009第五章 求天体真高度(07版)

7.31 h '+ h ' 404
天体越高，蒙气差越小。
在天体高度大于30°时，气温气压对蒙气差的影响可
以忽略不计。因此，当天体高度大于30°时，平均蒙
气差可以代替实际蒙气差。
为了使求得的平均蒙气差来代替实际蒙气
差而不产生较大误差：
通常要避免观测高度小于15°的天体。
从0°向右到5°一小段弧长叫余弧，读数为负
（－）。 六分仪测角读数分别可由刻度弧、鼓轮和游标三 个部分相加读出。
h＝51°21´. 6
(2) 余弧仪测角读数 ））
余弧读数= -(整度数＋（60-从鼓轮和游标上读取的分和分的小数）)
= -(1°+(60 －45.8))=-1°14.2
二、航海六分仪的检查和校正
hs 1726.4 i+s - 1.8 c - 11.2 ____________________ ht 1713.4
弧、鼓轮和游标的分划刻度不准所致。
这三项系统误差统称为六分仪器差S，出 厂前已测定好， 可以从六分仪箱盖内的六分仪鉴定书中， 以测角为引数查取，供观测高度后的修
正。
2．可校正误差 (1) 垂直差又称动镜差(perpendicularity) 产生原因：动镜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。
(3) 指标差i(index error) 定义：刻度弧上的0°与动、定两镜平 行时的六分仪读数m之差称为指标差i 。 i＝0°－m 产生原因：当动镜和定镜平行时，指标 臂不指0。
① 利用水天线测定指标差
指标臂放在0°，直射和反射水天线上下 错开，则存在指标差i。
转动鼓轮，使直射
和反射水天线严密
最好观测高度大于30°的天体。
2．眼高差d (dip)
B'
测者视地平与真地平 之间的夹角称为眼高 差或海地平俯角。 眼高差订正恒为“－”
Z
B
ρ
A e
ho h〃 d F
h' t H M
眼高差计算公式为：
d 1.758 e(m)
用它来代替实际观测时的眼高差将会产生一定的
误差，该误差属未定系统误差。
3．求星体真高度
(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》＋《星体高度改正表》 ＝hs﹡＋（i+s）＋d＋c 眼高差表：共用。 星体高度改正c：实际上就是平均蒙气差表，查 表引数观测高度。
例4-5-3 2004年7月6日，测得织女一高度读数1726.4， 指标差和器差为-1.8，测者眼高e 为21m，求织女一真高 度。
例4－5－2 2004年4月26日，测得太阳下边六分仪 高度读数3205.4，指标差和器差为－1.2，测者眼 高e 为8m，求太阳真高度。
英版《航海天文历》
hs 3205.4 i+s - 1.2 d - 5.0 __________________ h ρ p SD ht 3159.2 - 1.6
第二节 求天体真高度
天体观测高度ho=hs+（i+s） 一、影响观测高度的因素
1．蒙气差 (refraction)
天体视方向与天体
真方向的夹角称为 蒙气差或折光差。
B' Z B
ρ
ht´=h´-ρ
蒙气差订正值恒为
A h' h' t H
“－”。
1．蒙气差 (refraction)
平均蒙气差经验公式为： ρ0＝1.002 cot
第一节 航海六分仪
一、航海六分仪及其测角原理 1．六分仪的结构 六分仪(sextant)的构件和名称
2．测角原理 六分仪的测角原理基于平面镜反射定理 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 两镜夹角的二倍。
1= 2
S
3= 4
R D
ht
O
R sin p cosh't D
天体距离越远，视差越小; 天体越高，视差越小; 恒星p≈0 ;木星、土星 p＝0 。 实际上需要改正视差的只不过是太阳、金 星、火星和月亮四个天体的地面真高度
4．半径差SD (semi-diameter)
Z
天体中心高度与所测 下边(或上边)高度之
差称为半径差SD。
太阳高度观测方法:大摆找切线，小摆找切点，微摆等相切
指标臂放在0°加好滤光片，对准太阳保 持垂直，左手捏紧指标杆的弹簧松紧夹， 右手向下转动六分仪架体，转动期间保 持太阳在视野中，接近水天线时，去掉 定镜前滤光片或换淡色滤光片，以免看 不见水天线。轻轻摆动六分仪，可见太 阳影像移动的弧线，同时要稍微改变面 对方向使望远镜中心对准圆弧最低点， 如图。然后，左手转动鼓轮，上午应将 太阳下边与水天线重叠少许，下午则将 太阳下边拉到水天线上方少许，最后， 等待相切。中天时，由于太阳方位变化 很快，需要直接测出太阳高度。当太阳 下边与水天线相切时，即可得到观测瞬 间太阳下边六分仪高度读数h，并应记下 相切时的准确世界时。
航海六分仪使用和观测天体注意事项
⑸检查、校正六分仪动镜和定镜，测定指标差。 ⑹在船上要选择避风、避震、避烟、视野开阔的位 置观测，一般在驾驶台两侧或罗经甲板，观测天体 要迅速而准确。水天线不清时，观测位置低些好。 风浪大时，水天线呈锯齿形，观测位置高些好。 ⑺应注意识别真假水天线，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。 这时可用双筒望远镜向左右观看，所看到左右连续 的一条是真水天线。 ⑻保管和使用六分仪，应注意防潮、防震、防暴晒、 防碰撞等。
当指标差i超过6′时，就应缩小它。
方法是：将指标臂置于000.0处，调整 定镜后面接近架体的校正螺丝 。 使星体或水天线的直接影像和反射影像 重合。 重新校正定镜的边差，再测定指标差，
校正六分仪的步骤：
动镜垂直差
定镜边差
测定指标差
是
i > 6/ 校正指标差
否
记下指标差
利用远物标校正航海六分仪！
第四篇 天 文 航 海
广东海洋大学航海学院 航海教研室
第五章 求天体真高度
由天文航海定位原理已知，利用天体来测定船位，
必须得到天文船位圆的半径，也就是天体的真顶距，
航海上常通过天体高度来得到这项船位圆要素。
六分仪就是用来观测天体高度的测角仪器。掌握观
测天体高度的方法和改正观测高度求真高度就是本
章要解决的问题。
1．永久性误差
永久性误差是由于制造工艺的缺陷而引 起的系统误差。 (1) 偏心差(centering error)：指标臂的 转轴中心与刻度弧的中心不重合所引起
的误差。
(2) 棱性差(optical error)：动镜、定镜及 滤光片前后镜表面互相不平行，各镜表
面不平而引起的偏差。
(3) 刻度差(worm and rack error)：刻度
动镜
A
HBA=3+4= 23
H
定镜 O
望远镜 水天线
B
透明镜 反射镜
OAB=22
刻度弧
h= HBA- OAB= 23- 22=2(3- 2) =2
天体高度是动定两镜平面夹角的二倍。
3．六分仪测角ห้องสมุดไป่ตู้数的读取法
在六分仪的刻度弧上，从0°向左到140°一段弧 长叫主弧，读数为正（＋）；
否
|R-R | ≤0’.2
是
i=o°-m
例4－5－1：2004年3月21日，用太阳测 指标差，测得上切读数m1=－34.0, 下切 读数m2=30.5；求指标差i，并检查指标 差的观测质量。
由《航海天文历》查得当天的太阳视半 径为16.1 R =(30.5＋ 34.0)/4= 16.1 i= 0°－(－34.0+ 30.5)/2 = 1.75
M
h
h
h H
半径差的订正值有 “±”。
中心高度 h ＝上边高度 h －半径差SD


h ＋半径差SD ＝下边高度
天体的视半径（半径差）是随天体和地球之间距离而
变化。s in S .D. R D 如当地球最靠近太阳时，SD最大为16´.3(12月～1 月)；最远时，SD最小为15´.8(6月～7月)，平均视半
相接成一直线，此 时六分仪读数为m， 则 i＝0－m 。
② 利用星体测定指标差
观测星体高度时，可利用星体测定指标 差。所选用的星体不宜太亮，这样能重 合得准。 测定的方法与上述测水天线的 方法一致。
③ 利用太阳测定指标差
由于测太阳影像较大，重合不易，所以一般采 用实像反射影像上下相切的方法。指标臂放在
+ 0.1 + 16.0
3213.7
hs 3205.4 i+s - 1.2 c + 9.5 c + 0 .0 __________________ ht 3213.7
中版《航海天文历》
hs i+s d h c c ht
3205.4 - 1.2 - 5.0 3159.2 + 14.6 - 0 .1 3213.7
0°，选好滤光片对准太阳，转动鼓轮。
上切一次，其读数为m1 ，
下切一次，其读数为m2，
m1 m 2 m 2
i = 0°-m
用太阳测定指标差可以检查观测的质量。
太阳观测视半径为：
m 2 m1 R 4

m1 m0 m2
|太阳当天视半径R－太阳观测视半径R|≤0´.2
上切读数m1
下切读数m2
径为16´.0。
航海天文历中天体位置表的太阳栏内，列有三天一值
的太阳视半径，可根据日期查取。
二、天体观测高度的改正
1．天体高度逐项改正 h＝hs＋（i+s）－d－ρ＋p±SD 2．求太阳真高度
h
⊙ t
⊙ ＝ h s ＋（i+s）－d－ρ
＋p＋SD
h ＝ h s ＋（i+s）－d－ρ ＋p－SD
⊙ t

在英版《航海天文历》首页左边的观测高度修正 表，是将几项组合起来，编成太阳高度改正表。
p h ⊙ ＝ h ⊙ ＋（i+s）－d－ρ ＋0 t s h cos t
＋SD
p0 h ⊙ ＋（i+s）＋（－d）＋（－ρ ＋ ＝ s
h cos t
＋SD ）
h ⊙ ＋（i+s）＋《眼高差表》＋《太阳下边改正表》 ＝ s
物标到测者的距离大于1海里。 否则会产生视差 但如果所测物标较近，由于光线到达六分仪的
两镜是不平行的，其间存在一个夹角y，称为
六分仪视差角y。当物标无穷远时，视差为零， 物标越近，视差越大。
航海六分仪使用和观测天体注意事项
⑴左手拿住六分仪的架体将六分仪从仪器盒中取出，然后右手握住手 柄。注意不应随意拿取六分仪的其它部位。 ⑵使用滤光镜时，应按次序一片片地转动，不允许抓住整个滤光镜组 一起转动。转动持续标臂时，务必用左手指捏紧松紧夹，不允许转动 指标臂时放松松紧夹，这样易将蜗杆螺钉与刻度弧齿槽打磨受损，产 生误差。 ⑶使用望远镜之前应先调好焦距，使影像变得清晰。进行观测时应两 脚与肩等宽平等自然而立，不允许倚靠物体。 ⑷观测太阳应加适当滤光片，以防伤害眼睛。当指标臂放在0°观测太 阳可见直射和反射两个影像，如果只见到一个太阳，原因可能是： 动镜或定镜前的滤光片加得太厚，使反射或直射太阳影像被挡住。 动镜或定镜的镜面倾斜过大，造成反射太阳影像严重偏离，不能进入 望远镜，此时应先检查校正六分仪。 如果看到两个以上太阳，原因可能是： 滤光片间彼此不相平行。滤光镜位置移动或镜片质量问题。
(2) 边差又称定镜差(side error) 产生原因：定镜镜面不垂直于刻度弧平 面。 检查与校正：加适当滤光片，将指标臂 放在0°，六分仪保持垂直对准太阳(或 星体)，
观察太阳（或星体）和其反射影像是否 有左右分开现象。 如有说明存在边差。
可用校正扳手调
整定镜后远离架
体的校正螺丝 。 直到天体的直射 影像与反射影像 重合为止。
实际眼高差与表列眼高差不一致，是引起天文船
位线和天文船位系统误差的主要原因之一。
3．视差(parallax)
天体地心真高度与地 面真高度之差称为天 体视差p。 ht = ht´+p
R D sin p sin(90 h 't )
Sinp=sinp0cosht´
Z
B p ht´ D B´
A
p0
h ⊙ ＋（i+s）＋d＋c ＝ s
(1) 眼高差表d：以测者眼高e(m或ft)查取眼高差。 查中版表时需作简单内插。 (2) 太阳改正表c：查表引数为观测日期段和太阳 下边或上边观测高度，分别查取太阳下边或太阳上 边的高度改正，查中版表时需作简单内插。（在改 正时，要注意观测日期。） 英版无需内插。