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六分仪

六分仪主要是用来测量两物件之间的夹角，在航海上常用来测量太阳和水平线之间的夹角。

它有两块镜子，其中一块是一边透明，一边反射的固定镜子，另一块则安装在一支活动臂上。

观测者通过小望远镜观望水平线，同时调较活动臂，让天体（例如太阳）的光线刚好反射到小望远镜，这样，太阳的影像便会和水平线重合。

再查看刻度，便可知道太阳距离水平线的角度了。

六分仪是相当准确的仪器，能达到 10 角秒（ 1 角秒即 1 度的 1/3600 ）的精度，而实际定位则准确至 1 公里左右。

明白了六分仪的原理，不如说说如何使用六分仪找出自己在地球上的位置吧。

在正午前后，每分钟用六分仪测量太阳与水平线的夹角一次，读数最大的便是太阳上中天时的水平高度。

再从天文年历查出今天（你必须知道今天的日子）太阳的赤纬，即可知道身处的纬度了※。

另外，假设你在出发前的手表是校准的，太阳应该在出发地的正午 1 2 时※※上中天。

如果你发现太阳在手表指著上午 11 时的时候上中天－－也就是当地的正午比出发点的正午早 1 小时，你现在的经度便是出发地以东 15 度了。

※算式如下：当地纬度＝ 90°＋太阳赤纬－太阳上中天时的水平高度※※实际上，太阳有时稍早於正午 12 时上中天，有时则稍迟，但可从天文年历刊出的数据修正。

（接图）第一种方法:由黄经计算太阳回归运动定量地表现为太阳赤纬的变化。

任何时候，太阳赤纬总是等于太阳直射点的纬度。

二十四节气按太阳黄经划分，其更重要的区别在于太阳赤纬的不同。

太阳赤纬的变化，影响各地的昼夜长短和正午太阳高度的大小，二者都是季节变化的主要因素。

太阳的赤纬随其黄经而变化。

根据太阳黄经可求知所对应的太阳赤纬，其计算公式是：sinδ＝0. 3977sinλ当然这种方法必须先知道太阳黄经.第二种方法:直接计算太阳赤纬角ED=0.3723＋23.2567sinθ＋0.1149sin2θ－0.1712sin3θ－0.758cosθ＋0.3656cos2θ＋0.0201cos3θ（5）式中θ称日角，即θ=2πt／365.2422这里t又由两部分组成，即t=N－N0式中N为积日，所谓积日，就是日期在年内的顺序号，例如，1月1日其积日为1，平年12月31日的积日为365，闰年则为366，等等。

N0=79.6764＋0.2422×（年份－1985）－INT〔（年份－1985）／4〕第三种方法:万年历直接查.英文名：sextant用来测量远方两个目标之间夹角的光学仪器。

通常用它测量某一时刻太阳或其他天体与海平线或地平线的夹角﹐以便迅速得知海船或飞机所在位置的经纬度。

六分仪的原理是牛顿首先提出的。

六分仪具有扇状外形﹐其组成部分包括一架小望远镜﹐一个半透明半反射的固定平面镜即地平镜﹐一个与指标相联的活动反射镜即指标镜。

六分仪的刻度弧为圆周的1/6。

使用时﹐观测者手持六分仪﹐转动指标镜﹐使在视场里同时出现的天体与海平线重合。

根据指标镜的转角可以读出天体的高度角﹐其误差约为±02～±1。

在航空六分仪的视场里﹐有代替地平线的水准器。

这种六分仪一般还有读数平均机构。

六分仪的特点是轻便﹐可以在摆动著的物体如船舶上观测。

缺点是阴雨天不能使用。

二十世纪四十年代以后﹐虽然出现了各种无线电定位法﹐但六分仪仍在广泛应用。

[编辑本段]发展历程早期航海家在大海中沿航线航行时，需要不断确定航船所处的位置，即船所处的经度和纬度的交叉点。

航海家为了弄清楚自己的船所处的纬度，需要有一种仪器，它能通过对地平线和中午的太阳之间的夹角的测量，或通过对地平线和某颗固定星之间的夹角的测量来确定纬度。

最初，水手用星盘来测量太阳高度，但由于船的甲板是上下起伏的，这种仪器极难操作，而且不容易测算准确。

后来人们用直角仪取代了星盘。

航海图上的六分仪及两脚规、量角器、平行尺等早期航海仪器1730年美人和英人T·戈弗雷（Thomas Godfrey）和约翰·哈德利（John Hadley）独自分别发明了八分仪。

两人都把设计方案提交英国皇家学会，后者于1734年又提交了一个改进方案，得到普遍采用。

哈德利研制成功一种反射望远镜，接着又制作了一种在海上测量角度的仪器。

观察者可通过一面镜子同时看见地平线，它们之间的角度可用边缘标有刻度的象限仪测出，测角范围可达90°，这样就把简单的象限仪（测角范围45°）所测量之高度增加了一倍，成为一种测纬度的理想仪器，该仪器另一优点是它能使星辰天体的形象与地平线成一直线，而且所测读数更为精确。

由于它准确、价格便宜、使用方便，极受航海人员欢迎，直到20世纪仍然作为测量天体高度确定纬度的方法。

1732年，英国海军部把八分仪放在一只小艇中作试验，结果非常精确。

可是八分仪的90°标度用作测量月球与天体的角距，事实证明是非常不够的，故约翰·伯德（John Bird）在18世纪50年代制作了一个完整的圆圈，其测量范围可达360°，测量效果好，但很笨重，在海上使用极为不便。

于是反射圈与八分仪之间采取折衷方案，1757年，坎贝尔船长以八分仪为模子，把测量范围扩大到120°，这就是六分仪，它是由一个三角形的架子组成，一边是一个120°弧形板，上面有刻度和一个可移动的指针。

反射望远镜将需测量的有夹角的两天体反射到一起，人们就可以方便地测到角度并计算出该船处在的纬度。

六分仪较之以往的测纬度的星盘、卡尔玛和直角象限仪等的精度有较大的提高。

[编辑本段]六分仪原理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－ɑΔABD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。

[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。