天文试验指导书

天文航海学试验业务指导书
一、实验的目的通过实验，使学生熟悉六分仪的结构、测角原理、方法和步骤。

使学生能够正确、快捷地使用六分仪观测天体高度。

二、实验时数
4 学时
三、实验要求1：了解六分仪的结构、测角原理及读数的正确读取。

2：掌握六分仪误差的检查、校正及测定方法。

3：掌握六分仪测天的要领、步骤及注意事项。

四、主要设备
六分仪、秒表、
五、主要步骤
1：六分仪的结构
六分仪有下列构件构成：（1）刻度弧（2）指标杆（3）动镜（4）定镜（5）微动鼓轮（6）游标（7）滤光镜组（8）照明装置（9）松紧夹（10）手柄（11 ）调整螺丝（12）单筒望远镜（13）镜筒支架（14）架体2：测角原理
六分仪基于二条平面镜反射定理即：光线的入射角等于反射角；光线连续经过两个平面镜反射，光线入射方向与最后反射出方向的夹角，等于两镜夹角的两倍。

3：测角读数的读取六分仪的刻度弧上，从00向左到1300叫主弧，读数为正。

从00向右到50一小段弧长叫余弧，读数为负。

测角读数分别由刻度弧、鼓轮和游标尺三个部份读出。

六分仪测角读数为：（1）主弧读数从分度弧读取整度数从鼓轮读取分数从游标读取分的小数（2）余弧读数
余弧读数与主弧数大体相同，由于机械构造上的原理，鼓轮倒转时从60‘、50 /、40,……分数由大向小反向变化，指示臂才向右移动。

因此，鼓轮倒转一周，指示臂右移10。

所以，应用60/减去从鼓轮和游标上读取的分和分的小数，其差为正确读数。

4：航海六分仪的检查和校正六分仪的测角误差主要有六个：其中三个为永久性误差，其余为可校正误差。

永久性误差：
永久性误差是由于制造工艺的缺陷而引起的固定误差。

（1）偏心差：指标臂的转轴中心与刻度弧的圆心不重合。

（2）棱性差：动镜、固定镜及滤光片前后镜表面互助不平行，各镜表面不平而引起的
（3）刻度差：刻度弧、鼓轮和游标的分划度不准所致。

综合这三项系统误差叫六分仪的器差S,出厂前已测定好，可以从六分仪箱盖
上的鉴定书中，以测角为引数查取，供观测高度后的修正。

可校正误差：准确的六分仪读数必须满足：动镜和定镜与刻度弧平面要垂直；指标臂指0°时，动镜和定镜要互助平行。

每次使用六分仪之前，均应依次按以下三步校正来满足上述条要求。

（1）垂直差（动镜差Perpendicular error ）原因：动镜面不垂直于刻度弧平面。

检查与校正：将指标臂移至35°左右，左手平握六分仪，刻度弧朝外。

眼睛置于动镜后，同时斜视动镜中的反射弧影与直接看到的真弧成一延续的弧线时，表示没有动镜差，如果不成一延续的弧线而产生高低位置时，表明动镜差存在，需要校正。

可用校正板手慢慢转动镜面后的校正螺钉，边看边转动直到消除动镜差（反射和实际弧象位于同一弧线上）。

（2）边差（定镜差Side error）原因：定镜镜面不垂直于刻度弧平面。

检查与校正：加适量滤光片，将指标臂放在0°，六分仪保持垂直对准太阳（或星
体），并且慢慢地正、反转鼓轮，仔细观察太阳和其影象是否有左右公开现象。

（3）指标差i 的测定（Index error ）
0°与动、定两镜平行时的读数m o的符号相反，则有：i=o —m o
原因：两镜平行时指标不指0°。

检查与校正：
①利用水天线测定指标差
指标臂放在o° ，去掉滤光片，调好焦距。

对准水线方向转动鼓轮，使直射和
反射水天线一高一低现象严密相接成一直线。

此时读数为m o,则i = 0—m。

②利用星体测定指标差
观测星体高度时，应利用星体测定指标差。

所选用的星体不宜太亮，这样能重合得准。

高度也不宜过高，便于观测。

测定方法与上述测水天线相同。

③利用太阳测定指标差
由于测太阳影象重合不易，所以一般均测影、实象上下相切。

指标臂放在o o，配好滤光片对准太阳，转动鼓轮，上切一次读数为m i,再下切一次读数为m2,两
次相切读数的平均值等于两象重合的读数m0，即：因此，指标差1=0 —m0
用太阳测指标差的优点是可以检查观测的质量，下切读数m2与上切读数m i之差等
于太阳视半径的4 倍,由观测求出太阳视半径：
m2——m1
R=——————
4
这样，测定的太阳视半径R°可与《航海天文历》中列出当天太阳视半径值相比较。

两者一致，说明观测可靠，所测指标差可用。

如两者相差超过0 /。

2，应重新测定
指标差。

最后应指出，当指标差超过6/时，就应缩小它。

方法是：将指标臂置于0000/、
0 处，通过调整定镜下面螺钉，使星体或水天线重合。

调整指标差后，定镜的垂直性被破坏。

因此，还得重新校正定镜的垂直性，再测定指标差，重复上述校正方法直至指标差小于6/为止。

5：观测前的准备工作
（1）如室内外温度相差较大，应提前半小时左右将六分仪箱子放到室外遮阴的通风处，使六分仪逐渐适应露天的温度。

（2）准备好观测记录簿、铅笔等。

（3）检查、校正六分仪动镜、定镜，调整好望远镜焦距，根据需要选配好滤光
片。

（4）测定指标差、记下观测值。

6：观测天体高度的注意事项
（1）观测位置要合适，要选在避风、避浪、避震、视野宽阔，测天要迅速而准确。

水天线不清时，位置低些好。

风浪大时，水天线呈锯齿波形，位置高些好。

（2）当太阳下方有云层，海上有薄雾或临近两种不同颜色海水交汇的海面时，在天边往往呈现一条或几条阴影和水天线相混淆。

这时，应注意识别真假水天线，用望远镜能够隐约地到最高、
最远的一条是真水天线。

（3）掌握六分仪的技术质量状况。

7：观测天体高度的要领
将指标臂移到0，竖拿六分仪，望远镜对准观测的天体，调整好焦距。

如测太阳，还应选配滤光片，由于望远镜的视野有限，可微睁左眼协助搜索，直到要观测的天体出现在望远镜的视野内。

这时在定镜右半侧镜子中看到的便是要观测的天体的反射影像。

然后，左手捏紧指标杆的弹簧夹。

右手握住把手慢慢地向下转动六分仪架体，使望远镜逐渐朝向水天线，而左手则平稳地调整指标杆，保持天体的反射影像在望远镜的视野中，直到同时看到天体和水天线为止。

如测太阳，则在望远镜光轴已基本转到水天线位置时，移开定镜前的深色滤光片或改用浅色的。

接着转动鼓轮，调整天体反射影像的位置。

如天体在下降，把天体反射影像拉到水天线上面一点；如天体在上升，则把天体反射影像拉到水天线下面一点。

若观测太阳或月亮，则是以准备观测的上边缘或下边缘为基准，来调整它的反射影像的位置。

通常是测太阳的下边高度，上午观测，太阳高度在上升把它的下边缘与水天线重叠稍
许，重叠部份看起来象个白点；下午观测，太阳高度在下降，则把它的下边缘拉到水天线的上方，略微离开一点，两者的间隙象是自段黑线，在白点消失或黑线断开的瞬间，就是准确相切的时间。

如果是观测星体，则事先用星球仪或索星卡求出观测刻天体的概略高度和方位。

把天体高度定在六分仪上，然后将望远镜略向天体方位方向的水天线，以六分仪垂线为轴线，沿水天线左右来回搜索，直到要观测的天体反射影象出现在望远镜视野内，然后，转动鼓轮，调整天体反射影像的位置，如同上述。

测量高度时，要求六分仪刻度弧平面与天体垂直圈重合，即要求六分仪刻度弧平面垂直于水天线，而且与天体的方位一致。

找天体垂直圈的方法是：以望远镜光轴为轴，左右摇摆六分仪，则在望远镜视野中看到天体的反射影像也作弧线状的摆动。

弧线的最低点是天体垂直圈的方向，测者应转动身体，调整六分仪望远镜的方向，使弧线的最低点处于望远镜视野中央，这样六分仪的方向和天体方位一致，即六分仪处于垂直位置了。

在等待相切的过程中，由于天体方位不断变化，天体垂直圈也随之改变，天体反射影像摆动弧线的最低点也随之在水天线上移动。

因此应继续摆动六分仪，让天体反射影像继续划出弧线，测者继续调整望远镜方向，以保持弧线最低点处于望远镜视野中央。

随着天体反射影像逐渐接近水天线，摆幅也应随之减小，等待天体反射影像在视野中央弧线最低点上与水天线准确相切。

要领可归纳为：大摆找切线，小摆找切点，微摆等相切。

当天体反射影像与水天线刚好相切时，立即启动或按停秒表，以便确定测天时的世界时。

六、注意事项
由于测天的时间问题，该项实验有时要在中午（中天）、早晚（测星）进行。