不知道往哪裡塞的天文航海 - 天文航海學 part 2

六分儀之誤差與其調整：

器差Instrument Error：六分儀為一光學儀器，難免有製造上之誤差。廠商於六分儀製作好並測試將其固定器差紀錄於證明書上，附於六分儀盒蓋。器差之修正量以I表示。

器差之原因包括下列各項，皆為船上人員不能調整之誤差：

1. 分光差Prismatic Error：乃由於鏡面與色鏡兩平面不平行所致。

2. 刻度差Graduation Error：乃指由於弧度刻度、測微鼓刻度及游標刻度不準確所致之誤差。

3. 偏心差Eccentric Error 或稱中心差Centering Error：乃指標鏡移動之樞點並不在弧度之中心，亦即指標桿之安裝為恰在弧之曲度中心所致。現代六分儀此種誤差幾乎為零，於實用尚可忽略不計。

指標差Index Error,IE：此乃指標於0°00.0‘時指標鏡與水平鏡不平行所致，於測天時以指標修正量IC修正。

指標修正量Index Correction,IC：若測微鼓之讀數大於0°00.0‘，指標差IE在弧上on the Arc為正( + )，IC為負 ( - )，反之，若測微鼓之讀數在弧外off the Arc，即小於0°00.0‘，指標差IE為負 ( - )，指標修正量IC為正 ( + )。

例如：

IE on the Arc 1.5‘ 即 IE -1.5‘ IC= + 1.5‘

IE off the Arc 1.5‘即 IE + 1.5‘ IC=- 1.5‘

水平傾角Dip of the Horizon,D：水平傾角由於觀測者隻眼睛高度高於水平面，因此需要傾角修正量，通常以D來表示，又稱為眼高差修正量Height of Eye Correction,HE。

視高度Apparent Altitude,ha：六分儀觀測高度hs經器差修正I、指標差IC及傾角D的修正可獲得ha。

折射Refraction,R：又稱折光差，天體高度越低，光線在進入大氣中抵達觀測者所經過的大氣越多，因此折射量越大，此種效應於水平線上為最大。通常以R來表示，永為負值。

視半徑Semi-diameter,SD：在航海曆中所列之GHA、Dec均以天體為中心之值，由於使用六分儀觀測太陽或月球時很難判定初中心位置之高度，因此僅可觀測其上緣或下緣之高度。

若觀測天體下緣則必須將SD+hs得出天體中心高度。

若觀測天體上緣則必須由hs-SD得出天體中心高度。

視差Parallax,P：視差隨天體高度之增加而減少，隨天體距離減小而增大。金星、火星距地球近亦有P值存在須修正，太陽之P為0.15‘，故在太陽高度65°以下均可視其P為+0.1‘。

P修正值皆為正值，僅太陽、月亮、金星、火星須修正。

觀測太陽修正的步驟：

1. 六分儀高度hs經由器差I、指標差IC、傾角修正D求出視高度ha。

2. 以ha在航海曆A2頁之stars and Planets修正量表求出R。

3. 在該日期的航海曆查出SD，下緣(+)、上緣(-)。

4.太陽高度65°以下，以+ 0.1修正P。

下面是以觀測太陽下緣的例題：

1990年12月22日，眼高35呎，觀測太陽下緣，hs 47°54.8’，IE on the Arc 1.5’，求Ho？

首先因為IE在弧上1.5’所以IC為-1.5’

接下來看下面兩張航海曆的表

DIP傾角修正值在最右邊的DIP，往下查出HE 35介於33.9和35.1之間，往左邊對到-5.7。修正出ha後，折射的R值在中間那行，找出47°47.6’介於45°36’和48°47’之間，往右邊對到-0.9

然後在航海曆找到日期12月22日那頁，在太陽那行最下面有SD值16.3。

P值因為ha小於65°所以為+0.1。

但是也可以在第一張圖航海曆A2頁的第一行直接查出hs 47°54.8’介於47°10’和50°46‘之間，然後對到右邊Lower下緣那列的+15.4，可將R、SD、P一次修正。

選擇假定位置aL、aλ

要計算高度及方位需要L、Dec、LHA or t，除了Dec外，L、LHA or t依人所在位置而計算觀測時之Hc及Z，由於使用預先計算好知識查表，視察表是以整數表示L、LHA及Dec（214表為整度或半度）為計算基準，若能選擇AP而使L為整數、LHA為整數將使測天解算最簡化，僅對Dec加以修正即可求出Hc及Zn。

aL之選擇應符合：

1. L為整數（aL）

2. LHA or t 為整數（aλ）

3. AP、DR or EP之L、λ不超過30分弧。

若DR L 46°32.4’，應選擇47°00.0’N為aL。

若DR L 13°27.0’，應選擇13°00.0’N為aL。

aλ之選擇：

在航海三角形中，t為AP之子午線與觀測天體在地球上GP子午線間較小夾角，為求取此角度為整數，對AP之選擇必須使AP之λ在地球GP之間的經度差為整數。因此aλ應選距離DR或EP30分弧以內，且使其應用於GHA之後變成整數的LHA or t。

故在西經，其aλ應與GHA分弧相等。

在東經，aλ的分弧加上GHA等於1°，即aλ之分弧等於60°-GHA之分弧。

測天全解由測天當時之時間開始直到求出AP與a並繪出位置線。

1. 求出測天GMT

2. 求出GHA、Dec—可由航海曆得出

3. 求出AP—使用Lat、LHA需要轉為整數

4. 求出Hc、Zn—可由229表查出

5. 求出Ho—由hs經IC、D的修正得出ha，並由航海曆查出

6. 求出a並繪出位置線

天體不沒與不出

天體時圈與觀測者所在地子午線重疊即為中天，子午線分上下半部，上半部即通過Pn、Ps與觀測者所在地之大圈弧，下半部及為對面180°之大圈弧，當天體落在下半部子午線時即上中天，反之為下中天。

天體不沒即天體下中天時仍可見於水平面上，因此這時天體觀測線和天頂之間的夾角需＜90°（極距+餘緯＜90°），超過90°天體即落於水平面下。

另外，天體Dec亦須與觀測者緯度同名，不同名會使天體下中天時轉至地球另一面而無法看見。

（90°-Dec）+（90°-Lat）＜90°

Lat＞90°-Dec（同名）

天體不出即天體在上中天時也在水平線下，因此這時天體觀測線和天頂之間的夾角需＞90°才行，且天體Dec需與觀測者緯度異名。

Lat + Dec＞90°

Lat＞90°-Dec（異名）

公轉之影響：

1. 地球公轉所產生天體視運動

地球看到之星星皆在太陽之相反方向。

恆星看起來每年繞地球完成一次公轉，即連續兩天之同一時間同一地點觀測時，星星每晚向西移動1°

2. 季節之變化

地球每年繞太陽公轉一周，地軸傾斜23.5°

太陽赤緯Dec達最大點為至點Solstice，太陽Dec歸0為分點Equinox。

約每年6月21日，地球之北極傾向太陽達最大傾角，此時太陽的赤緯Dec 23.5°N，地球持續公轉，太陽的Dec逐漸減少，9月23日為0°，12月22日時太陽Dec來到23.5°S，之後太陽Dec又開始向北移，3月21日回到0°，於6月21日到達太陽Dec 23.5°N。

當太陽的Dec在6月21日時為最大點23.5°N時稱夏至，Dec 0°時稱春分、秋分，當太陽為Dec 23.5°S時稱為冬至。

地球公轉產生之視運動：假如地球只是保持與太陽同樣之位置不斷自轉，則我們每晚看見的星星都會是一樣的。

行星運動 The Motion of the Planets or Planetary Motion分為內行星與外行星。

喀卜勒定律 Johannes Kepler's Law：

1. 行星圍繞太陽運行之軌道是橢圓形的，太陽在此橢圓之其中一焦點上。

2. 連接太陽與行星的向徑線 Radius Vector所掃過之面積與其所費之時間成正比。

3. 行星繞太陽運行之週期平方與他們之軌道長軸之立方成正比，或稱行星繞太陽運行之週期平方與其軌道與太陽平均距離立方比均相同。

會合週期 Synodic Period：

太陽系每一行星會和週期是由地球上觀測，是行星由相對某一特殊位置而行然後回到同一點所需之時間。

合的概念：是天文位置學的一名詞，從一個選定的特定天體（通常是地球）觀察到二個天體在天空上的位置彼此非常靠近。較嚴謹的說法是這兩個天體在天球上有相同的赤經或黃經。從黃極上看，這時行星、太陽和地球於同一條直線，且太陽和行星於地球的同一側。

衝的概念：是從一個選定的天體上為基準 ( 通常是地球 )，觀察另一天體與參考天體 ( 通常是太陽 ) 的相對位置，當三者在一條直線上，但地球位於太陽與行星中間，太陽在行星的另一側時，天體與太陽的黃經相差180°，即天體與太陽各在地球的兩側。

理論上，除太陽、地球與內行星的天體之外，其餘天體皆可有衝日的現象，因此衝只發生在外地行星。當內地行星與地球不再同一側但仍與太陽處在同一條直線上時稱上合。在太陽上看內地行星與地球處在對立衝的位置上。當內地行星與地球在太陽的同一側且為一直線時稱為下合。當下合時，在內地行星上觀測，外側的行星與太陽處於對立衝的位置上。內行星與太陽的黃經差有一定限度，稱為大距，分東、西大距。外行星有東、西方照 ( 指行星和太陽黃經差90° )