最近天文热度颇高，那说天文第一个离不开的便是六分仪，今天就带来六分仪的详细使用说明。全文约3500字，阅读约10分钟，理解掌握么，小伙伴那么聪明，半小时搞定？

序言

随着地区局势的严峻，天文导航艺术又回到了它的舞台，对于航海者而言，通过传统六分仪，航海天文历、天体高度方位表、秒表测算船位的过程，蕴含着一种令人愉悦的美感。
电影中常常出现这样的场景：船长用六分仪“捕捉太阳”，然后回到海图前进行一系列令人费解的计算，片刻之后，他便能确定船只的精确位置。
今天就从最基础的开始，请不要跳过，因为它们能让你真正掌握航海者的语言。

基础篇

1、认识你的六分仪
2、校准与误差修正
3、六分仪读数方法
4、地面导航（测距）
5、进阶地面导航（测距）

应用篇

6、海上定位
7、截距法
8、修正项
9、作图
10、北极星求纬度/太阳中天求纬度/太阳移线定位（题目大了点，下篇再讲，三星定位看公众号第一篇）

1、认识你的六分仪（有基础可跳过）

1.1 什么是六分仪？

六分仪是一种用于海上导航的精密仪器，主要用于测量两个远距离物体之间的夹角。最常见的应用是测量太阳或其它天体与水天线之间的角度。
有人认为六分仪可以直接给出准确的海上位置，这是不正确的。六分仪唯一能做的就是以极高的精度测量角度。
六分仪这一名称源自其六分之一圆周的弧形刻度盘，该刻度盘像量角器一样被精确划分。接下来将先全面介绍其结构细节。
注意：六分仪是及其精密的仪器，避免碰撞以及防范环境温度变化的影响。

1.2 六分仪结构解析

望远镜系统：望远镜是用于观测的目视部件，采用标准规格（3.5倍放大率，40mm物镜口径）
安全告知：严禁在未安装滤光片的情况下直接观测太阳。（后文关于滤光片另有说明）
握柄系统：六分仪必须且仅能通过专用握柄持握。握柄内设电池仓，可为照明装置供电。(此处重点，赶紧试试灯亮不亮吧)
禁止通过望远镜或者其它可动部件持握仪器，长期停用时应取出电池。
照明系统：现代六分仪多配备刻度盘照明系统，便于夜间航行时读取数据。但此装置并非必要，完全可以在室外完成测量后，返回室内进行读数。
指标臂系统：指标臂是六分仪的核心运动部件，专门用于角度测量。操作提示：禁止施加任何外力强行移动指标臂。
快速释放卡钳装置：当需要大范围调节指标臂时，需使用快速释放卡钳。同时按压卡钳两侧部件即可解除锁定，自由移动指标臂。
动镜（垂直镜）系统：动镜用于反射天体的入射光线，包括太阳、月亮、太阳系行星以及遥远恒星的光源。镜体背部设有校准螺丝，使用六分仪前必须确保仪器完成全面校准。
定镜（边镜）系统：现在有两种主流结构：A半透半反式、B整体50%透光镀膜式。镜体背部同样设有校准螺丝，使用六分仪前必须确保仪器完成全面校准。
微调鼓轮系统：作为六分仪的核心部件之一，专用于天体观测时的角度微调。
滤光片系统：观测太阳时，必须启用滤光片，一般配有三种滤光片。始终由透光率最低的滤光片开始观测，若视野过暗无法辨识，再逐步更换高透光率滤光片。
刻度弧架系统：六分仪的核心承力部件，整体框架采用航空铝材或者合成材料铸造，所有光学组件均固定于其之上。

2、校准与误差修正（前一篇三星定位中已经阐述，今天就再讲讲）

2.1 校准的必要性
每一次使用六分仪之前，都必须进行校准以确保测量精度。其主要原因有：
a.温度变化导致读数偏差
b.机械结构受力变形

2.2 器差
出厂由厂家负责测定，附在六分仪仪器箱中。

2.3 动镜差（垂直差）
将指标杆放在刻度弧30°~40°之间，水平放置于桌面上，从动镜镜片中观察里外两段刻度弧，如果里外两段刻度弧连接成一体，则动镜和刻度弧平面垂直，无须校正。如错开，则慢慢转动动镜后小螺帽，直至里外两段刻度弧相连成一体。

2.4 定镜差（边差） 将指标杆放到刻度弧0°，调整焦距，对准天体（白天太阳，晚上满月为宜），可见直射影像和反射影像，转动小鼓轮，使反射影像的上下位置与直射影像重合，观察两个影像的左右水平位置，调整定镜后的小螺帽，直至直射影像和反射影像组成一个完整的圆（太阳或月亮）。

2.5 指标差 通常采用水天线测定。刻度弧调整至0°，从定镜中观察水天线，调节小鼓轮，直至水天线成一直线，此时读取六分仪读数m，得到指标差i = 0° - m 。若测得的指标差大于6'即0.1°，调节定镜靠近架体的小螺帽，以减小指标差。调节完后，需从第一步动镜差开始，重新再调节一遍。

640?wx_fmt=jpeg&watermark=1定镜后有2个螺丝，左边靠近架体的调整过大的指标差，右边调定镜差。

2.6 六分仪操作守则 （1）绝对禁止施加任何外力 （2）任何调节螺丝旋转不超过两圈 （3）使用前必须完成校准程序 （4）所有校

镜片中观察里外两段刻度弧，如果里外两段刻度弧连接成一体，则动镜和刻度弧平面垂直，无须校正。如错开，则慢慢转动动镜后小螺帽，直至里外两段刻度弧相连成一体。

2.4 定镜差（边差）
将指标杆放到刻度弧0°，调整焦距，对准天体（白天太阳，晚上满月为宜），可见直射影像和反射影像，转动小鼓轮，使反射影像的上下位置与直射影像重合，观察两个影像的左右水平位置，调整定镜后的小螺帽，直至直射影像和反射影像组成一个完整的圆（太阳或月亮）。

2.5 指标差
通常采用水天线测定。刻度弧调整至0°，从定至0°，从定镜中观察水天线，调节小鼓轮，直至水天线成一直线，此时读取六分仪读数m，得到指标差i = 0° - m 。若测得的指标差大于6'即0.1°，调节定镜靠近架体的小螺帽，以减小指标差。调节完后，需从第一步动镜差开始，重新再调节一遍。

定镜后有2个螺丝，左边靠近架体的调整过大的指标差，右边调定镜差。

2.6 六分仪操作守则
（1）绝对禁止施加任何外力
（2）任何调节螺丝旋转不超过两圈
（3）使用前必须完成校准程序
（4）所有校

准操作需再20+-5°C环境温度下或参考说明书
（5）调节螺丝每旋转90°需停顿10秒观察光学反馈

3、六分仪读数方法

请看下图

 
首先读取刻度弧上的数字，为20°；
接着看鼓轮，先找到0对准的，为15′
最后看哪2个刻度齐平，图中0.6′和18′齐平。
所以最后的读数为20°15.6′。

六分仪的基本概况就介绍到这，后续将开始借助数学工具。接下来，将通过地面导航迈出天文导航的第一步。

4、地面导航（测距）

4.1 距离测算原理

为了计算出物标与测者之间的距离，我们需要哪些数据？
a.六分仪读数（测得并修正后）
b.灯塔高度
c.公式（都忘了吧）

tanα° ≈ (α’/60)/(180/3.14)=α’/3437.75
D(nmile)=(H(m)/1852)/(α’/3437.75)

               =1.856 H / α’
               = 13 H / 7 α’
α’ 为 度° 转为 分‘，后文均统一为分‘

地理初显（隐）距离公式：

D = 2.09 * (√H + √e) （估计也忘了）

刚才讨论的简单场景满足：
a.计算公式直接可用
b.可同时观测塔顶与底部

接下来，随着距离增加将出现：
a.初始阶段：观测角度逐渐减小
b.临界阶段：底部沉入水天线以下
c.测量困境：无法获取完整参照物

核心问题：
a.此时测量哪个角度
b.公式是否仍然适用

5、进阶地面导航（测距）

当与灯塔距离增大时，地表曲率将完全遮挡底部视野，导致之前公式完全失效。

现有公式数据：
a.灯塔高度
b.观测仰角（测得并修正后六分仪读数，后文统一用仰角替代）

新增变量：眼高

当灯塔基底不可见时：
原方法：塔顶与基底对齐
新方案：改用可见地平线作为基准参照物

公式：（推导请看后面图片）

D∧2-2.09(2√HE-2.09*1852*tanα’)D-2.09＾2(HO - HE) = 0

D 距离 HO 灯塔高 HE 眼高 α 仰角

看似复杂，其实最简单的计算器或者EXCEL表格即可得出结果。下面来验证：

六分仪基础篇总结
a.仪器的基础认识
b.校准与规范操作
c.仪器的精准读数
d.常规距离测算
e.超视距距离测算

下面将开始介绍六分仪在天文定位上的应用

6、海上定位

6.1核心概念：
a.天顶距：测者天顶与天体之间的角距离；（距离船位线，即90-高度）
b.海图标注：海图上作船位线的基准位置；（推算船位或者假定船位）
c.格林时角：从格林威治天文台，即经度000°向西所经过的角度，小于180°时符号为W，大于180小于360°时，用360去减，符号为E。超过360°时，先减去360°，再进行修正；
d.春分点：天球经度基准测算位置，除太阳外，所有恒星均以此为基准；
e.共轭赤经：除太阳外，所有恒星距离春分点的经差，同样向西起算。

6.2时间精度的重要性：（计算均统一至UTC）
地球每天以惊人的速度自转一周，赤道周长约40000公里，每小时1666公里。
结论：六分仪观测必须同步计时，误差1分钟将导致27.7公里（15海里）的定位偏差。

6.3航海图书资料准备：
航海天文历、航海天文历附表、天体高度方位表、秒表。
通过航海天文历及其附表，我们可以得到天体的如下数据：
纬度（赤纬）、经度（天体格林时角）、时间（UTC）。

我们有了天体的具体位置，接下来还有一个问题，画不了。

7、截距法

7.1基础观测步骤：
a.测量天体与水天线相切时的高度（太阳、月亮为下边缘）
b.同步记录时间（UTC）

7.2三要素定位体系
a.天体坐标（航海天文历及其附表）
b.推算船位（丢失GPS信号后的推算位置）
c.实测高度角（六分仪读数经修正后）

7.3通过ECDIS实现快速得到计算高度和方位：
a.输入：推算船位-天体坐标（电子海图两个转向点，大圆）
b.输出：得出计算方位和计算高度（高度为5400（90°）海里去减两个转向点之间的距离，大圆，此法省去查天体方位高度表内插过程）
c.比较：观测高度形成截距（观测高度减去计算高度，>0，离你的天顶更近，沿计算方位往天体方向，<0，离你的天顶远，沿计算方位背离天体方向）

8、修正项

8.1计算方位和计算高度
由于使用了ECDIS，无需使用天体高度方位表三个引数进行内插（纬度、时角、赤纬）

8.2观测高度
a.六分仪：器差+指标差；
b.天体观测高度误差：天体高度方位表首页左侧（太阳和星星）、太阳另加月份修正；
c.眼高差：1.765√e（天体高度方位表首页右侧，最高到32米）
d.异顶差：由推算船位时刻开始掐秒表，同步至观测时刻，V*(t2-t1)*cos(AC1-C)(三星定位一文中已讲过)

9、作图：红色推算船位，绿色实际船位。

橙色天文船位线移动距离为异顶差t1修正到t3时刻。黄色t2到t3。

10、北极星求纬度/太阳中天求纬度/太阳特大高度定位/太阳中天前后移线定位（下期再讲）