1
实用天文学
1.16.2 第二节 天体高度法

第二节 天体高度法

第一目 原理

天文三角形中如已知观测者纬度φ,天体之赤纬δ,再观测天体之高度h,即可计算天体之时角t,因而求得地方时。其基本关系可以第七章之式(13)表示之:

img288

图12-1 定位三角形

sin h=sinφsin δ+cosφcos δcos t(3)

在第十一章第一节论观测天体高度求定纬度时,曾根据上式列出高度角误差(dh)与时角误差(dt)及观测者纬度误差(dφ)间之关系如下:

(dφ)=sec A(dh)-cosφtan A(dt)

此式亦可书为:

img289

即可说明纬度误差(dφ),与观测高度角误差(dh)对于求定时角误差(dt)之影响。上式(dh),(dφ)之系数均在方位角A=90°或270°时为最小,亦即欲使时角测定之精度最高,所观测之天体宜极近于卯酉圈。如正在卯酉圈上观测,纬度概值虽极不精确,影响时角之结果亦极小。

由式(4)又可见,(dh)与(dφ)之系数当天体在东方时与在西方时其符号适相反。故如向东方及向西方观测同样次数(同一天体或不同天体均可),则(dh)与(dφ)之影响在其平均结果中大部可以消除。

由纬度φ及天体高度h,天体赤纬δ计算时角t时,式(3)不适于对数计算,应采用第七章之式(20),即

img290

img291近于0°或180°时采用第七章式(18)正弦半角公式亦可。当img292近于90°或270°时,采用第七章式(19)余弦半角公式亦可。

第二目 恒星高度法

前目已经阐明应用此法时须观测卯酉圈附近之恒星,并应在东西方各选一星。所观测恒星之高度角须在15°以上,俾蒙气差较为稳定,用普通经纬仪时,高度角超过50°即不易观测。一般观测时可径在天空中觅取适宜之星,由星图中确定其星名即可。所选之星不一定正在卯酉圈上,距卯酉圈15°以内之星均可观测。但为纬度概值甚不准确,则宜尽量使之在卯酉圈上。

当纬度甚低时,即观测地点近于赤道,即甚难选择适在卯酉圈上之星。但此时所观测之星虽距卯酉圈较远,定时之精度仍高,因式(4)中cosφ近于1,(dh)与(dφ)之系数均较少。若在纬度较高地点,cosφ甚小,(dh)与(dφ)之系数均较大,必须选择在卯酉圈极近之星方可。在纬度极高之地点,恒星虽在卯酉圈上,其高度变化亦至小,即不适于使用此法定时。

每星均应连续观测数次,一半用正镜,一半用倒镜,以消除仪器误差。每次当恒星达到横丝,即读取计时表之时刻。计算时可取数次高度角读数之平均值与记录时刻之平均值相当,合并计算,因天体在卯酉圈附近之周日运动路径为一直线。但如距卯酉圈较远,或观测时间较长,即宜分组计算。皍举实例于下:

例 测站 云南 呈贡

  纬度概值 φ=25°54′北 经度概值 λ=651分36.0秒东

  观测日期 1940年12月7日   气压 600公厘水银柱

  观测恒星 γOrion(猎户座) 温度 19℃

  求计时表 (地方平时)之表差

1.观测结果:

img293

2.计算:

(1)高度角:

img294

img295

(2)极距:

img296

(3)地方平时0时之恒星时:

img297

(4)计算时角:

img298

(5)表差计算:

img299

倘欲求定者为计时表对标准时(陇蜀时东经7)之表差,则须加地方经度与标准时经度之差(+824秒.0),即

表差(陇蜀时)=-109.9+824.0=-145.9

由此例可以看出:如观测地点经度概值不甚准确,对于求定地方平时之表差影响甚少。因上列计算中,仅在(3)求地方平时0时之恒星时,计算经度改正时,需要经度概值。此概值如有1分之误差,影响表不过0.16秒。但如欲求对标准时或世界时之表差,即必知经度之确值。盖经度误差将全部影响表差也。

第三目 太阳高度法

太阳赤纬有周期性之变化。秋分以后,春分以前,太阳位置在赤道之南,对于北半球之观测者而言,太阳不能在地平圈之上经过卯酉圈。即在春秋分前后,太阳经过卯酉圈时,其高度角亦甚低,不适于观测。故观测太阳以定时刻,不能一定等候其至卯酉纬极近之处,一般只要太阳位置距子午圈较远(视正午前后二三小时以外),高度适合,即可观测。然因此定时之精度遂较观测恒星为低,且纬度概值亦不可有较大之误差,否则影响结果不良。

观测太阳高度定时,宜在同日上下午各观测一次。上下午在太阳达到约略对称位置时观测,其结果中数可以消除纬度概值及蒙气差误差之影响。观测时应用正倒镜各测太阳之上下缘若干次。如太阳距卯酉圈不过远,亦可取数次高度平均值与观测时刻平均值相对,合并计算。

img300

1.观测记录:

img301

2.计算:

(1)高度角计算:

img302

(2)观测时刻之平均值与格林尼治0之间隔:

img303

(3)极距:

img304

(4)时差:

img305