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经纬仪的自制方法是什么

  录入时间:2020-04-30 【打印此页】 【关闭

一、赤经及赤纬 在茫茫大海中,航行的船舶遇到危险,求急救时,榜首便是要让救援的人知道船舶的地点处,也便是说要将船舶地点的经纬度奉告救援的人。经纬度不只能在海洋上指出船舶的方位。它的最大利益是能将一个物体的确实方位,很简练地让咱们都能清楚。相同的,在无边无涯的夜空星海中,一旦发现了新的星体,你怎样将它的正确方位,公诸于世呢?你是否想到应该有一品种似经纬度的衡量系统,来标定星球方位,制造星图呢?地舆学家所运用的衡量系统是赤经(Rightascension)及赤纬(Declination),赤纬的单位是度(Degrees),赤经单位是时(Hours)、分(Minutes),咱们对这些或许并不熟悉,但要了解也并不难。
因为星斗距咱们甚远,单靠眼睛真实差异不出它们之间的远近不同,因此这些星球在咱们看来都好像相同远近。咱们就想象有一悬空之球壳罩住了整个地球,这个想象的球就叫做天球(Celestialsphere),而这些星星就固定在球壳内面,每次咱们只能看到半个球面。因为地球自转的作用,天球便好像由东至西不断地绕著咱们旋转,而天球北(南)极恰在地球地舆北(南)极的正上空,天球赤道也恰在地球赤道的正上空,即位在二天极的中心。像地球相同,咱们将天球刻划上了经纬度,在地舆学中这恰当于地球纬(经)度的,便叫做赤纬(赤经)。从天极到天球赤道间,赤纬共分90°;而赤经共分24时,1时又分60分,即1h=60m=15°,这是因为地球或天球每小时旋转15°而得名。这套抉择天体方位的方法,看起来恰当杂乱,可是它有许多利益。例如,天球不断旋转,所以星星的视方位不断改动,像是由东至西横过夜空;一起,又因地球公转作用,虽在同一时间,隔几天后,星星方位也稍稍偏西;或是你由北向南行走时,星星对地平线之相对方位,也都有所改动。已然星星之视方位,如此善变,故要依照所见来阐明其方位,是恰当困难的,只能藉著赤经、赤纬来阐清楚,因为每一个星球恰与一组赤经纬度相对应。但也因为星象瞬息万变,到底应怎样去丈量其赤经及赤纬呢?
二、经纬仪之制造经纬仪(Theodolite)是用来丈量赤经、赤纬的,它是一种具有许多地舆望远镜特性的观测设备。介绍一种简略的经纬仪做法,所须材料列于表一,各材料之尺寸大小仅供参改,可自斟酌,但各零件之相关方位有必要澄清。制造之前先看看图1,图2,图3,及作法:1.用厚(3/8)"之三夹板,锯下二个圆盘,直径比量角器(分度器)稍大约(1/2)"即可。以强力胶在每一圆盘上,黏上二块量角器,量角器底边中点,须确实黏在圆盘中心上。(见图2)。2.把一个圆盘用二根螺丝钉,固定在D上,圆盘之圆心与90°之连线,有必要与D之中线堆叠,在D之两头各钉上一个螺丝圈,(注意不是钉在有圆盘的那一面,见图2)视界便可经过两个小圈查询。3.在另一圆盘圆心处,凿一(1/4)"的洞,这洞要一起穿过A、C,(见图3),用一螺丝穿过栓好,调整一下松紧程度,使C很简略旋转。4.从附于D之量角器圆心凿洞,以木栓或螺丝将D、C旋紧。但D、C间要能滚动,不要固定。5.用铁片截取三个三角形,以螺丝钉或小钉子将它们附于C上,三角形之尖端有必要平贴于量角器上。6.以铰链将A、B接好。(见图1)7.G、H上距一端(3/4)"处凿一小洞,距此洞1"处起,沿每一木绦之中线,凿一宽(3/16)"之细缝,直到距另一端1"处。在小洞处以螺丝钉将G、H栓在A之二边,再用座钻经过细缝将G、H栓在B之边上,这是用来调整视点x的。钉螺丝或座钻时,应钉在恰当方位,致使当调整至细缝结尾时,A、B能够重合。经纬仪这时便可运用了。
三、经纬仪之运用将经纬仪支在架子上,像椅子、像机三角架均可,意图只在使视界简略经过D之螺丝圈查询。把经纬仪面向南边放好,首要视臂D不要举起,(即纬度表E指在零),调整B板之倾斜,使视界沿视臂看到地平线,将B板固定在这方位,此刻B板即坚持水平,旋转C、D查询天体,则E即指示出天体之地平纬度(Altitude)。将经纬仪A板举高至x角,x=90°-(丈量地之纬度),例如,你在台北丈量,纬度大约25°3',角x就等于64°57';另一个法子是将视臂指向北极星,D坚持在这方向,而移动A板,使纬度表E之读数为90°,此刻A板即与B成x角了,当然你略微想想便知道,可用这种方法来丈量你地点地的纬度了,为什麽这姿势A与B就成x角呢?(注一)仰望天极(即北极星处)时仰角即为你的纬度,因此当E读数为零时,将板A举起x角后,视臂即指向天球赤道,为什么?(注二)调整x角之意图,在于求得星星对天球赤道面之仰角(即赤纬度),而不须顾虑到因观测地之纬度不同,所引起之星星视方位之改变。此刻由西至东旋转视臂,便画出了天球赤道方位。为了测度赤经,你必经将经度表F刻成赤经单位——时,每隔15°为1时,由零度起反时针方向刻。移动视臂注视南天之一已知星,从星图、地舆日历或其它参看星源,抉择此星之赤经、赤纬,旋转经度表F,使C之指针指向恰当之赤经值。此刻纬度表应即主动指在了正确的赤纬值,否则仪器便有了差错。将F固定住,旋转C、D,把视臂指向另一星球,此刻从E、F就可读出,此星球之赤纬度、赤经度了。在天球赤道以北之星球赤纬度为正,在天球赤道以南之星赤纬度为负,即E盘上朝开口处之量角器度数为正,另一个为负。例如:角宿大星(Spica),在四、五、六月夜空均可见,它的赤经度(R.A.)=13h23m37s,赤纬度(D.)=-11°00'19'',将视臂指向角宿大星,此刻纬度表E读数应约为-11°,调整经度表F至13h23m37s。旋转视臂D,注视轩辕大星(Regulus),此刻在E上就可读出约12°06',F上约10h07m,所以知道轩辕大星之R.A.=10h07m,D.=12°06'。再举个例,在冬季夜空可见天狼星(Sirius)R.A.约为6h44m,D.约为-16°40',将F调整至6h44m后,将视臂举高约在25°赤纬度,再向西旋转到赤经度约为3h45m,此刻经过D上之螺丝圈,你就能够看到昴宿(Pleiades)了。在秋冬夜晚较早时,在飞马座(Pegasus)大正方形附近,可见含糊亮带,那是仙女座大星云(Andromeda),它是漩涡星云中仅有能被肉眼明晰看见的,你有喜好求求它的概略方位吗?大约是R.A.=0h40m,D.=41°。用这样方法求赤经、赤纬的利益,便在于不用顾虑到观测时间不同,引起星球视方位改动的因素,为什么?因为A板经x角修正后,即与天球赤道面重合,E求得的是星星对A板(即天球赤道面)之仰角,天然便是赤纬度了。又天球虽然不断旋转,但各星星差不多满是极远处之恒星,它们之间的相对方位均不变,咱们已知一星之赤经度,以此为准,天然便可由此星与他星之夹角,而求出另一星的赤经度了,所以不管你在什么纬度,什么时节,什么时间查询,你所求得星星之赤经、赤纬度数均不会有所不同。一些参看星源列于表二。许多巨大的试验,它所需求的设备,往往是恰当简略的,所以你不要小看经纬仪,很可能有一天,你运用它标定出一颗从未为人发现的星球的方位,而驰名于世呢?原文系摘自“ChallengeoftheUriverse”117页“ProjectsandExperiments”1962年由“NationalScienceTeachersAssociation”出版。原文仅阐明制造法,并不谈论原理,译者参与一些原理的简略阐明而成。注一:见图4,B板指向南边地平线,D指向天球北极,A板与D笔直,∠Y即观测地之纬度,因北极星距地球甚远,故指向天球北极之D,与北极至地心之联线平行,很简略的咱们就可证出∠Z=∠Y,而∠x+∠Z=90°,因此∠x=90°-∠Z=90°-∠Y=90°-(观测地之纬度)。注二:E读数为零时,D与A平行,见图4知,A与天球北极成直角,即指向天球赤道,故D也指向天球赤道。原理 经纬仪是根据测角原理规划的。为了测定水平角,有必要在经过空间两方向线交点的铅垂线上,水平地放置一个带有视点分划的圆盘──水平度盘(图2)。图上,OAA1竖直面与水平度盘的交线在度盘上得到读数ɑ,OBB1竖直面与水平度盘的交线在度盘上得到读数b,bɑ便是圆心角β,即为水平角A1O1B1的角值β1。为了测定竖直角,又有必要竖放一个圆盘──竖直度盘。因为竖直角的一个方向是特定的方向(水平方向或天顶方向),所以只需在竖直度盘上读取视界指向欲测政策时的读数,即可取得竖直角值。类别 经纬仪的品种许多,按精度可分为一般经纬仪和精细经纬仪,有必定的系列标准。我国出产的精细光学经纬仪,一测回水平方向中差错不大于±0.7″,其望远镜扩大倍数为56倍、45倍、30倍,水平度盘直径158毫米,最小读数值0.2″,竖直度盘直径88毫米,最小读数值 0.4″。经纬仪按读数设备分为游标经纬仪、光学经纬仪和电子经纬仪;按轴系又可分为复测经纬仪和方向经纬仪。最常用的是光学经纬仪。为使作业方便,前进效率,这类仪器在原有基础上又有所改进。例如选用正像望远镜;快调焦、慢调焦安排;同轴制动、微动安排;度盘读数数字化,用带有分划尺的读数显微镜或带有光学测微器的读数显微镜;两个度盘形象出现不同色彩;粗、精装备度盘安排以及竖盘指标主动归零设备等。还有某些具有特殊功用的经纬仪,例如,带有光学测距设备的视距经纬仪;运用磁针定磁北方位的罗盘经纬仪;将陀螺仪和经纬仪组合,能测定真北方位的陀螺经纬仪(见矿山丈量);运用激光构成可见视准轴,能进行导向、定位和准直丈量的激光经纬仪;进行地上拍照的拍照经纬仪;主动盯梢丈量的电影经纬仪;主动测角和记载的电子经纬仪;以及将电子经纬仪、电磁波测距设备、微型信息处理机和记载器等归纳成单体整机的电子速测仪。电子速测仪不只可在现场敏捷取得斜距、平距、高差(或高程)和坐标增量(或坐标)等数据,并能主动闪现、打印和穿孔记载,或在磁带上存贮数据,还可树立数字地形模型,或运用专用接口与计算机衔接主动成图。在如地道工程等乌黑环境下作业时,运用 LDT520对测点发射的可见激光束可高效率实施方向操控和点位定位。阴天环境下,激光束有用作业半径达600m,乌黑环境下则更远。