六分儀原理-課件

第五章求天體真高度

由天文航海定位原理已知，利用天體來測定船位，必須得到天文船位圓的半徑，也就是天體的真頂距，航海上常通過天體高度來得到這項(xiàng)船位圓要素。六分儀就是用來觀測天體高度的測角儀器。掌握觀測天體高度的方法和改正觀測高度求真高度就是本章要解決的問題。1ppt課件第一節(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

2ppt課件3ppt課件

2．測角原理

六分儀的測角原理基于平面鏡反射定理即：光線的入射角等于反射角

光線連續(xù)經(jīng)過兩個(gè)平面鏡反射，光線入射方向與最后反射出方向的夾角，等于兩鏡夾角的二倍。

4ppt課件1=2透明鏡反射鏡水天線刻度弧動鏡望遠(yuǎn)鏡定鏡S3=4HBA=3+4=23OAB=22h=HBA-OAB=23-22=2(3-2)AOBH=2天體高度是動定兩鏡平面夾角的二倍。5ppt課件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（＋）；

從0°向右到5°一小段弧長叫余弧，讀數(shù)為負(fù)（－）。

六分儀測角讀數(shù)分別可由刻度弧、鼓輪和游標(biāo)三個(gè)部分相加讀出。

6ppt課件h＝51°21′.67ppt課件

(2)余弧儀測角讀數(shù)

余弧讀數(shù)=-(60-從鼓輪和游標(biāo)上讀取的分和分的小數(shù))=

-(1°+(60

－45.8))=-1°14.28ppt課件二、航海六分儀的檢查和校正

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。

(1)偏心差(centeringerror)：指標(biāo)臂的轉(zhuǎn)軸中心與刻度弧的中心不重合所引起的誤差。

9ppt課件(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(biāo)的分劃刻度不準(zhǔn)所致。

10ppt課件這三項(xiàng)系統(tǒng)誤差統(tǒng)稱為六分儀器差S，出廠前已測定好，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，供觀測高度后的修正。

11ppt課件2．可校正誤差

(1)垂直差又稱動鏡差(perpendicularity)

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(biāo)臂移至35°左右，左手平握六分儀，刻度弧朝外。

12ppt課件13ppt課件(2)邊差定鏡差(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(dāng)濾光片，將指標(biāo)臂放在0°，六分儀保持垂直對準(zhǔn)太陽(或星體)，

14ppt課件觀察太陽（或星體）和其反射影像是否有左右分開現(xiàn)象。如有說明存在邊差。

15ppt課件可用校正扳手調(diào)整定鏡后遠(yuǎn)離架體的校正螺絲。直到天體的直射影像與反射影像重合為止。16ppt課件(3)指標(biāo)差i(indexerror)

定義：刻度弧上的0°與動、定兩鏡平行時(shí)的六分儀讀數(shù)m之差稱為指標(biāo)差i。

i＝0°－m產(chǎn)生原因：當(dāng)動鏡和定鏡平行時(shí)，指標(biāo)臂不指0。17ppt課件

①利用水天線測定指標(biāo)差

指標(biāo)臂放在0°，直射和反射水天線上下錯開，則存在指標(biāo)差i。轉(zhuǎn)動鼓輪，使直射和反射水天線嚴(yán)密相接成一直線，此時(shí)六分儀讀數(shù)為m，則

i＝0－m。

18ppt課件轉(zhuǎn)動鼓輪，使直射和反射水天線嚴(yán)密相接成一直線，此時(shí)六分儀讀數(shù)為m，則

i＝0－m。19ppt課件②利用星體測定指標(biāo)差

觀測星體高度時(shí)，可利用星體測定指標(biāo)差。所選用的星體不宜太亮，這樣能重合得準(zhǔn)。

20ppt課件

③利用太陽測定指標(biāo)差

指標(biāo)臂放在0°，選好濾光片對準(zhǔn)太陽，

21ppt課件上切一次，其讀數(shù)為m1

，下切一次，其讀數(shù)為m2，

i=0°-m22ppt課件用太陽測定指標(biāo)差可以檢查觀測的質(zhì)量。

太陽觀測視半徑為：

m0m1m223ppt課件|太陽當(dāng)天視半徑R－太陽觀測視半徑R|≤0′.2上切讀數(shù)m1下切讀數(shù)m2|R-R|≤0’.2是否i=o°-m24ppt課件

例4－5－1：1986年3月21日，用太陽測指標(biāo)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(dāng)天的太陽視半徑為16.1，求指標(biāo)差i，并檢查指標(biāo)差的觀測質(zhì)量。R=(30.5＋34.0)/4=16.0i=0°－(－34.0+30.5)/2

=1°.7525ppt課件當(dāng)指標(biāo)差i超過6′時(shí)，就應(yīng)縮小它。

方法是：將指標(biāo)臂置于000.0處，調(diào)整定鏡后面接近架體的校正螺絲。使星體或水天線的直接影像和反射影像重合。重新校正定鏡的邊差，再測定指標(biāo)差，

26ppt課件校正六分儀的步驟：動鏡垂直差定鏡邊差測定指標(biāo)差否是i<6/縮小指標(biāo)差記下指標(biāo)差27ppt課件利用遠(yuǎn)物標(biāo)校正航海六分儀！物標(biāo)到測者的距離大于1海里。否則會產(chǎn)生視差如果所測物標(biāo)較近，由于光線到達(dá)六分儀的兩鏡是不平行的，其間存在一個(gè)夾角y，稱為六分儀視差角y。當(dāng)物標(biāo)無窮遠(yuǎn)時(shí)，視差為零，物標(biāo)越近，視差越大。

28ppt課件三使用航海六分儀觀測天體的方法大擺找切線小擺找切點(diǎn)微擺等相切29ppt課件第二節(jié)求天體真高度

天體觀測高度ho=hs+（i+s）

一、影響觀測高度的因素30ppt課件1．蒙氣差(refraction)

天體視方向與天體真方向的夾角稱為蒙氣差或折光差。

ρh'h'tHAZBB'ht′=h′-ρ蒙氣差訂正值恒為“－”。

31ppt課件經(jīng)驗(yàn)公式為：

平均蒙氣差經(jīng)驗(yàn)公式為：ρ0＝1.00145ctgh－0.00111ctg3h天體越高，蒙氣差越小。32ppt課件為了使求得的平均蒙氣差來代替實(shí)際蒙氣差而不產(chǎn)生較大誤差：通常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。33ppt課件

2．眼高差d(dip)

測者視地平與真地平之間的夾角稱為眼高差或海地平俯角。眼高差訂正恒為“－”

ρh〃h'tBB'dhoMFHAZe34ppt課件眼高差計(jì)算公式為：

用它來代替實(shí)際觀測時(shí)的眼高差將會產(chǎn)生一定的誤差，該誤差屬未定系統(tǒng)誤差。

實(shí)際眼高差與表列眼高差不一致，是引起天文船位線和天文船位系統(tǒng)誤差的主要原因之一。35ppt課件

3．視差(parallax)

天體地心真高度與地面真高度之差稱為天體視差p。視差恒為“+”ht

=ht′+pORAZB′BDDhtht′Sinp=sinp0cosht′p=p0cosht′天體距離越遠(yuǎn)，視差越小;

天體越高，視差越小;恒星、木星、土星p＝0。p0p36ppt課件

4．半徑差SD(semi-diameter)

天體中心高度與所測下邊(或上邊)高度之差稱為半徑差SD。半徑差的訂正值有“±”。

HMZhhSDSDh37ppt課件天體的視半徑（半徑差）是隨天體和地球之間距離而變化。如當(dāng)?shù)厍蜃羁拷枙r(shí)，SD最大為16′.3(12月～1月)；最遠(yuǎn)時(shí)，SD最小為15′.8(6月～7月)，平均視半徑為16′.0。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。

38ppt課件二、天體觀測高度的改正

1．天體高度逐項(xiàng)改正

h＝hs＋（i+s）－d－ρ＋p±SD

2．求太陽真高度39ppt課件在英版《航海天文歷》首頁左邊的觀測高度修正表，是將幾項(xiàng)組合起來，編成太陽高度改正表。

40ppt課件(1)眼高差表d：以測者眼高e(m或ft)查取眼高差。

(2)太陽改正表c：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，查表時(shí)需作簡單內(nèi)插。

41ppt課件

例4－5－21996年4月26日，測得太陽下邊六分儀高度讀數(shù)3205.4，指標(biāo)差和器差為－1.2，測者眼高e為8m，求太陽真高度。

hs

3205.4i+s

-1.2

d-5.0__________________h

3159.2c+14.5

__________________ht

3213.742ppt課件

3．求星體真高度

(1)求恒星、土星和木星真高度

ht﹡＝hs﹡＋（i+s）－d－ρ

＝hs﹡＋（i+s）＋（－d）＋（－ρ）

＝hs﹡＋（i+s）＋《眼高差表》＋《星體高度改正表》

＝hs﹡＋（i+s）＋d＋c眼高差表：共用。

星體高度改正c：平均蒙氣差表，查表引數(shù)觀測高度。

43ppt課件

例4-5-31996年7月6日，測得織女一高度讀數(shù)1726.4，指標(biāo)差和器差為-1.8，測者眼高e為21m，求織女一真高度。

hs

1726.4

i+s-1.8d-8.1____________________h1716.5c-3.1____________________ht1713.4

44ppt課件

(2)求金星、火星真高度

ht♀♂＝hs♀♂＋（i+s）-d-ρ＋pcosh

＝hs♀♂

＋（i+s）＋（-d）＋（-ρ）＋（pcosh）＝hs♀♂

＋（i+s）＋《眼高差表》＋《星體高度改正表》＋《行星補(bǔ)充改正表》＝hs♀♂＋（i+s）＋d＋c＋c

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眼高差表：共用。

星體高度改正c：共用。行星高度補(bǔ)充改正c:查表引數(shù)是觀測日期和地面觀測高度h。

46ppt課件

例4-5-51996年1月2日，測得金星高度六分儀讀數(shù)2518.8，指標(biāo)差和器差為-0.8，測者