天文航海教学课件PPT 观测天体定位(修订版).ppt

第四篇天文航海 湛江海洋大学航海学院航海教研室 第七章观测天体定位 白昼太阳移线定位 晨昏测星定位 第一节观测太阳移线定位 一 太阳移线定位的条件两次观测间的时间间隔越短 推算误差就越小 两船位线的交角应在30 90 范围之内 以趋近90 为最佳 在一般情况下 两次观测的时间间隔一般约为1h 2h 太阳方位变化约30 50 以不小于30 为宜 二 太阳移线定位的有利时机 太阳在中天前后其方位变化较快 在较短的时间内 太阳方位变化就可超过30 太阳中天前后一段时间是观测太阳移线定位的有利时机 三 移线定位方法 1 直接平移天文船位线法 1 两次观测间无转向的移线定位方法 ca 2 两次观测间有转向的移线定位方法 2 转移作图点 计算点 法 如果需要直接画出转移船位线或者船位线与计划航线ca接近平行时 均可采用转移作图点法来作转移船位线 该法可分为作图转移法和计算转移法 1 作图转移法 2 计算转移法例4 7 11996年9月7日 zt1050 c35 07 0n c122 11 0e 计划航向ca012 航速v12 测得太阳下边沿六分仪高度hs57 42 9 ct 02h54m10s wt35s ce03m22s 快 i s 1 6 e16 0m 求zt1050的太阳船位线 船舶继续航行 预求中天区时zt 中天时向南测得太阳下边沿六分仪高度hs60 29 2 求中天观测船位 smt10 507 9zd 08 gmt 02 507 9ct02 54 107 9wt 35ce 03 32 gmt02 50 137 9gha 210 29 8dec 6 00 8nd 0 9ms12 33 3d 0 8 gha223 03 1dec6 00 0n c122 11 0e lha345 14 114 45 9ehc arcsin sin csindec cos ccosdeccoslha ac arcctg cos tgdeccsclha sin ctglha hc57 51 7ac151 5 hs57 42 9i s1 6d 7 1c 15 4 ht57 52 8hc57 51 7 dh 1 1 1200 1050 1h10m12kn 1h 1666 14 c35 07 0n 2122 11 0e ca012 1200 c35 20 7n c122 14 6e c35 07 0n c122 11 0eac151 5dh 1 1 经过航迹推算 可知1200推算船位 c35 20 7n c122 14 6elmt11 587 9d 9 zt11 497 9zd 8 gmt 03 497 9dec 05 59 8nd 0 9d 0 7 dec05 59 1n hs60 29 2si s 1 6d 7 1c 15 4 ht60 39 1sz29 20 9ndec 05 59 1n o35 20 0n o35 20 0n c35 07 0nd 13 0 1149 1050 59m12kn 0h 98 11 8 1149 1149 o35 20 0n o122 20 2e 第四节晨昏测星定位 测星定位是天文定位的重要方法 其优点 能在晨光昏影的短时间内求得观测船位 且推算误差的影响甚小 因此定位精度较高 其缺点 一是测星的时间较短 在低纬海区一般只有20 40分钟 二是晨光昏影时星光较暗 水天线也不如白天清晰 所以观测星体要比观测太阳困难一些 一 测星时机 测星定位必须同时具备下述两条件 一是有可供观测的星体 二是可见水天线 一天中只有在黎明 晨光 和黄昏 昏影 这两段时间内才可同时满足上述两条件 1 晨光昏影 航海上一般把黎明和黄昏这两段时间统称为晨光昏影 morningandeveningtwilight 晨光昏影分成三个阶段 1 民用晨光昏影 太阳上边沿与水天线相切时称太阳视出或视没 太阳真高度ht 6 时 称民用晨光始或民用昏影终 民用晨光始 2 航海晨光昏影 太阳真高度ht 12 时称航海晨光始或航海昏影终 太阳真高度ht 18 时称天文晨光始或天文昏影终 晨光昏影时间的长短 取决于测者的纬度 纬度越高 晨光昏影时间越长 纬度越低 晨光昏影时间越短 2 测星时机太阳真高度在 3 9 之间是测星定位的良好时机 民用晨光始或民用昏影终前后一段时间 这段时间在中低纬度一般只有20 40分钟 3 预求测星区时zt 早晨测星 利用zt0600的推算船位预求民用晨光始区时 黄昏测星 则利用zt1800的推算船位预求民用昏影终区时 zt lmt d d m clmt 晨光始或昏影终时测者的地方平时 可由 航海天文历 查出的格林经线上的晨光始或昏影终的地方平时来代替 d 晨光始或昏影终时 所在时区中线经度与测者经度之差 可用所用区时的时区中线经度与zt0600或zt1800的推算经度之差来代替 在 航海天文历 历书中每三天给出格林经线上晨光始或昏影终的地方平时 需要进行纬度内插 例4 7 41996年3月21日 zt1530 c36 54 0n c122 45 0e ca002 v10 预求民用昏影终区时 按航向 航速求得2t1800的推算船位 c37 18 5n c122 46 5elmtt183721 3 t 1 lmt183821 3d e 11 zt182721 3 4 求日出或日没时的区时 船舶航行灯的开启和关闭 船旗的升降 甲板照明灯的开启和关闭等等均根据日出或日没时的区时执行 计算方法同预求测天区时 查表时应注意 在英版 航海天文历 中 格林经线上日出和日没的地方平时每三天给出一值 需要进行纬度内插 在中版 航海天文历 中 格林经线上日出和日没的地方平时每天给出一值 需要进行纬度和经度内插 一般当纬度低于60 时 经度内差可以忽略不计 二 选择观测天体的注意事项 1 选择较明亮的星体 主要是一等星和部分二等星 2 选择高度在15 70 之间的星体 3 所选星体之间的方位分布要合适 两星定位 为减小系统和随机误差的影响 两星之间的方位差角应在60 120 之间 趋近90 最有利 三星定位 相邻两星体之间的方位差角趋近120 最有利 因为这时不论按系统误差还是按随机误差处理 观测船位均在船位误差三角形之内 4 选择两组星 以备在观测时及时替代观测不到的星体 二 认星和选星 1 利用索星卡认星和选星 1 ts 74 型索星卡每套国产 ts 74 型索星卡包括两块星图底板和十三片透明的地平坐标网片 一本使用说明书和一个塑料外套 星图底板 两块星图底板中 一块是以天北极为中心 标有字母n 的星空图 供北纬测者使用 另一块是以天南极为中心 标有字母s 的星空图 供南纬测者使用 星图底板上印有60余颗恒星 其中包括全部一等星 主要的二等星和部分三等星 黄道 偏心小圆 上标有日期 表示太阳每天在天球上的大概位置 没标行星和月亮 透明地平坐标网片 按纬度0 5 10 60 绘制的一系列高度 方位曲线图网 地平坐标网的中心 表示测者天顶 每一张网片均是供北纬和南纬两用的在网片上还印有 6 和 12 高度线 用于确定民用和航海晨光始或昏影终时的星空 每一张透明网片上还开有中心线和赤道重合的长方形缺口 两侧标有南北30 以内的赤纬刻度 用于标绘行星的位置 2 利用索星卡认星 在认星前先利用六分仪测出某亮星的高度hs 同时记下观测时间 并利用罗经测出该星的方位a 方法一 6 高度线法 6 线法 利用 6 高度线与黄道上的测星日期相交 即得民用晨光始或昏影终时的星空 民用晨光始时测星 用东边的 6 线与黄道上的测星日期相交 民用昏影终时测星使用西边的 6 线 然后根据观测的高度h和方位a在网片上找到相应的点 该点附近的一颗星即是所测星体 方法二 春分点地方时角法 lha 法 根据观测时间求出春分点地方时角lha 转动透明网片 使透明网片边缘上12h的箭头对准底板外圈内侧的相应lha 即得测星时的星空 然后根据测得的h和a找到被测星体 方法三 地方平时法 lmt法 根据观测时间求出测者地方平时lmt 在透明网片外圈找到该地方平时 使其对准底板外圈的观测日期 即得测星时的星空 然后根据所测得的h和a找到被测星体 3 利用索星卡选星 将可供观测的行星标在图底板上根据观测时间从英版 航海天文历 中查得该行星的赤经和赤纬 使透明网片边缘上0h对准底板外圈内侧相应的赤经 据赤纬在缺口处用专用笔将该行星标在星图底板上 注意北赤纬和南赤纬 确定测星时的星空 利用上述三种方法之一确定民用晨光昏影时的星空 根据前面所述的选星要求 选择1 2组星体 记下相应天体的高度和方位供观测时使用 4 7 51996年3月21日 zt1847 c35 50 0n c121 33 1e 观测两颗星 h154 30 罗经方位约a1245 h239 10 罗经方位约a2104 求该两星名称 毕宿五和轩辕十四 正确使用索星卡习题 1 1996年6月24日民用晨光始观测两星 h146 30 a1246 h228 20 a2173 求该两星名称 2 1996年10月18日民用晨光始选星 1 在星图底板上标出金星 2 选择三颗星 包括金星 求出该三颗星的大概高度和方位 3 确定1996年10月18日在纬度40 n 经度122 e处 zt2000的星空 求出织女一的大概高度和方位 三 测星定位 1 测前 1 预求测星区时 计算观测天体时的天文钟钟差 2 选星 3 检查和校正六分仪 2 观测 1 观测次序 一般应先测东天的星体 晨光先测较暗的星体 后测较亮的星体 昏影反之 2 让星体的中心与水天线相切 3 记下观测时间 观测高度 航向和航速 3 计算船位线要素 通过查取英版 航海天文历 和利用计算器求出各次观测的船位线要素 为加快计算速度 通常把所测的几颗星排在一起计算 一次翻表和计算完毕 4 画船位线求观测船位 晨昏测星通常是测三星或三星以上的天体定位 由于船舶在海上航行 各次观测之间存在一定的时间间隔 因此画出的船位线必须订正到同一时刻 同一天顶 处理的方法 一是常用的转移船位线法 二是转移作图点法 三是修正异顶差法 前两种作图方法适用于任意情况下的移线 第三种异顶差计算法只适用于短航程 s 30nmile 移线 异顶差 h就是两次观测之间因船位不同而引起的高度或顶距的变化量 式中 v 航速 kn a 天体真方位 圆周方位 ca 真航向 tm 两次观测的时间间隔 观测三个天体 则得三个高度差dh1 t1 dh2 t2 dh3 t3 如以最后一次观测时刻t3为基准 则 t1 t3 t1 t2 t3 t2可求出异顶差 h1 h2 因此修正了异顶差 h的天体高度差分别为 以dh1 和dh2 作为船位线要素画船位线即是修正了异顶差的船位线 它们与第三条船位线 dh3 构成一船位误差三角形 由此求出的船位就是基准时刻 t3 的观测船位 当天体位于船舶首尾方向时 即舷角 a ca 0 或180 时则异顶差 为最大 天体位于船舶两舷正横时 异顶差为零 只有当船舶航速较高 v 15kn 观测时间间隔较长 天体又在船舶首尾方向附近时 才需进行异顶差的订正 否则可直接将船位当作平均观测时间的船位 例4 7 61996年10月21日 zt0545 c35 17 0n c090 02 0e ca280 v10 测得下列三星 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的观测船位 c35 17 0nsmt054521 10 c90 02 0ezd 06 gmt 234520 10ct 23 43 0720 10ct 23 44 1020 10ct 23 45 2520 10wt 20wt 16wt 26ce 3ce 3ce 3 gmt23 42 5020 10gmt23 43 5720 10gmt23 45 0220 10gha 014 40 6gha 014 40 6gha 014 40 6ms10 44 3ms11 01 1ms11 17 3 gha 025 24 9gha 025 41 7gha 025 57 9 c090 02 0sha281 24 0dec 08 12 3ssha207 57 2dec 11 59 0nlha 115 26 9 c090 02 0 c090 02 0 lha037 07 7lha323 57 136 02 9ehc34 10 5hc49 57 3ac226 2ac116 5 hs35 37 3hs34 21 6hs50