Sextant Hàng hải

Sextant Hàng hải

Mục lục Trang

1 Nguyên lý cấu tạo của Sextant:

1.1 Nguyên lý cấu tạo1.2 Cấu tạo và các thông số của Sextant

5

2 Số hiệu chỉnh vạch chuẩn, sai số của Sextant:

2.1 Số hiệu chỉnh vạch chuẩn2.2 Các sai số của Sextant

8

3 Kiểm tra và chỉnh lý Sextant:

3.1 Kiểm tra, chỉnh lý trục ống kính3.2 Kiểm tra, chỉnh lý gơng di động I3.3 Kiểm tra, chỉnh lý gơng cố định H

11

4 Xác định sai số vạch chuẩn và cách làm giảm sai số vạch chuẩn:

4.1 Xác định sai số vạch chuẩn4.2 Phơng pháp làm giảm sai số vạch chuẩn

13

5 Các phơng pháp đo độ cao thiên thể:

5.1 Động tác sơ bộ5.2 Động tác chủ yếu

2 Quả cầu sao, cách sử dụng2.1 Cấu tạo của quả cầu sao2.2 Cách sử dụng quả cầu sao

24

3 Đĩa tìm sao, cách sử dụng3.1 Cấu tạo đĩa tìm sao3.2 Cách sử dụng đĩa tìm sao

26

1 Dụng cụ đo thời gian trên tàu

2 Số hiệu chỉnh thời kế và cách xác định 2.1 Số hiệu chỉnh thời kế

2.2 Cách xác định số hiệu chỉnh thời kế

3 Sử dụng và bảo quản thời kế trên tàu

2930

34

1 Sự cần thiết phải hiệu chỉnh độ cao thiên thể 36

2 Hiệu chỉnh độ cao thiên thể2.1 Hiệu chỉnh độ cao bằng bảng toán MT2.2 Hiệu chỉnh độ cao bằng lịch TV Anh

1.1 Quy độ cao về cùng một thiên đỉnh1.2 Quy độ cao về cùng một thời điểm

2 Sai số trong độ cao đo và cách xác định2.1 Sai số hệ thống trong độ cao đo2.2 Sai số ngẫu nhiên trong độ cao đo 2.3 Xác định sai số bình phơng trung bình

51

2 Đờng đẳng trị, đờng vị trí trong thiên văn2.1 Đờng đẳng trị, đờng vị trí thiên văn2.2 Vòng đẳng cao và ứng dụng

53

3 Phơng pháp đờng cao vị trí3.1 Hình chiếu của vòng đẳng cao trên hải đồ3.2 Đờng cao vị trí

3.3 Phơng trình đờng cao vị trí3.4 Các phơng pháp vẽ đờng cao vị trí

59

3 Cách vẽ đờng cao vị trí3.1 Sự sắp xếp của đờng cao vị trí so với vị trí dự đoán3.2 Cách vẽ đờng cao vị trí trên hải đồ

3.3 Cách vẽ đờng cao vị trí trên giấy

61

4 Sai số phơng pháp của đờng cao vị trí4.1 Sai số do vạch đờng cao vị trí ở dạng đờng thẳng4.2 Sai số do thay thế đờng đẳng cao bằng đoạn thẳng tiếp tuyến

64

1 Tìm điểm vị trí xác định khi chỉ có sai số hệ thống tác1.1 Khi xác định vị trí bằng hai đờng cao

1.2 Khi xác định vị trí bằng ba đờng cao1.3 Khi xác định vị trí bằng bốn đờng cao

2 Tỡm vị trớ tàu khi cú sai số ngẫu nhiờn tỏc dụng2.1 Khi xỏc định vị trớ tàu bằng hai đường cao vị trớ

2 2 Khi xỏc định vị trớ tàu bằng ba đường cao vị trớ

2 3 Khi xỏc định vớ trớ tàu bằng bốn đường cao vị trớ

2.2 Quan trắc độ cao thiên thể2.3 Tính toán và hiệu chỉnh độ cao thiên thể2.4 Thao tác xác định vị trí

79

5 Công tác thực hành xác định vị trí bằng quan trắc độ cao Mặt trời trong trờng hợp chung

5.1 Công tác chuẩn bị

5.2 Quan trắc và tính toán lần thứ nhất5.3 Quan trắc và tính toán lần thứ hai5.4 Thao tác xác định vị trí

Chơng 10: Xác định riêng vĩ độ ngời quan sát 86

1 Xác định riêng vĩ độ ngời quan sát bằng độ cao Mặt trời qua kinh tuyến

1.1 Nguyên lý của phơng pháp1.2 Công tác thực hành xác định

Chương 1: Sextant hàng hải.

1 Nguyên lý cấu tạo của Sextant hàng hải

1.1 Nguyên lý cấu tạo.

Sextant hàng hải (kính lục phân) là một thiết bị đo góc đặc biệt dựa trên các nguyên

lý cơ bản của phản xạ ánh sáng Chúng cho phép chúng ta cầm trên tay mà không cần phải đặt trên nền cố định

Nguyên lý hoạt động của Sextant hàng hải được trình bày như Hình 1.1:

Giả sử ta cần đo góc giữa hai mục tiêu S và H với mắt người quan sát đặt tại điểm O

Đặt trên đường truyền của tia sáng HO một gương kí hiệu là H có mặt phẳng của nó

vuông góc với mặt phẳng của hình vẽ, còn bề mặt phản xạ của gương thì quay về phía mắt

người quan sát Nếu như một nửa diện tích của gương H chỉ là kính trong suốt thì tia sáng

từ mục tiêu H có thể tự do đi đến mắt người quan sát (đường đi của nó trên hình vẽ được kí hiệu bằng một mũi tên) Do đó người quan sát sẽ nhìn thấy theo hướng OH hình ảnh trực tiếp của mục tiêu H, ta còn gọi đó là ảnh nhìn trực tiếp

Ở điểm I ta đặt một gương khác, mà bề mặt phản xạ của nó quay về phía mục tiêu S

và gương này có thể quay quanh một trục vuông góc với mặt phẳng hình vẽ Khi xoay gương này nó có thể đạt đến vị trí mà tại đó tia sáng truyền từ mục tiêu S (biểu thị bằng

mũi tên đôi) sau khi phản xạ trên gương I rồi lại phản xạ trên gương H rồi tiếp tục truyền

tới mắt người quan sát

Bây giờ người quan sát sẽ nhìn thấy trong phần gương phản xạ của gương H, cũng theo hướng OH, hình ảnh phản xạ 2 lần của mục tiêu S trùng nhau trên hướng OHH Dễ thấy là

với tình huống này của hai mục tiêu chỉ có một vị trí duy nhất như vậy giữa các gương

Vì theo định luật phản xạ của ánh sáng thì góc tới và góc phản xạ của các tia sáng bằng nhau (góc1 = góc2, góc3 = góc4), nên các góc phụ của chúng tức là các góc kẹp giữa

các tia sáng và mặt phẳng gương cũng bằng nhau: β = β; α = α Ngoài ra, ở các điểm I và H

ta còn có các góc thẳng đứng cũng bằng α và β Như vậy, ở các đỉnh H và I ta có 3 góc

bằng nhau α và β

Xét tam giác ΔOIH, áp dụng định lí về mối quan hệ giữa góc ngoài và góc trong của

một tam giác ta có

2α = 2β + h

h = 2(α - β) (1)Xét ΔCBA ta có:

Bằng cách đó, thay vì đo góc h thì bây giờ ta tiến hành đo góc giữa hai gương là ε Để có

thể xác định được độ lớn của góc ε, người ta dùng một vành chia độ có tâm nằm ở điểm I

(Hình 1.2).

Gương di động I được gọi là gương lớn và nó hướng tới thiên thể hoặc mục tiêu cần

đo Ở đây chúng ta gọi tắt là gương I Gương I được gắn cố định trên một du xích IM, tức

Khi đó góc ε = CI00 vì là góc so le trong, và ε được đo bằng cung 00M

Từ công thức h = 2ε, nếu ta thừa nhận rằng vị trí 00 của du xích ứng với góc h = 00, tức là vị trí song song nhau của hai gương

Vị trí này được đánh dấu trên vành chia độ bằng vạch số 00 và nó được gọi là: vạch 0 của vành chia độ

Trên cung bên trái vạch 00 người ta khắc các vạch cách nhau nửa độ nhưng đánh số

là các giá trị độ nguyên, điều đó cho phép ta đọc được ngay lập tức góc cần đo h = 2ε theo vị trí

của vạch chuẩn Trong thực tế góc h này có thể là độ cao của thiên thể đo, góc kẹp thẳng đứng hay góc kẹp ngang giữa hai mục tiêu địa văn.

Nếu như gương di động I nằm dọc theo đường IH và tia sáng từ một mục tiêu S nào

đó trượt dọc theo bề mặt của gương này, nhưng sau đó vẫn tới được điểm H để phản xạ tới

mắt người quan sát, khi đó ta có thể nói mục tiêu S nằm ở góc kẹp lớn nhất mà Sextant có thể đo được Khi đó β = 0 và h = 2α

Đối với các Sextant do các hãng khác nhau sản xuất thì α có thể khác nhau dẫn đến

độ cao đo được lớn nhất cũng khác nhau, nhưng đối với các Sextant hàng hải thì thông thường α = 600 - 700 do đó hmax = 1200 - 1400

1.2 Cấu tạo và các thông số của Sextant hàng hải (Hình 1.3).

Cấu tạo và tên gọi chung của các bộ phận

của Sextant hàng hải bao gồm:

(A) Khung Sextant; (B) Bánh răng chia độ; (C)

Công dụng của núm xoay hình trống là để dịch chuyển du xích ở những khoảng cách rất nhỏ một cách nhẹ nhàng, đồng thời đọc giá trị đo được một cách chính xác Núm được thiết kế sao cho khi trống khắc độ quay được trọn vẹn một vòng thì du xích sẽ dịch chuyển được đúng một vạch chia trên vành chia độ cố định của Sextant Trên vành trống được khắc

60 vạch, mỗi vạch ứng với một phút cung Nếu vạch chuẩn của trống rơi vào giữa hai vạch thì phần mười của phút được nội suy bằng mắt, với độ chính xác đến 0,1’

Vành chia độ chính của Sextant hàng hải được khắc cả về hai phía của vạch số 0 trong đó cung bên trái được gọi là cung chia độ chính Còn cung bên phải thường được khắc đến 50 và được gọi là cung bên phải vạch số 0 Các vạch khắc của cung này được gán cho các giá trị 3550; 3560;….3600(00) và do đó số đọc cũng được đọc theo chiều thuận, tức

là đọc từ trái qua phải

Micrometer drum sextant set at 29° 42.5' Vernier sextant set at 29°42'30".

Hình 1.4

2 Số hiệu chỉnh vạch chuẩn, sai số của Sextant hàng hải.

2.1 Số hiệu chỉnh vạch chuẩn.

2.1.1 Sai số vạch số 0 (Hình 1.5).

Vạch số 0 của vành chia độ phải ứng với vị trí song song của các gương, khi đó ε = 0 và h

= 0 Nhưng do các ốc vít bị lỏng (ốc vít của gương A) mà khi hai gương song song nhau thì vạch chuẩn của du xích không trùng với vạch 00 của vành chia độ mà nó dịch chuyển sang phải hay sang trái tùy từng trường hợp

Số đọc trên vành chia độ của Sextant tương ứng với vị trí song song của các gương tại thời điểm đã cho được gọi là gốc của vành chia độ Khoảng dịch chuyển từ vạch số 00 đến vị trí gốc được xác định bằng thực tiễn Để làm được điều này ta có thể dùng Sextant

để quan sát một mục tiêu ở xa vô cùng

Khi biểu diễn đường đi của các tia sáng từ thiên thể S như hình vẽ, người quan sát sẽ nhìn thấy đồng thời trong ống kính hai hình ảnh của mục tiêu S là: ảnh nhìn trực tiếp SHD

và ảnh phản xạ hai lần SIHD Các tia sáng từ một mục tiêu xa vô cùng được coi như truyền lan theo các chùm tia song song, nên các góc so le trong 1 và 2 bằng nhau Từ đó ta có 1800

- 2β = 1800 - 2α hay α = β

Vì các góc α và β tương ứng với các giá trị của mặt phẳng các gương nên có thể rút

ra kết luận rằng:

Sau khi làm trùng trong thị trường ống kính hai ảnh của một mục tiêu ở xa vô cùng chúng

ta đã đặt các gương ở vị trí song song với nhau Số đọc Sextant tương ứng M0 sẽ là gốc của vành chia độ

Tất cả các góc đo đều phải tính từ vị trí gốc này chứ không phải từ vạch số 00

gọi là “sai số vạch chuẩn”.

Tất cả các góc được đo từ mục tiêu gần K đều phải được áp dụng một số hiệu chỉnh

00M1 = i Nếu ta gọi số đọc trên vành chia độ của Sextant là hsxt thì

h’ = hsxt + iNếu mục tiêu K dần xa khỏi mắt người quan sát, thì góc y và cung đại diện của nó là M0M1

sẽ giảm dần Đến một khoảng cách đủ xa nào đó, thường là M0M1 = 0,1’ là độ chính xác của Sextant, thì khi đó ta có thể coi y = 00, tức là thừa nhận các gương song song với nhau

và bản thân mục tiêu K thì được coi như là ở xa vô cùng Với Sextant hàng hải, khoảng cách này thông thường bằng 1 hải lý Trong trường hợp này, đỉnh của góc được đo có thể coi như nằm

- Số hiệu chỉnh cần phải tính đến khi đo góc từ một mục tiên gần, tức là sai số vạch chuẩn phụ thuộc vào khoảng cách của mục tiêu đó so với mắt người quan sát.

- Khi đo các góc giữa các mục tiêu ở xa vô cùng thì điểm gốc để tính các góc đo được xác định theo mục tiêu ở xa vô cùng Điều này sẽ thường gặp trong hầu hết các trường hợp đo góc trong Thiên văn hàng hải

- Sai số vạch chuẩn khi đo góc giữa các mục tiêu xa vô cùng (được biểu diễn bằng cung 00M1) không phụ thuộc vào khoảng cách đến mục tiêu mà chỉ phụ thuộc vào

lý do kỹ thuật (vị trí của gương H) và nó biến đổi theo thời gian

- Sai số vạch chuẩn và sai số vạch số 00 có tên khác nhau Tuy nhiên trong thiên văn hàng hải chúng ta thường làm việc với những mục tiêu ở xa vô cùng (lớn hơn

1 hải lý) nên người ta thường gọi cung giữa vạch số 00 và gốc của vành chia độ là sai số vạch chuẩn và được kí hiệu là “i”, còn số đọc Sextant ứng với vị trí gốc của vành chia độ được gọi là số đọc vạch gốc, kí hiệu là hi

- Sai số vạch chuẩn “i” sẽ dương (+) nếu khi làm trùng ảnh của mục tiêu trong thị trường ống kính, vạch chuẩn của du xích nằm trên cung bên phải vạch số 00 Sai số vạch chuẩn sẽ âm (-) nếu vạch chuẩn của du xích nằm trên cung bên trái vạch số 00

Ta biết rằng vạch 00 cũng chính là vạch 3600 nên ta có thể viết công thức tính sai số vạch chuẩn như sau:

i = 3600 - hi.Đây là phép trừ đại số: sai số vạch số vạch chuẩn có dấu cộng (+) nếu hi < 3600 tức

là hi được đọc trên cung bên phải vạch số 00, và dấu trừ (-) nếu hi > 3600 tức là hi được đọc trên cung chia độ chính Tuy nhiên để tránh nhầm lẫn ta có thể đếm trực tiếp giá trị của “i” trên vành chia độ, bắt đầu từ vạch số 00 đến vị trí của vạch chuẩn của du xích

2.2 Các sai số của Sextant hàng hải.

2.2.1 Tâm sai của du xích.

Đây là sự không trùng nhau giữa tâm quay thực tế của du xích và tâm hình học của vành chia độ Tâm sai sẽ gây nên sai số trong các giá trị đo của góc được đo bằng Sextant

2.2.2 Sai số do các bước răng không đều.

Do các bước răng cưa ở rìa vành chia độ được khắc không đều nhau ngay tại nhà máy cũng như chúng bị mòn đi trong quá trình sử dụng lâu dài mà bước tiến của núm hình trống sẽ không đều gây nên sai số trong giá trị góc đo được

2.2.3 Các sai số do mặt phẳng của gương lớn I không vuông góc.

Sự không song song nhau của bề mặt gương lớn I làm cho đường truyền lan của tia sáng bị rối loạn Thường thì sai số này không vượt quá 0,1’

2.2.4 Sai số do mặt phẳng của gương nhỏ H không vuông góc (sai số cạnh sườn).

Sự không song song của gương A gây nên sai số cố định và nó được qui vào sai số vạch chuẩn

2.2.5 Các sai số do mặt phẳng của các kính màu không song song.

Do các kính màu có dạng hình nêm Các sai số này có thể xác định được khi xác định sai số vạch chuẩn bằng Mặt trời Nếu hiệu số của các số đọc Sextant hsxt1 - hsxt2 không thay đổi khi thay đổi các kính màu khác nhau thì không có sai số này hay nói cách khác các kính màu có mặt phẳng song song nhau

2.2.6 Sai số do bước răng cưa và vị trí của núm hình trống.

Do sự chế tạo và lắp ráp không đủ độ chính xác đối với núm hình trống mà góc xoay của núm hình trống không tương ứng với góc quay của gương lớn B, điều này gây nên sai

số khi đọc phần phút của góc đo

2.2.7 Hành trình chết của núm hình trống.

Hiện tượng này được thấy trên các loại Sextant có thước khắc độ trên núm hình trống, đặc biệt sau một thời gian sử dụng, sai số này biểu thị rất rõ khi ta xoay núm hình trống về hai phía khác nhau (xoay thuận và xoay ngược) Giá trị của sai số này có thể đạt đến 1’ Để giảm sai số này khi quan sát ta chỉ xoay núm hình trống theo một chiều, tốt nhất là theo chiều tăng của giá trị đo

*Sai số tổng hợp của tâm sai, vạch răng cưa và gương lớn dạng lăng trụ được hiệu chỉnh bằng một số hiệu chỉnh cho sẵn trong lý lịch kỹ thuật của Sextant, và được kí hiệu là

“s” và giá trị này thay đổi theo độ cao đo.

Người ta căn cứ vào sai số dụng cụ S để đánh giá chất lượng Sextant, nếu S  40” Sextant được dánh giá là loại A, 40”S 2’ Sextant được đánh giá là loại B, còn S > 2’ Sextant không dùng được trong Hàng hải

3 Kiểm tra, chỉnh lý Sextant hàng hải.

Trước khi làm việc với Sextant ta phải tiến hành bước chỉnh lí Sextant để đảm bảo

độ chính xác của giá trị đo được và công việc này còn phải được tiến hành định kỳ và ghi vào nhật kí sử dụng thiết bị

3.1 Kiểm tra, chỉnh lý trục ống kính.

Chỉ cần tiến hành sự chỉnh lý này đối với những Sextant có ống kính gồm 2 đoạn rời nối lại với nhau bằng các ốc vít Đây thường là các loại Sextant kiểu cũ Ngày nay, với các Sextant chỉ có một ống kính cố định thì ta không cần tiến hành bước chỉnh lý này Trình tự tiến hành chỉnh lý trục ống kính như sau:

- Đặt Sextant có trục ống kính nằm ngang trên một mặt phẳng và ổn định Thường

ta lấy mặt phẳng của hộp chứa Sextant làm nền

- Du xích đặt ở khoảng giữa vành chia độ Trên vành chia độ ta đặt 2 đi op lên mép vành chia độ sao cho đường thẳng nối chúng hầu như song song với trục ống kính

- Chọn một mục tiêu cách xa Sextant chừng 50m trở lên và hầu như nằm cùng một mặt phẳng với Sextant Xoay Sextant sao cho một đường nét nằm ngang nào đó của mục tiêu đã chọn trùng với đường mép của các đi op

- Tiếp tục quan sát qua ống kính, nếu đường mép nằm ngang vừa chọn không đi qua tâm trục ống kính thì ta tiến hành điều chỉnh các vít trên trục ống kính (có 2 vít trên trục ống kính loại này) sao cho đường nằm ngang đi qua tâm trục ống kính là được Ốc vít này vặn vào thì ốc vít kia vặn ra.

3.2 Kiểm tra, chỉnh lý gương di động I (Hình 1.7)

Sau khi tháo ống kính ta đặt Sextant nằm ngang Du xích đặt ở khoảng 400 trên vành chia độ và trên vành chia độ ta đặt hai đi op 1 & 2 Một di op đặt ở vị trí 50 - 100, cái còn lại đặt ở vị trí 1200 - 1300 Đặt mắt ở vị trí cách gương lớn I một khoảng 30cm đến 40cm

Nhìn vào gương lớn B ta sẽ thấy ảnh phản xạ của đi op 2 và kề với nó, qua mép của gương

ta nhìn thấy ảnh trực tiếp của đi op 1 Đưa nhẹ mắt qua lại hoặc dịch chuyển đi op 2 mà ta vẫn thấy 2 đi op trùng nhau thì tức là khi đó gương lớn B đã vuông góc với mặt phẳng vành chia độ Nếu các mép của đi op tạo thành đường gãy khúc thì dùng chìa khóa để chỉnh vít phía sau gương lớn B cho đến khi các mép trên của 2 đi op chập thành đường liền nét là được

Nếu không có điop thì ta có thể dùng ngay các mép của vành chia độ thay cho điop Sắp đặt Sextant như trên, cầm Sextant trên tay theo phương nằm ngang, vành chia độ hướng ra ngoài và tiến hành tương tự như trên

Hình 1.7

3.3 Kiểm tra, chỉnh lý gương nhỏ H.

Sự chỉnh lý này còn được gọi là khử sai số cạnh sườn Thao tác này được tiến hành sau

khi đã chỉnh lý gương di động I Ta có nhiều cách để chỉnh lý tùy thuộc vào mục tiêu chọn.

Sử dụng đường chân trời nhìn thấy.

Đặt du xích ở vạch 00, cầm ngang Sextant đưa lên ngang mắt Người quan sát nhìn qua ống kính sao cho thấy cả hai ảnh phản xạ và ảnh trực tiếp của đường chân trời nằm trong thị trường ống kính Nếu cả hai ảnh đó tạo thành một đường liền nét thì khi đó gương

H đã vuông góc với mặt phẳng vành chia độ (Sextant không có sai số cạnh sườn) Nếu chúng tạo thành đường gãy khúc thì ta tiến hành chỉnh lí gương H bằng cách, dùng chìa khóa để chỉnh vít nằm phía sau gương (vít xa mặt phẳng Sextant nhất vì gương H có 2 vít) cho tới khi nhìn thấy ảnh trực tiếp và ảnh phản xạ của đường chân trời tạo thành một đường liền nét là được

Sử dụng Mặt trời hay ngôi sao.(Hình 1.8)

Du xích cũng được đặt ở vạch số 00, cầm Sextant thẳng đứng Người quan sát ngắm Mặt trời hoặc một ngôi sao nào đó qua ống kính ( với Mặt trời ta phải dùng các kính màu sao cho phù hợp).

Nếu ảnh phản xạ 2 lần S1 hoặc S2 không nằm trên một đường thẳng đứng với ảnh nhìn trực tiếp S thì ta có thể nói Sextant có sai số cạnh sườn Tiến hành chỉnh lí bằng cách xoay núm hình trống để đặt S1 tới vị trí S1’ (Hình 1.8), tức là S1S1’ nằm trên đường nằm ngang Dùng chìa khóa để chỉnh ốc vít ở xa mặt phẳng Sextant nhất phía sau gương H để dịch chuyển ảnh phản xạ 2 lần S1’ đến trùng theo phương thẳng đứng với ảnh nhìn trực tiếp

S Khi làm động tác này, ảnh phản xạ hai lần có thể dịch chuyển đến vị trí cao hơn hay thấp hơn ảnh nhìn trực tiếp, tức là làm thay đổi sai số vạch chuẩn Do vậy, sau cùng ta phải xác định sai số vạch chuẩn còn lại

S 1 S’ 1 S’ 2

S 2 S

Sử dụng Mặt trời

S’ 1 S

- Đặt vạch chuẩn của du xích ở vị trí 00, xoay núm hình trống để làm trùng ảnh phản

xạ hai lần và ảnh nhìn trực tiếp của mục tiêu

- Đọc số đọc vạch gốc hi trên vành chia độ hoặc có thể đọc trực tiếp “i” trên đó

Xác định sai số vạch chuẩn bằng quan sát ngôi sao (Hình 1.9).

Phương pháp này được áp dụng trong các trường hợp quan sát các ngôi sao ở các thời điểm bình minh hay hoàng hôn

Cách tiến hành:

+ Chọn một ngôi sao không sáng quá và hướng ống kính Sextant lên nó

+ Xoay núm hình trống để làm trùng ảnh phản xạ hai lần S1 và ảnh nhìn trực tiếp của

nó là S

+ Đọc số chỉ trên vành chia độ hi và xác định i = 3600 - hi Hoặc có thể đọc trực tiếp

“i” trên vành chia độ bằng cách đếm giá trị góc mà vạch chuẩn của du xích chỉ vào, nhưng phải lưu cách xét dấu của “i” theo vị trí vạch chuẩn

Ở phương pháp này ta có thể không dùng ống kính cũng được.

Xác định sai số vạch chuẩn bằng quan sát mục tiêu gần (Hình 1.11).

Hình 1.11

Người ta sử dụng phương pháp này khi đo các góc kẹp ngang giữa các mục tiêu gần người quan sát dưới 1 hải lí Trình tự tiến hành cũng giống như khi xác định sai số vạch chuẩn “i” bằng ngôi sao hay đường chân trời nhìn thấy Lưu là Sextant có thể ở vị trí nằm ngang hay thẳng đứng tùy theo ảnh của mục tiêu rõ nét theo phương ngang hay phương thẳng đứng một cách tương ứng

Xác định sai số vạch chuẩn “i” theo đường chân trời hay mục tiêu gần kém chính xác hơn là tiến hành bằng quan trắc các ngôi sao

Xác định sai số vạch chuẩn bằng quan sát Mặt trời (Hình 1.12).

Rất khó làm trùng các đĩa Mặt trời với độ chính xác vừa đủ Bởi vậy, người ta dùng cách làm tiếp xúc lần lượt các mép đối diện của ảnh Mặt trời Trình tự được tiến hành như sau:

- Dùng các kính màu phù hợp và có màu sắc khác nhau để tạo cho các ảnh của Mặt trời có màu khác nhau và nhìn rõ nhất

- Đặt du xích ở gần vạch 00 và ống kính chĩa về phía Mặt trời

- Trong khi lắc nhẹ Sextant xung quanh trục ống kính, ta làm trùng các mép của ảnh phản xạ 2 lần S1 với ảnh nhìn trực tiếp S Sau đó ghi lại số đọc thứ nhất (hsxt1)

- Xoay núm hình trống tiếp tục để ảnh phản xạ 2 lần S1 dịch chuyển đến vị trí

S2 và cũng làm tiếp xúc các mép của S2 với S Sau đó ghi lại số đọc thứ 2 (hsxt2)

Tính: hi = (h sxt1+h sxt2)

2 ; i = 3600 - hi.Kiểm tra: Trong số đọc Sextant là và hsxt2 ta chọn số nào lớn hơn, giả sử hsxt1 lớn hơn để tính hiệu số

Cách xác định sai số vạch chuẩn “i” trong thực hành.

Ta có thể sử dụng trực tiếp cách đọc i1 và i2 trên vành chia độ lưu ý là số đọc bao giờ cũng đọc từ vị trí 00 đến vạch chuẩn của du xích Nếu i được đọc trên cung chia độ chính thì nó sẽ mang dấu (-) và nếu đọc trên cung bên phải thì i mang dấu (+) sau đó ta cộng đại

số i = (i1 +i2 )

2

Phương pháp này cho ta tính nhẩm nhanh i bằng quan trắc Mặt trời

4.2 Cách làm giảm sai số vạch chuẩn.

Thực chất của động tác này là ta điều chỉnh cho gương nhỏ H song song với gương lớn I khi du xích đặt ở vị trí 00

Ta nhận thấy rằng, về nguyên lý thì độ lớn của sai số vạch chuẩn không ảnh hưởng tới kết quả quan trắc vì ta biết nó và có thể tiến hành bù trừ nó đi khỏi kết quả đo để loại bỏ

nó Tuy nhiên, ta không nên để sai số vạch chuẩn i lớn quá 60 - 70

Để làm giảm sai số vạch chuẩn “i” ta cần tiến hành điều chỉnh gương nhỏ H

Đặt du xích ở vạch 00, núm hình trống ở vị trí 0’ và hướng ống kính về phía một ngôi sao nào đó Hai ảnh của mục tiêu là S1 và S2 sẽ không trùng nhau trên đường nằm ngang với ảnh nhìn trực tiếp tức là S1’ Dùng chìa khóa điều chỉnh vít phía sau gương H sao cho ảnh phản xạ hai lần S1về nằm ngang với ảnh nhìn trực tiếp tức là đưa đến vị trí S’1 Sau đó ta nhất thiết phải chỉnh lí sự không vuông góc của gương H theo trình tự chỉnh lí đã học ở phần trên và cuối cùng quan sát tính toán lại “i”

Sử dụng Sextant trong Hàng hải

- Sextant được cất giữ trong hộp kín, nó đòi hỏi phải được bảo quản tốt và thận trọng khi sử dụng Cần phải giữ cho Sextant không bị ảnh hưởng bởi các chấn động, va đập, không bị ảnh hưởng bởi độ ẩm và sự thay đổi thất thường của nhiệt độ

- Khi lấy Sextant ra khỏi hộp hay bất cứ khi nào cầm vào Sextant thì phải luôn nhớ rằng không được động chạm vào các bộ phận quang học như các gương, thấu kính, kính lọc màu…Nếu nước mưa rơi vào các bộ phận thủy tinh của Sextant thì ta dùng một dụng cụ để hút khô các giọt nước mưa và lau chùi cẩn thận bằng một dẻ mềm, mịn và sạch Những vật dụng này thường có trong hộp đựng Sextant

- Thỉnh thoảng phải dùng bàn chải lông cứng để làm sạch vành răng cưa của Sextant và bôi một lớp mỡ đặc biệt lên nó (những vật dụng này đều có trong hộp phụ tùng của Sextant)

- Sextant có những chân để đặt Sextant lên bàn một cách vững chắc Không được đặt Sextant một cách bừa bãi, ở những tư thế không nằm trên các chân của nó

- Sau khi sử dụng Sextant, trước khi đặt Sextant vào hộp, phải xếp các kính màu vào đúng vị trí của nó, tháo ống kính và đặt vào vị trí ống kính Đặt du xích ở khoảng

1200 Dùng tay nắm khung Sextant và đặt nó vào đúng vị trí trong hộp Khi đóng nắp hộp Sextant không được dùng lực để đóng Nếu thấy có cấn hay vướng mắc gì thì phải

mở ra kiểm tra chứ không được cố đóng

- Khi Sextant bị hỏng thì không tự sửa chữa nếu trên tàu không thực sự cần thiết

5 Các phương pháp đo độ cao thiên thể.

Đo độ cao thiên thể bằng Sextant hàng hải có nghĩa là ta đo góc kẹp giữa thiên thể với mặt phẳng chân trời nhìn thấy của người quan sát Độ cao đo được là độ cao quan sát

Để đo được góc kẹp đó ta phải đưa được ảnh của mục tiêu (thiên thể) xuống đường chân trời nhìn thấy (động tác sơ bộ) và sau đó làm chập ảnh của thiên thể xuống chân trời nhìn thấy trong ống kính (động tác chủ yếu) Sau đây ta sẽ lần lượt nghiên cứu các động tác đó

5.1 Động tác sơ bộ (kéo ảnh của thiên thể xuống đường chân trời nhìn thấy).

Để đưa ảnh của thiên thể xuống đường chân trời nhìn thấy ta sử dụng 3 phương pháp sau:

5.1.1 Phương pháp kéo ảnh từ trên cao

Đặt du xích và núm hính trống ở vị trí 00, hướng ống kính đến thiên thể Lúc đó trong thị trường ống kính sẽ xuất hiện hai ảnh: ảnh thật và ảnh ảo Hạ dần ống kính xuống đường chân trời nhìn thấy, đồng thời dùng tay trái tăng dần du xích theo chiều tăng của số đọc độ cao trên vành chia độ để ảnh ảo của thiên thể luôn nằm trong thị trường ống kính Động tác cứ tiếp tục như vậy đến khi thấy xuất hiện đường chân trời trong thị trường ống kính gần tiếp xúc với ảnh thiên thể thì ta chuyển sang động tác chủ yếu

Phương pháp này dễ thực hiện vì nó đơn giản và thực tế hơn, thường hay áp dung cho các ống kính có thị trường nhỏ và có độ phóng đại lớn, quan sát những ngôi sao không sáng lắm hoặc những thiên thể mà ta chưa biết trước độ cao và phương vị của nó

5.1.2 Phương pháp đặt trước độ cao và phương vị gần đúng

Nếu biết trước được phương vị và độ cao gần đúng của thiên thể (bằng cách sử dụng quả cầu sao hay đĩa tìm sao, hay quan sát ước lượng bằng mắt thường…) thì người ta đặt du xích Sextant ở độ cao gần đúng đó và hướng ống kính theo phương vị la bàn về phía

chân trời đã chọn, đồng thời tiến hành đảo Sextant và thay đổi độ cao bằng núm hình trống

để tìm ảnh của thiên thể, đưa nó lại gần đường chân trời và kết thúc bước đo sơ bộ

Phương pháp này thường được áp dụng khi quan sát những ngôi sao có độ sáng lớn

và vào lúc bình minh hay hoàng hôn

5.1.3 Phương pháp dò tìm

Dùng chủ yếu là để đo độ cao Mặt trời hay Mặt trăng

Giữ cho Sextant nằm trong mặt phẳng thẳng đứng Sau đó ta giữ cho Sextant sao cho chân trời nhìn thấy luôn nằm trong thị trường ống kính cho đến lúc nào nhìn thấy ảnh của thiên thể (Mặt trời hay Mặt trăng) gần tiếp xúc với đường chân trời thì kết thúc bước đo

sơ bộ

5.2 Động tác chủ yếu (làm trùng ảnh)

Khi thực hiện động tác chủ yếu làm chập ảnh của thiên thể với đường chân trời nhìn thấy, điều khó khăn đối với chúng ta là vị trí của Sextant phải được đặt thật thẳng đứng, nếu không nó sẽ làm tăng thêm độ cao đo của thiên thể.Để tìm được vị trí thẳng đứng của Sextant người ta tiến hành chao Sextant để trong thị trường ống kính ảnh của thiên thể vạch lên một cung so với mặt phẳng chân trời nhìn thấy Khi đó, điểmtiếp xúc với đường chân trời của cung đó cho ta vị trí đúng của ảnh của thiên thể Có các cách tiến hành đảo Sextant như sau:

5.2.1 Đảo Sextant quanh đường dây rọi

Nghĩa là người quan sát quay xung quanh vị trí đứng của mình một góc rất nhỏ (tức

là quay theo phương vị ống kính của Sextant một góc rất nhỏ) Cần chú phải luôn giữ cho mặt phẳng Sextant ở trong mặt phẳng thẳng đứng của người quan sát Nhược điểm của phương pháp này là ở độ cao h = 300 và góc quay nhỏ (dưới 30) thì ảnh của thiên thể rất dễ vượt ra khỏi thị trường ống kính quan sát Nên phương pháp này chỉ dành áp dụng để đo các thiên thể có độ cao lớn

5.2.2 Đảo Sextant quanh tia tới gương lớn I

Quay Sextant quanh tia tới gương lớn I, tức là ta tiến hành đảo Sextant chuyển động theo vòng xung quanh thiên thể với bán kính là h (độ cao của thiên thể) Khi đó trong thị trường ống kính ảnh của thiên thể sẽ luôn nằm tại

tâm của ống kính còn đường chân trời sẽ thay đổi vạch lên một cung parabol

Phương chờ pháp này đơn giản và dễ tiến hành có thể cho phép quay Sextant nghiêng một góc

150 đến 200 mà đường chân trời vẫn không rời khỏi thị trường của ống kính

5.2.3 Đảo Sextant quanh trục ống kính.(Hình 1.13)

Quay nhẹ nhàng Sextant quanh trục ống kính

một góc nhỏ để làm chập ảnh của thiên thể

với đường chân trời trong thị trường ống

kính Trong phương pháp này, ảnh của đường

chân trời luôn nằm giữa thị trường ống kính

còn ảnh của thiên thể sẽ vạch lên một cung

parabol

Phương pháp này cho ta độ chính xác cao,

nhưng lại rất khó sử dụng Đòi hỏi người quan

sát phải có kinh nghiệm do khi quay Sextant ảnh

của thiên thể rất dễ vượt ra khỏi thị trường ống

kính đặc biệt là đối với các thiên thể có độ cao lớn

(từ 600 trở lên) Hình 1.13 Đảo Sextant quanh trục ống kính

Hình 1.14 Quan sát đo độ cao của Mặt trời và sao

* Phương pháp nhận và bắt ảnh: Có hai phương pháp nhận và bắt ảnh

- Phương pháp nhận ảnh trực tiếp

Bằng cách thay đổi vị trí núm hình trống cho đến khi ảnh của thiên thể tiếp xúc hay trùng với đường chân trời (thường dùng để đo độ cao của Mặt trời khi đi qua kinh tuyến người quan sát)

- Phương pháp đợi

Đặt trước số đo trên vành chia độ rồi tiến hành chờ đợi theo chuyển động ngày đêm ảnh của thiên thể sẽ đi tới tiếp xúc với đường chân trời (phương pháp này thường áp dụng khi độ cao thiên thể biến đổi nhanh)

6 Công tác thực hành đo độ cao thiên thể.

6.1 Công tác chuẩn bị đo độ cao thiên thể.

6.1.1 Chọn vị trí quan sát

Vị trí quan sát cần tránh những nơi có luồng gió mạnh, có luồng hơi nóng, hơi nước,

có bụi và phải là nơi ít chịu ảnh hưởng nhất của rung, lắc của tàu

Vị trí quan sát phải là nơi quan sát thuận tiện nhất và quan sát được rõ các thiên thể được chọn và chân trời dưới chúng

Trong điều kiện thời tiết tốt, ta nên chọn vị trí người quan sát nơi có độ cao lớn để tăng tầm xa vì khi đó đường chân trời sẽ phẳng hơn.

Khi điều kiện thời tiết xấu, tầm nhìn xa hạn chế thì ta nên chọn vị trí người quan sát

ở những nơi có độ cao thấp để kéo đường chân trời lại gần cho dễ quan sát

Trong điều kiện sóng to, gió lớn, tàu bị lắc mạnh thì nên chọn vị trí quan sát ở gần với trục dọc của tàu

6.1.2 Chuẩn bị dụng cụ quan sát

Sextant quan sát phải được kiểm tra thật kỹ vị trí của ống kính và các gương Tiến hành xác định sai số vạch chuẩn “i”

Chọn ống kính quan sát sao cho phù hợp

Trong điều kiện nóng quá hay lạnh qua thì ta nên tiến hành đưa Sextant ra vị trí quan sát trước đó 10 phút để các bộ phận của Sextant hấp thụ nhiệt độ không khí bên ngoài trước khi tiến hành quan trắc

Chú ý chính lý Sextant các kính màu bảo vệ mắt phải được giữ nguyên cho tới khi công tác đo đạc được tiến hành xong để tránh sai số gây ra do kính màu

6.2 Đo độ cao của Mặt trời, Mặt trăng, Định tinh và Hành tinh.

6.2.1 Đo độ cao Mặt trời

Thông thường người ta đo độ cao của mép dưới Mặt trời trên đường chân trời nhìn thấy.Trước hết ta phải tiến hành chuẩn bị sơ bộ Sextant: kiểm tra sự vuông góc của mặt phẳng Sextant với các gương và chỉnh lí chúng nếu cần, xác định sai số vạch chuẩn Sau khi xác định sai số vạch chuẩn “i” ta đặt các kính màu trước gương lớn I sao cho phù hợp, còn trước gương nhỏ H thì không cần Nhưng nếu như chân trời quá sáng thì ta có thể đặt một kính màu nhạt trước gương sao cho phù hợp

6.2.1.1 Đưa ảnh Mặt trời về đường chân trời (Bước đo thô)

Đưa ảnh Mặt trời về đường chân trời nghĩa là ta có thể thấy được cả 2 ảnh trong thị trường ống kính Ta có thể dùng một trong ba phương pháp sau đây:

Phương pháp 1: Du xích đặt ở vị trí 00, hướng ống kính tới chân trời phía Mặt trời, giữ Sextant thẳng đứng Sau đó không làm mất trong thị trường ống kính đường chân trời Bằng tay trái, đưa du xích tới trước đồng thời lắc nhẹ Sextant quanh trục ống kính để làm tăng tầm bao quát bầu trời của gương lớn Khi thấy ảnh phản chiếu của Mặt trời trong thị trường ống kính thì dừng lại Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất

Phương pháp 2: Du xích đặt ở vị trí 00, đặt các kính màu trước gương giống như khi quan sát xác định sai số vạch chuẩn “i” Hướng ống kính về phía Mặt trời, trong thị trường ống kính ta sẽ thấy cả hai ảnh của Mặt trời Vừa hạ ống kính xuống một cách từ từ vừa dịch chuyển du xích tới trước sao cho ảnh phản xạ 2 lần của Mặt trời luôn luôn nằm trong thị trường ống kính Khi ống kính đã hạ xuống đến đường chân trời thì ta bỏ các kính màu trước ống kính ra

Phương pháp 3: Ước lượng độ cao của Mặt trời bằng mắt, đặt du xích ở vạch bằng

độ cao ước lượng của Mặt trời đó Hướng ống kính về phía chân trời trong khi Sextant được đặt trong mặt phẳng thẳng đứng của Mặt trời, lắc nhẹ Sextant và quét ống kính nhẹ nhàng từ phải qua trái và ngược lại ta sẽ phát hiện được ảnh của Mặt trời Phương pháp này đòi hỏi người quan sát phải có kinh nghiệm để ước lượng độ cao Mặt trời một cách chính xác

6.2.1.2 Làm trùng ảnh của Mặt trời với đường chân trời (bước đo tinh)

Sau khi đã đưa được ảnh của Mặt trời vào thị trường ống kính gần chân trời ta phải tiến hành bước làm trùng mép đĩa ảnh của Mặt trời với đường chân trời để thu được độ cao chính xác.

Khi làm trùng như vậy thì phương pháp chờ đợi là phương pháp thuận lợi nhất Ở phương pháp chờ đợi này, ta đặt trước số đọc Sextant rồi chờ cho ảnh của Mặt trời (do chuyển động ngày đêm của thiên cầu và chuyển động riêng) sẽ đi đến tiếp xúc với đường chân trời

Nếu quan sát được tiến hành vào buổi trước giữa trưa (buổi sáng) thì bằng cách xoay núm hình trống, ta kéo ảnh của Mặt trời xuống hơi quá đường chân trời một chút (bởi

vì trong khoảng thời gian đó độ cao Mặt trời tăng dần) Nếu quan sát tiến hành lúc giữa trưa (buổi chiều) thì dùng núm hình trống ta đặt đĩa Mặt trời hơi cao hơn đường chân trời một chút (lúc này độ cao Mặt trời đang giảm dần), lưu rằng, ta phải xoay núm hình trống theo một chiều tăng của số đo để làm giảm ảnh hưởng của sai số hành trình chết của núm hình trống

Sau đó, ta không cần động chạm gì đến núm hình trống nữa và tiếp tục lắc nhẹ Sextant quanh trục ống kính, ta chờ đợi ảnh của Mặt trời tiếp xúc với đường chân trời Vào đúng thời điểm tiếp xúc đó ta ghi lại giờ thời kế TTK Để dễ nhớ, ta lưu vào buổi sáng ảnh của Mặt trời luôn rời xa mặt nước, còn vào buổi chiều, ảnh của Mặt trời luôn đi tới mặt nước

Để tăng độ chính xác của phép đo, ta cần tiến hành đo một loạt từ 3 đến 5 lần độ cao Mặt trời liên tiếp cùng với giờ thời kế tương ứng Sau đó ta lấy giá trị trung b́nh của các lần đo đó

Trong một số trường hợp, ta không dùng phương pháp chờ đợi, mà xoay núm hình trống để làm tiếp xúc đĩa Mặt trời với đường chân trời, đồng thời ghi lại giờ thời kế Tuy nhiên, phương pháp này không cho độ chính xác bằng phương pháp chờ đợi

6.2.2 Đo độ cao Mặt trăng

Chỉ nên đo độ cao Mặt trăng vào ban ngày hay lúc nhá nhem vì vào ban đêm, khoảng chân trời phía dưới Mặt trăng sẽ có những vệt sáng và tối đan nhau lẫn lộn nên ta rất khó quan sát Việc xác định vị trí tàu bằng quan trắc đồng thời Mặt trời và Mặt trăng tốt nhất là vào những ngày gần thượng huyền hay hạ huyền, tức là vào những ngày từ 6-9 hoặc 21-24 âm lịch

Nếu đo độ cao Mặt trăng vào ban ngày thì về nguyên tắc cũng giống như cách đo độ cao Mặt trời Chỉ khác là không cần dùng tới kính màu và làm tiếp xúc ảnh của Mặt trăng (mép của Mặt trăng) với đường chân trời nhìn thấy rõ nhất ứng với pha trăng và vĩ độ đã cho

Khi đo độ cao Mặt trăng lúc nhá nhem, đôi lúc ta cũng nên dùng kính màu nhẹ trước gương lớn I để sao cho đường chân trời khó nhìn không bị lẫn với ánh Trăng

6.2.3 Đo độ cao Đinh tinh và Hành tinh

Khi tiến hành đo độ cao Định tinh hay Hành tinh chúng ta thường gặp các khó khăn như sau:

- Đường chân trời nhìn thấy không rõ nét, đôi khi còn không nhìn thấy đường chân trời khi nhìn thấy các ngôi sao.Trong thời gian chân trời còn sáng thì ngược lại, bản thân các vì sao lúc đó lại không thấy rõ

- Có rất nhiều vì sao trên bầu trời như vậy làm cho chúng ta nhận dạng sao rất khó khăn và rất dễ nhầm lẫn giữa các vì sao

Việc đo độ cao của các định tinh (sao) thường được tiến hành vào khoảng thời gian bình minh hay hoàng hôn hàng hải Ta cũng có thể đo độ cao của các ngôi sao vào những đêm trăng sáng với điều kiện là, trong trường hợp đó, phương vị của sao không quá gần với phương vị Mặt trăng để tránh được hiện tượng “chân trời giả” do ánh trăng gây lên.

Để tầm nhìn xa của chân trời tốt hơn khi ta dùng ống kính ban đêm và có thị trường khoảng 1,5 đến 2 lần, lớn hơn ống kính ban ngày Điều này cho phép chúng ta nhìn thấy chân trời trên khoảng lớn hơn giúp cho việc tìm kiếm sao dễ dàng hơn

Có ba phương pháp để đo độ cao của sao hay hành tinh như sau:

- Sau khi đặt du xích ở vạch số 00, hướng ống kính Sextant lên vì sao mà ta muốn đo, vừa di

chuyển du xích tới trước một cách nhẹ nhàng vừa hạ ống kính Sextant xuống để kéo ảnh của sao xuống gần đường chân trời hơn Phương pháp này được áp dụng cho các ngôi sao nhìn thấy rõ bằng mắt thường vào lúc kết thúc hoàng hôn hay bắt đầu bình minh

- Bằng quả cầu sao hay đĩa tìm sao, ta tìm độ cao gần đúng của sao cần đo, đặt du xích của

Sextant ở vạch tương ứng với độ cao nói trên Với sự giúp đỡ của một la bàn, ta hướng Sextant theo phương vị la bàn của sao mà ta cũng vừa tìm được theo dụng cụ nói trên Vừa lắc nhẹ Sextant vừa quét rê nó nhẹ nhàng theo chân trời ta sẽ tìm được ngôi sao cần thiết Phương pháp này rất quan trọng vì nó cho phép ta đo độ cao các sao khi mặt biển còn sáng

và do đó đường chân trời còn rõ nét, lúc này bằng mắt thường ta không thể nhìn thấy các vì sao đó Phương pháp này cũng cho phép ta tăng được thời gian quan trắc vì điều này rất có ích khi ta hành trình ở những vĩ độ nhỏ, vì ở đó thời gian nhá nhem rất ngắn Đây là phương pháp duy nhất dùng để quan sát vào ban ngày hành tinh Venus (sao Kim)

- Đặt du xích ở vạch số 00, cầm Sextant bằng tay trái, và như vậy lật ngược vành chia độ lên

phía trên, hướng ống kính tới gần ngôi sao đo Sau đó di chuyển du xích từ từ cho đến khi đường chân trời xuất hiện trong thị trường ống kính gần ngôi sao, đến lúc đó hãy lật ngược Sextant về tư thế bình thường của nó bên tay phải rồi tiến hành đo độ cao như thông thường Phương pháp này thường áp dụng để đo các ngôi sao có độ sáng mờ nhạt, dễ bị nhầm lẫn với các ngôi sao bên cạnh

Khi làm chập ảnh của sao với đường chân trời ta không nên dùng phương pháp chờ đợi, vì thời gian phải chờ sẽ rất lâu, mà ta nên xoay núm hình trống để đưa ảnh sao về tiếp xúc với đường chân trời

Với mỗi một ngôi sao ta nên đo từ 3 đến 5 lần độ cao của sao và kết hợp ghi lại thời gian TTK tương ứng, rồi lấy giá trị trung bình cộng của loạt đo đó, bởi vậy việc quan trắc lúc trời nhá nhem là rất khó khăn, đặc biệt là khi thực hiện lại chỉ có một người, vì vậy khi quan trắc các vì sao hay định tinh nên có người giúp việc thứ hai

Đo độ cao thiên thể khi đi qua kinh tuyến người quan sát.

Về mặt lý thuyết ta có thể đo được độ cao kinh tuyến của thiên thể (độ cao của thiên thể khi nó đi qua kinh tuyến người quan sát), nếu người quan sát không chuyển động và thiên thể không thay đổi xích vĩ

Trong thực tế, do tàu chuyển động và xích vĩ của thiên thể biến thiên nên ta thường chỉ đo được độ cao lớn nhất của thiên thể

Tuy nhiên, trong hàng hải người ta bỏ qua sự khác biệt nói trên và thừa nhận độ cao lớn nhất của thiên thể là độ cao kinh tuyến, hoặc khi cần thiết có độ chính xác cao hơn thì người ta hiệu chỉnh sai số này bằng một số hiệu chỉnh nào đó

Có hai phương pháp đo độ cao kinh tuyến, tức độ cao lớn nhất của thiên thể

- Phương pháp 1: Tính trước giờ tàu Tt mà thiên thể đó sẽ đi qua kinh tuyến người quan sát (dùng Lịch thiên văn và tọa độ vị trí dự đoán để tính toán) Khi còn từ 3 đến

5 phút nữa đến thời điểm nói trên ta bắt đầu đo liên tục độ cao: đưa ảnh của thiên thể về tiếp xúc với đường chân trời và ghi lại số đọc Sextant cùng như giờ thời kế,

và lặp lại các động tác đó (tức là ta không áp dụng được phương pháp chờ đợi Nếu thiên thể qua thiên kinh tuyến thượng thì độ cao ban đầu của thiên thể sẽ dần tăng lên sau đó sẽ giảm đi và nếu thiên thể qua thiên kinh tuyến hạ thì ngược lại Số đọc Sextant lớn nhất trong một loạt số đọc đó được thừa nhận là độ cao kinh tuyến của thiên thể

- Phương pháp 2: Công tác chuẩn bị cũng như đối với phương pháp trên Khi còn vài phút nữa đến thời điểm thiên thể qua kinh tuyến người ta bắt đầu quan trắc và đưa ảnh của thiên thể về đường chân trời Vừa xoay núm hình trống (chú chỉ xoay theo một chiều) vừa lắc Sextant, ta duy trì liên tục sự tiếp xúc của ảnh của thiên thể với đường chân trời Ngay khi nhận thấy thiên thể chuyển động theo hướng ngược lại với hướng chuyển động ban đầu thì ngừng xoay núm hình trống và đọc giờ thời kế, ghi lại số đọc Sextant Đó chính là độ cao Sextant của thiên thể khi đi qua kinh tuyến

Trong mọi trường hợp, phương pháp thứ nhất nói chung là tốt hơn, đỡ vất vả hơn và cho phép ta tiến hành tính toán theo những độ cao gần kinh tuyến đo được nếu độ cao lớn nhất vì lí do nào đó không nhận được

Phương pháp thứ hai hay dùng khi tàu hành trình ở vùng Nhiệt đới để đo những độ cao lớn của Mặt trời

Chương II: Bầu trời sao, dụng cụ nhận dạng sao

1 Bầu trời sao, cách nhận dạng sao

Để thuận tiện cho việc định hướng trên bầu trời, ngay từ thời cổ đại, các vì sao nhìn thấy được trên bầu trời đã được phân chia thành các nhóm, gọi là các chòm sao Vào năm

1928, theo nghị quyết của hiệp hội Thiên văn học quốc tế, thì ranh giới giữa các chòm sao được thiết lập theo các cung kinh tuyến và xích vĩ Tên của các chòm sao cơ bản vẫn gọi theo tên lịch sử của chúng, chủ yếu là theo thần thoại Hy Lạp - La Mã như: Ursa Major, Orion, Hercules Những sao sáng hơn trong một chòm sao thì được ký hiệu theo các chữ cái Hy Lạp như: α, β, γ,

Trong Lịch thiên văn Anh, người ta thiết lập danh mục sao bao gồm 173 ngôi sao trong đó có 57 ngôi sao chọn lọc mà đôi khi ta còn gọi là các ngôi sao hàng hải Trong danh mục này cho ta các thông tin như: cấp độ sáng, tên riêng của sao (hoặc tên của chòm sao và chữ cái Hy Lạp ký hiệu của sao), số thứ tự của các ngôi sao chọn lọc, xích kinh nghịch (SHA:

Sideral Hour Angle) và xích vĩ (Dec: Declination) theo từng tháng.

Cần lưu rằng việc đưa khái niệm chòm sao chỉ có tính chất ước lệ, bởi vì trong thực

tế, các chòm sao chỉ là hình chiếu của các ngôi sao lên trên bề mặt một mặt cầu tưởng tượng và các ngôi sao trong một chòm sao thực tế không liên quan gì đến nhau cả và chúng ở cách rất xa nhau

Để đặc trưng cho tính chất mờ tối hay sáng rõ của một ngôi sao, người ta đưa ra

khái niệm gọi là cấp sao, ký hiệu là Mag trong lịch thiên văn Anh Những ngôi sao sáng

nhất là những ngôi sao có cấp sao bằng 0 hay nhỏ hơn nữa, tức là có Mag < 0 (cấp âm)

Những ngôi sao mờ nhạt nhất trong số các ngôi sao có thể quan sát thấy bằng mắt thường

có cấp sao bằng 6

Người ta đã quy định rằng: những ngôi sao cấp 1 sẽ sáng hơn những ngôi sao cấp 2 tương tự những ngôi sao cấp 2 sẽ được nhìn thấy sáng hơn những ngôi sao cấp 3 và nói cách khác, độ sáng của các ngôi sao (I1; I2; I3; ) ở những cấp khác nhau sẽ tạo thành một cấp số nhân Người ta cũng quy định rằng ngôi sao có cấp sao bằng 1 sáng gấp 100 lần ngôi sao có cấp sao bằng 6, tức là I1/I6 = 100 Do đó công bội q của cấp số nhân sẽ là 2,5 nghĩa là khi cấp sao giảm đi 1 cấp (một đơn vị) thì độ sáng của sao giảm đi khoảng 2,5 lần

Ngày nay, cấp sao được xác định với độ chính xác rất cao nhờ phương pháp quang phổ hoặc vô tuyến và được biểu diễn bằng những số thập phân dương, còn các ngôi sao sáng thì những số thập phân âm Ta có thể xem ví dụ về cấp sao của 173 ngôi sao trong

“Danh mục các ngôi sao” trong Lịch thiên văn Anh

Thiên thể sáng nhất trên bầu trời là Mặt trời với độ sáng -26,8 sau đó là Mặt trăng với độ sáng là -12,6 còn ngôi sao sáng nhất là sao Venus (sao Hôm hay sao Mai) với độ sáng là - 4,6

2 Quả cầu sao, cách sử dụng

2.1 Cấu tạo quả cầu sao.(Hình 2.1)

Thiên cầu được đặc trưng bởi một khối cầu rỗng được làm từ chất dẻo Trên bề mặt khối cầu đó có dán bản đồ bầu trời sao đối với người quan sát nhìn lên Thiên cầu từ bên ngoài Do đó sự sắp xếp của các ngôi sao ngược với thực tế Thiên cầu có thể quay quanh hai điểm tượng trưng cho thiên cực, trong đó thiên cực bắc PN được xác định bởi sao Polaris bên cạnh nó

Qua hai thiên cực người ta vẽ sẵn các thiên kinh tuyến cách nhau 150 một Vòng xích đạo ở giữa quả cầu được vẽ đậm và chia độ (bằng chữ số Ả rập) đồng thời ký hiệu bằng cả đơn vị giờ (ký hiệu bằng chữ số La Mã) Những độ chia này dùng để đặt góc giờ địa phương của điểm xuân phân (tức là thời gian sao địa phương) hoặc xích kinh α Điểm gốc để tính các độ chia của vành Xích đạo là điểm Xuân phân γ, được đánh số là 00 (và XXIV)

Người ta còn vạch trên quả cầu tưởng tượng đường Hoàng đạo nghiêng với Thiên xích đạo một góc 2305 và cũng chia độ nó

Các thiên kinh tuyến ứng với các điểm Xuân

phân γ và điểm Thu phân Ω, điểm Hạ chí L và Đông chí

L’cũng được vạch đậm và chia độ

Các thiên vĩ tuyến (vòng xích vĩ) được vẽ song song

với vòng xích đạo và cách nhau 100 một

Vành kinh tuyến người quan sát làm bằng kim

loại ôm sát lấy quả cầu, đi qua hai Thiên cực và ở nơi

đó có các trục để Thiên cầu xoay tròn Vành kinh tuyến

người quan sát được chia độ, đánh số từ 00 đến 900, tính

từ Xích đạo về phía hai thiên trục

Vòng phương vị được đặt trên mặt phẳng nằm

ngang của hộp chứa và tượng trưng cho mặt phẳng

chân trời thật Ở các điểm N và S của vành phương vị

người ta khoét hai khe để đặt vành kinh tuyến người Hình 2.1

quan sát vào đó Vành phương vị được khắc độ và đánh số theo cách tính phương vị ¼ vòng

Hai vòng thẳng đứng là hai nửa vòng tròn vuông góc với nhau và rồi chúng lại được đặt vuông góc với vành phương vị Vì vậy, hai vòng thẳng đứng này có thể nhấc ra hay đặt vào tùy Chúng được chia độ và đánh số từ 00 đến 900 theo chiều từ chân trời trở lên Giao điểm của hai vòng thẳng đứng chính là thiên đỉnh người quan sát Để xác định độ cao h của thiên thể Trên vòng thẳng đứng có bố trí một con chạy.

Trên bề mặt khối cầu, người ta vẽ khoảng 170 ngôi sao sáng nhất đối với một thời

kỳ nhất định Trong vòng từ 20 đến 30 năm, sự thay đổi các tọa độ của thiên thể do hiện tượng tiến động địa trục có thể bỏ qua Ở gần thiên cực bắc PN người ta cho bảng chỉ dẫn

về k hiệu các ngôi sao tương ứng với các độ sáng của chúng Tên của các ngôi sao được ghi bên cạnh chúng

Vì các hành tinh, Mặt trăng và Mặt trời luôn thay đổi các tọa độ của chúng do có chuyển động riêng, nên người ta không biểu diễn chúng trên quả cầu sao mà ta phải tự đánh dấu chúng lên đó bằng bút chì mềm có sẵn trong hộp đựng phụ tùng kèm theo

2.2 Cách sử dụng quả cầu sao.

2.2.1 Thành lập bầu trời sao

Vị trí của bầu trời sao phụ thuộc vào vĩ độ của người quan sát và thời điểm quan sát Bởi vậy, trước khi giải bài toán chúng ta cần phải đặt quả cầu sao theo vĩ độ φC và thời gian sao địa phương (tức góc giờ của điểm xuân phân γ)

A Đặt quả cầu sao theo vĩ độ

Bằng cách xoay vòng kim loại tượng trưng cho thiên kinh tuyến người quan sát, ta

sẽ đặt thiên cực thượng ở phía trên điểm chân trời cùng tên một góc có độ lớn h = φC Vì các vành chia của kinh tuyến người quan sát được đánh số từ xích đạo trở lên, cho nên số đọc trên cung kinh tuyến người quan sát ở điểm tiếp xúc với đường chân trời phải bằng đúng 900 - h

B Đặt quả cầu sao theo góc giờ địa phương của điểm Xuân phân γ

Dùng Lịch thiên văn tính LHA của điểm Xuân phân (Aries) vào thời điểm quan trắc

và làm tròn đến nửa độ (0,50) Cuối cùng xoay quả cầu sao cho thấy ở phía dưới vòng kim loại tượng trưng cho kinh tuyến thượng người quan sát, nơi nó giao nhau với Xích đạo, số đọc của LHA vừa tính được Sau khi đặt xong, ta cần kiểm tra lại xem vòng kinh tuyến người quan sát có bị xê dịch hay không

C Tiến hành đánh dấu Hành tinh lên quả cầu sao

Do Hành tinh có chuyển động riêng nên chúng không được in sẵn trên quả cầu sao, như vậy chúng ta phải đánh dấu chúng lên trên bề mặt quả cầu sao trước khi tiến hành những quan sát dự kiến Với sao Venus nên đánh dấu một tuần một lần; Mars thì hai tuần một lần; Jupiter và Saturm thì một tháng một lần

Trình tự công việc được tiến hành như sau:

- Lấy từ Lịch thiên văn các giá trị xích vĩ và xích kinh nghịch (SHA) của các hành tinh Đổi từ SHA sang xích kinh thường

- Xoay quả cầu sao cho đến khi đọc thấy phía dưới kinh tuyến người quan sát con số bằng với xích kinh của hành tinh khắc trên xích đạo

- Đặt trên cung thiên kinh tuyến người quan sát một cung có giá trị bằng xích vĩ của thiên thể về phía Bắc hay Nam tùy theo tên của xích vĩ

- Dùng bút chì mềm đánh dấu vị trí của hành tinh và ghi tên của hành tinh đó vào bên cạnh

- Kiểm tra vị trí hành tinh vừa vẽ không nằm quá xa với Hoàng đạo

3 Đĩa tìm sao, cách sử dụng.

3.1 Cấu tạo đĩa tìm sao.(Hình 2.2)

Bộ đĩa tìm sao có tất cả 11 đĩa nhựa tròn, có đường kính là 21,8cm, trong đó có một đĩa nhựa dày, màu trắng đục và 10 đĩa nhựa trong suốt và mỏng Trên hai mặt của đĩa nhựa dày trắng đục là 2 bản đồ bầu trời sao: một cho bán cầu Bắc và một cho bán cầu Nam Mỗi một mặt được chia làm hai phần bởi một vòng tròn có bán kính bằng ½ bán kính của đĩa nhựa Vòng tròn đó tượng trưng cho thiên xích đạo Mặt đĩa mang tên Bắc (N) thì bản đồ sao nằm trong vòng tròn nói trên sẽ là bản đồ sao của Bắc bán cầu, mặt đĩa mang tên Nam (S) thì khu vực nằm trong vòng tròn nói trên sẽ là bản đồ sao của bầu trời sao bán cầu Nam Tất nhiên, phần nằm ngoài vòng thiên xích đạo sẽ là bản đồ sao của bán cầu ngược với tên của mặt đĩa Như vậy, mỗi mặt đĩa sẽ bao trùm một phạm vi xích vĩ từ 900N - 900S

Mép đĩa được chia độ thành 3600 và đánh số từ 00, 50, 100, 3550 theo chiều sang phía Đông Với cách đánh số như vậy sẽ cho phép ta đặt LHA của điểm Xuân phân và xích kinh của thiên thể một cách dễ dàng Tất nhiên vạch số 00 sẽ ứng với điểm Xuân phân γ (Aries) Trên cả hai mặt người ta đánh dấu khoảng 100 ngôi sao cùng với tên của chúng Độ lớn của sao lớn hay nhỏ được biểu diễn bằng kính thước của ký hiệu lớn hay nhỏ

Mặt đĩa tìm sao mang tên S

Mặt đĩa tìm sao mang tên N

Hình 2.2

Trên các đĩa nhựa mỏng trong suốt, người ta vẽ sẵn một mạng lưới các đường cong phức tạp Đó là hệ thống các vòng thẳng đứng và các vòng độ cao ứng với mỗi người quan sát ở một vĩ độ nào đó được chiếu bằng cùng một phép chiếu lên cùng một mặt phẳng như các bản đồ sao trên đĩa nhựa trắng đục

Có chín đĩa nhựa trong suốt cho các vĩ độ 50; 150; 250; 350;450;550;650;750;850 Mỗi tấm dùng cho cả vĩ độ Bắc và vĩ độ Nam bằng cách lật các mặt đĩa cho thích hợp Thiên đỉnh của người quan sát là dấu chữ thập (+) ở trung tâm của mạng đường cong Kinh tuyến người quan sát sẽ là một đường thẳng đi từ tâm đĩa qua thiên đỉnh người quan sát (dấu +) ra rìa mép đĩa

Các vòng độ cao là những đường cong khép kín bao quanh thiên đỉnh ứng với những độ cao từ 00 đến 900 cách nhau 50 một Vòng độ cao ngoài cùng ứng với độ cao 000

và như vậy sẽ là đường chân trời Các vòng thẳng đứng sẽ là những đường cong rẻ quạt xuất phát từ thiên đỉnh người quan sát Ở nơi giao nhau của vòng thẳng đứng với đường chân trời, người ta in sẵn các số chỉ phương vị ứng với vòng thẳng đứng đó Các vòng thẳng đứng cách nhau 50 một nhưng chỉ đánh số những vòng cách nhau 100 Việc đánh số các vòng độ cao cũng tương tự

Tất cả các chữ số trên đĩa nhựa đều được in xuôi và in ngược để dùng chi 2 mặt đĩa, cho nên khi sử dụng, ta phải lựa chọn mặt đĩa sao cho đọc thấy những dữ kiện của bài cho theo chiều xuôi Kết quả lấy ra cũng vậy

3.2 Thiết lập bầu trời sao.

Tương tự như đối với quả cầu sao, bầu trời sao thể hiện trên đĩa tìm sao cũng thay đổi theo vĩ độ người quan sát φC và thời điểm quan sát (tức là thời gian sao)

Trình tự thiết lập bầu trời sao bằng đĩa tìm sao được tiến hành như sau:

- Căn cứ vào vĩ độ người quan sát chọn ra một đĩa nhựa trong suốt có vĩ độ gần với vĩ độ người quan sát nhất Lật mặt đĩa trùng tên với vĩ độ người quan sát lên trên

- Đặt tấm nhựa đã chọn lên bản đồ sao của bán cầu trùng tên với vĩ độ người quan sát được in trên hai mặt của đĩa nhựa trắng đục Ấn nhẹ cho lỗ tròn nhỏ khoét ở tâm đĩa trong suốt gắn chặt vào mấu lồi nhỏ ở tâm của đĩa nhựa trắng đục

- Từ thời điểm quan sát và vị trí người quan sát tra Lịch thiên văn tìm được LHA của điểm Xuân phân γ và làm tròn đến nửa độ

- Xoay đĩa nhựa trong suốt sao cho kinh tuyến người quan sát chỉ vào số đọc trên mép đĩa nhựa dày trắng đục ứng với giá trị LHA của điểm Aries vừa tính

Như vậy là ta đã đặt xong bộ đĩa tìm sao và phần bản đồ sao nằm bên trong đường cong tượng trưng cho chân trời sẽ là bầu trời sao mà người quan sát ở vĩ độ φ ghi trên đĩa nhựa trong suốt nhìn thấy vào thời điểm đã cho

Đánh dấu các hành tinh, Mặt trăng, Mặt trời lên trên đĩa tìm sao

Để làm công việc này ta dùng đĩa nhựa trong suốt đặc biệt Về kính thước, độ dày,

độ trong suốt nó cũng giống như các đĩa nhựa trong suốt khác Chỉ khác là trên đĩa này người ta in sẵn các vòng xích vĩ và các thiên kinh tuyến Các vòng này được chiếu bằng cùng một phép chiếu và cùng một mặt phẳng như bầu trời sao của đĩa nhựa màu trắng đục

Ở kinh tuyến 00, từ xích vĩ 300N - 300S người ta khoét một khe hẹp Nó có tác dụng cho ta đánh dấu vị trí của các thiên thể lên đĩa tìm sao

Cách tính toán để có được xích vĩ và xích kinh của các thiên thể tương tự như ở quả cầu sao Sau khi ta có được xích vĩ và xích kinh của thiên thể, ta tiến hành đặt đĩa nhựa màu

đỏ này lên bản đồ sao tương ứng với vĩ độ người quan sát, xoay nó cho đến khi đọc được nơi mũi tên (thiên kinh tuyến 00) chỉ vào đúng số đọc tương ứng với xích kinh của thiên thể

đã tính Dùng bút chì mềm đánh dấu vị trí của thiên thể lên trên bầu trời sao qua khe nhỏ tại điểm ứng với xích vĩ của thiên thể

Một số bài toán liên quan đến sử dụng dụng cụ tìm sao.

Tuy quả cầu sao và đĩa tìm sao có cấu tạo khác nhau và cách sử dụng cũng khác nhau, song các bài toán giải trên chúng lại hoàn toàn như nhau bởi vì chúng được thiết kế để giải bài toán chung đó

Bài toán 1: Nhận biết tên của các ngôi sao và các hành tinh

Trong thực tế có thể xảy ra tình huống: một ngôi sao nào đó được quan sát qya khoảng trời quang đãng giữa các đám mây Hoặc vào thời điểm nhá nhem, các chòm sao chưa hiện rõ hết mà chỉ có những ngôi sao sáng nhất bắt đầu hiện ra mà thôi Trong những tình huống đó người ta rất khó biết tên của các thiên thể cần quan sát Một người quan sát ít kinh nghiệm về bầu trời sao đôi khi cũng cần đến bài toán này

Trình tự tiến hành giải bài toán này như sau:

- Dùng Sextant đo độ cao h của thiên thể và dùng la bàn đo phương vị của nó, đồng thời ghi lại giờ tàu và xác định vị trí dự đoán trên hải đồ

- Dùng Lịch thiên văn Anh tính toán LHA (Local Hour Angle) của điểm Xuân phân γ.

- Đặt quả cầu sao hay đĩa tìm sao theo vĩ độ dự đoán là LHA của điểm Xuân phân γ (cách lập bầu trời sao)

- Tính PT = PL + ΔL, với quả cầu sao thì có thể phải tiến hành đổi PT sang phương vị ¼ vòng

- Theo các giá trị độ cao h và phương vị PT của ngôi sao mà ta đã quan trắc, dựa vào mạng đường cong của đĩa nhựa trong suốt ta tìm vòng độ cao và vòng thẳng đứng có các giá trị đã tính toán Ngôi sao nằm ở giao điểm của hai đường cong đó sẽ là ngôi sao

mà ta đã quan trắc

- Nếu ở giao điểm hoặc gần đó không có ngôi sao nào thì có thể ta đã giải sai bài toán hoặc ta đã quan trắc một hành tinh Khi đó ta tiến hành kiểm tra lại tình hình nhìn thấy của các hành tinh bằng Lịch thiên văn

Bài toán 2: Lựa chọn ngôi sao cho quan trắc xác định vị trí tàu

Bài toán này rất quan trọng và thường hay được giải chúng mỗi lần định quan trắc các vì sao lúc bình minh hay hoàng hôn để xác định vị trí tàu

Trình tự tiến hành giải bài toán như sau:

- Lấy trên hải đồ vị trí dự đoán của tàu vào thời điểm dự định quan trắc Thường thì những quan trắc như vậy được tiến hành vào lúc bình minh hay hoàng hôn

- Tính LHA của điểm Xuân phân γ

- Đặt đĩa tìm sao theo φC và LHA của điểm Xuân phân γ

Chương III: Dụng cụ đo thời gian 1.Dụng cụ đo thời gian trên tàu.

Để tái tạo các đơn vị thời gian và xác định các thời điểm của thời gian, người ta sử dụng các dụng cụ là Đồng hồ, hay còn gọi là thời kế Sự chuyển động đều của các Thời kế được đảm bảo bằng các bộ điều chỉnh đặc biệt, thường thường là những con lắc kiểu lò xo

Độ chính xác của các Thời kế được đảm bảo bằng độ ổn định của chu kỳ chuyển động của con lắc

Ngày nay, dựa trên những tiến bộ khoa học kỹ thuật, người ta sử dụng dao động của tinh thể thạch anh (Đồng hồ Quartz) và dao động của các phân tử của các chất khí (Đồng

hồ nguyên tử) để thay thế cho dao động của các con lắc vật lý với độ chính xác rất cao và nó đảm bảo cho Thời kế hoạt động với độ chính xác rất cao

Tàu biển được coi như là một đơn vị hoạt động độc lập cho nên vấn đề phục vụ thời gian hết sức quan trọng đảm bảo cho tàu hoạt động đồng bộ, chính xác và liên tục Tùy thuộc vào tính chất của công việc mà chúng ta sử dụng đơn vị thời gian có độ chính xác khác nhau

Để giải bài toán thiên văn Hàng hải trên tàu đòi hỏi phải có chỉ số giờ thế giới TG chính xác (GMT) với độ chính xác đến 0,5s

Duy trì cho thông tin liên lạc, sinh hoạt và các yêu cầu hàng hải khác đòi hỏi độ chính xác đến 10s Do đó công tác phục vụ thời gian trên tàu bao gồm những công việc sau:

- Duy trì thời gian một cách liên tục và chính xác

- Theo dõi sự hoạt động của các đồng hồ và đảm bảo cho chúng có đủ điều kiện hoạt động tốt

- Thu tín hiệu thời gian từ các đài bờ để xác định số hiệu chỉnh thời kế và các loại đồng

hồ hoặc điều chỉnh lại chỉ số của chúng

A Thời kế.( Hình 3.1 )

Thời kế (Chronometer) là một loại đồng hồ có

cấu tạo đặc biệt dùng để chỉ giờ thế giới TG với độ

chính xác rất cao

Hiện nay tồn tại hai loại thời kế

a. Thời kế cơ khí: Là loại thời kế có cấu trúc như

một đồng hồ cơ khí bình thường nhưng được chế

tạo từ vật liệu rất tốt và có một số bộ phận được

cấu tạo đặc biệt đảm bảo cho thời kế hoạt động với

độ chính xác rất cao, ổn định và thời gian sử dụng

kế nó được thông qua một trống hình nón đảm bảo mô men tời trục là không đổi

- Bộ phận điều chỉnh (con lắc) được cấu tạo bởi hai nửa vành khuyên, các nửa vành khuyên này gồm hai lớp kim loại có hệ số dãn nở nhiệt khác nhau để luôn đảm bảo cánh tay đòn tới trục là không đổi

- Toàn bộ thời kế được đặt trong một chiếc hộp thông qua hệ thống vòng các đăng đảm bảo cho mặt phản ảnh của thời kế luôn song song với mặt phẳng chân trời và giảm ảnh hưởng của sai số do tàu lắc khi có sóng gió lớn

b Thời kế thạch anh: Ngày nay, thời kế thạch anh đang dần thay thế thời kế cơ khí Đó là

loại dụng cụ chỉ thời gian được cấu tạo điện hoặc điện cơ khí phức tạp thường sử dụng nguồn năng lượng là nguồn điện một chiều có dòng không đổi (pin), dao động điều hòa được tạo bởi dao động tuần hoàn của tinh thể thạch anh Thời kế thạch anh được cấu tạo để đảm bảo sự tin cậy cao, ngoài ra nó còn có bộ phận chỉ báo năng lượng dự trữ để người sử dụng có thể biết và có kế hoạch thay nguồn

B Đồng hồ boong:

Là loại đồng hồ chính xác kiểu bỏ túi có kim giây nhảy hai lần trong một giây, luôn chỉ giờ thế giới TG Thường được sử dụng để quan sát thiên văn trên Boong, trên các tàu nhỏ chúng thường được thay thế bởi thời kế

C Đồng hồ tàu

Là các loại đồng hồ thông thường, được gắn ở một số nơi trên tàu như buồng lái, buống máy, câu lạc bộ, hành lang đồng hồ này thường để duy trì thời gian làm việc, sinh hoạt trên tàu, giải các bài toán địa văn, ghi nhật ký thông thường đồng hồ tàu chỉ giờ múi nơi tàu đang hoạt động hoặc giờ của quốc gia nơi tàu đang neo đậu và được lấy theo lệnh của thuyền trưởng Riêng đồng hồ đặt trong buồng VTĐ thường lấy theo giờ GMT và phải

có kim giây

D Đồng hồ bấm giây

Là loại đồng hồ nhỏ kiểu bỏ túi, dùng để đo khoảng thời gian ngắn nên thường chỉ

có kim phút và kim giây Đồng hồ bấm giây thường trang bị trên buồng lái dùng để phục vụ cho việc giải các bài toán thiên văn, địa văn, tính toán sai số thời kế và một số mục đích khác

2 Số hiệu chỉnh thời kế và cách xác định.

2.1 Số hiệu chỉnh thời kế.

Thời kế là một loại đồng hồ có cấu tạo đặc biệt, chế tạo tinh vi, được làm từ những vật liệu tốt Nhưng do trong quá trình sử dụng, điều kiện thời tiết nên bản thân thời kế luôn tồn tại một sai số vậy:

“Sai số thời kế là sự chênh lệch chỉ số của thời kế T TK và giờ thế giới T G ”

Để loại trừ sai số của thời kế người ta sử dụng một đại lượng có trị số bằng sai số nhưng ngược dấu và được gọi là số hiệu chỉnh thời kế ký hiệu UTK

UTK = TG - TTKTrong đó:

- TG: là giờ thế giới chính xác (thu nhận qua các trạm radio bờ cung cấp)

- TTK: số chỉ của thời kế đặt trên tàu

- UTK: số hiệu chỉnh thời kế UTK < 0 chỉ số thời kế lớn hơn giờ thế giới (thời

kế chạy nhanh); UTK > 0 chỉ số thời kế nhỏ hơn giờ thế giới (thời kế chạy chậm)

Bởi vì mặt số của thời kế được chia thành 12 giờ nên độ lớn của UTK không thể lớn hơn 6 giờ Trong thực tế UTK luôn nhỏ nên ta không cần phải viết số giờ trong UTK

Nếu đã biết số hiệu chỉnh thời kế UTK thì ta có thể dễ dàng tính được giờ thế giới một cách nhanh chóng theo công thức

TG = Tt ± NE

WTrong thực hành, phép tính này có thể tính nhẩm trong đầu Nhưng để tránh sai sót thì nên viết ra giấy trong qui trình làm những phép tính chính

Chúng ta cần phải nắm vững cách tính giờ Greenwich theo số chỉ thời kế, vì phần lớn các bài toán Thiên văn hàng hải đều bắt đầu bằng phép tính này và nếu có nhầm lẫn ở đây thì sẽ dẫn đến sai số trong toàn bộ bài toán

2.2 Xác định số hiệu chỉnh thời kế.

Để có được giờ thế giới một cách chính xác từ chỉ số của thời kế thì người sỹ quan hàng hải phải xác định được số hiệu chỉnh thời kế UTK chính xác và thường xuyên Số hiệu chỉnh thời kế cần phải được xác định một cách chính xác và định kỳ theo các tín hiệu thời gian chính xác phát trên các làn sóng radio Còn số hiệu chỉnh thời kế vào thời điểm tiến hành quan trắc Thiên văn thì được tính theo giá trị đã biết của nhật sai

2.2.1 Các hệ thống phát tín hiệu thời gian chính xác.

Giờ thế giới điều hòa UTC có thể sai khác so với giờ thế giới GMT một lượng là DUT

DUT = UTC - GMT

DUT - Difference of Unversal Time, số hiệu chỉnh của UTC và nó không vượt qua

0,9s Vì đại lượng này quá nhỏ, nên trong nhiều trường hợp ta có thể bỏ qua, tức là thừa nhận UTC = GMT Tuy nhiên, nếu cần thiết có một thang thời gian thật chính xác thì phải

áp dụng số hiệu chỉnh DUT Tín hiệu thời gian chính xác UTC được các trạm Radio trên thế giới phát đi trên các làn sóng dài và sóng ngắn Các trạm đó cùng tất cả các chi tiết liên quan đến việc phát sóng được cho trong tập V của bộ “Admiralty List Of Radio Signals” của Anh hay trong các tài liệu hàng hải khác tương đương

Các tín hiệu thời gian chính xác UTC được các trạm phát đi dưới dạng những tín hiệu “tạch” trong vòng 300s (5 phút) có 306 tín hiệu như vậy được phát đi Các tín hiệu trùng với lúc bắt đầu mỗi phút sẽ được phát đi dưới dạng tín hiệu “tè” Trong khi làm trùng những tín hiệu Radio với những bước nhảy của kim giây thời kế ta có thể nhận được số chỉ của UTC bất cứ lúc nào

Để xác định số hiệu chỉnh thời kế, để tránh nhầm lẫn và giảm sai số ngẫu nhiên, nên xác định UTK 3 lần trở lên theo tín hiệu Radio rồi sau đó lấy giá trị trung bình của UTK

10m - 15m 40m - 45m Carrier only (No modulation)

25m - 29m 55m - 59m Second pulses (100ms duration) and minnute pulses

(300ms duration) 29m 00s - 29m 40s 59m 00s -

29m 40s - 30m 00s 59m 40s -

60m 00s Call Sign BPM and other station identification in Chinese

Note: All UTC time signals are brocast 20ms in advance of UTC

Ngoài những tín hiệu thời gian chính trên, hệ thống này còn cho phép ta sử dụng các tín hiệu kiểm tra có dạng các xung tín hiệu được phát đi vào lúc 59m55s của mỗi giờ, trong đó thời điểm phát xung thứ 6 là lúc bắt đầu giờ tiếp theo

B Chương trình thứ hai

Một số trạm Radio của châu Âu, và các nước khác phát theo chương trình này ví dụ như Pháp, Ý, Thổ Nhĩ Kỳ, Nam Phi, Trung Quốc… chi tiết về các trạm ta tìm hiểu trong các

ấn phẩm hàng hải liên quan như “Admiralty List Of Radio Signals” của Anh.

Ngoài ra còn có một số chương trình phát khác như chương trình Mỹ, Nhật…

Đôi khi đối với mục đích hàng hải, người ta xác định số hiệu chỉnh thời kế theo những

tín hiệu thời gian thông thường, phát đi bằng các trạm phát dân dụng.(Chương trình phát tín hiệu thời gian đài LINTONG)

Sau khi tìm hiểu

thời gian biểu làm

việc của chương

trình đã chọn,

chúng ta phải tự

xác định trước sẽ

thu cái gì trong

Chương trinh phát số hiệu chỉnh thời gian đài LINTONG

mỗi loại tín hiệu

đồ đã lập trước Lặp lại công việc này hai lần nữa theo tín hiệu đã dự định sau đó xác định

số hiệu chỉnh thời kế UTK cho mỗi lần thu, cuối cùng tính UTK trung bình cho cả ba lần thu Làm tròn đến 0,1s

Nếu cần độ chính xác cao nhất, thì ta còn phải tiến hành hiệu chỉnh vào các số đọc của thời kế một lượng hiệu chỉnh bằng 0,25s ( là một nửa bước nhảy của kim giây) và bổ sung vào UTK trung bình mà ta vừa tính được Tuy nhiên, trong điều kiện thông thường của hàng hải, ta có thể bỏ qua số hiệu chỉnh này

- Phương pháp 2: Dùng đồng hồ bấm giây

Được tiến hành trong buồng Radio Vào thời điểm phát tín hiệu thứ nhất, trong số các tín hiệu đã lựa chọn, ta khởi động đồng hồ bấm giây Các tín hiệu thứ hai và thứ ba được thu trong quá trình kim đang chạy sau đó đi đến bên thời kế và nhấn nút để dừng đồng hồ bấm giây tại một thời điểm được dự định trước bất kỳ lúc nào, đồng thời ghi lại thời điểm của thời kế vào lúc dừng đó Lấy số chỉ của thời kế vừa ghi được trừ đi số chỉ của đồng hồ bấm giây lúc ta cho nó dừng ta sẽ thu được TTK vào lúc thu tín hiệu thời gian thứ nhất Sau đó cộng vào giờ thời kế TTK vừa tính được này các số chỉ của đồng hồ bấm giây mà ta đã ghi nhận được lúc nghe được các tín hiệu thời gian thứ hai và thứ ba, ta sẽ nhận được các giờ thời kế còn lại Sau đó tín các UTK rồi lấy giá trị trung bình

- Phương pháp 3; dùng đồng hồ boong Quy trình cũng giống như đối với dùng đồng hồ bấm giây

3 Sử dụng và bảo quản thời kế trên tàu.

3.1 Bảo quản thời kế.

Thời kế được đặt cố định trong một ngăn đặc biệt của buồng hải đồ và không bao giờ được lấy ra trừ khi phải đem nó về nhà máy để bảo dưỡng sửa chữa, khi tàu đậu lâu hoặc làm công tác khử từ vỏ tàu Vỏ ngoài của hộp thời kế được ghép chặt vào hộc của bàn hải đồ, mặt trong của hộp được bao bằng thảm len hay nỉ Chốt hãm của vòng các đăng phải được nhả ra Cần lưu sao cho gần nơi đặt thời kế không có ống hơi, ống nước, nguồn nhiệt, điện trường hay từ trường và những vật gây độ rung Ở vị trí đặt thời kế cần giữ cho nhiệt độ không đổi vào khoảng +180C Khi làm việc với thời kế chỉ mở nắp hộp gỗ trên của hộp

và nhìn qua nắp kính

3.2 Lên dây cót thời kế.

Hàng ngày phải lên giây cót thời kế vào khoảng từ 7 giờ đến 8 giờ sáng, và chỉ được một người lên giây, thường là thuyền phó ba Để lên giây thời kế, ta dùng tay trái lật ngược thời kế để mặt quay xuống dưới, tay phải quay nắp lỗ khóa và tra chìa khóa lên giây lên trục quay một cách chậm rãi theo chiều ngược với chiều kim đồng hồ khoảng 7,5 đến 8 nửa vòng quay vì một nửa vòng quay ta lên được khoảng 3 đến 4 giờ

3.3 Cách lấy số chỉ thời kế

Khi thực hiện các bài toán thiên văn hàng hải, ví dụ như xác định vị trí tàu bằng độ cao thiên thể, ta cần phải lấy thật chính xác số chỉ của thời kế vào đúng lúc đo độ cao của thiên thể Để tăng độ chính xác của vị trí tàu ta phải đo không chỉ một mà là nhiều lần đo

độ cao của mỗi thiên thể Bởi vậy, khi quan trắc các ngôi sao và hành tinh ta cần phải lấy từ

12 đến 15 thời điểm theo thời kế

Phương pháp chính xác và thuận tiện nhất là tiến hành quan sát cùng với người phụ

tá Người phụ tá sẽ phụ trách việc ghi số chỉ của thời kế trong buồng lái trong khi sỹ quan hàng hải quan trắc bên ngoài cánh gà Hai người sẽ liên lạc với nhau bằng khẩu lệnh thông qua cửa sổ cánh gà hay cửa ra vào buồng lái Vài giây trước khi làm chập ảnh của mục tiêu với đường chân trời, người quan sát sẽ hô lớn “ chuẩn bị”, đúng lúc làm chập ảnh hô

“stop” Còn người phụ tá khi nhận được khẩu lệnh đầu tiên sẽ tập trung chú ý vào kim giây của thời kế, nhẩm đếm số chỉ của thời kế theo nhịp độ của kim giây Vào thời điểm nhận được khẩu lệnh “stop” sẽ ghi lại số chỉ của kim giây, sau đó là kim phút và kim giờ Rồi người quan sát sẽ đọc số chỉ của Sextant để người phụ tá ghi lại ứng với giờ TTK của nó

Sẽ còn thuận tiện hơn nữa nếu những thao tác này với đồng hồ boong mà ta đã biết

số hiệu chỉnh của nó Trong trường hợp này, người phụ tá đứng gần người quan sát chính

và nghe thấy lệnh “Stop” sẽ ghi lại thời gian theo đồng hồ boong

Trong thực tế thường thì chỉ có một người quan sát (sỹ quan hàng hải) phải tiến hành tất cả các thao tác ấy Khi đó anh ta phải dùng một đồng hồ bấm giây Ví dụ, khi quan trắc độ cao Mặt trời, vào lúc làm tiếp xúc ảnh của Mặt trời với đường chân trời, người quan trắc đồng thời khởi động đồng hồ bấm giây, sau đó đi nhanh vào buồng lái và ghi lại một số chỉ thời kế nguyên bất kỳ nào đó, và khi kim giây của thời kế chạy đến vạch chia đã định (của mặt số chỉ thời kế) thì bấm dừng đồng hồ bấm giây lại, ghi lại số chỉ của đồng hồ bấm giây Tiếp theo đó tiến hành tính toán theo mẫu sau:

T’TK 10h15m30s

- SW 01m15s

TTK 10h14m15sSau đó ghi số đọc của Sextant (hst)vào bên cạnh rồi trở ra boong tiếp tục quan trắc

Ta cũng có thể lấy thời điểm theo trình tự ngược lại: bấm đồng hồ bấm giây chạy trong buồng lái ở một số chỉ nào đó của thời kế (có ghi lại) và bấm dừng nó lại vào thời điểm đo độ cao thiên thể Lúc này phép tính sẽ ngược lại như sau:

T’TK 10h15m30s+ SW 01m15s

TTK 10h16m45s

Tuy nhiên phương pháp dùng đồng hồ bấm giây sẽ kéo dài thời gian quan trắc Điều

đó không có lợi đặc biệt khi ta quan trắc các thiên thể ở những khu vực vĩ độ nhỏ, nơi mà khoảng thời gian nhá nhem (bình minh hay hoàng hôn) rất ngắn, do đó tốt nhất khi quan sát ta cần có người phụ tá

Chương IV: Hiệu chỉnh độ cao thiên thể

1 Sự cần thiết phải hiệu chỉnh độ cao thiên thể.

Độ cao của một thiên thể là góc giữa mặt phẳng chân trời thật và hướng tới thiên thể mà ta coi nó như là một điểm hình học Tuy nhiên, trong thực tế, đường đi tới của tia sáng trong bầu khí quyển không phải là những đường thẳng, còn các độ cao lại được đo trên chân trời biểu kiến từ những điểm khác nhau cao hơn bề mặt Trái đất, còn với Mặt trăng

và Mặt trời thì ta lại đo độ cao của một mép nào đó của chúng

Để loại bỏ ảnh hưởng của những nguyên nhân kể trên lên kết quả đo, và để nhận được độ cao đúng, chúng ta cần áp dụng những số hiệu chỉnh lên độ cao đo được Việc làm như vậy được coi là hiệu chỉnh độ cao đo được của thiên thể

Các số hiệu chỉnh cần phải tính đến trong hiệu chỉnh độ cao thiên thể

1.1 Khúc xạ thiên văn (Hình 4.1).

Khi tia sáng truyền trong bầu khí quyển của Trái đất các tia sáng bị cong đi Càng gần bề mặt Trái đất mật độ không khí càng tăng, nên sự khúc xạ tia sáng càng tăng lên khi càng gần bề mặt Trái đất Kết quả là người quan sát nhìn thấy thiên thể dường như là bị nâng lên một góc, góc đó gọi là góc khúc xạ thiên văn và được ký hiệu là ρ.Trong hình vẽ dưới đây, mắt người quan sát đặt ở điểm A, đường thẳng HAH là đường chân trời thật của người quan sát Các tia sáng song song xuất phát từ một thiên thể xa vô cùng, khi đi qua bầu khí quyển của Trái đất sẽ bị khúc xạ Người quan sát lúc này sẽ không nhìn thấy thiên thể theo hướng thực AS1 mà nhìn thiên thể theo hướng AS2 tiếp tuyến với quỹ đạo tia sáng tại

A Ta có quy ước là bầu khí quyển bao gồm nhiều lớp tập trung và mật độ của các lớp khí quyển càng xa Trái đất càng giảm dần

Trong hình vẽ 4.1 ta nhận thấy rằng độ cao h = h’ - ρ tức là độ cao thật bao giờ cũng nhỏ hơn độ cao đo và do đó góc khúc xạ thiên văn bao giờ cũng được trừ khỏi độ cao do được

Độ lớn của góc khúc xạ phụ thuộc vào nhiều yếu tố và biến đổi theo từng vị trí trên Trái đất cũng như nó biến đổi cả theo thời gian trong ngày Bằng giả thiết sơ lược về bầu khí quyển như đã nói ở trên, người ta xây dựng được công thức gần đúng để tính toán khúc

xạ thiên văn ở nhiệt độ 100C và áp suất 760mmhg (tức là 1013,3mb) như sau:

ρ0’ = 1,0026’ cotg h’

Trong đó:

- ρ0’ khúc xạ thiên văn ở điều kiện chuẩn (100C; 760 mhg) và được tính bằng phút góc

- h độ cao của thiên thể

Công thức trên cho ta thấy rằng, nói chung khi độ cao tăng lên thì khúc xạ thiên văn giảm

đi Tuy nhiên các nghiên cứu đã thấy rằng công thức trên không còn đúng khi mà ta đo độ cao h < 100 Ví dụ, nếu như thiên thể nằm ở đường chân trời thì h = 00 và theo công thức trên thì khi đó ρ = ∞ nhưng trong thực tế thì ρ = 35’ trên đường chân trời

Để lập sẵn các bảng tính sẵn giá trị của khúc xạ thiên văn ở điều kiện tiêu chuẩn, người ta dùng các công thức chính xác hơn Các bảng tính sẵn của khúc xạ thiên văn ρ được cho trong các bảng toán hàng hải như MT - 63; MT-75, Nories

Nếu nhiệt độ và áp suất khác với giá trị lập bảng thì ta phải sử dụng thêm các số hiệu chỉnh phụ như: số hiệu chỉnh nhiệt độ Δht; số hiệu chỉnh áp suất Δhp Những số hiệu chỉnh này cũng được cho trong các bảng toán hàng hải nói trên

S1

Z A

H h’

Trong thiên văn và địa văn hàng hải có những lúc mà bài toán có liên quan đến khúc

xạ mặt đất Khúc xạ mặt đất xuất hiện do sự khúc xạ của tia sáng truyền từ mục tiêu nằm

trong bầu khí quyển của mặt đất Trong Hình vẽ 4.2, người quan sát A nhìn mục tiêu B theo

hướng AB1 do ảnh hưởng của khúc xạ mặt đất ρ1 Còn người quan sát B sẽ nhìn mục tiêu A theo hướng BA1 do ảnh hưởng của khúc xạ mặt đất ρ2 Thường thì ta thừa nhận ρ1 = ρ2 = ρ Trị số của góc khúc xạ mặt đất được tính theo công thức gần đúng: ρ = 12 KC

Khúc xạ mặt đất dùng để tính độ nghiêng chân trời.

1.3 Số hiệu chỉnh độ nghiêng chân trời biểu kiến (Hình 4.3)

Ở trên biển ta đo độ cao của thiên thể trên đường chân trời biểu kiến Đường chân trời biểu kiến thực ra chỉ là hình chiếu của mặt nước lên bầu trời, tức là vòng tròn nhỏ BB được vạch ra trên mặt biển bằng tia ngắm AB từ chân trời đến mắt người quan sát

Độ cao của mắt người quan sát so với mực nước biển được tính bằng mét và được

kí hiệu là “e” Góc giữa mặt phẳng chân trời thật và hướng tới chân trời biểu kiến được gọi

là độ nghiêng chân trời biểu kiến và được kí hiệu là “d” Để nhận được độ cao chân trời thật người ta phải hiệu chỉnh góc nghiêng chân trời biểu kiến khỏi độ cao đo được

Hình 4.3

Khi độ cao của mắt người quan sát tăng lên thì độ nghiêng chân trời cũng tăng lên, còn khi

độ cao mắt người quan sát bằng 0 (e = 0: mắt người quan sát đặt ngay tại mặt biển) thì d = 0 vì khi đó chân trời biểu kiến trùng với chân trời thật

Để xác định được công thức tính độ nghiêng chân trời trước hết ta hãy tính độ nghiêng tia ngắm

Độ nghiêng tia ngắm

Nếu như ta ngắm mục tiêu nằm gần hơn đường chân trời thì góc giữa mặt phẳng chân trời thật và tiếp tuyến với tia ngắm tại mắt người quan sát được gọi là độ nghiêng tia ngắm và được kí hiệu là Δ

Độ nghiêng tia ngắm phụ thuộc vào hai yếu tố đó là độ cao mắt người quan sát (e)

và khoảng cách tới mục tiêu (D)

Bằng toán học người ta tính được

C: khoảng cách tới mục tiêu được tính bằng hải lý

e: độ cao mắt người quan sát được tính bằng mét

Bây giờ ta tiến hành tính độ nghiêng chân trời d Lưu rằng: giá trị cực tiểu của độ nghiêng tia ngắm sẽ là độ nghiêng chân trời, tức là d = Δmin

Sau khi biến đổi toán học và thừa nhận giá trị trung bình của K = 0,16 cuối cùng ta

có được:

d = 1,766 √ e

Tầm nhìn xa chân trời biểu kiến sẽ là

Dh = 2,012 √e

Trong thiên văn hàng hải, trên thực tế ta luôn tiến hành đo độ cao của thiên thể trên đường chân trời nhìn thấy rồi hiệu chỉnh chúng bằng độ nghiêng chân trời Các cuộc nghiên cứu đã thấy rằng: ở các điều kiện khí tượng thủy văn khác nhau có thể gây nên sự sai lệch rất lớn giữa các giá trị thực tế của d và các giá trị lập bảng.

Trong điều kiện hiện nay, các sai số có thể có trong độ nghiêng chân trời chính là nguyên nhân chủ yếu làm cho các vị trí Thiên văn thua kém các vị trí xác định bằng địa văn

về độ chính xác, mặc dù độ chính xác của các thiết bị dụng cụ dùng trong thiên văn hàng hải đã được nâng cao lên rất nhiều

Bởi vậy, khi sử dụng các giá trị lập bảng của độ nghiêng chân trời cần phải lưu những điểm sau:

- Ngoài biển khơi, đại dương thì d được xác định với độ chính cao hơn, còn khi ở trong vịnh thì độ nghiêng thực tế sẽ khác xa với giá trị lập bảng

- Trong điều kiện thời tiết ổn định thì giá trị d chính xác hơn là khi có những biến động, nhiễu loạn trong trạng thái của khí quyển và mặt biển như: có bão, giông tố

- Độ nghiêng chân trời sẽ đặc biệt sai khác rất lớn so với giá trị lập bảng tại những vùng biển là nơi gặp nhau của các hải lưu có nhiệt độ khác nhau

- Trong những điều kiện không thể xác định được d với độ chính xác cần thiết thì để tăng độ tin cậy của vị trí xác định ta cần áp dụng các biện pháp nâng cao như: sử dụng

3 hay 4 đường vị trí hoặc đo độ nghiêng chân trời bằng máy đo độ nghiêng

1.4 Số hiệu chỉnh thị sai và bán kính nhìn thấy của thiên thể

1.4.1 Số hiệu chỉnh thị sai (Hình 4.4).

Từ những điểm khác nhau trên bề mặt Trái đất hướng tới một thiên thể tương đối gần Trái đất sẽ không phải là những đường thẳng song song nhau Để so sánh, giữa các quan sát được tiến hành từ các điểm khác nhau trên bề mặt địa cầu, thường thường các tọa

độ cầu phải được quy về tâm Trái đất Để quy độ cao đo được từ bề mặt Trái đất về thành

độ cao đo được từ tâm Trái đất , người ta dùng một đại lượng hiệu chỉnh gọi là “Thị sai ngày đêm” Gọi như vậy là vì giá trị của nó đối với người quan trắc đã cho thì biến thiên theo thời gian của một ngày đêm

Thị sai là góc hướng tới thiên thể từ bề mặt Trái đất và từ tâm của nó, hay nói cách khác là góc mà nếu người quan trắc đứng trên thiên thể sẽ nhìn thấy bán kính của Trái đất dưới góc đó Trong hình vẽ, ở vị trí S của thiên thể, thị sai sẽ là p = ASO Căn cứ vào hình

vẽ ta có các góc đồng vị: H’OS = S1FS nên từ ΔAFS chúng ta có thể nhận được giá trị độ cao thiên thể được qui về tâm Trái đất Độ cao này còn được gọi bằng những cái tên khác nhau như: độ cao địa tâm hay độ cao đo trên chân trời thiên văn

Khi thiên thể ở vị trí trung gian bất kỳ, thị sai của nó sẽ lớn hơn 0 nhưng nhỏ hơn thị sai chân trời p0 và được tính theo công thức:

h

h’

Trong đó h’ là độ cao của thiên thể trên đường chân trời.

Do Trái đất có dạng Elipsoid nên giá trị của thị sai chân trời đối với người quan sát

ở Xích đạo, nơi có bán bán kính Trái đất lớn nhất sẽ có thị sai lớn nhất

Thị sai này được gọi là thị sai Xích đạo

Thị sai chân trời p0 cũng còn phụ thuộc vào khoảng cách tới thiên thể, cho nên chỉ với thiên thể ở rất gần Trái đất p0 mới đáng kể Mặt trăng có thị sai lớn nhất khoảng từ 53’5 đến 61’5; Venus có thị sai giao động trong khoảng từ 0’1 đến 0’6; Mặt trời có giá trị thị sai vào khoảng 0’15

1.4.2 Số hiệu chỉnh bán kính nhìn thấy của thiên thể.

Khi quan trắc Mặt trời, Mặt trăng, người ta đo độ cao mép dưới hoặc mép trên của chúng Bởi vậy khi giải các bài toán thiên văn cần phải tính đến giá trị của bán kính góc R của các thiên thể đó Từ hình vẽ ta nhận thấy rằng để nhận được độ cao của tâm của thiên thể thì ta phải cộng thêm hay trừ đi bán kính góc của chúng vào độ cao mép dưới hay mép trên của thiên thể tức là:

ht = hđo(mép trên) - R hay ht = h(đo mép dưới) + RCác đại lượng bán kính góc của Mặt trời và Mặt trăng được cho trong lịch Thiên văn hàng hải của Anh cũng như của các nước khác Ngoài ra, bán kính góc của chúng cũng còn được cho trong các bảng toán hàng hải khác Do khoảng cách từ Trái đất đến các thiên thể này biến thiên nên độ lớn của bán kính góc cũng thay đổi:

R= 15’8 - 16’3; R = 14’7 - 16’8

2 Hiệu chỉnh độ cao thiên thể ( Hình 4.5 )

Nói chung, tất cả các hiện tượng vật lý riêng rẽ nói trên đều ảnh hưởng đến việc đo

độ cao của các thiên thể Để loại trừ các sai số phát sinh và nhận được độ cao thật lý thuyết

từ số đọc Sextant, chúng ta cần đưa các số hiệu chỉnh vào số đọc Sextant

Chúng ta có các định nghĩa sau đây đối với từng độ cao có được sau khi áp dụng

- Số đọc Sextant, ký hiệu là hsxt, sau

Z

H

khi được hiệu chỉnh bằng số hiệu chỉnh vạch chuẩn “i” và sai số dụng cụ “s” cho ta “độ cao

đo được của mép thiên thể”

“độ cao biểu kiến của tâm thiên thể” (trong hình vẽ trên là góc HAS)

- Cuối cùng áp dụng số hiệu chỉnh thị sai vào ta được “độ cao thật của thiên thể”, hay còn được gọi là độ cao quan trắc của thiên thể (trong hình vẽ chính là góc H’OS)

Với việc tính đến dấu của tất cả cácsố hiệu chỉnh nói trên và đưa vào số hiệu chỉnh nhiệt

độ, áp suất nếu có, chúng ta nhận được công thức hiệu chỉnh tổng quát cho độ cao đo được như sau:

h = hsxt ± i ± s - d - ρ ± R + p ± Δht + ΔhpTrong đó:

- R : Số hiệu chỉnh bán kính nhìn thấy của thiên thể Dấu (-) được dùng

khi đo mép trên của thiên thể; dấu (+) được dùng khi đo mép dưới của thiên thể

- p : Số hiệu chỉnh sai số thị sai

- Δht và Δhp: Số hiệu chỉnh nhiệt độ và áp suất, được áp dụng khi có sự biến thiên

so với nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn Hai số hiệu chỉnh này áp dụng cho tất cả các loại thiên thể Thông thường chúng được gộp lại làm một số hiệu chỉnh

2.1 Hiệu chỉnh độ cao thiên thể bằng bảng toán MT.

(Hiệu chỉnh độ cao thiên thể bằng các thành phần riêng rẽ).

Dựa vào công thức tổng quát ở trên, ta thấy rằng, nếu biết được các đại lượng thành phần của nó thì ta có thể thu được độ cao thật của một thiên thể nào đó

Các đại lượng độ nghiêng chân trời, khúc xạ thiên văn, thị sai, bán kính nhìn thấy của thiên thể, các đại lượng hiệu chỉnh nhiệt độ và áp suất được tính toán sẵn và lập thành các bảng Ta có thể tìm thấy các bảng này trong các loại tài liệu “Bảng toán hàng hải” như :

“Nories Nautical Tables” của Anh, Mỹ; BAC - 58 của Nga hay các bảng toán tương đương

2.1.1 Hiệu chỉnh độ cao đo của Mặt trời.

2.1.3 Hiệu chỉnh độ cao đo của hành tinh

h = hsxt ± i ± s - d - ρ + p ± Δht ± Δhp

2.1.4 Hiệu chỉnh độ cao đo của định tinh (sao).

h = hsxt ± i ± s - d - ρ ± Δht ± Δhp

2.2 Hiệu chỉnh độ cao thiên thể bằng Lịch thiên văn Anh

(Hiệu chỉnh độ cao đo bằng số hiệu chỉnh chung)