集美大学航海学2教案：求天体真高度汇总

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。

第一节航海六分仪

六分仪是从古代测角仪器不断发展而来的，它具有测量精度高、操作方便、结构简单、完全独立、重量轻等优点，故一个世纪以来一直作为航海天文定位的观测仪器。

图4－5－1

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，如图4-5-1所示：

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。如图4-5-2：∠1＝∠2 ∠3=∠4

∠HBA=∠3+∠4=2∠3 ∠OAB=2∠2

根据“三角形外角等于不相邻的两个内角之和”定理，在ΔABO中

h＝∠HBA－∠OAB=2∠3－2∠2=2(∠3－∠2)

＝2ω(∠3为ΔABD的外角)

由此可知，在海上从六分仪望远镜中看到天体S反射影像与水天线H相切时，天体高度h等于定镜和动镜夹角ω的二倍。在六分仪的制造中，按动镜A实际转动角度的二倍在六分仪刻度弧上刻注度数，因此从刻度弧上可直接读出天体高度h的角度值。

图 4－5－2

3．六分仪测角读数的读取法

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（＋）；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。

(1) 主弧读数

如图4-5-3所示，六分仪测角读数为：

从刻度弧读取44?，从鼓轮读取31'，从游标读取分的小数为0.'6，则读数为44?31.'6。

图 4－5－3 图 4－5－4

(2) 余弧仪测角读数

余弧读数与主弧读数大体相同，由于机械构造上的原理，鼓轮倒转时从60'、50'、40'、30'……由大向小反向变化，指标臂向右移动。因此，鼓轮倒转一周，指标臂向右移1?。所以，应用60'减去从鼓轮和游标上读取的分和分的小数，其差才为正确读数。如图4-5-4，从鼓轮和游标读取的分数是25.'4，则正确读数为－(60'－25.'4)＝－34.'6。

二、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。

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(option 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，我们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

准确的六分仪读数必须使六分仪保持下列状态：

动镜和定镜与刻度弧平面要垂直；当指标臂指0°时，

动镜和定镜要互相平行。因此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两条要求。

(1) 垂直差又称动镜差(perpendicularity) 图 4－5－5

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。如图4-5-5，眼睛置于动镜后，如果从动镜中看到的反射刻度弧与直接看到的刻度弧成一连续的弧线时，表示