11.0-天文定位.

航海学第十一章天文定位第十章天文定位教学要求--------------教学内容--------------总结--------------教学要求1.课时:36节2.教学要求掌握天体高度观测与改正了解高度差法求天文船位线原理掌握求天文船位线的方法掌握太阳中天高度求纬度及太阳移线定位了解测星定位的方法教学内容一、航海六分仪(sextant)二．观测天体高度的方法及注意事项三、天体高度改正四、高度差法求天文船位线五、太阳中天高度求纬度六、太阳中天移线定位七、测星定位一、航海六分仪(sextant)望远镜动镜定镜滤光片滤光片刻度孤鼓轮游标指标杆支架松紧夹1.六分仅的结构与作用结构:光学系统测角读数装置架身一、航海六分仪(sextant)望远镜(telescope)动镜(indexglass)光学系统定镜(horizontalglass)滤光片(shadeglass)一、航海六分仪(sextant)主弧(arc)刻度弧(arc，limb)指标杆(indexbar)余弧测角装置鼓轮(drum)松紧夹(clip)游标尺(vernier)一、航海六分仪(sextant)2．六分仅的测角原理用六分仪测得的天体高度=定镜和动镜间夹角的两倍。一、航海六分仪(sextant)主弧读数3．六分仅测角读数余弧读数一、航海六分仪(sextant)4．六分仪误差的测量与校正1)不可校正误差:器差偏心差棱性差刻度差一、航海六分仪(sextant)2)可校正误差动镜差（垂直差）:动镜与刻度弧平面不垂直定镜差(sideerror):定镜与刻度弧平面不垂直一、航海六分仪(sextant)定镜差校正螺丝指标差校正螺丝动镜差校正螺丝指标差(indexerror)：动镜与定镜不平行所产生的误差。利用水天线测定利用星体测定利用太阳测定（较准确，可检验）上边相切:m1;下边相切:m2要求：R与当日太阳视半径相差不能超过0′.2指标差的绝对值不能超过6′一、航海六分仪(sextant)一、航海六分仪(sextant)二．观测天体高度的方法及注意事项1．测太阳高度1)拉——把太阳的反射影像拉到水天线附近2)切——摆动六分仪，观测太阳下边缘与水天线准确相切3)记时——记下天体准确相切的时间二．观测天体高度的方法及注意事项2．观测星体高度测星一般是在晨昏朦影时主要航用亮星已出现；水天线清楚；容易观测星体中心亮点和水天线相切二．观测天体高度的方法及注意事项3．观测天体高度的注意事项1)左手取出，右手握住手柄；2)检查、校正动镜差和定镜差，测定指标差；3)选择观测位置，观测迅速而准确；4)真假水天线；二．观测天体高度的方法及注意事项5)水天线不清时，观测位置最好低些；风浪大时，水天线呈锯齿形，观测位置最好高些；6)适当滤光镜；7)自然站立，不允许倚靠物体；8)使用六分仪应注意防潮、防震、防暴晒、防碰撞等。二．观测天体高度的方法及注意事项三、天体高度改正影响天体高度的因素1．蒙气差(refraction)ρ恒为“-”；避免观测小于15°的天体，最好观测高度大于30°的天体。2．眼高差(dip)d订正值恒为“－”眼高越高，眼高差越大高度为引数查得眼高差d《天体高度方位表》和《航海天文历》三、天体高度改正3．天体视差(parallax)P视差订正值恒为“+”天体高度取决于距离地平视差(horizontalparallax)三、天体高度改正4．半径差(semi-diameter)SD观测下边高度SD为“+”观测上边高度SD为“－”随地球离太阳距离而变化最近时，SD最大为16．3’最远时，SD最小为15．8’三、天体高度改正求天体真高度计算:ht=hs+(i+s)+d+c+c’1．求太阳真高度一般都测太阳下边缘高度查表引数：眼高差表太阳改正表三、天体高度改正改正步骤:六分仪高度读数hs指标差和器差i太阳下边观测高度h⊙眼高差d太阳下边高度总改正C太阳高度补充修正C’太阳地心真高度ht三、天体高度改正2．求星体真高度六分仪高度指标差和器差织女星观测高度眼高差星体总高度改正3．求行星真高度三、天体高度改正四、高度差法求天文船位线1、高度差法天文船位线三要素：计算点（Ψ,λ）：计算方位Ac：高度差（截距）Dh2、求太阳和行星船位线步骤区时（船时SMT）ZT日/月区号ZD近似世界时GMT′日/月停秒表天文钟时间CT秒表读数WT天文钟钟差CE测天世界时GMT四、高度差法求天文船位线整小时格林时角GHA′整小时赤纬Dec′Δ分、秒时间变量m.s改正Δ改正Δ′格林时角GHA赤纬Dec推算经度推算纬度地方时角LHA四、高度差法求天文船位线四、高度差法求天文船位线计算高度：计算方位：公式使用注意事项a.测者纬度，不论是北纬还是南纬，一律取正值；b.天体赤纬δ，与测者纬度同名时取正值；与测者纬度异名时取负值；c.天体地方半圆时角t，不论是东行的还是西行的，一律取正值；d.sinh值为正(＋)时，高度h取小于90的正值；sinh值为负(－)时，高度h取小于90的负值，即为负高度；e.天体方位A为半圆方位角，取值范围在0～180之内，第一名称与测者纬度同名，第二名称与半圆地方时角同名。cottancossincotAcscttsinhsinsincoscoscost太阳（中版）太阳（英版）六分仪高度hshs指标差和器差i+si+s眼高差dd总改正cc附加改正c′真高度htht计算高度hchc高度差DhDh四、高度差法求天文船位线金星和火星木星和土星六分仪高度hshs指标差和器差i+si+s眼高差dd总改正cc附加改正c′真高度htht计算高度hchc高度差DhDh四、高度差法求天文船位线3、求恒星船位线步骤：整小时春分点格林时角GHAγ′共轭赤经SHA赤纬Dec分、秒春分点时角变量m.s格林时角GHA推算经度推算纬度地方时角LHA四、高度差法求天文船位线六分仪高度hs指标差和器差i+s眼高差d总改正c真高度ht计算高度hc高度差Dh四、高度差法求天文船位线4、画天文船位线墨卡托海图绘图法找作图点；画计算方位线；截取截距；白纸上绘图法作经纬线；画简易墨卡托海图；同上作图；四、高度差法求天文船位线五、太阳中天高度求纬度船位线求取方便、误差最小、正午船位。1、观测太阳中天高度求纬度原理Φ=Z+Dec符号确定规则：向北观测，H为N，反之为SZ与H的名称相反Z与Dec同名时相加Φ与之同名Z与Dec相减Z与Dec异名时大值减小值Φ与大值同名五、太阳中天高度求纬度2、预求太阳中天区时ZTZT=LMT十DλDλ=λm－λ1200LMT：太阳中天时测者的地方平时(未知)格林经线上太阳上中天的地方平时来代替。五、太阳中天高度求纬度Dλ：太阳中天时时区中线经度与测者经度之差(未知)。区时的时区中线经度λm与区时1200的推算经度λ1200之差代替。λE为“+”，λw为“—”中天前后数１０秒钟之内高度变化非常缓慢、误差忽略不记。五、太阳中天高度求纬度3、观测太阳中天高度求纬度的计算步骤：太阳中天高度并不一定是太阳的最大高度。当太阳高度变化率为零时，才发生最大高度。时角变化影响高度变化的原因：赤纬的变化测者纬度的变化五、太阳中天高度求纬度区时1200的推算船位所用区时的时区中线经度λm区时1200的推算经度λ1200经差Dλ从《航海天文历》中查阅太阳格林上中天的地方平时LMT日/月经差Dλ太阳中天区时（准确到分钟）ZT′日/月区号ZD太阳中天世界时GMT′整小时太阳的赤纬Dec′赤纬差数d(Δ)改正Δ′太阳中天赤纬Dec五、太阳中天高度求纬度太阳中天六分仪高度hs指标差和器差i+s眼高差d总改正c附加改正c′太阳中天真高度ht太阳中天真顶距Z太阳中天赤纬Dec观测纬度φ五、太阳中天高度求纬度例题：2005年10月17日，船时SMT=1030，推算船位φC=31°40′.0N，λC=130°12′.0E，计划航向CA=225°，航速V=10节，预求太阳上中天区时。中天时观测太阳下边缘六分仪高度hS☉=48°10′.2，已知指标差和器差i+s=-1′.0，测者眼高e=15.4米，求太阳上中天时测者的纬度。五、太阳中天高度求纬度六、太阳中天移线定位1、太阳移线定位的条件太阳移线定位的精度要求：两次观测的时间间隔约为1~2h太阳方位变化约为30°～50°为宜，以不小于30°太阳移线定位时机：中天前后一段时间太阳移线地区：低纬度海区内2、太阳中天移线定位方法白天天文定位的基本方法（计算简便，误差小）直接平移天文船位线,图1转移方法：转移作图点,图2六、太阳中天移线定位转移船位线法（无转向）转移船位线（有转向）七、测星定位测星定位是天文定位的重要方法优点：船位精度较高、短时间、推算误差的甚小。缺点：可观测的时间较短（低纬海区20~40min）、水天线不如白天。（一）测星定位时机有可供观测的星体可见水天线1．晨昏朦影：黎明和黄昏(twilight)：在太阳视出之前和视没之后天空中所呈现的微光现象。民用晨昏朦影航海天文七、测星定位七、测星定位民用晨昏朦影：太阳由民用晨光始到视出所经历的时间为民用晨光；太阳由视没到民用昏影终所经历的时间为民用昏影。晨光始（或昏影终）：太阳地心真高度为-6°时。天空明亮，水天线清晰，少数较亮的恒星和行星。七、测星定位航海晨昏朦影：太阳由航海晨光始到民用晨光始、民用昏影终到航海昏影终所经历的这两段时间。航海晨光始（或昏影终）：太阳地心真高度为-12°时。较多的星体，水天线隐约可见。七、测星定位七、测星定位天文晨昏朦影：太阳由天文晨光始到航海晨光始、航海昏影终到天文昏影终所经历的这两段时间。天文晨光始或天文昏影终：太阳地心真高度为-18°时。2.测星定位时机注意点：纬度与晨昏朦影时间的长短关系：随着的增高而渐长。测星定位的良好时机：在民用晨光始（或昏影终）前后一段时间内。太阳地心真高度在-3°~9°时(其中-6°最好)；测者要在该段时间内观测3颗或3颗以上的星体来定位。七、测星定位3.测星定位的准备工作：预求测星船时，选星，检查、校正六分仪等。预求测星船时ST晨光测星：ST0600推算经度预求民用晨光始船时。昏影测星：STl800推算经度预求民用昏影终船时（提前几分钟开始观测）。七、测星定位计算公式为：ST=LMT十DλLMT—晨光始或昏影终时测者的地方平时（格林经线上地方平时）。Dλ—晨光始或昏影终时，船时经度减去船位经度。七、测星定位(二)、星空（starrysky）1．航用恒星航海用恒星仅有159颗中版航海天文历插页列出44颗常用恒星、英版(航诲天文历)则57颗常用恒星最常用实际上常用的仅有二十几颗七、测星定位2．星等、星座和星名星等(magnitude)：用来表示天体视亮度的等级。依其亮度分为6个等级；国际上规定，一等星的亮度为六等星亮度的100倍，即星等相差5倍。星等增加亮度暗；星等减少一等，则亮2．512倍。七、测星定位金星：平均星等-3．8(-3．0～-4．4)最亮一等星：大角、织女一、五车二、天津四月亮在满月时-12.6太阳-26．8航用恒星-1．6～+3．744颗常用恒星2．5以下七、测星定位星座(constellation)：将天空中肉眼能看到的恒星，按其排列形状划分的若干区域。中国古代将天空划分28个星宿。黄道十二宫(ZodiacalSigns)：将黄道带按赤经每30°划分为一宫，共有十二宫。国际88个星座。七、测星定位星名(starname)：每颗恒星所命名的名字。命名：是按每个星座中亮度排列顺序的，在星座名称后附上希腊字母，最亮α，其次是β、γ、δ等一直顺列下去。专名：如天琴座星α，其名叫织女一。星座内星数超过24颗时，则按该星座内赤经顺序附加数字表示，如天鹅座61星、玉兔座27星等。七、测星定位(三)、测星定位的步骤，四个步骤1、准备工作1）．预求测天船时ST，并记录相应的推算船位2）．检查、