仰望星空——选修课论文

Holily1985

写在前面的：

感谢老师的辛勤付出，上了一学期仰望星空的课程，收获满满，自身不仅对天文学有了更浓厚的兴趣，也对未知的世界产生了更为合理的展望。《中国国家地理》是我一直以来持续关注的期刊，而这次选取的是来自于其有关天文专业性较强的话题，也就是以不同方法测定天文经纬度精度，从原始方法向新的测量方法的转变，对于推动天文测量技术发展具有深远意义，也让我们离星空更近了一步。
正文：

对于传统天文测量方法而言，我们会用天球坐标系来测量天文经纬度。天球坐标系是以大地水准面和铅垂线建立起的坐标系，地面点的位置用天文经度和天文纬度来表示。天文经度是首天文子午面与测站天文子午面之间的二面角，而天文纬度是测站的铅垂线与赤道面之间的夹角称为测站的天文纬度。
而天球坐标系下，在同一瞬间，测站与格林尼治两地同类地方时之差，即为测站的天文经度。λ = s － S ( 1)式中，λ 为测站天文经度，s 为测站地方恒星时，S 为格林尼治恒星时收录无线电时号，以求出时号的中央时刻TO( 格林尼治的世界时间) 瞬时的格林尼治恒星时S 和测站时号的中央时刻表面时x0，则: S = S0 + T0 + T0μ ( 2)式中，S0为世界0h 恒星时，T0μ 为平时化恒星时的改正数。但是由于天文表存在表差，所以x0不能代表测站的正确恒星时s，因此，必须将x0加上相应的表差u，即:s = x0 + u ( 3)将公式( 2) 和( 3) 代入公式( 1) 可得经度的基本计算公式:λ = ( x0 + u) － ( S0 + T0 + T0μ) ( 4)式中，除表差u 之外，其他各项都可通过收时和化算求得，由此可见测定天文经度主要是测定天文表差u。
而在这一天文精度的测定下又衍生出了不同种的传统测量方式，首先是津格尔法测定天文经度，津格尔法测定表差的基本原理是，在很短时间内测定东西对称的两星在相同高度时的时刻以求得天文表的表差。在表面时为xE时观测第一颗星，该星的赤纬为αE，赤经为δE，时角为tE 。表面时为x时观测第二颗星，该星的赤经为αW，赤纬为δW，时角为tW，φ 为测站的天文纬度。这两个观测表面时相隔时间较短，故可认为表差u 是相同的。第二种是塔尔格特法测定天文纬度，塔尔格特法又叫南北星天顶距微差法，该方法可将垂直度盘分化误差、垂直轴不绝对、蒙气差等影响消除到最低，该方法不测天顶距，而是求两星的天顶距之差。
据我了解，现阶段的测量方式分为两种第一种是Y/JGT－01 型天文测量系统，其基本工作原理是该系统在传统的多星等高法同时测定天文经纬度的理论基础上，结合高精度电子经纬仪、卫星计时器等先进设备并采取新的观测方法，提出“多星近似等高法”同时测定天文经纬度的一种新方法。该方法充分考虑到电子经纬仪的特点，采用近似等高观测，即用电子经纬仪在等高圈上下小幅度地跟踪恒星多次测量，每颗星可采集十几个数据，观测条件大大降低，在数据解算时将电子经纬仪的指标差等误差及大气折射的残余项一并解出。新方法的使用使仪器变得轻便，操作过程变得简单易行。
  第二种方法是采用DKM3－A 测定天文经纬度，这种方法比较复杂，在这里不再赘述了。
以下是我结合搜集的专业知识对于天文测量的感悟与总结：
新技术的发展需要新的理论支撑两种新型天文测量方法在传统天文测量理论的基础上提出了新的天文测量理论，新理论的提出均结合其他领域发展所积淀的先进技术，例如“多星近似等高法”的提出是基于全站仪技术的发展，数字摄影天顶仪则是基于CCD 技术和计算机技术的发展。
高新技术的发展必然能引起相关行业技术的突破随着全球GPS 技术的发展，时间的获取精度日益精确。传统天文测量采用短波授时的方式，该授时方式设备均已停产，且操作不易掌握。授时方式革新将天文测量的精度提高了一个量级，两种新方法均为GPS /北斗授时，解决了传统天文测量技术中的核心问题。天文学的发展为天文测量的星表系统提供高精度的恒星视位置，天文测量从FK4、FK5 星表，到现在由欧盟航天局发射的依巴谷天体测量卫星获取的依巴谷星表，使星表的精度提高到了一个新的量级。
结合现有设备研制出新的天文测量系统天顶仪快速高效、无人仪差、自动化程度高的作业模式具有很大的优势，但不能测天文方位角，Y/JGT01 天文测量系统在观测天文经纬度时有光段要求，仍需人工照准，属于半自动观测，但能观测天文方位角，如果将数字天顶仪与Y/JG－T01 系统结合使用，必将使天文测量技术产生巨大变革。
天文测量技术革新对我国军事战略发展具有重要意义战争一旦发生，敌方必然会首先摧毁我方的卫星通信设施，GPS /北斗导航定位系统势必失效，天文测量独立自主不受干扰的特点可很大限度弥补这一短板，在卫星通信设备失效的情况下发挥巨大的作用。
总结：

  星空的浩瀚一直吸引着人们去追求,去寻找宇宙的密码,科学的真理。自然,追寻真理的道路难免坎坷。古希腊天文学家托勒密的地心说由于符合人类的直观感受,再加上后来教会势力为统治需要的利用,千年中几乎无人质疑。哥白尼经过自己多年的研究观察认为地心说并不正确,但迫于宗教的压力,直到临死才发表日心说。其后来人布鲁诺更是因为拥护日心说丧身烈火,实是骇人听闻。然而火烧掉的只是肉体,烧不灭的是真理和不屈的灵魂。在更多的学者不断研究下,真理终究战胜了一切。 而教会也在多年以后承认当年对布鲁诺的判决错误。人类社会就是这样踏着先人开辟的路继续在追寻真理的道路.上不断战胜压迫,勇敢向前。
在我看来，世界上有两件东西能够深深地震撼人们的心灵，一件是我们心中崇高的道德准则，另一件是我们头顶上灿烂的星空。这是我上这门选修课最大的收获， 敬畏宇宙、敬畏自然。仰望星空， 我们看到的是数以万计的繁星， 虽然不能得到什么， 但这是我们认识宇宙的开始。宇宙是如此的浩瀚，我作为一个普通人还不及那一粒微尘。我们应该放开心胸，向寥廓而深邃的宇宙和庄严而圣洁星空致敬，学会仰望星空，成为关注天空的有希望的人。人类最伟大的老师是大自然，茫茫宇宙必然有一种秩序所在，我们要做的是顺应自然规则，调整生命，如此才能更好的生存。
观测技术不断发展正是我们理解自然的过程。中国现阶段已经实现装备化、技术较为成熟的天文测量技术。基于不同平台的天文测量模式各有优劣。进行有益的探索，如利用鱼眼相机进行天文定位等。不仅如此，为了适应飞速发展的国防军事综合需求，诸如红外测量等更多的新型测量手段也将被开发研制应用到未来的天文作业中，使得未来的天文大地测量可以摆脱黑夜的条件限制，逐步向着全天时测量发展。
仰望星空，更要脚踏实地。那满天星辰带给我们的不仅是一种视觉上的冲击，更是一
种精神性的指引：人要有伟大的梦想。我们不仅要仰望星空，作为青年一代，更要脚踏实地，关注民族命运，既要关心中国梦，也要一步一个脚印，踏踏实实去实践自己的梦想。更希望我们大学生能够努力探索其奥秘，为国家天文学事业做出一份贡献。

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