关于天文六分仪

不会唱歌的吉他手 2024-11-16 18:31:55

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六分仪所基于的原理很简单：光线的入射角等于反射角。实际上，六分仪也可以测量任意两物体之间的夹角。其原理最初由牛顿（以及更早的胡克）提出；而固定式大型六分仪很早就由各大天文台建造，供天体测量之用（如第谷在汶岛建造的纪限仪、格林尼治天文台的大六分仪等）。　　航海用六分仪是在扇形框架背面有手柄供握持用，框架上装有活动臂，图中活动臂最上端即是指标镜；半反射式地平镜安装在六分仪的左侧（中部，正对望远镜者），地平镜旁边还配有滤光片供测量太阳等明亮天体时使用。测量天体地平高度时，观测者手持六分仪，让望远镜镜筒保持水平，并从望远镜中观察被测天体经地平镜反射所成的像；同时要调节活动臂，使星象落在望远镜中所见的地平线上。这也是地平镜需要用半反射玻璃制造的原因。　　在天体的象与地平线重合时，该天体高度等于地平镜与指标镜夹角的二倍。通过几何光学中的反射定律，这一点可以很容易地被证明。而根据这一点来恰当地设计圆弧标尺上的刻度，就可以让观测者直接读出天体高度。为提高读数精度，实际的六分仪活动臂上往往还附有鼓轮和游标尺。六分仪的精度比较高，最高能达到10角秒，且轻便易用，所以它能够迅速取代之前操作复杂的星盘，成为在海洋上测量地理坐标的利器，也彻底解决了精确地确定海上航线这一困扰无数航海家的难题。1769年，库克船长就是在六分仪的帮助下成功抵达塔希提岛观测金星凌日的。　　使用六分仪测量经纬度的前提条件是当前时间已知。先用六分仪测量出某天体（一般用太阳）上中天时的地平高度，再查阅天文年历了解当天该天体的赤道坐标，只需代入公式：　　cos z = sin φ sin δ + cos φ cos δ cos t　　就可以得出该地的纬度φ。式中z是天体天顶距（90度减去地平高度），δ是天体的赤纬，t是时角，可以由地方恒星时与天体赤经相减得出，恒星时也可以通过简单计算得到。如果是由太阳位置计算地理纬度，更简便的算法是：　　δ = z + δ　　当然，更精确的结果还需要扣除六分仪视差、蒙气差、眼高差、天体的半径差等误差后才能得出。现在某些因子已有专门的改正表可供查阅。　　六分仪的结构和光学原理　　δabc中　ω＝β－ɑ　　δabd中　h＝2β－2ɑ　　∴ h＝2ω　　至于经度的测量，可以通过比较太阳上中天时地方时（由查阅天六分仪文年历得出）与出发地的时间之差得出。　　六分仪最大的缺点是受天气的影响较大，不能在阴雨天使用。而制造过程中会无可避免地引入机械误差，这也成了限制六分仪精度的一个因素。有一定经验的观测者在正常条件下白天单一观测的均方误差为±0.7′～±1.0′。增加观测次数取平均值,则其均方误差降为单一观测值的，n为次数,一般取3、5、7次。天体高度最好为15°～65°。此外，六分仪也可在沿岸航行时用于观测两个地面物标之间水平夹角，用以在海图上定位。　　历史上，六分仪除了在航海方面发挥了重大作用外，还曾帮助天文学家编制高精度星表。而星表的编制也促进了航海的发展，同时还给地理坐标的测量带来了重大进步。另外还有航空用六分仪，结构与航海用六分仪基本相同，但望远镜视野中的地平线由水准线代替。现在也有电子六分仪生产。编辑本段使用方法　　使用六分仪测量经纬度的前提条件是当前时间已知。先用六分仪测量出某天体（一般用太阳）上中天时的地平高度，再查阅天文年历了解当天该天体的赤道坐标，只需代入公式：　　cos z = sin φ sin δ + cos φ cos δ cos t　　就可以得出该地的纬度φ。式中z是天体天顶距（90度减去地平高度），δ是天体的赤纬，t是时角，可以由地方恒星时与天体赤经相减得出，恒星时也可以通过简单计算得到。如果是由太阳位置计算地理纬度，更简便的算法是：　　δ = z + δ　　当然，更精确的结果还需要扣除六分仪视差、蒙气差、眼高差、天体的半径差等误差后才能得出。现在某些因子已有专门的改正表可供查阅。　　六分仪的结构和光学原理　　δabc中　ω＝β－ɑ　　δabd中　h＝2β－2ɑ　　∴ h＝2ω　　至于经度的测量，可以通过比较太阳上中天时地方时（由查阅天文年历得出）与出发地的时间之差得出。　　六分仪最大的缺点是受天气的影响较大，不能在阴雨天使用。而制造过程中会无可避免地引入机械误差，这也成了限制六分仪精度的一个因素。有一定经验的观测者在正常条件下白天单一观测的均方误差为±0.7′～±1.0′。增加观测次数取平均值,则其均方误差降为单一观测值的，n为次数,一般取3、5、7次。天体高度最好为15°～65°。此外，六分仪也可在沿岸航行时用于观测两个地面物标之间水平夹角，用以在海图上定位。　　历史上，六分仪除了在航海方面发挥了重大作用外，还曾帮助天文学家编制高精度星表。而星表的编制也促进了航海的发展，同时还给地理坐标的测量带来了重大进步。另外还有航空用六分仪，结构与航海用六分仪基本相同，但望远镜视野中的地平线由水准线代替。现在也有电子六分仪生产。 20210311

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