- 趣味天文學
- (俄)別萊利曼著 余杰編譯
- 1101字
- 2021-10-29 18:05:43
8.如何用懷表尋找方向
晴天時用懷表找方向的方法眾所周知:將時針指向太陽,之后將時針所在直線與6、12刻度所處直線間的夾角平分,所得平分線將指向南北,并且,平分線和時針成銳角的方向為南(如圖13)。此方法不難理解,因為一個平均太陽日是24h,時針旋轉一周則是12h,于是任何情況下,時針轉過的角度是太陽轉過角度的2倍。于是我們將時針轉過的角度平分,得到的答案就是平均中午太陽所在的位置了,也就是南方。

圖13 用懷表找方向的方法
然而,這種計算方式有缺陷,誤差很大,有時甚至會達到幾十度。那么這些誤差從何而來?
主要因素就是懷表和地面平行,然而太陽“轉動”路線和地面并不平行(只有極地才可能平行),這就導致了這種方法只在極地準確無誤,別的地方就會有或多或少的誤差產生。
觀察圖14中的a小圖。現在設觀測者位于M,北極N,天球子午線為圓HASNRBQ,經過M正上方以及天球北極。用量角器測量M到天球北極連線MN與地平面HR之間的夾角即可簡單測量觀測者M位于的緯度[5],此時站在M觀察H的方向即為南方。

圖14 測量M點的緯度
此圖中,太陽在天空中的運行軌跡表示為直線,其一部分位于地平線以上(白天),一部分位于地平線以下(夜晚),AQ表示太陽在春分和秋分所經過的路線,此時我們可以看出AQ在地平線HR上方和下方的長度相等,這意味著白天和黑夜時間相等。而直線BS則表示太陽在夏天時所經過的路線,此時BS直線在HR上方的長度長于在HR下方的長度,意味著白晝時間比夜晚時間長。
太陽在圓形路徑上每小時經過整個路徑的即
。然而經過中午的3個小時后,太陽并不位于地平線的西南,因為太陽軌道上相等的弧線在地平線的投影并不相等。這個不難理解。
現在觀察圖14中b小圖。這個圖比a小圖更加直觀,從天頂往下看時的地平面為SWNE,天球子午線為直線SN,觀測者位置為M。此時見a小圖,其中L′為太陽一天內路徑的中心在地平面的投影,這個一天內的路徑投影在地平面B′S″上時為橢圓。
接下來觀察太陽軌跡BS在地平面上的分段投影,將BS移動到B″S″并根據一天的小時數分成24份,之后將B″S″的24等分點分別做SN平行線,得到的弧線將不再相等。
那么我們表示你可以求解在53°緯度地區使用懷表測量方向會偏差多少。此時的日出時間在3點到4點,太陽到達距正南90°的E點時是在約7點半而并非懷表測量出的6點,太陽在距正南60°的地方是9點半升起而非測量出的8點,在距正南30°的地方時10點升起而非測量出的11點,西南方向太陽在1點40分而非3點出現,太陽抵達正西是在4點半而非6點。
除此之外,懷表依靠的是法定時間,于是這種方法誤差值只會更大。
因此,一般情況下懷表的這個作用雖然簡單易行但是并不精準,春分、秋分以及冬天測量時誤差相對別的時間要小。