第二节 船舶定位方法

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其实质是地理坐标在天球上的投影。 ①坐标系

?横轴:天赤道?第一赤道坐标系?纵轴:格林午圈或测者午圈

?原点:天赤道与格林午圈或测者午圈的交点?②天体位置

用时角和赤纬来表示天体的位置。 a.时角

ⅰ天体格林时角tG

是格林午圈与天体时圈在天赤道上所夹的一段弧距。其度量方法是从格林午圈开始沿天赤道向西0?~360?度量到天体时圈。

ⅱ天体地方时角t

是测者午圈与天体时圈在天赤道上所夹的一段弧距。其度量方法有两种: 圆周法是从测者午圈开始,向西 0?~360?计量到天体时圈。

半圆法是从测者午圈开始,向东或向西0?~180?计量到天体时圈。向东计量在地方时角后标注东或“E”,向西计量则标注西或“W”。

b.天体赤纬?

是天赤道与天体中心在天体时圈上所夹的大圆弧距。其度量方法是从天赤道开始,沿天体时圈向北或向南0?~90?计量到天体中心。向北计量的叫北赤纬,向南计量的叫南赤纬。

(2)第二赤道坐标系(春分点赤道坐标系) ①坐标系

?横轴:天赤道?第二赤道坐标系?纵轴:春分点时圈

?原点:春分点?②天体位置

用赤经(?)或赤经共轭量(??)和赤纬(?)来表示。 a.赤经(?)或共轭赤经(??)

天体赤经是从春分点?开始,沿天赤道向东计量到天体时圈的弧距,从0?~360?或0h~24 h。

天体共轭赤经是从春分点开始,沿天赤道向酉计量到天体时圈,从 0?~360?或0h~24 h。

同一天体的赤经共轭星和赤经的关系:

?=360?-??

b.天体赤纬?

和第一赤道坐标系相同。

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(3)地平坐标系 ①坐标系 ②天体位置

?横轴:测者真地平圈?地平坐标系??北纬测者的子圈??纵轴:?南纬测者的午圈?用高度和方位表示天体位置。

a.天体方位A

是测者子午圈和天体高度方位圈在测者真地平圈上所夹的弧距或该弧所对的球心角或极角,用A表示。其度量方法有圆周法和平圆法两种。

b.天体高度h

天体高度是测者真地平圈和天体中心在天体高度方位圈上所夹的弧距,用h表示。其度量方法是从真地平圈开始,沿天体方位圈计量到天体中心,从0?~90?。天体在真地平圈以上,其高度h为“+”;在真地平圈以下,其高度h为“-”。

天体顶距是从测者天顶开始,沿天体方位圈计量到天体中心的弧距,从0?~180?,用Z表示。

天体顶距与天体高度的关系为:

Z=90?-h

ZQWPNBSHNPSEKQ'Z'

2.天文船位圆 1)圆心

天体地理位置,即天体某一时刻在地球表面上的投影,其地理经纬度为:

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??????天体地理位置?E??360?tG??W?????tG??t?180?

?t?180?GG其中,天体的格林时角tG和天体赤纬?可根据观测时刻的世界时从《航海天文历》中查出。

2)半径

天体真顶距Z(测者到天体地理位置之间的距离) 即船位圆半径 = 天体真顶距Z =90?- 天体真高度h

天体的真高度可利用六分仪测得天体的高度,经过眼高差、天文折光差、天体视差和半径差的改正求得。

3.截距法求船位线

根据天文定位原理,我们可以求出天文船位圆的圆心和半径,由于天文船位圆的半径很大,通常无法在航用海图上画出来。因此,我们采用求天文船位线的传统方法,即高度差法(又称截距法),将画天文船位圆的问题转化为画天文船位线的问题。

1)天文船位线

靠近推算船位的一小段天文船位圆的圆弧,称为天文船位线。 2)截距法求船位线

其实质是找出推算船位与船位线之间的关系。

如图所示,c点为推算船位,b点为天体B的地理位置,船位圆的半径Z=90-ht,点c所在的长方形图框表示航行海图的大小,b点远在海图图框外,而船位在推算船位附近的一小段圆弧EE?上,用大圆弧连接cb,则cb就是推算船位到b的距离,cb与船位圆的交点K称为截点,过截点作圆弧的切线FF?就是天文船位线,用大圆弧连接cp和bpn,∠pncb是天体的方位角A。

从图中可以看出:cb垂直于EE?,则cK也垂直于EE?,即天文船位线垂直于天体的方位线cK。cK就是推算船位c点至天文船位线的垂直距离,称为截距。如果能求出计算方位角∠pncb和截距cK,就可以从c点根据天体计算方位和截距找出K点,再过K点作方位线的垂直线,即天文船位线。

从图中可以看出cb是推算船位到天体B的地理

位置b的距离,∠pncb对应于天球上的天体方位角A,cb和∠pncb可用解天文三角形 cpnb的方法计算求得,分别称为计算顶距Zc和计算方位Ac。

天文船位圆是以真顶距Zt为半径所画的圆,所以bK为真顶距,则截距cK可按下式计算求得:

cK=cb-Kb=Z-Z Zc=90?-hc

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Zt=90?-ht

cK=(90?-hc)-(90?-ht)=ht-hc 从上式可以得出:推算船位到船位圆的距离(截距)等于天体的真高度ht和计算高度之差,所以此法又称为高度差法。

天体真高度是用六分仪观测天体高度经修正后求得。计算高度和计算方位Ac可由公式计算获得。

3)画天文船位线 (1)天文船位线三要素

通过以上计算,得到天文船位线的三要素,即: ①计算点C ②计算方位Ac

③高度差(截距)Dh = ht ? hc

计算点C是推算船位;计算高度hc和计算方位Ac可由公式计算得到,也可由查取《天体高度方位表》得到;天体真高度ht可由六分仪观测得到的天体观测高度经修正后得到。

(2)画天文船位线

①根据计算点的经、纬度在海图上找到相应的点,即作图点; ②过作图点画出天体的计算方位线;

③以作图点为原点,在计算方位线上,根据截距Dh及其“?”(朝向天体)或“?”(背向天体)截取截点k;

④过截点k作计算方位线的垂线,即天文船位线。

如果同时测得两条天文船位线,则其交点即为天文观测船位。

(二)时间概念

1.天体视运动 1)天体周日视运动 (1)定义

天体总是从东方地平升起,而没于西方地平,天体这种以一昼夜为周期的运动现象称为天体周日视运动。

(2)原因

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