Giáo trình Thiên văn hàng hải 1 - Nghề: Điều khiển tàu biển
CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI I
GIÁO TRÌNH
THIÊN VĂN HÀNG HẢI 1
NGHỀ: ĐIỀU KHIỂN TÀU BIỂN
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số.....QĐ/ ngày......tháng....năm......của...........)
HẢI PHÒNG, NĂM 2017
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục dích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh không lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
i
LỜI GIỚI THIỆU
Từ xa xưa Thiên văn học là một phương pháp được các nhà Hàng hải sử
dụng trên những con tàu vượt biển và đại dương, giúp các Thuyền trưởng, sỹ quan
hàng hải xác định phương hướng và vị trí tàu trên biển nhằm dẫn tàu an toàn.
Việt nam có 3200 km bờ biển và nhiều đảo lớn nhỏ. Đảng và Nhà nước ta đã
chú trọng phát triển ngành kinh tế biển trong đó có vận tải biển, nó góp phần rất
quan trọng vào công cuộc phát triển kinh tế và bảo vệ biển đảo của Tổ quốc.
Đào tạo nhân lực cho ngành vận tải biển là nhiệm vụ chủ yếu của trường
Cao đẳng Hàng hải I, nhằm đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế STCW 95/2010 cung cấp
cho ngành Hàng hải trong nước cũng như các nước trên thế giới những thuyền
viên giỏi về chuyên môn, vững vàng về nghiệp vụ, phục vụ cho sự nghiệp phát triển
của ngành vận tải biển.
Để phục vụ cho công tác dạy và học trong nhà trường được tốt. Chúng tôi
biên soạn giáo trình mođun THIÊN VĂN HÀNG HẢI 1 để làm tài liệu giảng dạy và
học tập trong nhà trường đối với hệ Cao đẳng ngành Điều khiển tàu biển. Giáo
trình này cũng là tài liệu cho các đọc giả có chuyên ngành về Điều khiển tàu biển
cũng như các lĩnh vực có liên quan tham khảo.
Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng không tránh khỏi những thiếu sót. Rất
mong các bạn đồng nghiệp và bạn đọc đóng góp ý kiến để giáo trình hoàn thiện
hơn cho lần tái bản sau.
Nhóm biên soạn xin trân trọng cám ơn./.
Hải Phòng, ngày.........tháng......... năm 2017
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên: Hà Trọng Hiếu
2. Lương Văn Hải;
3. Phạm Ngọc Anh.
ii
MỤC LỤC
Trang
LỜI GIỚI THIỆU......................................................................................................ii
MỤC LỤC................................................................................................................iii
Danh mục các từ viết tắt..........................................................................................vii
Danh mục hình vẽ .................................................................................................... ix
Danh mục bảng.......................................................................................................... x
1.1 Thiên cầu:............................................................................................................ 2
2. Các hệ tọa độ trên thiên cầu .................................................................................. 4
2.1. Hệ tọa độ chân trời............................................................................................. 4
2.2. Hệ tọa độ xích đạo.............................................................................................. 6
3. Tam giác thiên văn và cách giải............................................................................ 9
3.1. Tam giác thiên văn............................................................................................. 9
3.2.3. Công thức hàm sin......................................................................................... 10
3.2.5. Công thức Napier .......................................................................................... 10
3.3. Trình tꢁ các bước giải tam giác thiên văn........................................................ 11
1.1. Đặc điểm chung:............................................................................................... 12
1.1.1. Hiện tượng..................................................................................................... 12
1.1.2. Giải thích hiện tượng..................................................................................... 13
1.2. Điều kiện để các thiên thể đi qua các vị trí đặc biệt ........................................ 14
1.2.1. Điều kiện mọc lặn của thiên thể.................................................................... 14
1.2.2. Điều kiện qua thiên đỉnh ............................................................................... 15
1.2.3. Điều kiện cắt vòng thꢀng đứng gốc............................................................... 15
1.2.4. Thứ tꢁ qua các phương trời........................................................................... 15
1.3.1. Người quan sát ở xích đạo (Lat = 0) ............................................................. 16
2. Chuyển động nhìn thấy hàng năm của mặt trời .................................................. 17
iii
sát ở các vĩ độ khác nhau......................................................................................... 19
2.2.2. Người quan sát ở vùng nhiệt đới................................................................... 20
2.2.3. Người quan sát ở vùng ôn đới....................................................................... 21
2.2.4. Người quan sát ở vùng hàn đới ..................................................................... 21
2.3.1. Các đới khí hậu.............................................................................................. 22
2.3.2. Các mùa trong năm ....................................................................................... 24
3. Sꢁ thay đổi tọa độ xích đạo của mặt trời............................................................. 24
3.1. Sꢁ thay đổi tọa độ xích đạo của mặt trời ......................................................... 24
3.1.1. Hệ tọa độ hoàng đạo...................................................................................... 24
3.1.2. Sꢁ thay đổi tọa độ xích đạo của mặt trời ...................................................... 25
3.2. Một số bài toán gần đúng về mặt trời .............................................................. 27
4. Chuyển động của Mặt trăng và các hành tinh..................................................... 31
nhìn thấy trăng......................................................................................................... 31
4.1.1. Đặc điểm chuyển động của mặt trăng () .................................................... 31
4.1.2. Chu kỳ chuyển động của mặt trăng............................................................... 33
4.1.4. Một số bài toán gần đúng về mặt trăng......................................................... 36
4.2.1. Chuyển động quỹ đạo của các hành tinh....................................................... 37
4.2.2. Chuyển động nhìn thấy của hành tinh........................................................... 38
1. Các đơn vị đo thời gian ....................................................................................... 40
1.1. Định nghĩa về thời gian.................................................................................... 40
1.2. Đơn vị đo thời gian........................................................................................... 40
1.3. Mốc tính thời gian............................................................................................ 41
iv
1.4.1 Ngày Sao, giờ Sao.......................................................................................... 41
1.4.2 Công thức cơ bản của thời gian...................................................................... 43
1.5.1. Ngày mặt trời thật ......................................................................................... 44
1.5.2 Ngày mặt trời trung bình, giờ trung bình....................................................... 45
1.6. Thời gian trên các kinh tuyến khác nhau ......................................................... 49
1.6.1. Giờ địa phương (Local Times)...................................................................... 49
1.6.3. Bài tập............................................................................................................ 51
1.7. Giờ múi, giờ luật, giờ mùa hè .......................................................................... 51
1.7.1. Giờ múi (zone time) ZT ................................................................................ 51
1.7.2. Giờ luật (Legal Time) ................................................................................... 53
1.7.3. Giờ mùa hè (Summer Time) ......................................................................... 53
2.1. Giờ tàu, cách điều chỉnh đồng hồ tàu:.............................................................. 54
2.2.1. Kinh tuyến đổi ngày...................................................................................... 54
2.2.2. Cách đổi ngày................................................................................................ 55
1. Khái quát, cấu tạo lịch thiên văn hàng hải .......................................................... 58
1.1. Khái quát về Lịch thiên văn ............................................................................. 58
1.2. Cấu tạo lịch thiên văn....................................................................................... 59
1.2.1. Cấu tạo các trang hàng ngày (Daily page).................................................... 59
1.2.2. Bảng số gia và hiệu chỉnh ............................................................................. 59
1.2.3. Một số bảng tính khác................................................................................... 59
1.3.1. Các bài toán cơ bản áp dụng lịch thiên văn .................................................. 60
1.3.2. Các công thức cơ bản.................................................................................... 60
1.3.3. Bài tập chuyển đổi thời gian trong lịch thiên văn......................................... 60
2. Tính góc giờ điểm xuân phân (LHA).............................................................. 61
2.1. Đặc điểm của điểm xuân phân (Aries) .......................................................... 61
2.2. Các bước tra bảng............................................................................................. 62
2.2.1. Cơ sở tra bảng ............................................................................................... 62
2.2.2. Các bước tra bảng.......................................................................................... 62
2.3. Thꢁc hành tra bảng........................................................................................... 62
v
2.4. Bài tập............................................................................................................... 63
3.1.1. Đặc điểm chung............................................................................................. 64
3.1.2. Cơ sở tra bảng ............................................................................................... 64
3.1.3. Các bước thꢁc hiện........................................................................................ 64
3.1.4. Thꢁc hành tra bảng:....................................................................................... 65
3.1.5. Bài tập............................................................................................................ 65
3.2. Tính góc giờ, xích vĩ của hành tinh.................................................................. 66
3.2.1. Đặc điểm ....................................................................................................... 66
3.2.2. Cơ sở tra bảng ............................................................................................... 66
3.2.3. Các bước tra bảng.......................................................................................... 66
3.2.4. Thꢁc hành tra bảng........................................................................................ 67
3.2.5. Bài tập............................................................................................................ 67
4. Tính góc giờ, xích vĩ của mặt trời, mặt trăng...................................................... 68
4.1. Tính góc giờ, xích vĩ mặt trời........................................................................... 68
4.1.1. Đặc điểm của bảng tra góc giờ, xích vĩ mặt trời........................................... 68
4.1.2. Cơ sở tra bảng ............................................................................................... 68
4.1.3. Các bước tra bảng.......................................................................................... 68
4.1.4. Thꢁc hành tra bảng........................................................................................ 69
4.1.5. Bài tập............................................................................................................ 69
4.2. Tính góc giờ, xích vĩ của mặt trăng............................................................... 70
4.2.1. Đặc điểm ....................................................................................................... 70
4.2.2. Cơ sở tra bảng ............................................................................................... 70
4.2.3. Các bước tra bảng.......................................................................................... 70
4.2.4. Thꢁc hành tra bảng........................................................................................ 71
4.2.5. Bài tập............................................................................................................ 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 74
vi
Danh mục các từ viết tắt
Ý nghĩa
KÍ HIỆU
TIẾNG ANH
TIẾNG VIÊT
Giờ trung bình thế giới
GMT
LMT
CE
Greenwich Mean Time
Local Mean Time
Chronometer error
Zone time
Giờ trung bình địa phương
Sai số thời kế
ZT (TZ)
C
Giờ múi
Chronometer Time
Universal Time
Greenwich Hour Angle
Local Hour Angle
Local Hour Angle X
Sidereal Hour Angle
Right Ascension
Greenwich apparent time
Greenwich Sidereal time
Local Sidereal time
Time transit
Giờ thời kế (số đọc thời kế)
Giờ thế giới
UT
GHA
LHA
LHAx
SHA
RA
GAT
GST
LST
Tmerpass
Tob
Góc giờ thế giới
Góc giờ địa phương
Góc giờ địa phương (Thiên thể X)
Xích kinh nghịch
Xích kinh
Giờ sao trung bình Greenwich
Giờ sao thế giới
Giờ sao địa phương
Giờ qua kinh tuyến
Giờ quan sát
Time obser.
Tsh
Ship’s Time
Giờ tàu (theo đồng hồ tàu)
Kinh độ
Long
Lat
Longtitude
Latitude
Vĩ độ
Dec
v
Declination
Xích vĩ
v- correction
Hiệu chỉnh v(thời gian)
Hiệu chỉnh d (xꢀch vĩ)
Độ nghiêng chân trời D=0°.0293√e
Độ cao đã hiệu chỉnh HO=H- R- P±SD
Độ cao thật (tính toán)
Độ cao đo lấy từ Sextant
Độ cao đã hiệu chỉnh D và I
p = ∆H = HO - HC
d
d- correction
D
Dip of Horizon
Observed Altitude
Caculate Altitude
Sextant Altitude
Apparent Altitude
Intercept
HO
HC
HS
H
∆H, p
z
Zenith Distance
Azimuth angle
Đỉnh cꢁ- z=90- H
Z
Phương vị ½ hoặc ¼ tính từ N, S
vii
Ý nghĩa
KÍ HIỆU
TIẾNG ANH
Azimuth
TIẾNG VIÊT
Zn
A
Phương vị nguyên vòng (0°- 360°)
Phương vị ¼ mốc tính từ E, W(0°-
90°)
Amplitude
Ac
Azimuth to C
Phương vị thật tới điểm C (0°- 360°)
Hiệu chỉnh Sextant I= i +s
Hiệu chỉnh khúc xạ
I
Sextant Index error
Atmospheric Refraction
R
RO
Hiệu chỉnh khúc xạ trong đktc
Thị sai chân trời
HP
P
Horizontal parallax
Parallax in altitude
Semi- diameter of …
Speed in Knots
Thị sai độ cao
SD
V
Bán kính mặt trời (trăng,hành tinh)
Tốc độ tàu
TC
h∆d
True Course
Hướng đi thật
Corr.. for different Dec
Corr.. for different LHA
Corr.. for different LAT
Merpass /Polaris Altitude
Longtitude line
Phần hiệu chỉnh độ cao do các giá trị
xích vĩ, góc giờ,vĩ độ dꢁ đoán lấy chẵn
khi tra bảng chính của HO- 214
Vĩ độ riêng
h∆t
h∆LAT
LatO
LongO
T°C
Pa - Hpa
GP
Kinh độ riêng
Temprature Cenciut
Nhiệt độ C
Áp xuất tính theo hệ Pascal
Geographic position of the Vị trí cꢁc chiếu sáng của thiên thể
body.
AP
Assumed position,
Fix Position
Vị trí dꢁ đoán DR hoặc EP
Vị trí xác định bꢂng phương pháp TV
Vị trí tính toán theo hướng và tốc độ
Vị trí dꢁ đoán tính đến độ dạt gió,
nước
FP (F)
DR
Dead rekoning Position
Estimation Position
EP
viii
Danh mục hình vẽ
Trang
Hình 1.1 - Thiên cầu.................................................................................................. 3
Hình 1.2 - Hệ tọa độ chân trời................................................................................... 5
Hình 1.3 - Độ cao H, các hệ phương vị A................................................................ 5
Hình 1.4 - Biểu diễn góc giờ và xích vĩ của thiên thể............................................... 7
Hình 1.5 - Biểu diễn xích vĩ, xích kinh của thiên thể ............................................... 8
Hình 1.7 - Tam giác thiên văn trên thiên cầu............................................................ 9
Hình 1.6 - Tam giác thiên văn................................................................................... 9
Hình 2.1 - Biểu diễn chuyển động .......................................................................... 12
Hình 2.3 - Điều kiện mọc lặn của các thiên thể...................................................... 14
Hình 2.5 - Trường hợp quan sát.............................................................................. 15
Hình 2.6 - Người quan sát tại xích đạo ................................................................... 16
Hình 2.7 - Người quan sát ở cꢁc............................................................................. 17
Hình 2.9 - Hoàng đạo.............................................................................................. 18
Hình 2.10 - Người quan sát ở xích đạo................................................................... 20
Hình 2.11 -Người quan sát ở vùng nhiệt đới .......................................................... 21
Hình 2.12 - Người quan sát ở vùng ôn đới ............................................................. 21
Hình 2.13 -Người quan sát ở vùng hàn đới............................................................. 22
Hình 2.14 - Người quan sát ở cꢁc........................................................................... 22
Hình 2.15 - Phân bổ năng lượng từ mặt trời ........................................................... 23
Hình 2.16 - Các đới khí hậu................................................................................... 23
Hình 2.17 - Hệ tọa độ hoàng đạo ............................................................................ 25
Hình 2.23 - Tuần trăng............................................................................................ 35
Hình 2.24 - Điều kiện nhìn thấy trăng ................................................................... 35
Hình 3.1 - Ngày sao(SD)......................................................................................... 41
ix
Hình 3.2 - Giờ sao(ST)............................................................................................ 42
Hình 3.3 - Mối quan hệ giữa các đại lượng tính ................................................... 43
Hình 3.5 - Giờ mặt trời trung bình.......................................................................... 45
Hình 3.7 - Thời sai .................................................................................................. 47
Hình 3.8 - Đồ thị biến thiên thời sai........................................................................ 48
Hình 3.10 - Phân bổ múi giờ trên trái đất ............................................................... 52
Hình 3.11 - Kinh tuyến đổi ngày............................................................................. 55
Hình 3.12 - Cách đổi ngày ...................................................................................... 55
Hình 3.13 - Đường đổi ngày ................................................................................... 56
Danh mục bảng
Trang
x
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN THIÊN VĂN HÀNG HẢI 1
Mã số mô đun: MĐ 6840109.31
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:
- Vị trí: Mô đun này được giảng dạy sau khi người học đã học các mô đun của học
kì 1 và 2
- Tính chất: Đây là mô đun thꢁc hành nhꢂm rèn luyện kỹ năng chuyên môn cho
người học trong thꢁc tiễn công việc.
- Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Đây là mô đun đào tạo chuyên môn nghề, cung
cấp cho sinh viên những kỹ năng cơ bản nhất về sử dụng lịch thiên văn hàng hải.
Mục tiêu của mô đun:
Học xong mô đun này người học có khả năng:
- Về kiến thức: Trình bày được những kiến thức cơ bản về thiên văn hàng hải, thời
gian trong thiên văn, trình tꢁ các bước giải bài toán tính góc giờ và xích vĩ của
thiên thể;
- Về kỹ năng: Điều chỉnh được đồng hồ tau, biết cách đổi ngày. Tính được góc giờ
và xích vĩ của các thiên thể;
- Về năng lꢁc tꢁ chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác trong việc
chỉnh đồng hồ, tính toán các bài toán thiên văn để dẫn tàu an toàn.
Nội dung mô đun:
1
Bài 1. THIÊN CẦU, CÁC HỆ TỌA ĐỘ TRÊN THIÊN CẦU
Mã bài: MĐ 6840109.31.01
Giới thiệu:
Đây là những kiến thức cơ bản về thiên văn học như thiên cầu, các đường
điểm chính trên thiên cầu. Mối tương quan giữa thiên cầu và trái đất;
Các hệ tọa độ áp dụng cho việc giải các bài toán trong thiên văn;
Các yếu tố của tam giác thiên văn.
Mục tiêu:
- Trình bày được khái niệm thiên cầu; các hệ tọa độ sử dụng trong thiên văn;
- Xác định được các điểm, các đường, các mặt phꢀng chính trên thiên cầu và các
đại lượng của thiên thể trong từng hệ tọa độ;
- Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác khi xác định các điểm, các đường, các mặt
phꢀng chính trên thiên cầu và các đại lượng thiên thể trong từng hệ tọa độ.
Nội dung:
1. Thiên cầu và các đường, điểm chính trên trên thiên cầu
1.1 Thiên cầu:
Vào những đêm thời tiết tốt khi quan sát lên bầu trời ta nhận thấy tất cả các
thiên thể đều nꢂm trên một mặt cầu còn người quan sát đứng ở tâm của hình cầu
đó, trên thꢁc tế các thiên thể cách chúng ta với khoảng cách rất khác nhau. Trong
thiên văn hàng hải người ta không sử dụng mối quan hệ về khoảng cách giữa các
thiên thể mà sử dụng mối quan hệ về góc giữa chúng với một mốc chung nào đó từ
đó người ta đưa ra khái niệm thiên cầu.
“Thiên cầu là một quả cầu toán học có bán kính bất kỳ, tâm tùy ý, các thiên thể sẽ
được chiếu lên trên thiên cầu theo hướng chiếu từ tâm của thiên cầu, đồng thời
trên thiên cầu người ta thiết lập các hệ tọa độ.”
Mục đích xây dꢁng thiên cầu là để khảo sát và nghiên cứu sꢁ chuyển động
của các thiên thể và có thể áp dụng lꢄ thuyết toán học để giải các bài toán thiên
văn.
1.2. Các mꢀt phꢁng, đường, điểm chính trên thiên cầu.
Hình 1.1 mô tả một thiên cầu với tâm O là tâm trái đất, các đường điểm
chính của thiên cầu gồm:
1.2.1. Thiên trục, các thiên cực
Đường thꢀng đi qua tâm thiên cầu song song với địa trục PnPs và cắt thiên
cầu tại hai điểm PNPS gọi là thiên trục.
2
Điểm cắt tương ứng với địa trục pn là thiên cꢁc bắc (PN), điểm cắt tương ứng
với địa cꢁc nam ps là thiên cꢁc nam (PS).
1.2.2. Mặt phẳng thiên kinh tuyến và các đường thiên kinh tuyến
Z
PN
Q
W
o
Q’
E
PS
Z’
Hình 1.1 - Thiên cầu
Tất cả các mặt phꢀng chứa thiên trục gọi là mặt phꢀng thiên kinh tuyến.
Giao tuyến của các mặt phꢀng thiên kinh tuyến với mặt thiên cầu là các
đường thiên kinh tuyến, thiên kinh tuyến chứa thiên đỉnh và thiên đế (ZZ’) người
quan sát gọi là thiên kinh tuyến người quan sát, thiên kinh tuyến chứa hình chiếu
của thiên thể trên thiên cầu gọi là thiên kinh tuyến thiên thể.
Thiên kinh tuyến đi qua Greenwwich được goi là kinh tuyến gốc. Mặt phꢀng
chứa thiên kinh tuyến gốc chia thiên cầu thành 2 phần bán cầu đông (E) và bán cầu
tây (W).
1.2.3. Mặt phẳng thiên xꢀch đạo và đường thiên xꢀch đạo (QQ’)
Mặt phꢀng chứa tâm thiên cầu (O) và vuông góc với thiên trục (PNPS) gọi là
mặt phꢀng thiên xích đạo, giao tuyến của mặt phꢀng thiên xích đạo với thiên cầu
cho ta đường thiên xích đạo (QQ’).
Mặt phꢀng thiên xích đạo chia thiên cầu thành hai phần bán cầu Bắc (chứa
PN) và bán cầu nam (chứa PS).
1.2.4. Thiên đꢁnh (Z) và Thiên đế (Z’)
Hình chiếu của người quan sát trên thiên cầu gọi là thiên đỉnh người quan sát
(Z) đối xứng với Z trên thiên cầu gọi là thiên đế (Z’).
Đường thꢀng đi qua tâm (O) và chứa ZZ’ gọi là đường thꢀng đứng
1.2.5. Mặt phẳng chân trời thật, đường chân trời thật
3
Mặt phꢀng đi qua tâm thiên cầu (O) và vuông góc với đường thꢀng đứng
ZZ’ gọi là mặt phꢀng chân trời thật.
Giao tuyến của mặt phꢀng chân trời thật với thiên cầu cho ta vòng tròn gọi là
đường chân trời thật.
Mặt phꢀng chân trời thật cắt mặt phꢀng thiên kinh tuyến người quan sát cho
ta đường N- S (hay đường tý- ngọ),điểm gần thiên cꢁc bắc PN là điểm cꢁc bắc N,
điểm gần thiên cꢁc nam PS là điểm cꢁc nam S.
Mặt phꢀng chân trời thật và mặt phꢀng thiên xích đạo cắt nhau cho ta đường
đông tâyE- W, nếu đứng quay mặt về hướng bắc N thì bên phải là điểm E, bên trái
là điểm W.
1.2.6. Mặt phẳng thẳng đứng, vꢂng thẳng đứng
Mặt phꢀng cắt thiên cầu qua tâm (O) và ZZ’ gọi là mặt phꢀng thꢀng đứng,
giao tuyến của mặt phꢀng thꢀng đứng với mặt thiên cầu là vòng tròn chứa ZZ’ có
tâm là tâm thiên cầu được gọi là vòng thꢀng đứng.
Vòng thꢀng đứng đi qua 2 điểm đông và tây (E,W) trên mặt phꢀng chân trời
thật gọi là vòng thꢀng đứng gốc.
Vòng thꢀng đứng chứa hình chiếu của thiên thể trên thiên cầu gọi là vòng
thꢀng đứng đi qua thiên thể.
1.2.7. Thiên kinh tuyến thượng, thiên kinh tuyến hạ, cực thượng, cực hạ
Thiên trục PNPS chia thiên kinh tuyến người quan sát làm hai bán vòng, bán
vòng chứa thiên đỉnh Z gọi là thiên kinh tuyến thượng, bán vòng chứa thiên đế Z’
là thiên kinh tuyến hạ.
Thiên cꢁc nꢂm phía trên đường chân trời gọi là cꢁc thượng, còn thiên cꢁc
nꢂm phía dưới đường chân trời là cꢁc hạ, như vậy thiên cꢁc PN hay PS đều có thể là
cꢁc thượng hay cꢁc hạ và điều này phụ thuộc vào vĩ độ của người quan sát ở bắc
bán cầu hay nam bán cầu.
2. Các hệ tọa độ trên thiên cầu
2.1. Hệ tọa độ chân trời
Trong hệ tọa độ này người ta lấy hướng chính là hướng ZZ’, hai mặt phꢀng
chính là mặt phꢀng thiên kinh tuyến người quan sát và mặt phꢀng chân trời thật.
Một thiên thể trong hệ tọa độ này được xác định bởi hai đại lượng là độ cao
và phương vị.
2.1.1. Độ cao H (Alttitude)
Độ cao của thiên thể là góc ở tâm thiên tâm thiên cầu được tạo bởi đường
nối tâm thiên thể đến tân thiên cầu và mặt phꢀng chân trời thật hay là giá trị của
4
cung của vòng thꢀng đứng chứa thiên
thể tính từ mặt phꢀng chân trời thật đến
tâm thiên thể.
Z
PN
C
C’
Độ cao H của thiên thể mang giá
trị từ 0 ÷ 90, người ta qui ước H > 0
khi thiên thể nꢂm phía trên đường chân
trời thật, H < 0 khi thiên thể nꢂm phía
dưới đường chân trời thật.
H
0
N
S
H
A
A
Ngoài đại lượng độ cao H, người
ta còn sử dụng đại lượng đỉnh cꢁ z =
90- H đó là cung của vòng thꢀng đứng
chứa thiên thể tính từ thiên đỉnh cho tới
tâm thiên thể, z mang giá trị từ 0÷180.
2.1.2. Phương vị (A) của thiên thể
PS
Z’
Hình 1.2 - Hệ tọa độ chân trời
Trong thiên văn sử dụng ba hệ thống tính phương vị:
Hệ phương vị nguyên
vòng Zn (Azimuth): Phương vị
nguyên vòng Zn là cung chân
trời thật tính từ điểm N theo
chiều kim đồng hồ tới vòng
thꢀng đứng chứa thiên thể.
Phương vị nguyên vòng Zn
mang giá trị từ 0÷360 và
không mang tên, được viết
dưới dạng ba chữ số ví dụ như
015, 275...
Hình 1.3 - Độ cao H, các hệ phương vị A
trong hệ tọa độ chân trời
Cần lưu ꢄ sau này trong
tài liệu chúng ta quy ước sử
dụng kꢄ hiệu AC để chỉ phương vị đo tới thiên thể C là hàm ꢄ chỉ phương vị tính
theo hệ nguyên vòng (AC = Zn), các hệ khác sau khi tính toán được ta đều phải
chuyển về hệ nguyên vòng.
Hệ phương vị bán vòng (Z1/2): Là giá trị cung chân trời thật tính từ điểm N
hoặc S về phía E hoặc W tới vòng thꢀng đứng chứa thiên thể. Phương vị bán vòng
mang giá trị từ 0÷ 180 và mang tên chữ thứ nhất cùng tên với điểm mốc chọn (N
hoặc S), chữ thứ hai cùng tên với bán cầu chứa thiên thể (E hoặc W)
Ví dụ: Xác định: Z= N36°E, Z= S135W?
5
Thꢁc hiện:
Bước 1: Chọn điểm mốc - N
Bước 2: Xác định góc 360
Bước 3: Xác định bán cầu chứa thiên thể - W
Hệ phương vị 1/4 vòng (Z1/4): Là giá trị của cung chân trời thật được tính từ
điểm N hoặc S về phía E hoặc W tới vòng thꢀng đứng chứa thiên thể. Phương vị
1/4 vòng mang giá trị từ 0°÷90 và mang tên chữ thứ nhất là tên của điểm mốc
(N/S), chữ thứ hai cùng tên với bán cầu chứa thiên thể (E/W) nhưng cách ghi tên
khác với hệ bán vòng người ta ghi giá trị của phương vị trước tiếp đến điểm mốc
(N/S) sau đó là tên của bán cầu chứa thiên thể.
Xác định: Z = 600 SW, Z = 500 NE?
Thꢁc hiện:
Bước 1: Xác định giá trị 600
Bước 2: Xác định điểm mốc - S
Bước 3: Bán cầu chứa thiên thể - W
Trong thiên văn cả hai hệ bán vòng Z1/2 và hệ 1/4 vòng Z1/4 cꢃng được kꢄ
hiệu là Z (Azimuth Angle) chỉ khác về giá trị lớn nhất.
Trong trường hợp khi thiên thể mọc hay lặn (tức là khi thiên thể nꢂm trên
đường chân trời thật của người quan sát thì phương vị mọc lặn (Amplitude) được
tính từ điểm E hoặc W tới thiên thể, kꢄ hiệu là Am (Phương vị mọc) hoặc Al
(Phương vị lặn) và sau này ta sẽ sử dụng kꢄ hiệu Aml trong các bài sau của tài liệu
và ta có định nghĩa:
‘‘Phương vị Amplitude (Aml) là giá trị cung chân trời thật tính từ điểm E
hoặc W về phía N(S) và mang giá trị từ 0÷ 90°”.
Như vậy hệ phương vị Amplitude cũng là hệ ¼ vꢂng nhưng mốc tꢀnh không
bắt đầu từ N/S mà bắt đầu từ E/W đến thiên thể.
Ví dụ: Xác định vị trí thiên thể có A = 1200, H = +600?
Thꢁc hiện:
Bước 1: Xác định phương vị A = 1200 ( phương vị nguyên vòng ) trên vòng chân
trời thật;
Bước 2: Xác định được vòng thꢀng đứng chứa thiên thể;
Bước 3: Xác định độ cao H = 600 trên vòng thꢀng đứng chứa thiên thể;
Bước 4: Đánh dấu vị trí thiên thể trên thiên cầu.
2.2. Hệ tọa độ xꢂch đạo
2.2.1. Hệ tọa độ xích đạo loại 1
6
Trong hệ tọa độ này người ta lấy hướng chính là hướng thiên trục, hai mặt
phꢀng chính là mặt phꢀng thiên xích đạo và mặt phꢀng thiên kinh tuyến người
quan sát. Một thiên thể trong hệ tọa độ này được xác định bởi hai đại lượng xꢀch
vĩ và gꢁc giờ.
a. Xích vĩ (Dec- Declination)
Xích vĩ (Dec) của thiên thể là giá trị cung thiên kinh tuyến chứa thiên thể
tính từ mặt phꢀng thiên xích đạo tới tâm thiên thể. Xích vĩ của thiên thể có giá trị
từ 0÷ 90 và mang tên của bán cầu chứa thiên thể (N hoặc S).
Người ta quy ước dấu của Dec được lấy như sau:
Dec > 0 khi xích vĩ cùng tên với vĩ độ người quan sát (Lat).
Dec < 0 khi xích vĩ khác tên với vĩ độ người quan sát (Lat).
Ngoài đại lượng xích vĩ trong thiên văn hàng hải còn sử dụng đại lượng cꢁc
cꢁ (Polar distance) đó là giá trị của cung thiên kinh tuyến chứa thiên thể tính từ cꢁc
hạ (thượng) tới tâm thiên thể.
Cꢁc cꢁ () được tính theo công thức = 90°- Dec hay = 90°+Dec tùy theo
cꢁc thượng hay cꢁc hạ, cꢁc cꢁ () có giá trị từ 0÷ 180.
Hình 1.4 - Biểu diễn góc giờ và xꢀch vĩ của thiên thể
b. Góc giờ
Vòng giờ (Hour Circle) của một thiên thể là cung vòng lớn chứa thiên cꢁc
và đi qua thiên thể, vòng giờ luôn luôn chuyển động cùng với chiều quay của thiên
cầu và nó là cơ sở để tính góc giờ (HA) trong thiên văn.
Góc giờ (HA- Hour Angle) của thiên thể là giá trị cung thiên xích đạo tính từ
một thiên kinh tuyến người quan sát về phía tây (W) hoặc đông (E) tới vòng giờ
của thiên thể HA ≤ 180°.
7
Góc giờ địa phương (LHA- Local Hour Angle) của một thiên thể là giá trị
cung thiên xích đạo từ một thiên kinh tuyến người quan sát về phía tây (W) tới
vòng giờ của thiên thể LHA mang giá trị từ 0÷ 360.
Trong thꢁc hành đôi khi để tra một số bảng toán (HO- 214) ta phải chuyển
đổi góc giờ LHA về HA việc chuyển đổi như sau:
Nếu LHA >180 => HA = (360°- LHA) mang tên E
Nếu LHA <180 => HA = LHA mang tên W
Góc giờ thế giới (GHA- Greenwich Hour Angle) là góc giờ địa phương của
thiên kinh tuyến gốc (kinh độ 0°).
2.2.2. Hệ tọa độ xích đạo loại 2
Trong hệ tọa độ này người ta lấy hướng chính là hướng thiên trục, hai mặt
phꢀng chính là mặt phꢀng thiên xích đạo và mặt phꢀng thiên kinh tuyến đi qua
điểm xuân phân (ɤ). Một thiên thể trong hệ tọa độ này được xác định bởi hai đại
lượng xích vĩ và xích kinh.
Hình 1.5 - Biểu diễn xꢀch vĩ, xích kinh của thiên thể
a. Xích vĩ (Dec- Declination)
Xích vĩ (Dec) của thiên thể là giá trị cung thiên kinh tuyến chứa thiên thể
tính từ mặt phꢀng thiên xích đạo tới tâm thiên thể. Xích vĩ của thiên thể có giá trị
từ 0÷ 90 và mang tên của bán cầu chứa thiên thể (N hoặc S).
Người ta quy ước dấu của Dec được lấy như sau:
Dec > 0 khi xích vĩ cùng tên với vĩ độ người quan sát (Lat).
Dec < 0 khi xích vĩ khác tên với vĩ độ người quan sát (Lat).
b. Xích kinh (RA- Right Ascension)
8
Xích kinh của một thiên thể là giá trị cung thiên xích đạo tính từ thiên kinh
tuyến đi qua điểm xuân phân (ɤ) về phía đông (E) tới vòng giờ của thiên thể.
c. Xích kinh nghịch (SHA- Sidereal Hour Angle)
Xích kinh nghịch của một thiên thể là giá trị cung thiên xích đạo tính từ
thiên kinh tuyến đi qua điểm xuân phân (ɤ) về phía tây (W) tới vòng giờ của thiên
thể.
Như vậy xích kinh nghịch SHA thꢁc chất là góc giờ địa phương của thiên
thể đối với thiên kinh tuyến đi qua điểm xuân phân chính vì vậy mà người ta còn
gọi là góc giờ sao của thiên thể.
Từ hình vẽ 1.5 ta thấy: RA=360°- SHA
Ví dụ: Xác định vị trí thiên thể có Dec = 300N, LHA = 1200 ?
Thꢁc hiện:
Bước 1: Xác định LHA = 1200 trên vòng thiên xích đạo;
Bước 2: Xác định Dec = 300N trên đường thiên xích đạo;
Bước 3: Đánh dấu vị trí thiên thể.
3. Tam giác thiên văn và cách giải
3.1. Tam giác thiên văn
Tam giác thiên văn hay còn gọi là tam giác thị sai (Hꢃnh 1.6) được hình
thành bởi ba vòng tròn lớn là:
- Thiên kinh tuyến người quan sát; Thiên kinh tuyến chứa thiên thể; Vòng thꢀng
đứng chứa thiên thể
L
90- Lat
Q
LHA
90- H
PN
90- dec
Dec
S
N
PS
Q’
Z
Hình 1.7 - Tam giác thiên văn
Hình 1.7 - Tam giác thiên văn trên
rút gọn
thiên cầu
Tam giác thiên văn có các đỉnh là:
9
Tải về để xem bản đầy đủ
85 trang
23961
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Thiên văn hàng hải 1 - Nghề: Điều khiển tàu biển", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_thien_van_hang_hai_1_nghe_dieu_khien_tau_bien.pdf
