THIÊN VĂN HÀNG HẢI PHẦN 2

THIÊN VĂN HÀNG HẢI .1 - THIÊN CẦU – CÁC HỆ TOẠ ĐỘ TRÊN THIÊN CẦU I KHÁI NIỆM THIÊN CẦU Trong hàng hải học, để xác đònh vò trí tàu cách quan trắc mục tiêu đòa văn ta cần phải biết vò trí chúng hải đồ, tức bề mặt Trái đất Trong Thiên văn hàng hải vậy, ta cần biết vò trí mục tiêu bầu trời Để biểu diễn chuyển động thiên thể, đơn giản hóa việc giải toán thực tế rút nguyên tắc lý thuyết Thiên văn người ta đưa khái niệm Thiên cầu sau : * Thiên cầu cầu phụ trợ có bán kính bất kỳ, có tâm điểm không gian, biểu diễn vò trí thiên thể điểm đặc biệt thiên văn học Các đường , điểm vòng tròn thiên cầu : Chúng ta xem xét Thiên cầu (Celestial Sphere) với tâm mắt người quan sát Trái đất (Trái đất hình cầu nhỏ bên trong) người quan sát đứng điểm O bề mặt Trái đất, vó độ người quan sát ϕ Theo hình vẽ ta có: Z (Zenith) Vòng thẳng đứng PN Thiên kinh tuyến người quan sát Thiên Xích đạo ϕ N S Chân trời thật Trái đất PS n (Nadir) • Pn Ps Thiên trục (song song với trục Trái đất), điểm Pn , Ps Thiên cực Bắc Thiên cực Nam • Vòng tròn lớn mà mặt phẳng vuông góc với Thiên trục Thiên Xích đạo (Celestial Equator) chia Thiên cầu làm nửa : bán cầu Bắc(chứa Thiên cực Bắc) bán cầu Nam (chứa Thiên cực Nam) • Vòng tròn lớn qua Thiên đỉnh Thiên đế Vòng thẳng đứng • Đường Z-n (Zenith-Nadir) đường dây dọi ( đường thẳng đứng ) qua vò trí người quan sát Điểm Z Thiên đỉnh điểm n Thiên đế • Nửa vòng tròn lớn qua điểm PN , PS Thiên kinh tuyến (Celestial Meridian) Thiên kinh tuyến qua Thiên đỉnh gọi Thiên kinh tuyến thượng người quan sát (kinh tuyến ngày) P N-Z-PS phần chứa thiên đế gọi thiên kinh tuyến hạ (kinh tuyến đêm) PN-n-PS • Mặt phẳng vuông góc với đường dây dọi mắt người quan sát gọi mặt phẳng chân trời thật Mặt phẳng chân trời thật cắt Thiên kinh tuyến người quan sát hai điểm N (Bắc) S (Nam) (xác đònh phương hướng giống phần Đòa văn) • Chúng ta có mối liên hệ quan trọng sau : góc NOPN = ϕ Người ta sử dụng biểu diễn Thiên cầu để nghiên cứu chuyển động thiên thể giải số toán Việc đưa vào khái niệm Thiên cầu bổ trợ cho phép thay hướng tới thiên thể điểm mặt cầu, mặt phẳng vòng tròn góc cung II CÁC HỆ TỌA ĐỘ CỦA THIÊN THỂ Trong Thiên văn hàng hải có hệ tọa độ sử dụng, : hệ tọa độ chân trời, hệ tọa độ xích đạo loại hệ tọa độ xích đạo loại Trong loại đầu sử dụng nhiều HỆ TỌA ĐỘ CHÂN TRỜI : Trong hệ tọa độ hướng đường thẳng đứng hướng chính, chân trời thật kinh tuyến người quan sát vòng tròn Vò trí điểm Thiên cầu xác đònh tọa độ chân trời : phương vò độ cao a Phương vò ( A ) : Phương vò A thiên thể góc cầu thiên đỉnh, có cạnh kinh tuyến người quan sát vòng thẳng đứng thiên thể Phương vò đo cung tương ứng vòng chân trời thật kinh tuyến người quan sát kết thúc vòng thẳng đứng qua thiên thể Z (Zenith) PN Thiên kinh tuyến người quan sát h N S Chân trời thật Phương vò A PS n (Nadir) • Phương vò nguyên vòng A : Được đo cung vòng chân trời thật từ điểm N phía E đến vòng thẳng đứng chứa thiên thể Độ lớn từ 0o - 360o • Phương vò bán vòng ( A 1/ ) : Được đo từ kinh tuyến người quan sát từ điểm N hay S, dọc theo cung chân trời thật phía E hay W đến vòng thẳng đứng thiên thể Độ lớn phương vò bán vòng biến thiên từ o - 180o viết sau, ví dụ : Á / = N 105o E hay A / = 105o NE • Phương vò 1/ ( A 1/ ) : Được đo cung đường chân trời từ điểm N hay S phía E hay W đến vòng thẳng đứng chứa thiên thể, có trò số từ o - 90o Cách biễu diễn gần giống phương vò 1/ 2, ví dụ : A = 75o SE b Độ cao (h) : • Độ cao thiên thể góc tâm Thiên cầu, kẹp mặt phẳng chân trời thật hướng tới thiên thể Độ cao đo cung tương ứng vòng thẳng đứng thiên thể từ chân trời đến vò trí thiên thể Độ cao có giá trò từ - 90o đến 90o HỆ TỌA ĐỘ XÍCH ĐẠO A HỆ TỌA ĐỘ XÍCH ĐẠO LOẠI : Trong hệ tọa độ hướng hướng thiên trục vòng thiên xích đạo kinh tuyếm người quan sát Vò trí điểm Thiên cầu xác đònh tọa độ : góc xích vó a Góc thiên thể ( t ) : Là cung thiên xích đạo tính từ kinh tuyến thượng người quan sát phía W đến kinh tuyến thiên thể , có giá trò từ o - 360o gọi góc Tây ( gọi qui ước ) * Góc thực dụng: tính từ kinh tuyến thượng phía Đông Tây đến kinh tuyến qua thiên thể, có giá trò từ – 180 Góc thực dụng thường dùng để giải toán thiên văn Đối với người quan sát cụ thể Trái đất góc tính từ kinh tuyến người quan sát đó, chúng gọi góc đòa phương tL ( LHA ), góc giới t G góc đòa phương người quan sát đứng kinh tuyến Greenwich PN Z Thiên kinh tuyến thượng Xích vó O Góc b Xích vó thiên thể ( δ ) : Là góc tâm Thiên cầu, kẹp mặt phẳng thiên xích đạo hướng tới thiên thể Xích vó đo cung tương ứng kinh tuyến thiên thể từ xích đạo đến vò trí thiên thể • Nếu thiên thể nằm bán cầu Bắc, xích vó mang tên N • Nếu thiên thể nằm bán cầu Nam, xích vó mang tên S B HỆ TỌA ĐỘ XÍCH ĐẠO LOẠI II : Trong hệ tọa độ này, vòng thiên xích đạo kinh tuyến điểm Xuân phân, hay gọi điểm Aries lòch Thiên văn ( ký hiệu γ ) Vò trí điểm Aries liên quan đến chuyển động năm Mặt trời Trong hệ tọa độ này, vò trí thiên thể Thiên cầu đặc trưng tọa độ : xích kinh ( α ) xích vó ( δ ) a Xích kinh ( α ) : Là góc cầu cực Thiên cầu có cạnh kinh tuyến điểm Xuân phân kinh tuyến thiên thể Hoặc α đo cung xích đạo từ điểm γ đến kinh tuyến thiên thể theo hướng ngược với cách tính góc Tây, tức ngược với chiều quay Thiên cầu Độ lớn α từ 0o - 360o tên PN Thiên kinh tuyến điểm Xuân phân O Xích vó γ Xích kinh b Xích vó : Xem lại phần hệ tọa độ xích đạo loại TAM GIÁC CẦU VỊ TRÍ CỦA THIÊN THỂ VÀ CÁC YẾU TỐ CỦA NÓ : Sau xây dựng Thiên cầu với vó độZđã cho vạch vòng thẳng đứng kinh tuyến thiên thể C, nhận tam giác cầu P NZC có PN đỉnh : thiên cực PN, thiên đỉnh Z vò trí thiên thể C Tam giác cầu gọi tam giác thò sai thiên thể C N S Thiên kinh tuyến người quan sát PS n Các yếu tố tam giác thò sai : • Góc thiên đỉnh phương vò cách tính bán vòng A 1/ • Góc thiên cực góc thực dụng tính từ kinh tuyến người quan sát, tức góc đòa phương • Góc thiên thể gọi góc thò sai ( q ) sử dụng Thiên văn hàng hải • Cạnh ZPN = 90o - ϕ • Cạnh PNC = 90o - δ cực cự ∆ • Cạnh ZC = 90o - h đỉnh cự z Tam giác thò sai liên kết tọa độ Thiên văn h, A, δ t với tọa độ đòa lý người quan sát ( vó độ ϕ đưa trực tiếp vào tam giác thò sai, kinh độ bao hàm công thức λ = tL - tG ) Ta có công thức quan trọng tam giác thò sai: Sin(h) = sin(ϕ )sin(δ ) + cos(ϕ )cos(δ )cos(tL) Bằng cách giải tam giác thò sai theo công thức tam giác cầu, Thiên văn thực hành ta nhận tọa độ người quan sát cách riêng rẽ xác đònh vò trí người quan sát hải đồ Từ tam giác thò sai ta tính phương vò để dùng cho phương pháp xác đònh số hiệu chỉnh la bàn Do đó, tất toán Thiên văn hàng hải giải việc sử dụng tam giác thò sai  CHUYỂN ĐỘNG CỦA THIÊN THỂ TRÊN THIÊN CẦU I ĐẶC ĐIỂM CHUYỂN ĐỘNG CỦA TRÁI ĐẤT Các Đònh Luật Keppler qui luật chuyển động hành tinh Hệ mặt trời: Gồm có đònh luật sau : • Các q đạo hành tinh ( có Trái đất ) hình Elip mà Mặt trời tiêu điểm • Diện tích quét bán kính vectơ hành tinh khoảng thời gian Đònh luật giải thích chuyển động không hành tinh q đạo : gần Mặt trời hành tinh chuyển động nhanh hơn, xa Mặt trời hành tinh chuyển động chậm • Bình phương thời gian để hành tinh thực trọn vẹn vòng quay quanh Mặt trời ( gọi chu kỳ ) tỉ lệ với lập phương khoảng cách trung bình hành tinh đến Mặt trời Tức : S 12 S 22 = a a 3 Trong : S1 , S2 - Những chu kỳ hành tinh a , a - Khoảng cách trung bình chúng so với Mặt trời Đònh luật cho thấy hành tinh gần Mặt trời chuyển động nhanh hành tinh xa Chuyển động trái đất theo q đạo quanh mặt trời : Ngoài chuyển động tự quay quanh trục , Trái đất tất hành tinh khác, chuyển động quanh Mặt trời tuân theo đònh luật Kepler Trong trình chuyển động xung quanh Mặt trời, trục Trái đất ( đòa trục ) giữ hướng không đổi không gian nghiêng với mặt phẳng q đạo Elip góc 66 o 30/ Ngoài ra, thực tế, đòa trục có dao động riêng ( tính tiến động ) II CHUYỂN ĐỘNG NHÌN THẤY NGÀY ĐÊM CỦA CÁC THIÊN THỂ Tất thiên thể dòch chuyển vòm trời ngày Và ngày sang ngày khác, vào ta lại nhìn thấy lại vò trí bầu trời Phần lớn thiên thể chuyển động từ Đông sang Tây Tuy nhiên, có số thiên thể, khoảng thời gian đònh lại chuyển động từ Tây sang Đông (như Mặt Trăng) Nguyên nhân vật lý tượng Trái đất quay xung quanh trục Trong Thiên văn hàng hải, tượng Thiên cầu nghiên cứu quan điểm người quan sát nhìn thấy Trong trường hợp này, người quan sát cảm thấy Thiên cầu với tất thiên thể quay quanh trục Thiên cầu Sự chuyển động gọi “ Chuyển động nhìn thấy ngày đêm Thiên cầu “ Nếu tưởng tượng ta đứng Thiên cầu nhìn vào thiên cực Bắc P N thấy chuyển động nhìn thấy ngày đêm Thiên cầu theo chiều kim đồng hồ ( thực chất chuyển động ảo thiên thể gây chuyển động quay Trái đất) III HIỆN TƯNG MỌC-LẶN VÀ KHÔNG MỌC-KHÔNG LẶN CỦA THIÊN THỂ : Trong hình vẽ biểu diễn Thiên cầu chiếu lên mặt phẳng kinh tuyến người quan sát Chúng ta nhận hình chiếu nhìn Thiên cầu thẳng theo điểm E Khi đó, mặt phẳng chân trời thật, thiên xích đạo xích vó chiếu thành đường thẳng Xích vó thiên thể A có phần nằm cao đường chân trời , phần thấp Từ thiên thể ta rút kết luận: • Điều kiện để thiên thể cắt đường chân trời hay có tượng mọc lặn là: /δ/ < 90o - /ϕ/ • Điều kiện để thiên thể không cắt đường chân trời hay tượng mọc lặn là: /δ/ > 90o - /ϕ/ Z PN 90o - /ϕ/ A C B Như vậy, /δ/ > 90o - /ϕ/ δ tên với ϕ thiên thể không lặn (thiên thể B), khác tên với ϕ thiên thể không mọc (thiên thể C)  CHUYỂN ĐỘNG NHÌN THẤY CỦA MẶT TRỜI, MĂT TRĂNG VÀ CÁC HIỆN TƯNG LIÊN QUAN I CHUYỂN ĐỘNG NHÌN THẤY CỦA MẶT TRỜI VÀ CÁC HIỆN TƯNG LIÊN QUAN : Chuyển động nhìn thấy năm: Nếu quan sát Mặt trời ( ký hiệu Thiên văn  ) thời gian dài, ta nhận thấy điểm sau chuyển động nhìn thấy ngày đêm : • Các điểm mọc, lặn Mặt trời di chuyển theo đường chân trời từ ngày sang ngày khác • Độ cao kinh tuyến Mặt trời (độ cao Mặt trời lúc qua Thiên kinh tuyến người quan sát) thay đổi cách có hệ thống : mùa hè Mặt trời lên khỏi chân trời cao mùa đông • Khoảng thời gian Mặt trời chân trời chân trời thay đổi liên tục năm • Đều đặn năm, tất tượng liên quan đến Mặt trời lặp lại thời gian lẫn độ lớn Trên sở tất nhận xét trên, ta rút kết luận : chuyển động ngày đêm, Mặt trời có chuyển động riêng Thiên cầu với chu kỳ năm chuyển động gọi “ chuyển động nhìn thấy năm Mặt trời “ * Hoàng đạo phân điểm, chí điểm : Để có q đạo chuyển động năm Mặt trời Thiên cầu, ta cần xác đònh xích vó δ xích kinh α Mặt trời ngày Sau đánh dấu vò trí Mặt trời lên Thiên cầu suốt năm, ta nhận thấy tất vò trí nằm vòng tròn lớn Mặt phẳng vòng tròn lớn nghiêng với mặt phẳng xích đạo góc không đổi ε = 23o 27/ = 23o Vòng tròn gọi Hoàng đạo Mặt trời ngày di chuyển Hoàng đạo khoảng 1o , nhiên đại lượng không cố đònh Mặt trời di chuyển Hoàng đạo không ( nhanh vào ngày 24 - 12 với ∆α = 66/ 6, chậm vào ngày 16 - với ∆α = 53/ ) Hoàng đạo mô tả hình chiếu q đạo Trái đất Thiên cầu • Giao điểm Hoàng đạo với xích đạo gọi phân điểm : Điểm Xuân phân γ ( Aries ) điểm Mặt trời di chuyển từ Nam Bán Cầu lên Bắc Bán Cầu ( 21 - ) điểm Thu phân Ω ( Libra ) điểm Mặt trời di chuyển từ Bắc Bán Cầu xuống Nam Bán Cầu ( 23 - ) • Những điểm Hoàng đạo cách phân điểm 90 o gọi chí điểm : hạ chí điểm L Bắc Bán Cầu đông chí điểm L / Nam Bán Cầu Mặt trời qua điểm Hạ chí vào mùa hè ( 22 - ) qua điểm Đông chí vào mùa đông ( 22 - 12 ) Các tượng liên quan đến chuyển động nhìn thấy mặt trời a Các đới khí hậu : Nhiệt lượng nhận từ Mặt trời vùng khác Trái đất phụ thuộc chủ yếu vào góc tới tia sáng Mặt trời lên mặt đất Do vậy, Thiên văn, qui đònh vùng khí hậu Trái đất dựa đặc tính chuyển động ngày Mặt trời thời gian năm xác đònh dấu hiệu sau : • Vùng Nhiệt đới : khu vực Trái đất, mà năm Mặt trời qua thiên đỉnh lần, ranh giới vùng, Mặt trời qua thiên đỉnh lần vào trưa Vùng Nhiệt đới nằm khu vực giới hạn vó tuyến 23 o N 23o S • Vùng ôn đới : Là khu vực mà Mặt trời không bao giờø qua thiên đỉnh ngày Mặt trời mọc lặn Có vùng ôn đới nằm bán cầu, giới hạn vó tuyến 23o N S đến 66o N S • Vùng hàn đới : Là khu vực mà có số ngày Mặt trời hoàn toàn không mọc số ngày khác Mặt trời hoàn toàn không lặn Có khu vực hàn đới nằm bán cầu, giới hạn vó tuyến 66 o N S cực b Các mùa năm : Độ cao lúc qua kinh tuyến Mặt trời đòa điểm cho, thời gian năm biến đổi lớn Do lượng nhiệt lượng nhận điểm cho Trái đất lúc tăng lúc giảm, tạo mùa khác Sự tương quan dấu trò số xích vó Mặt trời với vó độ đòa phương coi dấu hiệu Thiên văn bắt đầu kếøt thúc mùa Khi δ  ϕ tên mùa xuân mùa hè, khác tên mùa thu mùa đông Trên sở đó, ngưới ta phân chia thành mùa sau : • Mùa xuân : Từ 21 - đến 22 - kéo dài 92, ngày đêm • Mùa hè : Từ 22 - đến 23 - kéo dàitrong 93, ngày đêm • Mùa thu : Từ 23 - đến 22 - 12 kéo dài 89, ngày đêm • Mùa đông : Từ 22 - 12 đến 21 - năm sau kéo dài 89 ngày đêm Đối với vùng Nhiệt đới, thay đổi mùa có ý nghóa khác vùng vó độ trung bình hay cao (độ cao kinh tuyến Mặt trời thay đổi ít), vùng Nhiệt đới có cách phân chia mùa theo kiểu khác, có mùa : mùa khô mùa mưa II CHUYỂN ĐỘNG NHÌN THẤY CỦA MẶT TRĂNG VÀ CÁC HIỆN TƯNG LIÊN QUAN : Chuyển động nhìn thấy Nếu từ quan sát ngày xác đònh xích kinh xích vó Mặt trăng, sau thao tác lên Thiên cầu ta vòng tròn lớn qua gần Hoàng đạo nghiêng với Hoàng đạo góc trung bình o 08/ Vòng tròn q đạo nhìn thấy Mặt trăng gọi đường Bạch đạo Chu kỳ chuyển động nhìn thấy thiên cầu Mặt trăng 27 ngày 7giờ 43 phút gọi tháng sao, Mặt trời 29 ngày 12 44 phút gọi tháng âm lòch Tuần ( Pha ) Và Tuổi Trăng Cũng tất hành tinh khác, Mặt trăng thiên thể tối tỏa sáng cách phản xạ tia sáng Mặt trời, vò trí tương đối khác so với Trái đất Mặt trời, Mặt trăng có hình dạng khác người quan sát Trái đất, hay ta thường nói hàng hải : Mặt trăng pha khác ( tuần khác ) Trên hình vẽ dưới, có vò trí liên tiếp Mặt trăng q đạo đánh dấu vòng tròn cùng, Trái đất tâm dãy hình vẽ nằm gần Trái đất hình dạng Mặt trăng mà người quan sát ttrên Trái đất thấy : HÌNH VẼ Khoảng thời gian tính từ lúc trăng non ( xem phần ) đến pha cho gọi tuổi trăng Tuổi trăng biến thiên từ ngày đến 29, ngày, hay gần đến 30 ngày Trong lòch Thiên văn nói chung, tuổi trăng cho xác đến 0, ngày Một số pha trăng có tên đặc biệt sau : • L1 - Trăng non, người quan sát Trái đất không nhìn thấy Mặt trăng lúc Mặt trời chiếu sáng phía đối diện Mặt trời Tuổi trăng hay 29 • L3 - Thượng huyền, phần chiếu sáng Mặt trăng có hình bán nguyệt, cung tròn quay phía Tây Tuổi trăng 7, ngày • L5 - Trăng tròn, người quan sát thấy toàn đóa Mặt trăng Mặt trời chiếu sáng Tuổi trăng 15 hay 16 ngày • L7 - Hạ huyền, Trăng có hình bán nguyệt, cung tròn quay phía Đông Tuổi trăng 22, ngày Các pha trăng non trăng tròn gọi kỳ sóc vọng, pha thượng huyền hạ huyền gọi kỳ trực Các thuật ngữ sử dụng thủy triều  ĐO THỜI GIAN I CƠ SỞ ĐO THỜI GIAN Vật chất tồn không gian chiều, thời gian biến đổi theo chiều : từ khứ đến tương lai Tất đại lượng biến thiên đặc trưng cho trình vật lý hay khác thay đổi phụ thuộc vào dòng thời gian, ví dụ vò trí thiên thể thiên cầu thay đổi theo thời gian Tất điều dẫn đến cần thiết phải xây dựng phương pháp đo thời gian Để đo đại lượng vật lý đó, trước hết ta phải chọn đơn vò để đo, đơn vò phải thuận tiện cho việc áp dụng thực tế phải bất biến Khoảng thời gian vòng quay Trái đất quanh trục thừa nhận đơn vò thời gian, tức ngày đêm người ta chọn thời điểm lúc điểm Xuân phân hay Mặt trời cắt qua mặt phẳng kinh tuyến người quan sát làm điểm khởi đầu để tính đếm số lượng đơn vò thời gian, tức khởi đầu ngày, đêm Nếu sử dụng điểm Xuân phân ta đo “ thời gian “, sử dụng Mặt trời ta đo “ thời gian Mặt trời “ Bởi vậy, thời gian hệ thống phụ thuộc vào kinh tuyến chọn làm điểm khởi đầu : kinh tuyến Greenwich, kinh tuyến đòa phương hay kinh tuyến II NGÀY SAO - GIỜ SAO Ngày : Là khoảng thời gian hai lần liên tiếp điểm Xuân phân qua kinh tuyến thượng kinh tuyến người quan sát cho Giờ : Ngày chia thành đơn vò nhỏ : ( 1/ 24 phần ngày ), phút ( hay 1/ 60 ) giây ( hay 1/ 60 phút ) Thời gian : Là số đơn vò trôi qua kể từ lúc điểm Xuân phân qua kinh tuyến thượng đến thời điểm cho Ký hiệu thời gian S Ví dụ cách viết thời gian sau : S = 7h 38m 45s Thời gian không sử dụng để đo khoảng thời gian lớn sống thường nhật ngày tháng lòch III NGÀY MẶT TRỜI THẬT - NGÀY MẶT TRỜI TRUNG BÌNH - GIỜ MẶT TRỜI TRUNG BÌNH Ngày mặt trời thật : Cuộc sống thường nhật loài người hành tinh gắn liền với Mặt trời, tức phụ thuộc vào chu kỳ ánh sáng nhiệt độ ngày đêm Do chuyển động điểm Xuân phân thiên cầu khác với Mặt trời sử dụng thời gian bắt đầu ngày diễn vào thời điểm khác ngày đêm sống Như việc áp dụng hệ thống đo thời gian vào sống thường nhật Vì thời gian sử dụng vấn đề lý thuyết tính toán Thiên văn, đời sống ngày ta tính thời gian theo Mặt trời “ Ngày đêm Mặt trời thật khoảng thời gian hai lần liên tiếp tâm Mặt trời qua kinh tuyến thượng kinh tuyến “ • Ngày đêm Mặt trời thật dài ngày đêm lượng tương ứng với khoảng dòch chuyển kinh tuyến Mặt trời theo Xích đạo ∆ α = 1o hay gần phút • Sự biến thiên ngày đêm xích kinh Mặt trời, theo đònh luật Kepler không cố đònh thời gian năm Rõ ràng thừa nhận đại lượng biến thiên làm đơn vò để tính thời gian xác Bởi vậy, ngày đêm Mặt trời thật không sử dụng hệ thống đo thời gian dựa sở chuyển động thật Mặt trời Ngày trung bình - Giờ trung bình : Ta bắt buộc Mặt trời thật chuyển động dọc theo Hoàng đạo với vận tốc không đổi Để có đơn vò bất biến thời gian, cần phải thay Mặt trời điểm Thiên cầu có chuyển động năm với Mặt trời Để làm điều này, người ta thiết lập điểm tưởng tượng đặc biệt Thiên cầu gọi Mặt trời trung bình ( ký hiệu ⊕ ) thay cho Mặt trời thật đo thời gian Người ta qui ước chuyển động riêng Mặt trời trung bình chuyển động Xích đạo theo chiều có chu kỳ chuyển động Mặt trời thật Người ta xây dựng đơn vò thời gian cho sống thường nhật sau: “ Ngày đêm trung bình khoảng thời gian hai lần liên tiếp Mặt trời trung bình qua kinh tuyến hạ “ Một ngày đêm trung bình chia thành 24 trung bình, chia thành 60 phút, phút thành 60 giây trung bình Thời gian trung bình ( ký hiệu T ) số lượng phút giây trung bình trôi qua từ thời điểm Mặt trời trung bình qua kinh tuyến hạ thời điểm cho Thời gian trung bình kèm ngày tháng lòch, điều khác với thời gian ngày tháng Thời gian trung bình sở thời gian sống, khoa học, kỹ thuật sử dụng rộng rãi Thiên văn hàng hải Tất dụng cụ sử dụng tàu để đo thời gian cho ta giờ, phút giây trung bình IV GIỜ MÚI - GIỜ LUẬT - GIỜ MÙA HÈ - GIỜ TÀU - QUAN CỦA CHÚNG VỚI GIỜ ĐỊA PHƯƠNG HỆ Giờ múi (giờ đòa phương) : Nếu sử dụng trung bình đòa phương sống thường nhật bất tiện, phương tiện chuyển động phía Đông : tàu biển, máy bay cần phải liên tục chỉnh kim đồng hồ tới trước ; chuyển động phía Tây phải liên tục chỉnh đồng hồ lùi lại Bởi vậy, vào năm 1884 người ta bắt đầu cách tính thời gian theo múi Toàn Trái đất chia làm 24 múi giờ, múi trải dài 15 o kinh độ ( 1h ), 12 múi mang tên Đông ( E ) 12 múi mang tên Tây ( W ) Các kinh tuyến o ; 15o ; 30o cách 15o 180o kinh tuyến trung tâm múi Còn kinh tuyến o 30’ ; 22o 30’ kinh tuyến có bội số o 30 giới hạn múi Ta có đònh nghóa múi sau : “ Giờ múi đòa phương kinh tuyến trung tâm thừa nhận chung toàn phần lãnh thổ múi Ký hiệu Tm , tiếng Anh gọi Zone Time “ Múi có kinh tuyến trung tâm kinh tuyến Greenwich coi múi gốc, hay múi số 0, từ múi đánh số múi phía Đông hay phía Tây đến múi số 12 * Phương pháp xác đònh số múi : Để xác đònh số múi mà điểm tàu trong, ta lấy kinh độ điểm hay tàu chia cho 15 o , thương số phép chia cho ta số thứ tự múi số dư nhỏ o 30 Nếu số dư phép chia lớn 7o 30 ta cộng thêm vào thương số số múi Giờ luật : Giờ luật áp dụng theo sắc lệnh Chính phủ nước nhằm phục vụ cho công việc sinh hoạt nước * Giờ mùa hè : Ở số quốc gia vùng ôn đới hàn đới, vào mùa hè thời gian ban ngày dài, với mục đích chuyển làm việc vào chiếu sáng nhiều ngày, đồng hồ lấy thêm lên giờ, so với luật nước đó, vào mùa hè, thời gian lại năm dùng luật Giờ tàu : Giờ tàu mà đồng hồ tàu lấy theo múi hay luật, thời điểm cho Quan hệ đòa phương - múi - giới : Trong Thiên văn hàng hải thực hành, ta thường xuyên phải giải toán xác đònh trung bình Greenwich ( giới ) theo múi hay ngược lại, phải chuyển đổi đòa phương thành múi hay tàu ngược lại Công thức chuyển đổi giới đòa phương TL = T G ± NW E (N số múi) Đường đổi ngày : Giả sử kinh tuyến Greenwich 3h ngày - 4, kinh tuyến 180o có Tm = 15h ngày - ta coi kinh tuyến Đông, có Tm = 15h ngày - ta coi kinh tuyến Tây Do đó, cắt qua kinh tuyến 180o ta phải đổi ngày đường qui ước dọc theo kinh tuyến 180o mà vài nơi có lệch nhỏ khỏi kinh tuyến gọi Đường đổi ngày  XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG THIÊN VĂN I CÁC MÁY MÓC DỤNG CỤ VÀ TÀI LIỆU THIÊN VĂN HÀNG HẢI Các dụng cụ đo thời gian • Thời kế : Thời kế dùng để xác đònh giới thường đặt cố đònh tàu Trên tàu lớn, vượt đại dương thường trang bò thời kế Còn tàu thật nhỏ, sử dụng đồng hồ boong thay cho thời kế • Đồng hồ boong Đồng hồ boong thường lấy theo Greenwich có độ xác cao, sử dụng cho quan sát Thiên văn tàu Sự khác thời kế đồng hồ boong đồng hồ boong mang cánh gà Đồng hồ boong không sử dụng phổ biến lắm, trừ tàu nhỏ, không trang bò thời kế • Đồng hồ bấm giây : dùng cần đo khoảng thời gian ngắn lần quan trắc Thiên văn Sextant: Sextant, hay gọi kính lục phân, thiết bò dùng để đo góc kẹp hai mục tiêu Trong toán thiên văn hàng hải dùng để xác đònh độ cao h thiên thể Quả cầu – Đóa tìm sao: Là thiết bò phục vụ cho công việc nhận dạng bầu trời, giúp cho việc quan trắc mau lẹ xác Ngày cầu đóa tìm thay phần mềm máy tính với nhiều tính ưu việt Lòch thiên văn bảng tính: Lòch thiên văn bảng tính tập hợp bảng số liệu, cho biết thông số (như góc giới-xích vó hay độ cao-phương vò) số thiên thể thường sử dụng thiên văn hàng hải II XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG THIÊN VĂN Phương pháp giải tích: Trong tam giác thò sai ta biết công thức : Sin(h) = sin(ϕ )sin(δ ) + cos(ϕ )cos(δ )cos(tL) hay Sin(h) = sin(ϕ )sin(δ ) + cos(ϕ )cos(δ )cos(λ - tG ) (do tL = λ - tG) Trong công thức trên, h xác đònh cách dùng sextant đo độ cao thiên thể, δ tG thiên thể xác đònh cách tra Lòch thiên văn thời điểm quan trắc Như vậy, với quan trắc hai thiên thể thời điểm thiên thể hai thời điểm khác ta hai phương trình có hai ẩn số ( ϕ ;λ ) ta dễ dàng giải toán với máy tính chuyên dụng nghóa ta xác đònh vò trí tàu Phương pháp Marcq de Saint-Hilaire Phương pháp nhà thiên văn học người Pháp tên Marcq de SaintHilaire xây dựng năm 1875 ứng dụng rộng rãi thiên văn hàng hải Tóm tắt nguyên lý phương pháp sau: thời điểm đó, quan trắc thiên thể ta độ cao HO thiên thể, nghóa ta vòng tròn vò trí tàu Trái đất (hình vẽ) Dựa vào vò trí dự đoán thời điểm quan trắc ta tra vào Lòch thiên văn bảng tính ta độ cao H C phương vò AC thiên thể Do vò trí dự đoán nằm cách vòng tròn vò trí tàu khoảng ∆h = HO – HC Nếu sai số vò trí dự đoán không lớn phương vò thực tế thiên thể xem AC , nghóa vò trí tàu nằm vòng tròn vò trí lân cận đường phương vò AC Điều cho phép ta vẽ đường vò trí tàu đường thẳng vuông góc với đường phương vò AC cách vò trí dự đoán khoảng ∆h = HO – HC Quan trắc thao tác thiên thể khác ta đường vò trí thứ hai Giao hai đường vò trí cho ta vò trí tàu [...]... sẽ là mùa thu và mùa đông Trên cơ sở đó, ngưới ta phân chia thành 4 mùa như sau : • Mùa xuân : Từ 21 - 3 đến 22 - 6 và kéo dài trong 92, 9 ngày đêm • Mùa hè : Từ 22 - 6 đến 23 - 9 và kéo dàitrong 93, 6 ngày đêm • Mùa thu : Từ 23 - 9 đến 22 - 12 và kéo dài trong 89, 8 ngày đêm • Mùa đông : Từ 22 - 12 đến 21 - 3 năm sau và kéo dài trong 89 0 ngày đêm Đối với vùng Nhiệt đới, sự thay đổi mùa có ý nghóa... các bài toán thiên văn hàng hải nó được dùng để xác đònh độ cao h của thiên thể 3 Quả cầu sao – Đóa tìm sao: Là những thiết bò phục vụ cho công việc nhận dạng các ngôi sao trên bầu trời, giúp cho việc quan trắc mau lẹ và chính xác Ngày nay quả cầu sao và đóa tìm sao có thể được thay thế bởi những phần mềm máy tính với nhiều tính năng ưu việt hơn 4 Lòch thiên văn và các bảng tính: Lòch thiên văn và các... số thiên thể thường được sử dụng trong thiên văn hàng hải II XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG THIÊN VĂN 1 Phương pháp giải tích: Trong tam giác thò sai ta đã biết công thức : Sin(h) = sin(ϕ )sin(δ ) + cos(ϕ )cos(δ )cos(tL) hay Sin(h) = sin(ϕ )sin(δ ) + cos(ϕ )cos(δ )cos(λ - tG ) (do tL = λ - tG) Trong công thức trên, h có thể xác đònh được bằng cách dùng sextant đo độ cao của thiên thể, còn δ và tG của thiên. .. 1875 và được ứng dụng rộng rãi trong thiên văn hàng hải Tóm tắt nguyên lý phương pháp như sau: tại một thời điểm nào đó, quan trắc một thiên thể ta được độ cao HO của thiên thể, nghóa là ta được vòng tròn vò trí tàu trên Trái đất (hình vẽ) Dựa vào vò trí dự đoán tại thời điểm quan trắc ta tra vào Lòch thiên văn và bảng tính ta được độ cao H C và phương vò AC của thiên thể Do đó vò trí dự đoán nằm cách... 180o ta phải đổi ngày và đường qui ước dọc theo kinh tuyến 180o mà ở một vài nơi có sự lệch nhỏ khỏi kinh tuyến này được gọi là Đường đổi ngày  6 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ TÀU BẰNG THIÊN VĂN I CÁC MÁY MÓC DỤNG CỤ VÀ TÀI LIỆU THIÊN VĂN HÀNG HẢI 1 Các dụng cụ đo thời gian • Thời kế : Thời kế dùng để xác đònh giờ thế giới và thường được đặt cố đònh trên tàu Trên những tàu lớn, vượt đại dương thường trang bò 2 thời... Bán Cầu lên Bắc Bán Cầu ( 21 - 3 ) và điểm Thu phân Ω ( Libra ) là điểm Mặt trời di chuyển từ Bắc Bán Cầu xuống Nam Bán Cầu ( 23 - 9 ) • Những điểm trên Hoàng đạo cách các phân điểm 90 o được gọi là các chí điểm : hạ chí là điểm L ở Bắc Bán Cầu và đông chí là điểm L / ở Nam Bán Cầu Mặt trời qua điểm Hạ chí vào mùa hè ( 22 - 6 ) và qua điểm Đông chí vào mùa đông ( 22 - 12 ) 2 Các hiện tượng liên quan... tuyến 23 o 5 N và 23 o 5 S • Vùng ôn đới : Là những khu vực mà Mặt trời không bao giờø qua thiên đỉnh và hằng ngày Mặt trời mọc và lặn Có 2 vùng ôn đới nằm ở 2 bán cầu, giới hạn bởi các vó tuyến 23 o 5 N và S đến 66o 5 N và S • Vùng hàn đới : Là những khu vực mà có một số ngày Mặt trời hoàn toàn không mọc còn một số ngày khác Mặt trời hoàn toàn không lặn Có 2 khu vực hàn đới nằm ở 2 bán cầu, giới hạn... cách tra ở Lòch thiên văn tại thời điểm quan trắc Như vậy, với quan trắc hai thiên thể cùng một thời điểm hoặc cùng một thiên thể ở hai thời điểm khác nhau thì ta sẽ được hai phương trình có hai ẩn số là ( ϕ ;λ ) và ta có thể dễ dàng giải bài toán này với máy tính chuyên dụng nghóa là ta có thể xác đònh được vò trí tàu 2 Phương pháp Marcq de Saint-Hilaire Phương pháp này do nhà thiên văn học người Pháp... trong Thiên văn, sự qui đònh các vùng khí hậu trên Trái đất dựa trên những đặc tính chuyển động hằng ngày của Mặt trời trong thời gian 1 năm và được xác đònh bằng những dấu hiệu sau : • Vùng Nhiệt đới : là khu vực của Trái đất, mà ở đó 1 năm Mặt trời qua thiên đỉnh 2 lần, còn ở trên ranh giới của vùng, Mặt trời qua thiên đỉnh 1 lần vào giữa trưa Vùng Nhiệt đới nằm trong khu vực giới hạn bởi 2 vó tuyến 23 ... đạo một góc không đổi là ε = 23 o 27 / = 23 o 5 Vòng tròn đó được gọi là Hoàng đạo Mặt trời hằng ngày di chuyển trên Hoàng đạo được khoảng 1o , tuy nhiên đại lượng này không cố đònh vì Mặt trời di chuyển trên Hoàng đạo không đều ( nhanh nhất vào ngày 24 - 12 với ∆α = 66/ 6, còn chậm nhất vào ngày 16 - 9 với ∆α = 53/ 8 ) Hoàng đạo là sự mô tả hình chiếu của q đạo Trái đất trên Thiên cầu • Giao điểm của