混凝土的耐久性

[拼音]：tianwen hanghai

[英文]：celestial navigation

在海上觀測天體確定船位的技術，又稱天文導航、航海天文學。

發展簡況

中國古籍有很多關於將天文應用於航海的記載。西漢《淮南子·齊俗訓》：“夫乘舟而惑者，不知東西，見斗極則寤矣。”東晉法顯《佛國記》:“大海瀰漫無邊，不知東西，唯望日月星辰而進。”北宋朱彧《萍洲可談》：“舟師識地理，夜則觀星，晝則觀日，陰晦觀指南針。”明《武備志》所收的《過洋牽星圖》記有南北、東西星體在水天線上若干指（角度單位）的資料，用以估計船位。

歐洲在15世紀以前僅能白晝順風沿岸航行。15世紀出現了用北極星高度或太陽中天高度求緯度的方法。當時只能先南北向駛到目的地的緯度，再東西向駛抵目的地。16世紀雖然已有觀測月距（月星之間角距）求經度法，但不夠準確，而且解算繁冗。18世紀六分儀和天文鐘先後問世，前者用於觀測天體高度，大大提高了準確性；後者可以在海上用時間法求經度。1837年美國船長T.H.薩姆納發現天文船位線，從此可以在海上同時測定船位的經度和緯度，奠定了近代天文定位的基礎。1875年法國海軍軍官聖伊萊爾發明截距法，簡化了天文定位線測定作業，至今仍在應用。

天文定位原理和方法

天文定位的基本問題就是通過觀測天體高度求得天文船位線。按照天球和地球的對應關係，被測天體在觀測時刻所對應的地理位置，即天體向地心投影的地面點，稱為星下點(S)。天體星下點的經度和緯度分別等於該天體在觀測時刻的格林時角和赤緯，二者均可根據觀測時間從航海天文歷查得。觀測所得天體高度(h)的補角為天體頂距(z)，即：

z＝90°-h觀測時的測者必定位於以星下點為中心，以天體頂距在地面所跨距離（一角度分相當於1海里）為半徑的圓上，這個圓稱天文船位圓，又稱等高圓。觀測兩個不同天體可得兩個天文船位圓，兩圓相交，靠近推算船位的交點就是天文船位（圖1）。

天文船位圓一般很大，對定位有用的僅是靠近推算船位的在實用上可視為直線的小弧段，稱為天文船位線，又稱薩姆納線。通常在晨昏蒙影時間內同時觀測兩個以上星體求得天文船位線相交點定位;或在白天間隔一定時間（一般為2～3小時）觀測太陽求得天文船位線，按照航向和航程移線相交定位。航海者常將上午的太陽船位線移線與觀測太陽中天高度求得的緯度線相交得出中午天文船位。

天文船位線的求法一般是求解由天頂、天極、天體三點構成的球面三角形（稱為天文三角形）。天文三角形的解法有經度法和截距法，前者曾流行於19世紀，現已讓位於後者。

截距法是利用推算船位求出觀測和計算高度之差來畫天文船位線的方法，又稱高度差法或高度法。其步驟是：

（1）用推算船位所對應的天頂解天文三角形求得天體計算高度和方位，精度分別要求達到0.1′和0.1°。

（2）觀測高度減計算高度得截距，即得推算船位至天文船位圓的距離。截距為“+”，即推算船位在天文船位圓之外，說明天文船位線處於推算船位向著天體（星下點）的方向。截距為“-”，天文船位線處於背向天體的方向。

（3）根據截距的符號和大小在天體計算方位線上量取截點，即可垂直畫出天文船位線。圖2

中觀測高度大於計算高度，截距為“＋”，應從推算船位向著天體畫天文船位線。實際上用以解天文三角形的推算點經、緯度在實用範圍內可以任選，不影響定位準確性。基本計算公式如下：

sinhc＝sin嗘csinδ+cos嗘ccosδcostc

ctgAc＝tgδcos嗘ccsctc-sin嗘cctgtc或 sinAc＝sintccosδsechc（先解算hC）式中嗘c、δ、tc分別為推算緯度、天體赤緯、天體地方時角(用推算經度)；hc、Ac分別為天體計算高度、計算方位。為簡化用截距法解天文三角形的數學演算，可應用天體高度方位表查取天體計算高度和方位。

觀測南北方向（中天）天體所得的緯度線為特殊的天文船位線，它的公式簡化為以下代數式：

式中中天頂距命名與天體方向相反。頂距與赤緯同名相加，異名相減。緯度與大項同名。

天文船位誤差

取決於天文船位線的誤差及其方位夾角。船位誤差中有偶然誤差也有系統誤差。船位偶然誤差以誤差橢圓方法表示較為準確，但用均方誤差圓方法表示較方便。對兩條等精度天文船位線：

天文船位均方誤差圓半徑（63％～68％概率）＝

式中m、e分別為船位線的偶然誤差和系統誤差；A1、A2為兩天體方位。兩式中，天體方位夾角的影響正好相反。如m和e為同數量級，為了兼顧這兩種影響，兩天體方位夾角取 60°～70°最好，避免小於30°或大於150°。增加觀測天體的次數取均值，可提高定位的精確性。如果觀測三四個天體，它們的方位以分別相距 120°和90°為最好。這樣也便於消除系統誤差。有經驗的航海者在良好條件下測天定位的誤差很少超過2海里。