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航海数学-第七章若干传统的航海技术简介

附篇第七章若干传统的航海技术简介第一节太阳特大高度定位概述当太阳高度大于等于88°时,称为太阳特大高度(High altitude of Sun)。

太阳特大高度的现象只能发生在低纬地区,当测者纬度和太阳赤纬的差值小于2°,而且在太阳中天附近时。

太阳特大高度有如下一些特点:1.顶距很小,即船位圆半径z满足0<z ≤120′。

由于低纬地区半径不大的船位圆在墨卡托海图上的投影基本上近似为圆,即以观测时的太阳地理位置为中心,真顶距z为半径作的圆近似为船位圆。

因此,可直接在海图上画出靠近推算船位的一小段船位圆圆弧。

2.方位变化快。

由天体的方位变化公式-︒=∆∆︒25cosqcostsech.0A mδ知,在中天附近,视差角q接近0°或180°,所以cosq≈±1。

取△t=1min,即得太阳中天附近每分钟方位变化的近似公式:Aδ=︒∆︒sech.0cos25由此可见,当h>88°时,太阳方位每分钟变化为6.°6~几十度。

在低纬地区,在中天前后短时间内,方位变化往往超过30°,因而可在短时间间隔内观测2~3个太阳高度,求出每次观测时的太阳地理位置及真顶距Z,则可根据各太阳地理位置为圆心,相应的真顶距Z为半径作船位圆,在较理想的方位差下准确而迅速地定出船位。

需要注意的是,作图时,应将太阳的地理位置折算到对应同一时刻的地理位置(采用距离船位线移线法中移物标(即船位圆中心)的方法)。

太阳特大高度定位的工作程序是:1. 观测前预先计算太阳中天区时。

如果观测三次,则第一次可在太阳中天前观测,第二次最好在中天时观测,第三次在中天后观测。

观测前检查和校正六分仪,并测定好指标差。

2. 观测在中天前数分钟观测第一个太阳高度,记下观测时间T1。

中天附近观测第二个太阳高度,记下观测时间T2和计程仪读数。

中天后观测第三个太阳高度,并记下观测时间T3。

3. 计算1) 根据第二次观测的世界时从《航海天文历》中查取t G⊙和δ⊙。

2) 计算△T1=T2-T1和△T2=T3-T2,并化为度分单位,即得第一次、第三次观测和第二次观测时的太阳地理经度之间的经差△λ1和△λ2。

3) 根据航速计算△T1和△T2的航程S1和S2。

4) 将观测高度改正为真高度,求出真顶距z1、z2和z3。

4. 画图附图7-11) 在海图上,作ϕ=δ⊙的纬线(附图7-1),根据求得的t G ⊙在该纬线上标出T 2点(第二次观测时的太阳地理位置,图中的黑圆),根据△λ1在T 2点以东标出T 1点(第一次观测时的太阳地理位置),根据△λ2在T 2点以西标出T 3点(第三次观测时的太阳地理位置)。

2) 一般以中间时刻T 2为船位时间,故先将T 1、T 3的太阳位置类似于距离移线方法作移线处理,即按航向和航程将T 1和T 3点转移到对应于T 2时刻,得1T '和3T '。

3) 分别以1T '、T 2和3T '为圆心,真顶距z 1、z 2和z 3为半径在推算船位附近画三个船位圆圆弧,它们的交点为观测船位(附图7-1)。

第二节 “同时”观测太阳和金星定位简介除太阳、月亮外,金星是天空中最亮的天体,白昼也可能用肉眼看到它。

只要金星和太阳的方位差适当(大于30°),而且高度合适,就可以“同时”观测太阳和金星定位。

金星是一个地内行星,观测者从地球看金星和太阳的角距一般不超过47°,如附图4-2b 所示。

当金星运行至接近地球一侧靠近东、西大距附近,当角距约为39°时,亮度最亮,这时在白昼有可能用肉眼找到它,其星光呈银白色。

“同时”观测太阳和金星定位时,首先应找到并观测金星高度,然后再观测太阳。

至于计算步骤和作图方法和一般求太阳、行星船位线完全相同。

1.白昼觅找、观测金星的方法在适于白昼观测金星的时候,观测前可事先按预定的大概观测时间和推算船位,利用索星卡或用计算器查算出金星的概略高度和方位。

只要当时天空睛朗,根据金星的概略高度和方位要先用望远镜找到金星,这时再用肉眼就比较容易地看到它,然后即可用六分仪观测它的高度。

也可以先把六分仪调到金星的概略高度读数上,然后按其概略方位沿水天线左右、上下仔细觅找,若发现一个银白闪烁的光点,一般即为金星的影像,随即按一般星体的观测程序进行观测。

要了解适于白昼观测金星的大概月份,可参阅《航海天文历》的“四星纪要”和“中天时刻图”。

若金星为晨星,则位于太阳的西方,昏星时,位于太阳的东方。

若金星和太阳的中天时刻相差2~3h 左右,就有同时观测太阳和金星定位的机会,否则因金星太靠近太阳而不能见到。

2.观测金星高度后,随即对太阳进行观测。

求得金星和太阳船位线后,应通过转移船位线的方法求得同一时刻的观测船位。

例:2006年3月22日,ZT 1012,ϕc 32°02.′0N ,λc123°03.′2E ,CA225°,V15kn ,e15m ,i+s =+2.′0,CE=-5s ,观测得金星 CT 02h 11m 45s WT - 30s h s ♀ 40°21'.5太阳 CT 02h 13m 50s WT -1m 30s h s ⊙ 50°08'.0求观测船位。

解: ZT 1012 22/3ZD -8'T G0212 22/3 金 星 太 阳CT 02h 11m 45s 02h 13m 50s 22/3WT - 30 - 1 30CE - 5 - 5T G 02h 11m 10s02h 12m 15s22/3t T 252︒46'.0 +1'.0 ∆t1 2 47.3∆t2 0.2 δT 14︒20'.8S -0'.4∆δ- 0.1t T 208︒14'.5 +1'.2∆t1 3 03.6∆t2 0.2δT 00︒31'.2N +1'.0∆δ+ 0.2t G 255 33.5 λC 123 03.2E t 18︒36'.7 δ14︒20'.7SϕC 32︒02'.0N地平视差p0=0'.2t G 211 18.3λC 123 03.2Et 334 21.525 38.5Eδ00︒31'.4Nsinh c=sin32︒02'.0sin(-14︒20'.7) sinh c=sin32︒02'.0sin00︒31'.4 +cos32︒02'.0cos(-14︒20'.7)cos18︒36'.7 +cos32︒02'.0cos00︒31'.4cos25︒38'.5 =0.6 =0.7690654h c=40︒18'.7 h c=50︒16'.251909306 .07.63 8tan10.2032tan7.63 18cos0.2032cos )7.0214sin( cosAc-='︒'︒-'︒'︒'︒-=28838336 .05.83 tan25 0.2032 tan5.8325 cos0.2032 cos)4.130 sin(cosAc-='︒'︒-'︒'︒'︒=A c=121︒.3 NW=238︒.7 A c=106︒.8 NE=106︒.8金星太阳h s40°21'.5 50°08'.0i+s + 2.0 + 2.0d -6.8 -6.8Tcor -1.2 + 15.3Acor + 0.1 + 0.1h t 40 15.6 50 18.6h c 40 18.7 50 16.2Dh -3'.1 + 2'.4由作图点ϕC32︒02'.0N、λC123︒03'.2W,金星计算方位A c238︒.7、高度差Dh-3'.1,太阳计算方位A C106︒.8、高度差Dh+2'.4画船位线(附图7-2),它们的交点就是观测船位。

第三节无线电时间信号和对时世界各国设有专门发播无线电时间信号的授时台,它们的呼号、波长、发播时间以及时号式样等资料,可从英版无线电信号表第2卷的无线电时间信号(Radio Time Signals)部分或通过《航海天文历》附表的表5中查得。

无线电时间信号的基本式样有平时式、科学式和新国际式等三种。

平时式:每秒发一短点,整分为一划信号,划的开始为整分。

整分信号用于对钟。

科学式:由01m00s~06m00s的五分钟内,发等间距信号306个。

整分为一划信号,划的开始为整分,用于对钟。

其余为一列点信号。

新国际式:共发三组对时信号:58m的时号:预告信号X(一··一)发六次,自57m55s起每秒一短点,共发六点。

第六点是58m整,用于对钟。

59m的时号:预告信号N(一·)发五次,自58m55s起每秒一短点,共发六点。

第六点是59m整,用于对钟。

附图7-200m,即整点钟的时号:预告信号G(一一·)发五次,自59m55s起每秒一短点,共六点。

第六点即为整点,用于对钟。

从所发信号的时间类型看,无线电时间信号为世界时(UT1)时间信号和协调世界时(UTC)时间信号两大类。

测定钟差应根据世界时(UT1)时间信号。

若根据协调世界时(UTC)时间信号测钟差,则还需经协调世界时(UTC)对世界时(UT1)的改正值(DUT1)的改正,DUT1=UT1-UTC则UT1=UTC+DUT1目前,世界上大多数授时台发播的都是协调世界时时间信号,而我国仍保留有世界时(UT1)时间信号的节目。

以下介绍几个常用的授时台及其无线电时间信号。

1)上海徐家汇天文台授时台共发播XSG、BPV1、BPV2和BPV3等四套时号节目,其中除BPV2按协调世界时发播外,其余三套均播送世界时(UT1)时号。

XSG于每天世界时3h、9h发播时号,整点前三分钟(56m55s~60m)发新国际式时间信号,整点后五分钟(01m00s~06m00s)发科学式时号。

发播频率为522.5;6454;8 487,12954和16938KHz。

BPV1于每天世界时6h、11h、13h、15h、17h、19h、21h、23h的整点前五分钟(55m~60m)发平时式时号,整点后五分钟(01m00s~06m00s)发科学式时号。

发播频率为5430KHz和9351KHz。

BPV2和BPV3是安排全天播放的,以每小时一个周期的节目中交替播送。

每小时的01m00s~09m59s和31m00s~39m59s这两段时间内发播BOV2的平时式协调世界时时号;每小时的10m00s~14m59s和40m00s~44m59s这两段时间发播BPV3的平时式世界时(UT1)时号。

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