航海學天文定位第四篇第5章天體真高度

1、第五章 求天體真高度 第一節(jié) 航海六分儀 一、航海六分儀及其測角原理 1六分儀的結(jié)構(gòu) 六分儀(sextant)的構(gòu)件和名稱。 3六分儀測角讀數(shù)的讀取法 在六分儀的刻度弧上，從0向左到140一段弧長叫主弧，讀數(shù)為正(十)；從0向右到5一小段弧長叫余弧，讀數(shù)為負()。 六分儀測角讀數(shù)分別可由刻度弧、鼓輪和游標三個部分相加讀出。(1)主弧讀數(shù)(2)余弧儀測角讀數(shù)從鼓輪和游標讀取的分數(shù)是25.4，則正確讀數(shù)為-(60-25.4)-34.6。 二、航海六分儀的檢查和校正 六分儀的測角誤差主要有六個，其中三個為永久性誤差，其余為可校正誤差。 1永久性誤差 永久性誤差是由于制造工藝的缺陷而引起的系統(tǒng)誤差。

2、(1)偏心差(centeringerror)：指標臂的轉(zhuǎn)軸中心與刻度弧的中心不重合所引起的誤差。 (2)棱性差(optionerror)：動鏡、定鏡及濾光片前后鏡表面互相不平行，各鏡表面不平而引起的偏差。 (3)刻度差（wormandrackerror）：刻度弧、鼓輪和游標的分劃刻度不準所致。 這三項系統(tǒng)誤差統(tǒng)稱為六分儀器差s，出廠前已測定好，我們可以從六分儀箱蓋內(nèi)的六分儀鑒定書中，以測角為引數(shù)查取，供觀測高度后修正。 六分儀器差表 2可校正誤差 準確的六分儀讀數(shù)必須使六分儀保持下列狀態(tài)：動鏡和定鏡與刻度弧平面要垂直；當指標臂指0時，動鏡和定鏡要互相平行。 (1)垂直差，又稱動鏡差(perpe

3、ndicularity) 產(chǎn)生原因：動鏡鏡面不垂直于刻度弧平面。 檢查與校正：將指標臂移至35左右，左手平握六分儀，刻度弧朝外。如圖所示，眼睛置于動鏡后，如果從動鏡中看到的反射刻度弧與直接看到的刻度弧成連續(xù)的弧線時，表示沒有垂直差，如圖 (a)所示；如果不成一連續(xù)的弧線而高低錯開時，如圖 (b)所法，表明存在動鏡差，需要校正。此時可用校正扳手慢慢轉(zhuǎn)動動鏡后面的校正螺絲，邊看邊轉(zhuǎn)動校正扳手直到反射和實際弧像位于同一弧線上，從而消除垂直差。 (2)邊差，又稱定鏡差(sideerror) 產(chǎn)生原因：定鏡鏡面不垂直于刻度弧平面。 檢查與校正：加適當濾光片，將指標臂放在0左右，六分儀保持垂直對準太陽(或

4、星體)，慢慢地正、反轉(zhuǎn)動鼓輪，仔細觀察太陽(或星體)和其反射影像是否有左右分開現(xiàn)象。如有，如圖 ，說明存在邊差?？捎眯Ｕ馐终{(diào)整定鏡后遠離架體的校正螺絲，使直接影像和反射影像左右不分開，如圖，直至完全重合為止。 (3)指標差i(index error) 定義：刻度弧上的0與動、定兩鏡平行時的六分儀讀數(shù)m之差稱為指標差i。指標差i與讀數(shù)m的符號相反，即： i=0-m 產(chǎn)生原因：當動鏡和定鏡平行時，指標臂不指0。 檢查與校正： 利用水天線測定指標差 指標臂放在0，去掉濾光片，調(diào)好焦距。對準水線方向轉(zhuǎn)動鼓輪，使直射和反射水天線一高一低現(xiàn)象(圖(a)嚴密相接成一直線，如圖 (b)，此時六分儀讀數(shù)為m，

5、則： i=0-m 利用星體測定指標差 觀測星體高度時，可利用星體測定指標差。所選用的星體不宜太亮，這樣能重合得準。為了便于觀測，星體高度也不宜過高。測定方法與上述測水天線的方法基本相同。 利用太陽測定指標差 由于測太陽影像較大，重合不易，所以一般采用實像、反射影像上下相切的方法。指標臂放在0，選好濾光片對準太陽，轉(zhuǎn)動鼓輪，上切一次，其讀數(shù)為m1，再下切一次，其讀數(shù)為m2，兩次相切讀數(shù)的平均值等于兩像重合的讀數(shù)m，即： 因此，指標差i為： 221mmm2021mmi 用太陽測定指標差的優(yōu)點是可以檢驗觀測的質(zhì)量。如圖所示，下切讀數(shù)m2與上切讀數(shù)m1之差等于太陽視半徑的四倍，由觀測求出太陽視半徑為：

6、 這樣，測定的太陽視半徑R可與航海天文歷中列出的當天太陽視半徑值相比較。如果兩者一致，說明觀測可靠，所測指標差也是可靠的。如果兩者相差超過0.2，說明觀測不可靠，故應重新測定指標差。 412mmR 例1：1986年3月21日，用太陽測指標差，測得上切讀數(shù)m1=34.0，下切讀數(shù)m2=30.5；由航海天文歷查得當天的太陽視半徑為16.1，求指標差i，并檢查指標差的觀測質(zhì)量。 解： 8 .125 .030 .430i1 .6140 .435 .03R 結(jié)果與航海天文歷所列當天太陽視半徑相同，說明所測得的指標差可靠。 當指標差i的絕對值超過6時，就應縮小它。方法是：將指標臂置于000.0處，通過調(diào)整

7、定鏡后面接近架體的校正螺絲(圖)，使星體或水天線的直接影像和反射影像重合。調(diào)整指標差后，定鏡的垂直性被破壞，因此，還得重新校正定鏡的邊差，再測定指標差，重復上述校正方法直至指標差的絕對值小于6為止。一般情況下，只要校正一次即可滿足要求。 3六分儀視差y (parallax of sextant) 對于一個無窮遠的物標，光線是平行到達六分儀的動定兩鏡的。當物像和反射影像重合時，動鏡和定鏡必然平行。 對于近距離物標，由于光線到達六分儀的兩鏡是不平行的，其間存在個夾角，稱為六分儀視差y 。 只有被測物標與測者的距離小于1 n mile時，才考慮六分儀的視差。三、使用航海六分儀觀測天體的方法 1六分儀

8、使用和觀測天體注意事項 2太陽高度觀測方法 觀測過程可概括為：大擺找切線，小擺找切點，微擺等相切。 3星體高度觀測方法 第二節(jié) 求天體真高度 在海上用六分儀觀測天體的高度是在可見地平上的高度，即得到六分儀高度讀數(shù)hs，經(jīng)指標差i和器差s修正后為天體觀測高度 。再經(jīng)過一系列改正后，才能得到天體地心真高度 。 sihhsoth 一、影響觀測高度的因素 1蒙氣差 (refraction) 蒙氣差訂正值恒為“”。 一般采用大氣平均狀態(tài)的蒙氣差（氣溫10，氣壓1.01105Pa），其經(jīng)驗公式為： hctghctg3000111.000145.1天體越高，蒙氣差越小。同時用平均蒙氣差。代替實際蒙氣差的誤差

9、也小。天體越低，蒙氣差越大。同時用平均蒙氣差代替實際蒙氣差的誤差也大。要避免觀測高度小于15的天體。最好觀測高度大于30的天體。 2眼高差d（dip） 眼高差訂正恒為“”。眼高差計算公式為： med765.1 3視差(parallax) 天體地面真高度與地心真高度之差稱為視差 。視差訂正值恒為“+”。 p 視差大小取決于天體高度和距離D。 天體距離越近，視差越大。反之，視差越小。 天體越高，視差越小， 90時，視差為零。天體越低，視差越大， 0時，此時的視差稱為地平視差 。 thth0p 天體到地球的距離不同，地平視差也不一樣。經(jīng)計算不同天體的最大地平視差值可達： 月亮61.5、金星0.6、火

10、星0.4，太陽為0.15；而恒星的最大視差僅0.75，完全可以忽略不計。 因此，在航海上只需對太陽、金星、火星和月亮進行高度視差改正。 4半徑差SD(semi-diameter) 航海天文歷所列的天體坐標都是天體中心位置的坐標，所以天體的真高度也應是天體中心的真高度。但在觀測太陽或月亮時，一般是它的下邊(或上邊)高度，這樣，天體中心高度與所測下邊(或上邊)高度之差稱為半徑差SD。所以半徑差的訂正值有“。 中心高度 上邊高度 半徑差SD =下邊高度 +半徑差SD hhh 天體的視半徑是隨天體和地球之間距離而變化的，如當?shù)厍蜃羁拷枙r，SD最大為16.3（12月1月）；最遠時，SD最小為15.8

11、（6月7月）。航海天文歷中天體位置表的太陽欄內(nèi)，列有三天一值的太陽視半徑，可根據(jù)日期查取。 二、天體觀測高度的改正 1天體高度逐項改正SDpdsihhst 2求太陽真高度 當觀測太陽下邊高度后，求太陽真高度 的公式為： 若觀測太陽上邊高度，則求太陽真高度的公式為： thSDpdsihhstSDpdsihhst (1)眼高差表d：以測者眼高e(m或h)查取眼高差。 (2)太陽改正表c：包括平均蒙氣差、太陽視差和太陽半徑差，因為平均蒙氣差和太陽視差均隨觀測高度 而變，所以查表引數(shù)為觀測日期段和太陽下邊或上邊觀測高度，分別查取太陽下邊或太陽上邊的高度改正，由于編表方式采用臨界表，所以無須內(nèi)插。 h

12、例：1996年4月26日，測得太陽下邊六分儀高度讀數(shù) 3205.4，指標差和器差為-1.2，測者眼高e為8m，求太陽真高度 。 shth 解： 六分儀高度： 3205.4 指標差和器差 -1.2 太陽下邊觀測高度 3204.2 眼高差 -5.0 太陽下邊總改正 c +14.5 真高度 3213.7shsi hdth 例：1996年12月28日，測得太陽上邊六分儀高度讀數(shù) 4216.5，指標差和器差為+1.2，測者眼高e為18.8m，求太陽真高度 。 shth 解： 六分儀高度： 4216.5 指標差和器差 +1.2 太陽下邊觀測高度 4217.7 眼高差 -7.6 太陽下邊總改正 c - 17

13、.1 真高度 4153.0 si hdthsh 3求星體真高度 (1)求恒星、土星和木星真高度 這些星體離地球很遠，同時是測其中心與水天線相切的，所以觀測高度改正中不存在視差和半徑差SD。 眼高差表：是和其它天體高度改正共用的。 星體高度改正c：實際上就是平均蒙氣差表，查表引數(shù)觀測高度。 h 例：1996年7月6日，測得織女高度讀數(shù)1726.4，指標差和器差為-1.8，測者眼高e為21 m，求織女一真高度。 *sh*th 解： 六分儀高度 1726.4 指標差和器差 -1.8 恒星觀測高度 1724.6 眼高差 -8.1 蒙氣差 -3.1 恒星真高度 1713.4 *shsi hdc*th (2)求金星、火星真高度 由于金星、火星離地球較近，因此和求星體真高度相比只多了一項天體視差改正。 眼高差表：是和其它天體高度改正共用的。 星體高度改正c：實際上就是平均蒙氣差表，查表引數(shù)為觀測高