大連海事大學(xué)航海學(xué)2課件-觀測(cè)天體定位

第四篇天文航海

大連海事大學(xué)航海學(xué)院航海教研室丁勇第七章觀測(cè)天體定位

白晝太陽移線定位。晨昏測(cè)星定位。

第一節(jié)觀測(cè)太陽移線定位

一、太陽移線定位的條件

兩次觀測(cè)間的時(shí)間間隔越短，推算誤差就越小。

兩船位線的交角應(yīng)在30°～90°范圍之內(nèi)，以趨近90°為最佳，在一般情況下：兩次觀測(cè)的時(shí)間間隔一般約為1h～2h；太陽方位變化約30°～50°，以不小于30°為宜。

二、太陽移線定位的有利時(shí)機(jī)

太陽在中天前后其方位變化較快，在較短的時(shí)間內(nèi)，太陽方位變化就可超過30°。太陽中天前后一段時(shí)間是觀測(cè)太陽移線定位的有利時(shí)機(jī)。

三、移線定位方法

1.直接平移天文船位線法

（1）兩次觀測(cè)間無轉(zhuǎn)向的移線定位方法

CAC1ZT1C2ZT2ss（2）兩次觀測(cè)間有轉(zhuǎn)向的移線定位方法C1ZT1C2ZT2ss2.轉(zhuǎn)移作圖點(diǎn)（計(jì)算點(diǎn)）法如果需要直接畫出轉(zhuǎn)移船位線或者船位線與計(jì)劃航線CA接近平行時(shí)，均可采用轉(zhuǎn)移作圖點(diǎn)法來作轉(zhuǎn)移船位線。該法可分為作圖轉(zhuǎn)移法和計(jì)算轉(zhuǎn)移法。（1）作圖轉(zhuǎn)移法（2）計(jì)算轉(zhuǎn)移法

例4－7－11996年9月7日，ZT1050，c35°07'.0N，λc122°11'.0E，計(jì)劃航向CA012°，航速V12'，測(cè)得太陽下邊沿六分儀高度hs57°42'.9，CT'02h54m10s，WT35s，CE03m22s(快)，(i+s)=+1'.6，e16.0m，求ZT1050的太陽船位線.船舶繼續(xù)航行，預(yù)求中天區(qū)時(shí)ZT，中天時(shí)向南測(cè)得太陽下邊沿六分儀高度Hs60°29'.2，求中天觀測(cè)船位

SMT 10－50 7/9

ZD－08____________________________ GMT‘ 02－50 7/9

CT 02－54－10 7/9

WT －35 CE －03－32_____________________________ GMT 02－50―13 7/9 GHA‘ 210－29.8 Dec’ 6－00.8 Nd-0.9 ms 12－33.3 d’

－0.8 ______________________________________________________________ GHA 223－03.1 Dec 6－00.0 N λc 122－11.0E________________________________________________________________LHA 345－14.1 14－45.9E hc＝arcsin（sincsinDec＋cos

ccosDeccosLHA）Ac＝arcctg（cos

φtgDeccscLHA－sinφctgLHA）

hc 57－51.7

Ac151°.5hs

57－42.9i+s

1.6d

－7.1c ＋15.4_____________________ht57－52.8hc 57－51.7______________________Dh＋1.11200-1050=1h10m12kn1h.1666=14′φc35°07′.0Nλ2122°11′.0ECA012°A151°.5105012001200φc35°20′.7Nλc122°14′.6Eφc35°07′.0Nλc122°11′.0EAc151°.5Dh+1′.15′10′經(jīng)過航跡推算，可知1200推算船位:c 35－20.7 N λc 122－14.6 E

LMT11－58 7/9 ZD－9_________________________ ZT11－49 7/9 ZD－8________________________ GMT’03－49 7/9

Dec’ 05－59.8Nd－0.9d’ －0.7 __________________________Dec 05－59.1N

hs60－29.2Si+s +1.6d －7.1c +15.4___________________ht 60－39.1SZ 29－20.9NDec’ 05－59.1N___________________o 35－20.0Nφo35°20′.0Nφc35°07′.0NDφ13′.011491149-1050=59m12kn0h.98=11′.811′.811′.811′.811491149φo35°20′.0Nλo122°20′.2E1200-1050=1h10m12kn1h.1666=14′φc35°07′.0Nλ2122°11′.0ECA012°105012001200φc35°20′.7Nλc122°14′.6Eφc35°07′.0Nλc122°11′.0EAc151°.5Dh+1′.15′10′第四節(jié)晨昏測(cè)星定位

測(cè)星定位是天文定位的重要方法。其優(yōu)點(diǎn):能在晨光昏影的短時(shí)間內(nèi)求得觀測(cè)船位，且推算誤差的影響甚小，因此定位精度較高。其缺點(diǎn)：一是測(cè)星的時(shí)間較短，在低緯海區(qū)一般只有20～40分鐘，二是晨光昏影時(shí)星光較暗，水天線也不如白天清晰，所以觀測(cè)星體要比觀測(cè)太陽困難一些。

一、測(cè)星時(shí)機(jī)

測(cè)星定位必須同時(shí)具備下述兩條件：一是有可供觀測(cè)的星體；二是可見水天線。一天中只有在黎明(晨光)和黃昏(昏影)這兩段時(shí)間內(nèi)才可同時(shí)滿足上述兩條件。

1．晨光昏影

航海上一般把黎明和黃昏這兩段時(shí)間統(tǒng)稱為晨光昏影(morningandeveningtwilight)。

晨光昏影分成三個(gè)階段。

(1)民用晨光昏影

太陽上邊沿與水天線相切時(shí)稱太陽視出或視沒。

水天線民用晨光視出太陽真高度ht＝－6°時(shí)，稱民用晨光始或民用昏影終。

水天線－6°民用晨光始民用昏影終民用昏影民用晨光昏影視沒民用晨光始民用晨光(2)航海晨光昏影

太陽真高度ht=-12°時(shí)稱航海晨光始或航海昏影終。水天線－6°民用晨光昏影民用晨光始民用昏影終－12°航海晨光始航?；栌敖K－18°天文晨光始天文昏影終航海晨光昏影天文晨光昏影

太陽真高度ht=-18°時(shí)稱天文晨光始或天文昏影終。晨光昏影時(shí)間的長短，取決于測(cè)者的緯度，緯度越高，晨光昏影時(shí)間越長，緯度越低，晨光昏影時(shí)間越短。2．測(cè)星時(shí)機(jī)

太陽真高度在－3°～－9°之間是測(cè)星定位的良好時(shí)機(jī)。民用晨光始或民用昏影終前后一段時(shí)間。這段時(shí)間在中低緯度一般只有20～40分鐘。

3．預(yù)求測(cè)星區(qū)時(shí)ZT

早晨測(cè)星，利用ZT0600的推算船位預(yù)求民用晨光始區(qū)時(shí)；

黃昏測(cè)星，則利用ZT1800的推算船位預(yù)求民用昏影終區(qū)時(shí)。

ZT=LMT＋Dλ

Dλ=λm－λcLMT：晨光始或昏影終時(shí)測(cè)者的地方平時(shí)，可由《航海天文歷》查出的格林經(jīng)線上的晨光始或昏影終的地方平時(shí)來代替；

Dλ：晨光始或昏影終時(shí)，所在時(shí)區(qū)中線經(jīng)度與測(cè)者經(jīng)度之差，可用所用區(qū)時(shí)的時(shí)區(qū)中線經(jīng)度與ZT0600或ZT1800的推算經(jīng)度之差來代替。在《航海天文歷》歷書中每三天給出格林經(jīng)線上晨光始或昏影終的地方平時(shí)，需要進(jìn)行緯度內(nèi)插

例4－7－41996年3月21日，ZT1530，c36°54'.0N，λc122°45'.0E，CA002°，V10'，預(yù)求民用昏影終區(qū)時(shí)。

按航向，航速求得2T1800的推算船位φc37°18'.5N

λc122°46'.5E

LMTT183721/3

△Tφ

＋1

____________________________________LMT183821/3DλE

－11____________________________________ZT182721/34.求日出或日沒時(shí)的區(qū)時(shí)

船舶航行燈的開啟和關(guān)閉、船旗的升降、甲板照明燈的開啟和關(guān)閉等等均根據(jù)日出或日沒時(shí)的區(qū)時(shí)執(zhí)行。

計(jì)算方法同預(yù)求測(cè)天區(qū)時(shí)，查表時(shí)應(yīng)注意：在英版《航海天文歷》中，格林經(jīng)線上日出和日沒的地方平時(shí)每三天給出一值，需要進(jìn)行緯度內(nèi)插。

在中版《航海天文歷》中，格林經(jīng)線上日出和日沒的地方平時(shí)每天給出一值，需要進(jìn)行緯度和經(jīng)度內(nèi)插，一般當(dāng)緯度低于60時(shí)，經(jīng)度內(nèi)差可以忽略不計(jì)。

二．選擇觀測(cè)天體的注意事項(xiàng)

1.選擇較明亮的星體：主要是一等星和部分二等星。

2.選擇高度在15°～70°之間的星體：3.所選星體之間的方位分布要合適：

兩星定位:為減小系統(tǒng)和隨機(jī)誤差的影響,兩星之間的方位差角應(yīng)在60～120°之間，趨近90°最有利。三星定位:相鄰兩星體之間的方位差角趨近120°最有利，因?yàn)檫@時(shí)不論按系統(tǒng)誤差還是按隨機(jī)誤差處理，觀測(cè)船位均在船位誤差三角形之內(nèi)。4.選擇兩組星，以備在觀測(cè)時(shí)及時(shí)替代觀測(cè)不到的星體。

二、認(rèn)星和選星1.利用索星卡認(rèn)星和選星(1)“TS-74”型索星卡每套國產(chǎn)“TS-74”型索星卡包括兩塊星圖底板和十三片透明的地平坐標(biāo)網(wǎng)片，一本使用說明書和一個(gè)塑料外套。①星圖底板兩塊星圖底板中，一塊是以天北極為中心(標(biāo)有字母N)的星空?qǐng)D，供北緯測(cè)者使用。另一塊是以天南極為中心(標(biāo)有字母S)的星空?qǐng)D，供南緯測(cè)者使用。星圖底板上印有60余顆恒星，其中包括全部一等星，主要的二等星和部分三等星。黃道(偏心小圓)上標(biāo)有日期，表示太陽每天在天球上的大概位置。沒標(biāo)行星和月亮。②透明地平坐標(biāo)網(wǎng)片按緯度0°、5°、10°……60°繪制的一系列高度、方位曲線圖網(wǎng)。地平坐標(biāo)網(wǎng)的中心“＋”表示測(cè)者天頂。每一張網(wǎng)片均是供北緯和南緯兩用的在網(wǎng)片上還印有-6°和-12°高度線，用于確定民用和航海晨光始或昏影終時(shí)的星空。每一張透明網(wǎng)片上還開有中心線和赤道重合的長方形缺口，兩側(cè)標(biāo)有南北30°以內(nèi)的赤緯刻度，用于標(biāo)繪行星的位置。(2)利用索星卡認(rèn)星在認(rèn)星前先利用六分儀測(cè)出某亮星的高度hs；同時(shí)記下觀測(cè)時(shí)間；并利用羅經(jīng)測(cè)出該星的方位A。①方法一，-6°高度線法(-6°線法)利用-6°高度線與黃道上的測(cè)星日期相交,即得民用晨光始或昏影終時(shí)的星空，民用晨光始時(shí)測(cè)星，用東邊的-6°線與黃道上的測(cè)星日期相交；民用昏影終時(shí)測(cè)星使用西邊的-6°線。然后根據(jù)觀測(cè)的高度h和方位A在網(wǎng)片上找到相應(yīng)的點(diǎn)，該點(diǎn)附近的一顆星即是所測(cè)星體。②方法二，春分點(diǎn)地方時(shí)角法(LHAν法)根據(jù)觀測(cè)時(shí)間求出春分點(diǎn)地方時(shí)角LHAν，轉(zhuǎn)動(dòng)透明網(wǎng)片，使透明網(wǎng)片邊緣上12h的箭頭對(duì)準(zhǔn)底板外圈內(nèi)側(cè)的相應(yīng)LHAν，即得測(cè)星時(shí)的星空。然后根據(jù)測(cè)得的h和A找到被測(cè)星體.③方法三,地方平時(shí)法(LMT法)根據(jù)觀測(cè)時(shí)間求出測(cè)者地方平時(shí)LMT，在透明網(wǎng)片外圈找到該地方平時(shí)，使其對(duì)準(zhǔn)底板外圈的觀測(cè)日期，即得測(cè)星時(shí)的星空。然后根據(jù)所測(cè)得的h和A找到被測(cè)星體。(3)利用索星卡選星①將可供觀測(cè)的行星標(biāo)在圖底板上根據(jù)觀測(cè)時(shí)間從英版《航海天文歷》中查得該行星的赤經(jīng)和赤緯。使透明網(wǎng)片邊緣上0h

對(duì)準(zhǔn)底板外圈內(nèi)側(cè)相應(yīng)的赤經(jīng)。據(jù)赤緯在缺口處用專用筆將該行星標(biāo)在星圖底板上。注意北赤緯和南赤緯。②確定測(cè)星時(shí)的星空利用上述三種方法之一確定民用晨光昏影時(shí)的星空。根據(jù)前面所述的選星要求，選擇1-2組星體，記下相應(yīng)天體的高度和方位供觀測(cè)時(shí)使用。

4－7－51996年3月21日，ZT1847，c35°50'.0N，λc121°33'.1E，觀測(cè)兩顆星:

h154°30'羅經(jīng)方位約A1245°;

h239°10'羅經(jīng)方位約A2104°.

求該兩星名稱。畢宿五和軒轅十四。

正確使用索星卡習(xí)題1.1996年6月24日民用晨光始觀測(cè)兩星：h146°30'

A1246°h228°20‘A2173

°

求該兩星名稱。2.1996年10月18日民用晨光始選星：（1）在星圖底板上標(biāo)出金星（2）選擇三顆星（包括金星），求出該三顆星的大概高度和方位。3.確定1996年10月18日在緯度40°N，經(jīng)度122°E處，ZT2000的星空。求出織女一的大概高度和方位。三、測(cè)星定位

1．測(cè)前(1)預(yù)求測(cè)星區(qū)時(shí)，計(jì)算觀測(cè)天體時(shí)的天文鐘鐘差。(2)選星。(3)檢查和校正六分儀。

2．觀測(cè)(1)觀測(cè)次序：一般應(yīng)先測(cè)東天的星體。晨光先測(cè)較暗的星體，后測(cè)較亮的星體，昏影反之。(2)讓星體的中心與水天線相切。(3)記下觀測(cè)時(shí)間、觀測(cè)高度、航向和航速。3．計(jì)算船位線要素通過查取英版《航海天文歷》和利用計(jì)算器求出各次觀測(cè)的船位線要素，為加快計(jì)算速度，通常把所測(cè)的幾顆星排在一起計(jì)算，一次翻表和計(jì)算完畢。4．畫船位線求觀測(cè)船位晨昏測(cè)星通常是測(cè)三星或三星以上的天體定位。由于船舶在海上航行，各次觀測(cè)之間存在一定的時(shí)間間隔，因此畫出的船位線必須訂正到同一時(shí)刻(同一天頂)。處理的方法：一是常用的轉(zhuǎn)移船位線法，二是轉(zhuǎn)移作圖點(diǎn)法；三是修正異頂差法。前兩種作圖方法適用于任意情況下的移線，第三種異頂差計(jì)算法只適用于短航程(S〈30nmile)移線。異頂差Δh就是兩次觀測(cè)之間因船位不同而引起的高度或頂距的變化量。

式中：V：航速(kn);A：天體真方位(圓周方位)；

CA：真航向；

ΔTm

：兩次觀測(cè)的時(shí)間間隔。

觀測(cè)三個(gè)天體，則得三個(gè)高度差

Dh1(T1)、Dh2(T2)、Dh3(T3)。如以最后一次觀測(cè)時(shí)刻T3為基準(zhǔn)，則

ΔT1=T3–T1

ΔT2=T3–T2

可求出異頂差Δh1,、Δh2，因此修正了異頂差Δh的天體高度差分別為：

以Dh1′和Dh2′作為船位線要素畫船位線即是修正了異頂差的船位線，它們與第三條船位線（Dh3）構(gòu)成一船位誤差三角形，由此求出的船位就是基準(zhǔn)時(shí)刻（T3）的觀測(cè)船位。

當(dāng)天體位于船舶首尾方向時(shí)，即舷角（A－CA）＝0°或180°時(shí)則異頂差，為最大；天體位于船舶兩舷正橫時(shí)，異頂差為零。

只有當(dāng)船舶航速較高(V>15kn)；觀測(cè)時(shí)間間隔較長；天體又在船舶首尾方向附近時(shí)；才需進(jìn)行異頂差的訂正。否則可直接將船位當(dāng)作平均觀測(cè)時(shí)間的船位。

例4－7－61996年10月21日，ZT0545，c35°17.0N，λc090°02.0E，CA280°，V10，測(cè)得下列三星:

Polaris：CT 11h43m07s

，WT20s，hs35°37.3;

Rigel： CT 11h44m10s

，WT16s，hs34°21.6;

Regulus： CT 11h45m25s

，WT26s，hs50°05.6.

CE3s(慢)，e20.02米，(i+s)＝－0.8，求ZT0545的觀測(cè)船位.φc 35－17.0N SMT 0545 21/10λc 90－02.0E ZD －06_________________________________ GMT′234520/10CT′ 23－43－07 20/10 CT′ 23－44－10 20/10 CT′ 23－45－25 20/10WT －20 WT －16 WT －26 CE +3 CE +3 CE +3__________________________________________________________________________________ GMT 23－42－50 20/10 GMT 23－43－57 20/10 GMT 23－45－02 20/10GHA′ 014－40.6 GHA′ 014－40.6 GHA′ 014－40.6 ms 10－44.3 ms 11－01.1 ms 11－17.3__________________________________________________________________________________ GHA025－24.9 GHA 025－41.7 GHA 025－57.9 λc 090－02.0 SHA 281－24.0Dec08－12.3S

SHA 207－57.2Dec11－59.0N

LHA 115－26.9 λc 090－02.0 λc 090－02.0__________