航海學(xué)天文定位第四篇天文航海第1、2章

1、天文航海 第一章 概論 天文航海(celestial navigation)研究船舶在海上如何利用天體導(dǎo)航定位、測(cè)定羅經(jīng)差的學(xué)科，同時(shí)闡述了與船舶安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行密切相關(guān)的時(shí)間系統(tǒng)。 tGhZP90天體真頂距天體地理位置半徑：圓心：天文船位圓第二章 天球坐標(biāo)系 第一節(jié) 天球坐標(biāo)系 在天文航海上常用的是: 赤道坐標(biāo)系和地平坐標(biāo)系。 一、天球天球上的點(diǎn)、線、圈地球地軸北極南極赤道緯度圈經(jīng)度圈格林經(jīng)線測(cè)者所在經(jīng)線天球天軸天北極天南極天赤道赤緯圈時(shí)圈格林午圈測(cè)者午圈 1天軸和天極天北極 天南極 2天赤道 天赤道將天球分為北天半球和南天半球。 3天體時(shí)圈 過(guò)兩天極和天體的半個(gè)大圓PNBPS稱天體時(shí)圈(ho

2、ur circle)。 4天體赤緯圈 5天頂和天底 (1)測(cè)者天頂Z，測(cè)者天底。 (2)格林天頂ZG：無(wú)限延長(zhǎng)格林尼治天文臺(tái)的鉛垂線，向上與天球的交點(diǎn)ZG稱格林天頂；而向下延長(zhǎng)與天球的交點(diǎn)ZG稱格林天底。 6子午圈 (1)測(cè)者子午圈： 測(cè)者子午圈將天球分為東天半球和西天半球。 (2)格林子午圈：過(guò)格林天頂、天底和兩天極的大圓稱格林子午圈(Greenwich meridian)PNZPSZG。 7測(cè)者真地平圈 真地平圈將天球分為上天半球和下天半球。 8方位基點(diǎn)(cardinal points) 9仰極與俯極 真地平以上的天極稱仰極(elevated pole)(即與測(cè)者緯度同名的天極)。真地平以

3、下的天極稱俯極(depressedpole)。 10垂直圈 過(guò)天頂Z、天體B和天底Z的半個(gè)大圓ZBZ，稱天體垂直圈(vertical circle) 。 11春分點(diǎn)和秋分點(diǎn) 地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道平面與天球相交的大圓稱黃道。黃道和天赤道相交兩點(diǎn)分別稱春分點(diǎn) (vernal equinox)和秋分點(diǎn)(autumnalequinox)。 12 春分點(diǎn)時(shí)圈 過(guò)兩天極和春分點(diǎn)的半個(gè)大圓PNPS稱春分點(diǎn)時(shí)圈(hour circle of vernal equinox)。 三、第一赤道坐標(biāo)系 采用天赤道為基準(zhǔn)圓，以格林(或測(cè)者)午圈和天赤道的交點(diǎn)為原點(diǎn)，幾何極為天北極。坐標(biāo)是時(shí)角和赤緯，故又稱時(shí)角坐標(biāo)系。

4、1天體赤緯 從天赤道起，沿天體時(shí)圈量到天體中心的弧距稱赤緯(declination，Dec)，由090計(jì)算。向天北極度量為北N，向天南極度量為南S。 極距p：從仰極起沿天體時(shí)圈量至天體中心的弧距，由0180計(jì)算。p=90Dec(赤緯與緯度異名取加，同名取減)。 2天體地方時(shí)角 測(cè)者午圈和天體時(shí)圈在天赤道上所夾的弧距 (local hour angle，LHA)。 (1) 圓周法：由測(cè)者午圈開(kāi)始沿天赤道向西量至天體時(shí)圈，由0360計(jì)算，無(wú)需命名。 (2)半圓周法：由測(cè)者午圈開(kāi)始沿天赤道向東或向西量至天體時(shí)圈，由0180計(jì)算。半圓周法必須命名，即標(biāo)注E或W。 3天體格林時(shí)角 從格林午圈起沿天赤道向

5、西量到天體時(shí)圈，由0360計(jì)算。 地方時(shí)角LHA=格林時(shí)角GHAWE 4天體地理位置PGNSNS180180360GHAGHAGHAGHAEW緯度 =天體赤緯Dec 經(jīng)度 例4：已知測(cè)者經(jīng)度 1525.2E，LHA 29914.3，Dec 1436.0S，求天體地理位置。 解：天體地理位置緯度 Dec1436.0S 天體地理位置經(jīng)度 36028349.17610.9E 四、第二赤道坐標(biāo)系 天赤道為基準(zhǔn)圓，以春分點(diǎn)為原點(diǎn)，幾何極為天北極。也叫春分點(diǎn)赤道坐標(biāo)系。 1赤緯 定義同第一赤道坐標(biāo)系。 2天體赤經(jīng)(right ascension，RA) 從春分點(diǎn)起，沿天赤道向東量到天體時(shí)圈的弧距，由036

6、0計(jì)算。 3天體共軛赤經(jīng)(sidereal hour angle，SHA) 從春分點(diǎn)起，沿天赤道向西量到天體時(shí)圈的弧距，由0360計(jì)算。 對(duì)于同一天體顯然有： RA十SHA360 4春分點(diǎn)格林時(shí)角(Greenwich hour angleofAries，GHAT) 從格林午圈起，沿天赤道向西度量到春分點(diǎn)時(shí)圈的弧距，由0360計(jì)算。 GHA=GHA+SHA 天體地方時(shí)角LHA=春分點(diǎn)格林時(shí)角GHA+共軛赤經(jīng)SHA測(cè)者經(jīng)度 春分點(diǎn)地方時(shí)角LHA+共軛赤經(jīng)SHA EW 五、地平坐標(biāo)系 1天體高度 2天體方位 1天體高度 天體高度(altitude，h)是從真地平圈起沿天體垂直圈量至天體中心的弧距，由

7、090計(jì)算。從真地平向上高度為正(+)，向下為負(fù)()。 該坐標(biāo)的另一種表示方法稱天體頂距(zenithdistance，Z)，它是從天頂起沿天體垂直圈量至天體中心的弧距，由0180計(jì)算。對(duì)于在地平上同一天體有： h+Z=90 仰極高度等于測(cè)者緯度。 PNh 2天體方位 測(cè)者子午圈和天體垂直圈在真地平上所夾一段弧距稱天體方位。 (1)圓周法：無(wú)論北緯或南緯測(cè)者，均從北點(diǎn)N起算，按順時(shí)針?lè)较蜓卣娴仄搅恐撂祗w垂直圈，由0360計(jì)算。 (2)半圓法：北緯測(cè)者，從北點(diǎn)N起算，沿真地平向東或向西量至天體垂直圈，由0180計(jì)算。 南緯測(cè)者，從南點(diǎn)S起算，沿真地平向東或向西量至天體垂直圈，由0180計(jì)算。 由

8、上可見(jiàn)，半圓方位后面應(yīng)附有兩個(gè)名稱，第一名稱與測(cè)者緯度同名，第二名稱與半圓地方時(shí)角同名。第二節(jié) 坐標(biāo)變換 一、天文三角形 由測(cè)者午圈，天體時(shí)圈和天體垂直圈構(gòu)成的球面三角形ZBPS稱天文三角形(astronomicaltriangle)。 測(cè)者午圈，天體時(shí)圈和天體垂直圈構(gòu)成 天文三角形的三個(gè)頂點(diǎn)是：天頂、仰極和天體。 hDec頂距極距余緯三邊909090XLHAA位置角半圓時(shí)角半圓方位三角 二、解算天文三角形 1求天體計(jì)算高度hc和計(jì)算方位Ac的計(jì)算公式 LHADecDechccoscoscossinsinsinctgLHALHAtgDecActgcsincsccosccccctghtghDechhDecAcoscossincoscossinsinsincos