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海巡三等申論題 114年 [海洋巡護科航海組] 航海學

第 一 題

📖 題組:
二、解釋下列天文學的名詞,並說明屬於何種天球座標系統。(每小題 5 分,共 25 分) (一)春分點(Spring Equinox) (二)卯酉圈(Prime Vertical Circle) (三)時角(Hour Angle) (四)天頂距(Zenith Distance) (五)垂直圈(Vertical Circle)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

春分點(Spring Equinox)

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作答時應先點出春分點的空間幾何定義(黃道與天球赤道的交點),並強調其在天文航海實務上的功能(作為赤經與恆星時角的起算原點)。最後務必明確指出其所屬的天球座標系統。

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「春分點(Spring Equinox / Vernal Equinox)」指太陽在天球上沿黃道視運動時,由南向北穿越天球赤道所經過的交點(航海學常稱為牡羊座初點,First Point of Aries,符號 ♈)。特徵包含:(1) 作為天球經度座標的基準原點;(2) 赤經(Right Ascension, RA)自春分點沿天球赤道向東度量至天體赤經圈(0°~360°);(3) 恆星時角(Sidereal Hour Angle, SHA)自春分點沿天球赤道向西度量至天體赤經圈(0°~360°)。 所屬座標系統為「赤道座標系統(Equatorial Coordinate System)」。

小題 (二)

卯酉圈(Prime Vertical Circle)

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看到本題應先聯想「天頂、天底」與「東西方向」的空間關係。答題時務必點出其通過天頂與天底、垂直於子午圈且交於正東正西點的特性,並明確指出其屬於「地平座標系統」。

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「卯酉圈(Prime Vertical Circle)」指通過觀測者的天頂(Zenith)與天底(Nadir),並且與觀測者子午圈(Observer's Meridian)成直角相交的大圓(Great Circle)。此大圓會與天球地平圈(Celestial Horizon)交於正東(East)與正西(West)兩點。 所屬座標系統:屬於「地平座標系統(Horizon Coordinate System)」,在天文航海中常作為天體方位角(Azimuth)與高度(Altitude)量測時的相對空間參考。

小題 (三)

時角(Hour Angle)

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看到「時角」,應立刻聯想到「赤道座標系統」中的角度測量。作答時需明確點出測量的起點(天球上子午圈)、方向(向西量度)與終點(天體所在的時圈),並明確指出其所屬的座標系統。

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「時角」(Hour Angle, HA)是指從觀測者的天球上子午圈(Upper Celestial Meridian)起,沿著天赤道(Celestial Equator)向西(Westward)量度,至通過該天體的時圈(Hour Circle)所夾的赤道弧長或極處的球面角。量度範圍通常以度數表示為 0° 至 360°,或以時間表示為 0h 至 24h。 所屬座標系統:屬於「赤道座標系統」(Equatorial Coordinate System)。 實務應用:在天文航海中,觀測者的地方時角(LHA)與天體赤緯(Declination, Dec.)共同作為解算球面航海三角形的重要已知條件,用以求取天體的計算高度(Hc)與計算方位(Zn)。

小題 (四)

天頂距(Zenith Distance)

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看到「天頂距」,應立即聯想到觀測者正上方的「天頂」與天體之間的角距離,並點出其與高度角的互餘關係(z = 90° - Ho)。最後,由於其基準點為天頂,應明確指出其屬於地平座標系統。

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「天頂距(Zenith Distance,縮寫為 z 或 ZD)」是指從觀測者的天頂(Zenith)沿著通過某天體的垂直圈(Vertical Circle),量至該天體的角距離。 特徵包含: (1) 數值上恆等於 90 度減去天體的高度角(Altitude),即 ZD = 90° - Altitude。

小題 (五)

垂直圈(Vertical Circle)

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看到「垂直圈」,應直覺聯想其為地平座標系統中的基本參考大圓。作答時需明確點出其幾何定義:通過天球的天頂與天底,並與地平圈垂直相交,同時說明其所屬座標系統與實務功能。

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「垂直圈」(Vertical Circle)指天球上通過觀測者的「天頂」(Zenith)與「天底」(Nadir),且與「地平圈」(Celestial Horizon)成正交(垂直相交)的任何大圓。 所屬天球座標系統:屬於「地平座標系統」(Horizon Coordinate System)。 特徵與實務應用包含:

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