2020-11-11_083842part_17090_3355019_619043-0002-picture_3003r3p49017q9q43o0nos887n1orp746qop3r72ss493694pp7oo71028552p69nq09sn3s8ro5p204q8sn98s7s36447440n46522q0o30o624011o03srp86q990sr0828pp92pp8s2s4q539s61s47ss8pqq56s8952p30s617s4624oor0091s24o3q7o0r8p34n4os5s8484294nnnssps19p5046r0qqs7op7qo44sr0n291qqq8p238o588n324279r537o470nn6807329qs565o81s5rn45rp9nos4prr9467n701132pq1o24r60355rqrnr4q5s97oo87qn37sno78or214nospps1346rnnp3q524rs05q69rp53124514n49n41rn88oor43043q59049p62qsrs628r04r6qo2spo46813n45r07550px-Marine_sextant.svgUsing_sextant_swing411px-Sekstant451px-Sextant2020-11-11_083901


六分儀(sextant),在測繪和船舶通信導航中,是由分度弧、指標臂、指標鏡、水平鏡、望遠鏡和測微鼓組成,弧長約為圓周的六分之一,用以觀察天體高度和目標的水平角與垂直角的反射鏡類型的手持測角儀器。廣泛用於航海和航空中,用來確定觀測者的自身位置。
六分儀 - 維基百科,自由的百科全書 https://bit.ly/3eOp9d5
歷史
六分儀的原理由伊薩克·牛頓提出,1732年,英國海軍開始將原始儀器安裝在船艇上,因為當時最大測量角度是45度,因此被稱為八分儀。1757年,約翰·坎貝爾船長將八分儀的測量夾角提高到60度,發展成為六分儀。六分儀是由高斯發明。
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航海六分儀的原理和使用,一看就懂(圖文詳細版)
2019-03-30 由 萬物30秒 發表于資訊
一、
六分儀是一種光學儀器,可以測量遠方兩個目標之間的夾角——最常用的是測量天體與海(地)平線或天體與天體之間的夾角。測出夾角,再查得當天太陽直射點的緯度,就能確定觀測者所在的緯度。這對航海有重大意義。自18世紀面世以來,六分儀一直是重要的定位和導航工具
六分儀簡化之後,就是這樣。
包括兩大部分。第一部分,包括架體、分度弧、望遠鏡、半透明半反射的地平鏡,都是固定住的。
這個角是60度,但分度弧的刻度是0度到120度。
另一部分,是指標臂,以及固定在指標臂上的指標鏡。
地平鏡與指標臂歸零時的指標鏡平行。
為了更簡化,這裡設定指標臂歸零時,地平鏡、指標鏡、0刻度線,三者平行。
二、
觀測者通過望遠鏡和地平鏡,注視著遠方的海平線。上中天的太陽,其光線射向了指標鏡。
轉動指標臂,讓陽光反射到地平鏡上。觀測者的視野里,開始出現太陽的影像。
當太陽影像與海平線相切時,指標臂的指針對準的刻度,就是太陽此時的高度角(太陽高度角就是太陽光的入射方向和地平面之間的夾角)。
這是極度簡化的操作方法。實際使用時,要有校準和調整的步驟,還要確保六分儀垂直於地面(以望遠鏡的光軸為軸心,讓整個六分儀左右搖擺,使得視野中的太陽影像對海平線作鐘擺運動時,不會下沉到海平線以下)。並且,使用六分儀測天體高度,不是只測一次就得出結論,而是要連續多次測量。
另外,更多時候,是先對準太陽,讓陽光從地平鏡和望遠鏡中通過,再慢慢地將海平線拉入視野。
當然了,一開始不必了解這麼細,先知道大概的原理就行。
有一點需要說明,人類的眼睛不是鈦合金狗眼,承受不住正午陽光的直射,所以六分儀裝上了可以活動的濾光片。
三、
現在我們來看六分儀測量天體高度角的原理。以下就是證明的過程(其實就是一道初中的幾何證明題,非常簡單):
指標臂角度歸零的時候,地平鏡、指標鏡和0刻度線,這三者是平行的。所以∠2,其實也等於指標鏡與0刻度線的夾角。
有些六分儀的地平鏡,用的不是半反半透的鏡片,而是由一半鏡子一半玻璃拼接而成的。用起來都差不多。
四、
觀測者用六分儀測到了正午太陽高度角,再從天文歷上查到當天的赤緯角(地球赤道平面與太陽和地球中心的連線之間的夾角,其實也就是太陽直射點的緯度)。
有了正午太陽高度角和赤緯角(太陽直射點的緯度)這兩項數據,觀測者就知道自己所在的緯度了。
太陽高度角=90°-|觀測者緯度±太陽直射點的緯度|
(同減異加——觀測者和太陽直射點都在赤道的同一邊,就用「-」號;如果在赤道的兩邊,就用「+」號)
正午太陽高度角、太陽直射點的緯度、觀測者的緯度,這3個量,只要知道其中任意兩個,就可以求出第三個。
如果測量的是北極星,那就更方便了。北極星的高度角,就可以直接看做是當地的緯度,連天文歷都不用查。
五、
現在,緯度已經求出來了。經度該如何求呢?
舉個例子,假設你的鐘表,顯示的是你出發地的時間。在出發地,太陽上中天的時間是中午12點。而現在,才11點太陽就上中天了。這說明,你現在的位置在出發地的東邊,經度相差15度。
現在已經算出了觀測者所處的經度。如果還想更精確一點,就得校正平太陽日和真太陽日的差值所帶來的誤差。
真太陽日,是太陽連續兩次經過上中天的時間間隔,也就是一天真正的長度。真太陽日,是長短不等的。也就是說,太陽上中天的時間,不一定是正午12點鐘。比如今天早幾秒,明天晚幾秒。
平太陽日,是真太陽日的全年平均值。平太陽上中天的時刻都是正午12點整。
為了精確地求得自身所在的經度,觀測者需要先用平太陽,算出自身所處位置與基準位置(比如出發地)之間的經度差。再通過查閱天文歷,來校正平太陽和真太陽的差值所產生的誤差。
六、
在沒有無線電定位等方法的時候,航海過程中要確定自己的位置,需要六分儀、航海鍾、天文歷這三樣東西。
但是走時精確的航海鍾,是在發明六分儀之後很久才出現的。在此之前,航海家們的常用導航工具,是六分儀和星表。
陸地上的天文台長期觀測,積累了豐富的天文數據,其中包括任意時刻月亮在星空上的位置,將其記錄在星表里。在海上的水手們,用八分儀或六分儀測定月亮在天球上的位置,再對照星表,得出當地時間。其實就是把星空當做是錶盤,把月亮看做是指針,以此來確定當地時間,得出當前地點與基準地點(比如出發地)的時間差,進而算出當地的經度。這就是「天鍾法」當中的「月距法」。
「月距法」的精確度還不錯,但比不上後來的「時鐘法」。在使用便捷性方面,「月距法」更是遠遠不及「時鐘法」。
走時精確的時鐘普及以後,「月距法」就沒什麼人用了。
七、
回到六分儀上。直到今天,六分儀仍是被廣泛認可的備用定位儀器。
現在的六分儀,分度弧的刻度多是從-5度到130度或140度,測量範圍都明顯大於120度,實際上算是「五分儀」。但因為習慣,還叫六分儀。
而更早之前,人們用過八分儀。顧名思義,八分儀的分度弧是45度,是一周360度的八分之一,測量範圍是90度。六分儀出現後,八分儀就被淘汰了。
前面說了,六分儀和八分儀的功用,是測量天體的高度角或者天體與天體之間的夾角。這東西是18世紀才發明的。在此之前,人們用什麼來實現類似功能呢?那就五花八門了,普遍使用的有星盤、直角儀等,效果都不太好。所以要再配合羅盤指向,以及通過計算海船和水流的速度,在航海圖上推算實時位置、標記航跡的方法來定位和導航。多種方法相互對比驗證,不斷修正,減小誤差。
原文網址:https://kknews.cc/news/e6ngrnr.html
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六分儀是用來量度兩目標物之間精確角度的儀器,因其弧長約為圓周之六分之一(即約為60°)而得名。而六分儀於航海上主要運用於天體之觀測。  最早用於海上量度天體的儀器稱為橫桿(或稱十字架)測天儀(Cross-Staff),該測天儀可自海平面上量度天體之高度,但缺點為觀測者需同時觀看水平線與天體,當天體高於水平面上很大時,觀測者需具備熟練之技巧。在1590年,約翰戴維斯(John Davis)發明了背測式測天儀(Back-Staff),亦稱為戴維斯四分(或象限)儀(Davis's Quadrant),使用此儀器時,觀測者須背對太陽,並將太陽投射的陰影調整與水平線同一直線。  西元1700年,牛頓(Newton)發現光學原理,但其重要性甚少被注意到,直到西元1730年,英國人John Hadley及美國人Tomas Godfrey才發現六分儀之兩次反射原理,這個發現讓六分儀可以很精確地使用於天文航海。所謂兩次反射原理是指:在同一個平面上,經過兩次反射之光線,其最初方向和最後方向之夾角為兩反射面夾角的兩倍。又因為此原理,故六分儀測量角度可達120°(量測角度 = 2 * 兩鏡面夾角)。證明如下。Prove that:∠a = 2∠bPf:∠b = ∠PBA-∠BAC    = ( 90°-∠e )-( 90°-∠d )    = (∠d-∠e)  ∠a = ∠SAB-∠ABM    = (∠c+∠d )-(∠e+∠f )[∵入射角=反射角 &_there4_∠c =∠d, ∠e =∠f ]
NTOU-Marine Education Digital Archive-國立台灣海洋大學-海洋教育數位典藏-海洋運輸 [六分儀之構造及原理] https://bit.ly/3pk2R7G
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今 天 , 利 用 人 造 衛 星 建 立 的 全 球 定 位 系 統  (GPS ) 使 我 們 隨 時 知 道 自 己 身 處 何 方 。 但 試 想 想 , 假 如 一 天 你 流 落 荒 野 , 身 上 的 GPS 接 收 器 又 壞 了 , 你 要 如 何 得 知 自 己 的 位 置 呢 ?
在 沒 有 GPS 之 前 , 航 海 家 靠 著 六 分 儀 來 縱 橫 四 海 , 這 外 型 古 怪 儀 器 是 怎 樣 令 航 海 家 不 會 迷 途 的 呢 ?
六 分 儀 主 要 是 用 來 測 量 兩 物 件 之 間 的 夾 角 , 在 航 海 上 常 用 來 測 量 太 陽 和 水 平 線 之 間 的 夾 角 。 它 有 兩 塊 鏡 子 , 其 中 一 塊 是 一 邊 透 明 , 一 邊 反 射 的 固 定 鏡 子 , 另 一 塊 則 安 裝 在 一 支 活 動 臂 上 。 觀 測 者 通 過 小 望 遠 鏡 觀 望 水 平 線 , 同 時 調 校 活 動 臂 , 讓 天 體 ( 例 如 太 陽 ) 的 光 線 剛 好 反 射 到 小 望 遠 鏡 , 這 樣 , 太 陽 的 影 像 便 會 和 水 平 線 重 合 。 再 查 看 刻 度 , 便 可 知 道 太 陽 距 離 水 平 線 的 角 度 了 。
六 分 儀 是 相 當 準 確 的 儀 器 , 能 達 到 10 角 秒( 1 角 秒 即 1 度 的 1/3600 ) 的 精 度 , 而 實 際 定 位 則 準 確 至 1 公 里 左 右 。
明 白 了 六 分 儀 的 原 理 , 不 如 說 說 如 何 使 用 六 分 儀 找 出 自 己 在 地 球 上 的 位 置 吧 。 在 正 午 前 後 , 每 分 鐘 用 六 分 儀 測 量 太 陽 與 水 平 線 的 夾 角 一 次 , 讀 數 最 大 的 便 是 太 陽 上 中 天 時 的 水 平 高 度 。 再 從 天 文 年 曆 查 出 今 天( 你 必 須 知 道 今 天 的 日 子 )太 陽 的 赤 緯 , 即 可 知 道 身 處 的 緯 度 了 ※
另 外 , 假 設 你 在 出 發 前 的 手 錶 是 校 準 的 , 太 陽 應 該 在 出 發 地 的 正 午 1 2 時 ※※ 上 中 天 。 如 果 你 發 現 太 陽 在 手 錶 指 著 上 午 11 時 的 時 候 上 中 天 -- 也 就 是 當 地 的 正 午 比 出 發  點 的 正 午 早 1 小 時 , 你 現 在 的 經 度 便 是 出 發 地 以 東 15 度 了 。
太 空 館 展 出 的 六 分 儀
※ 算 式 如 下 :
當 地 緯 度 = 90° + 太 陽 赤 緯 - 太 陽 上 中 天 時 的 水 平 高 度 
( 你 可 知 道 為 甚 麼 ? )
※ ※ 實 際 上 , 太 陽 有 時 稍 早 於 正 午 12 時 上 中 天 , 有 時 則 稍 遲 , 但 可 從 天 文 年 曆 刊 出 的 數 據 修 正 。六 分 儀 是 怎 樣 操 作 的 ? 它 是 怎 樣 用 來 測 天 體 位 置 呢 ? @ 在寬闊的東海岸地平線 :: 痞客邦 :: https://bit.ly/3lw7tFq
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六分儀
一、功用
六分儀弧長約為圓周的1/6,故為之名;其功用在量測兩目標物間精確角度,量測度數可達120° 或弧長兩倍。
二、各部名稱
1. index mirror 指標鏡
2. shade glasses 指標色鏡
3. horizon mirror 水平鏡
4. shade glasses 水平色鏡
5. arc 弧
6. micrometer drum 分厘鼓
7. clamp 釋放夾
8. magnifying glass 放大鏡
9. index bar 指標桿
10. frame 儀架
11. telescope 望遠鏡
三、儀器說明
1. 分厘鼓轉一圈,指標桿在弧上移動0.5° (有的1° )。
2. 指標鏡垂直裝於指標桿,水平鏡垂直裝於儀架,當指標桿指於0°00.0¢ 時,兩鏡平行。
3. 水平鏡從垂直方向分為兩半,靠近儀架之一半塗有水銀反射鏡面,外側一半為透明或鏤空。
四、原理
1. 使用同一平面內兩次反射之光學原理;指標鏡將被觀測物第一次反射至水平鏡,水平鏡再將影像反射至望遠鏡。
2. 入射光線之最初方向與最後方向間夾角(∠a)為兩反射面夾角(∠b)的兩倍。
3. 六分儀弧上之刻度,即為天體實際高度。
航海學-天文航海-船用六分儀構造及原理 - 航海系(航行四海、捨我其誰) https://bit.ly/3kkXbqk

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