用天文導航法

天文航海是指在海上觀測天體高度、方位等以確定船位的導航技術。

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。

在現代的無線定位法出現以前，海上的船隻都是靠六分儀配合航海天文鐘和海圖來定位的。

六分儀的原理是牛頓首先提出的，是一種用來測量遠方兩個目標之間夾角的光學儀器。六分儀外形呈扇狀，其結構包括一個小望遠鏡，一個半透明半反射的固定平面鏡（地平鏡），一個與指標相聯的活動反射鏡（指標鏡）。

使用利用六分儀前，先用精度高的航海天文鐘確定時間，再測量太陽或其他天體與海平線或地平線的夾角，以便迅速得知船隻所在位置的經緯度，然後在海圖上根據經緯度定位，就可以知道現在船隻在哪了。

六分儀的特點是輕便易攜帶，而且精度較高，缺點是雲層厚的時候不能使用。

1900年之前的，海上船舶的航行導航和定位方法並不是基於今天的衛星定位系統，而是基於一種低階確是有效的複合式導航模式，具體方式如下：

1、人工海圖計算。

當船舶從港口出發之後，Navigator就會基於海圖上標定的座標設計原點。接下來主要依靠的是船上裝備的指南針來判斷出當前任一時刻船舶的航向角度，之後隨著航時、航速的不同，連續性進行計算，並在海圖上標定船舶航向軌跡，這樣就形成了一條航線。

船長可以根據這個人工繪製的航線，及時調整航向，抵達目的地。

2、採用星光定位+燈塔定位等方式對航跡進行修正。

第一種人工累計計算方式，其實就是數學上的積分運算，隨著時間和航程的加大，這種人工計算方式的誤差在不斷的累計和放大，因此在一定間隔時間和航程之後，就需要利用其它方法對其航跡進行糾正。最常用的方法有兩種：

第一種：六分儀

這是一種簡易光學測量方式，主要是用來測量太陽、恆心和地平線的夾角，結合當前時間，帶入公式就可以計算出此時船舶所處的經緯度，從而對航圖進行糾正。

六分儀的使用幾乎是航海專業的必備技能，已經有近三百年的歷史了，可見這種方法的可靠性和簡易性。這種裝備白天可以對著太陽，夜晚可以對著北極星，幾乎可以全天候作業，唯獨受到一種天氣的限制，那就是雲層較厚的時候，看不見太陽和其他恆星，那就無法操作了。

第二種，依靠航道上的導航燈塔來進行航線修正。

依靠燈塔方式來進行糾正誤差，只能在某些特定的航線點上使用，比如某些港口、島嶼、近海岸等，而在茫茫大海上航行時，這種方式就沒什麼作用了。

正是依靠這種複合式導航定位模式，才能夠確保船舶在大海航行過程中的安全航行，十九世紀的軍艦也是如此。

現在GPS定位系統的普及，當然就簡單多了。

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