天文航海学台湾版本

天文航海 天文航海 學
Celestial Navigation Celestial Navigation
中国海员之家网站搜集整理 http://www.seaman­
第一章 概念
第一 第一節 節 引言
引言 認 認知 知傳統 傳統天文航海的原理、原 天文航海的原理、原則 則， ，並 並利用 利用
這 這些原理、原 些原理、原則 則在大海中迅速定位。

在大海中迅速定位。

The science of navigation can be taught of navigation can be taught
，
，but the art of navigation must be
developed from experience.
developed from experience.
天文三角形天文三角形
大海中航行的方法
大海中航行的方法
電
電子航海：
天文航海：引用天 天文航海：引用天體測
體測定船位。

天 天體 體指日、月、行星
指日、月、行星 與恆
與恆星。

光 光學儀 學儀器指六分 器指六分儀
儀 ( (sextant) 。

。

天球
天球( (Celestial sphere)
整 整個 個宇宙的 宇宙的現 現象假定 象假定為 為一球 一球體
體。

球面三角形： 球面三角形：P P 近 近極
極
Z Z 觀測 觀測者
者 X X 天 天體 體
第二 第二節 節 天球概 天球概說 說
天文 天文學 學上距 上距離 離的 的單 單位
位 1. 1.天文 天文單 單位 位( (A.U.) ： ：地球到太 地球到太陽 陽的平均距 的平均距離 離。

約 約一 一億 億五仟 五仟萬 萬公里
公里(149,604,618 (149,604,618Km) 。

太 太陽 陽光到 光到達 達地球 地球約經過 約經過8 8分
分20 20秒。

月光反射至地球的 月光反射至地球的時間約 時間約 秒。

秒。

4
1 1
天文 天文學 學上距 上距離 離的 的單 單位
位
2. 2.光年 光年( (Light Year) ： ：光一年移 光一年移動 動的距 的距離
離。

光速每秒 光速每秒30 30萬 萬公里，故一光年 公里，故一光年約
約等於 公里。

公里。

12 10 47 . 9 ´
• 天文學上距離的單位
3.視差秒(Parsec) ：由地球和太陽向恆星方 向看去的最大差量，稱為恆星的視差。

R
d r = = = 則 取 扇形弧長 1 , q q r par d rad sec 1 = r par d sec 265 , 206 = , 1 sec , sec
265 , 206 秒時 當 = ´ = par par r d 光年
24 . 3 = d
銀 銀河
河( (Milky way) 天河 天河( (Galaxies) ， ，呈螺旋
形 形狀 狀。

由 。

由數 數目 目驚 驚人的星星、 人的星星、 塵雲 塵雲( (dust clouds) dust clouds)與氣體 組 組成。

成。

銀 銀河 河( (Milky way) ： ：天河中
含有太 含有太陽 陽系的。

系的。

紅 紅星
星( (reddish star) ：
青白星 青白星( (Blue­white star) ： ：
變 變星
星
雙
雙星
聚星 聚星
第三 第三節 節 太 太陽
陽( (Sun) 恆 恆星，燃 星，燃燒 燒的 的
迴 迴旋 旋體
體，尚可 燃 燃燒 燒50 50億 億年 年。

自 自轉週 轉週期 期隨緯 隨緯
度增加。

度增加。

太 太陽 陽黑子 黑子( (sun spots) ： ：較
較 冷的 冷的氣團 氣團升至表面。

磁
升至表面。

磁場 強 強度 度100~3700 100~3700高斯。

出 高斯。

出 現時會 現時會影 影響 響地球上的 地球上的磁 暴 暴， ，對無線電 對無線電的 的傳 傳播 播與 與接 收 收產 產生干 生干擾 擾。

第四 第四節 節 太 太陽 陽系
系
哥白尼：太 哥白尼：太陽 陽系中以太 系中以太陽為 陽為主，其他的 行星除了自 行星除了自轉 轉以外，均以太 以外，均以太陽為 陽為中心 中心環 繞 繞太 太陽 陽。

。

軸轉週 軸轉週期 期： ：天 天體 體自 自轉 轉一 一週 週所需 所需時間 恆 恆星 星週 週期 期：在太 ：在太陽 陽上看行星在天空中 上看行星在天空中連
續兩 續兩次通 次通過 過相同 相同點 點所需的 所需的時間 時間。

。

會 會合 合週 週期 期： ：以地球向行星 以地球向行星與 與太 太陽 陽看去， 看去，
兩 兩次 次連續會 連續會合所需 合所需時間 時間。

克卜勒第一定律 克卜勒第一定律 ( (Kepler Kepler ’
’s s first law) 行星的 行星的軌 軌道是 道是橢圓 橢圓(ellipses) (ellipses)，太 ，太陽 陽在焦 在焦點 點上。

上。

克卜勒第二定律 克卜勒第二定律 ( (Kepler Kepler ’
’s s second law) 太 太陽與 陽與行星的 行星的連線 連線在 在相同 相同時間 時間內 內， ，掃過 掃過相同的面 相同的面積 積。

克卜勒第三定律 克卜勒第三定律 ( (Kepler Kepler ’
’s s third law) third law) K R
T
R T = = 32
2 2 31 2
1 任 任兩顆 兩顆行星 行星恆 恆星 星週 週期的平方比 期的平方比與 與其 其與 與太 太陽 陽平均距 平均距離
離的立方比 相同 相同。

第五 第五節 節 太 太陽 陽系中主要行星
系中主要行星 5.914x10 9 Km 4.498x10 9 Km 2.871x10 9 Km 1.432x10 9 Km 7.783x10 8 Km 2.28x10 8 Km
1.5x10 8 Km 1.08x10 8 Km 5.8x10 7 Km 與 與太 太陽 陽距 距離
離 1
6d9.4h
248.5year
Pluto 冥王星
冥王星 8 16h06m 164.9year Neptune 海王星 海王星 17 17h14m 84.02year Uranus 天王星 天王星 18 10h36m 29.46year Saturn
土星
土星 16 9h50m 11.86year Jupiter 木星 木星 2
24h37m 687day Mars 火星 火星 1 23h56m 365.24day Earth 地球 地球 243day 243day Venus 金星 金星 59day 88day Mercury 水星 水星 衛
衛星
自 自轉週 轉週期
期 恆 恆星 星週
週期 符 符號
號 英文 中文
中文
水星
水星(Mercury) 最小也最接近太 最小也最接近太
陽 陽，不易 ，不易觀測 觀測。

離 離日度 日度( (距日角
距日角
Elongation) Elongation)約
約28 。

三、四月
三、四月(evening
star) 九、十月 九、十月(morning
star)
star)
金星
金星(Venus) 最亮的行星 最亮的行星，
，白
天也可 天也可觀測 觀測。

離 離日度可 日度可達 達46 。

。

東 東有 有『 『啟 啟明 明』 』，
西有 西有『 『長 長庚 庚』 』。

火
星(Mars)
(Mars)
木
星(Jupiter)
(Jupiter)
土
星(Saturn)
(Saturn)
天王星
( Uranus) (Uranus)
海
王星(Neptune)
(Neptune)
冥王
星
( Pluto) (Pluto)
第六 第六節 節　太陽
陽系中其他景象 小行星 小行星( (Asteroids or minor planets)
位於火星 位於火星與 與木星之 木星之間 間，可能是由大行星 ，可能是由大行星經 經 由一次碰撞後散 由一次碰撞後散開 開形成。

形成。

衛 衛星（ 星（Satellites ) ：皆 ：皆為 為太 太陽 陽系中的冷天
系中的冷天
體 體，其光仰 ，其光仰賴 賴太 太陽 陽光反射。

光反射。

慧星（ 慧星（Comets Comets ) ：藉太 ：藉太陽
陽光
使其反射成 使其反射成掃 掃帚形 帚形狀 狀。

。

軌 軌道 可分 可分為 為近似 近似拋 拋物 物線與橢圓兩 種
種。

哈雷慧星， 哈雷慧星，76 76年出 年出現
現一次。

流星 流星與隕 與隕石（
石（Meteors and
Meteorites Meteorites ) ： ： 太陽 陽系中固 系中固體 體天 天體 體， ，進 進
入大 入大氣層時與 氣層時與空 空氣 氣磨擦 磨擦發 發，
大部份 大部份氣 氣化， 化，僅 僅少 少數 數撞 撞擊 擊地
球而形成 球而形成隕 隕石。

石。

第七 第七節 節 地球
地球(the earth) (the earth)
仰 仰視 視天空的 天空的現 現象
象
星等（
星等（stellar
magnitude)
magnitude) 波洛生（ 波洛生（Pogson Pogson ) ：
： 兩 兩星光亮度差一 星光亮度差一級時
級時，明 亮程度之比值 亮程度之比值為 為2.512 2.512。

。

肉眼所見 見之星分 之星分為 為六 等 等級 級，最亮的 ，最亮的為 為一等星，
最弱的 最弱的為
為六等星。

一等星
是六等星亮度的
是六等星亮度的100 100倍。

星等的 星等的數 數值通常以 值通常以負號 負號表 示， 示，負數 負數越大越明亮。

越大越明亮。

地球自 地球自轉
轉(rotation) 證 證明： 明：佛科 佛科擺 擺、高 、高處 處落下物 落下物體 體偏移 偏移與 與
科氏力（ 科氏力（x x 方向速度 方向速度與 與不同 不同緯 緯度的 度的 自轉 轉速度）
速度）。

視運動 視運動的原 的原則 則：
：　1. 1.平行於赤道平面
平行於赤道平面
　2. 2.圓 圓周 周運動 運動，中心在地 ，中心在地軸 軸
　3. 3.恆 恆定速率
定速率　4. 4.運動 運動之 之圓 圓周 周稱為 稱為日行圈
日行圈(Diurnal circle) (Diurnal circle) 拱 拱極 極星 星(circumpolar stars) (circumpolar stars)
日行圈
日行圈
拱 拱極 極星 星
地球公 地球公轉
轉(Revolution) (Revolution)
黃 黃道 道帶 帶（
（Zodiac) Zodiac)
黃 黃道 道12 12宮 宮
太 太陽 陽在 在黃 黃道上的 道上的視運動 視運動
太 太陽視運動 陽視運動
地球 地球偏移 偏移(Precession) (Precession)與 與章 章動
動( (Nautation Nautation )
地球以高速 地球以高速繞 繞其自 其自轉軸 轉軸旋 旋
轉時 轉時，受太 ，受太陽與
陽與月球引 力， 力，產 產生一反抗此力之反 生一反抗此力之反 應 應，使地 ，使地軸 軸每年向西偏移 每年向西偏移 約 約50.2 50.2” ”的 的現
現象。

每年的 每年的歲 歲差也有 差也有異動現 異動現
象 象，
，此 此項異動 項異動的 的數 數值 值稱為 稱為
章 章動 動，章 ，章動 動最大 最大約 約9 9” 。

。

第八 第八節 節 月球 月球（
（Moon) 月球 月球繞 繞地球公 地球公轉 轉也 也繞 繞太 太陽 陽
公 公轉
轉。

月球 月球繞 繞地球公 地球公轉時 轉時，太 ，太陽 陽
光反射 光反射產 產生的景象 生的景象稱為
稱為月 象，此景象之 象，此景象之週 週期 期為
為29.5 天， 天，稱為 稱為朔望月 朔望月 ( (synodical month)
month)。

月球自 月球自轉週 轉週期 期與恆 與恆星 星週 週期
相同 相同稱為 稱為恆 恆星月 星月(sidereal
month) month)， ，約 約27.3
27.3天。

由於朔望月 由於朔望月與恆 與恆星月 星月時間 時間
不同，故每天月亮 不同，故每天月亮東 東升
升時
間約 間約晚 晚50 50分 分鐘 鐘。

。

蝕
蝕(Eclipse) 月球 月球軌 軌道 道與 與地球的 地球的軌 軌道面 道面約傾 約傾斜 斜5 。

，故 ，故產 產生月
生月
蝕 蝕或日 或日蝕 蝕的 的現 現象，必需在 象，必需在黃 黃道面 道面內
內。

月 月蝕
蝕(Lunar eclipse)
日 日蝕 蝕(Solar eclipse) (Solar eclipse)
第九 第九節 節 太 太陽 陽系中其他 系中其他現 現象 潮汐
潮汐(the tides)
內 內行星 行星與 與外行星（
外行星（inferior &superior)
逆行 逆行運動 運動（
（retrograde motion)
行星的象 行星的象(phase of the planet) (phase of the planet)
內 內行星 行星與 與外行星（
外行星（inferior & superior planet) inferior & superior planet)
逆行 逆行運動 運動（ （retrograde motion) retrograde motion)
逆行 逆行運動 運動。