort met de helft. En doe dan de wiskunde om uw diepte onder de grond te berekenen. De echo weerkaatst door de liftvloer of de kap van de ventilatieschacht. Stuur eerst de lift naar de bovenste verdieping.

Of je kunt een middelgroot rots- of metalen kogellager vanaf de bovenste verdieping in de as laten vallen. Luister naar het geluid van de crash. Objecten (niet beïnvloed door luchtverstoring zoals een veer) vallen met 90 meter per seconde. Het teruggekaatste geluid reisde met 1.110 voet per seconde. Als u een stopwatch heeft, kunt u de afstand tot de bodem berekenen. Ik heb geen zin om het algoritme daarvoor te gebruiken. U kunt het zeker doen.

Goed antwoord.Bedoel je "Objecten ... vallen met 9 meter per seconde"?
Hij zei niet dat hij een gevangene was, maar zat vast;misschien van een instorting.Ook als hij zich onder een berg bevindt, mag de lift niet naar de oppervlakte gaan, maar heeft hij een toegangshelling met meerdere verticale voeten omhoog (of duizenden) om naar de oppervlakte te gaan.
Gezien het feit dat het OP toegang heeft verondersteld tot "een goed uitgerust laboratorium" en geen toegang tot het oppervlak, lijkt dit alles ... irrelevant?
"Objecten (niet beïnvloed door luchtverstoring als een veer) vallen met 90 meter per seconde."Pardon?Veren worden enorm aangetast door luchtweerstand.Objecten waarvoor de luchtweerstand verwaarloosbaar is * versnellen * met 32 voet per seconde in het kwadraat.En verdomme, als je vastzit in een ondergronds * laboratorium *, zelfs in de VS, gebruik je SI.
@LDC3 Aan de andere kant, als u door een instorting in een laboratorium bent opgesloten, is het antwoord waarschijnlijk: "Gebruik uw geheugen van waar het laboratorium was toen u het binnenkwam.":-)
200_success
2014-09-14 22:23:16 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Hoogtemeters op basis van barometrische druk zouden net zo goed onder het oppervlak als boven het oppervlak moeten werken. (U moet ofwel de hoogtemeter kalibreren op basis van de bekende lokale atmosferische druk, of de gemiddelde waarde over een lange periode berekenen.)



Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 3.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...