北冰洋航行應(yīng)用天文導(dǎo)航的問題及對策

芮震峰，應(yīng)榮熔

(海軍大連艦艇學(xué)院 航海系，遼寧 大連 116018)

0 引 言

北冰洋極具經(jīng)濟(jì)價(jià)值和戰(zhàn)略意義，北冰洋航行無疑是我國海軍未來的重要發(fā)展方向之一，在當(dāng)前相關(guān)研究較少的情況下，研究北冰洋航行的有關(guān)問題具有充分的必要性。相比于中低緯度海域，北冰洋航行導(dǎo)航更為困難，許多在其他海域行之有效的方法應(yīng)用于北冰洋航行都將產(chǎn)生特殊的困難。在北冰洋航行可用的導(dǎo)航方法中，天文導(dǎo)航具有特別重要的作用，有時(shí)甚至是唯一可以依賴的方法。不過，北冰洋特殊的航行環(huán)境給天文導(dǎo)航的實(shí)際應(yīng)用帶來了特殊困難。鑒于此，本文主要針對北冰洋航行環(huán)境的特殊性，探討天文導(dǎo)航在應(yīng)用中遇到的現(xiàn)實(shí)問題并給出相應(yīng)對策。

1 北冰洋航行天文定位導(dǎo)航面臨的特殊環(huán)境

北冰洋航行環(huán)境具有眾多有別于中低緯度海域的特殊性，就天文導(dǎo)航而言，與之相關(guān)的特殊航行環(huán)境可大體歸納為氣象、海洋、地理、天象及光照等5個(gè)方面[1-5]。

1.1 氣象環(huán)境

北冰洋航行的氣象環(huán)境因季節(jié)而異，在可航的夏季，空氣干燥，氣象環(huán)境對航行較為有利，但低溫、暖流等因素常引發(fā)霧、低云、凍煙、雪等現(xiàn)象，導(dǎo)致能見度受限。這類不利情況在冰區(qū)邊緣及靠近大陸的海域比較突出，在季節(jié)交替時(shí)則更為嚴(yán)重。此外，日光在冰雪表面和云幕間多次反射擴(kuò)散所導(dǎo)致的海天對比度消失，也使得水天線難以辨識。

1.2 海洋環(huán)境

在可航的夏季，海冰融化，冰情對北冰洋航行不構(gòu)成太大的障礙，但在大部分海域，大量未完全融化的海冰覆蓋于海面，既影響航行，又常導(dǎo)致水天線難以觀測。這一情況，加上眾多尚未完全掌握的潮流和洋流，也使得航跡推算格外困難，從而大幅度降低移線定位的準(zhǔn)確性。

1.3 地理環(huán)境

在北冰洋海域，因經(jīng)線向北極快速收斂，過度彎曲，投影變形急劇增大，致使常用的墨卡托海圖不再完全適用，需改用以等角橫圓柱投影等投影方式制成的特殊海圖，也使得在定位中不能再簡單地將方位線視作恒向線，而必須作為大圓弧來處理。這些特殊性都給天文定位的圖上作業(yè)帶來了一定影響。此外，經(jīng)線向北極的快速收斂也導(dǎo)致時(shí)區(qū)在北冰洋向北極快速收斂，在距離北極點(diǎn)1 n mile處，時(shí)區(qū)間隔僅為0.25 n mile。因此，區(qū)時(shí)在北冰洋航行中將失去其原有意義。

1.4 天象環(huán)境

北冰洋航行屬于高緯度航行的特性，使得與天文導(dǎo)航密切相關(guān)的天象環(huán)境與中低緯度海域完全不同。在北極點(diǎn)附近，幾乎僅北天半球可見，所有天體環(huán)繞天北極作近似水平的周日視運(yùn)動，因此可供觀測的恒星及其高度相對固定。其中天文定位導(dǎo)航常用的北極星位于天頂點(diǎn)附近，高度近90°，方位難以判定，基本失去定位導(dǎo)航價(jià)值。

除恒星外，太陽、月亮和航用行星在北冰洋海域的視運(yùn)動現(xiàn)象也完全不同于中低緯度海域。以北極點(diǎn)處為例，上述天體的基本視運(yùn)動現(xiàn)象如下：

1)太陽每年出沒1次，日出后呈螺旋狀緩慢上升直至達(dá)到最大高度23°27′，之后高度逐漸減小直至日沒，出沒之間時(shí)隔6個(gè)月。

2)月亮每月出沒1次，視運(yùn)動現(xiàn)象與太陽類似，最大高度雖略有不同，但保持在23°27′(加減幾度的范圍內(nèi))。朔望前后月亮與太陽的方位一致或相差180°，無法進(jìn)行日月定位。通常，每月日月同時(shí)可見且具備定位所需良好方位夾角的時(shí)間不過數(shù)天。

3)航用行星每個(gè)公轉(zhuǎn)周期出沒1次，其視運(yùn)動現(xiàn)象與太陽、月亮類似，所能達(dá)到的最大高度同樣保持在23°27′(加減幾度的范圍內(nèi))。

北極點(diǎn)附近海域，日、月和航用行星的視運(yùn)動現(xiàn)象類同于北極點(diǎn)，僅出沒時(shí)間間隔和最大高度隨緯度不同略有差異。由此不難看出，觀測日、月和航用行星定位，大多數(shù)情況下存在著天體高度過低的不利情況，與天文定位通常所要求的天體高度不小于10°的原則相悖。

1.5 光照環(huán)境

光照環(huán)境主要取決于太陽的視位置，是天文定位導(dǎo)航能否應(yīng)用的決定因素之一。北冰洋海域大體以1年為周期的太陽出沒現(xiàn)象，導(dǎo)致光照環(huán)境也以1年為周期變化，基本情況如下：

1)在約4～6個(gè)月(因?qū)嶋H緯度而異)的極晝期間，光照條件良好，水天線可見，行星和恒星為日光遮蔽不可見，因此除偶爾可見月亮或金星外，絕大部分時(shí)間僅太陽一個(gè)天體可供定位。

2)在日出前和日沒后晨光昏影期間，水天線、月亮、航用行星和恒星可能同時(shí)可見，光照條件滿足測星定位需求，是天文定位導(dǎo)航的最佳時(shí)機(jī)。值得注意的是，因北冰洋屬高緯度海域，晨光昏影時(shí)間相比于中低緯度海域明顯延長，隨緯度不同可達(dá)數(shù)天甚至數(shù)周。這一方面延長了測星定位的有利時(shí)機(jī)，應(yīng)當(dāng)在制定航行計(jì)劃時(shí)有效利用，另一方面也使得民用晨光昏影時(shí)間被延長至數(shù)天乃至數(shù)周，此時(shí)光照條件尚好(存在北極光時(shí)更為突出)，除非使用特殊的儀器設(shè)備，行星和恒星被日光遮蔽難以觀測，出現(xiàn)無任何天體可供定位的惡劣情況，這是北冰洋航行需要特別關(guān)注的時(shí)間段。

3)在約4～6個(gè)月的極夜期間，缺乏必要的光照條件，除個(gè)別時(shí)候有滿月和極光提供光照外，水天線不可見，若無人工水平基準(zhǔn)或射天天文觀測等新的觀測設(shè)備，無法進(jìn)行天文定位。

2 北冰洋航行天文觀測存在的問題及對策

由上述分析可知，環(huán)境的特殊性所導(dǎo)致的天文觀測方面存在的問題主要包括以下3個(gè)方面：

1)因氣象、海洋和光照環(huán)境，如霧、極夜等，導(dǎo)致的自然水天線模糊不清或無法觀測的問題。

2)因光照環(huán)境，如太陽非常接近水天線等，導(dǎo)致的天體亮度不夠難以觀測的問題。

3)因地理環(huán)境，如時(shí)區(qū)向北極點(diǎn)收斂使得區(qū)時(shí)失去意義等，導(dǎo)致的觀測時(shí)間計(jì)量的問題。

解決上述問題是確保在北冰洋航行中有效使用天文定位導(dǎo)航方法的關(guān)鍵之一，參考現(xiàn)有文獻(xiàn)[1-10]，分述解決對策。

2.1 自然水天線模糊不清或無法觀測的解決對策

目前，除某些特定條件下可采用特殊的觀測方法外，解決北冰洋海域自然水天線模糊不清或無法觀測問題的主要對策是采用人工水平基準(zhǔn)，常用的設(shè)備包括航空用氣泡六分儀和帶有人工水平基準(zhǔn)裝置的航海六分儀(可統(tǒng)稱為人工水平基準(zhǔn)六分儀)。如果不具備這2種專門的觀測儀器，一個(gè)可行的方法是臨時(shí)制作人工水平基準(zhǔn)。

2.1.1 特定條件下的特殊觀測方法

1)當(dāng)水天線模糊不清，所測天體高度又大時(shí)(通常指大于60°)，最佳的觀測方法是同時(shí)觀測天體到天體方位圈兩端水天線的高度。這一觀測方法可消除六分儀指標(biāo)差、六分儀器差、眼高差和半徑差對觀測高度的影響，所以常能獲得更為準(zhǔn)確的天體高度。

如圖1所示，設(shè)O為測者位置，Z為測者天頂，HH′為測者真地平圈，h和h′為天體方位圈兩端的水天線，則Hh和H′h′等于測者眼高差d；設(shè)S為天體視位置中心，則hS為天體觀測高度，h′S為天體至另一側(cè)水天線的觀測高度，ZS為天體視頂距。

圖1 北冰洋航行大高度天體觀測Fig.1 Observation of Great Altitude Body

由圖1可知，消除了指標(biāo)差、器差和眼高差的恒星視高度為h=90°-(h′S-hS)/2，對視高度h進(jìn)行折光差修正，即可得恒星真高度ho。

需說明的是，上述方法雖有利于在水天線模糊不清時(shí)提高天體高度觀測精度，但操作困難，需要一定量的觀測訓(xùn)練。此外所得天體真高度應(yīng)當(dāng)取為2次觀測中間時(shí)間的天體真高度。

2)當(dāng)近岸航行且天體位于海岸上空，或海面為冰塊覆蓋，水天線無法觀測時(shí)，可將岸線或冰塊水線視作水天線觀測天體高度，但在求天體真高度時(shí)，需用岸線俯角(根據(jù)測者與岸線或冰塊水線的距離、眼高查《航海表》II-1a“岸線俯角表”可得)代替眼高差。

2.1.2 人工水平基準(zhǔn)六分儀觀測要點(diǎn)

極區(qū)航行自然水天線模糊不清或無法觀測時(shí)，使用人工水平基準(zhǔn)六分儀觀測天體高度是一個(gè)很好的選擇，有時(shí)甚至比使用航海六分儀效果更好，但這類六分儀的操作使用難度較大，除勤加練習(xí)達(dá)到熟練使用外，以下2點(diǎn)應(yīng)當(dāng)注意：

1)觀測時(shí)不能僅觀測單一高度，必須連續(xù)進(jìn)行多次觀測并取其平均值作為1次觀測值。在熟練操作的前提下，一般應(yīng)進(jìn)行約2 min的持續(xù)觀測。

2)當(dāng)艦船靜止或無搖蕩時(shí)，熟練的操作者使用人工水平基準(zhǔn)六分儀觀測，其2 min觀測平均值的精度通常能達(dá)到2′，但即使僅存在輕微的搖蕩，觀測誤差也將大幅度增加，可能達(dá)到10′～16′。在海面中浪的情況下，觀測誤差將高達(dá)30′以上，若海面巨浪，則難以獲得任何有效的觀測數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)艦船搖蕩較大時(shí)，若條件允許最好將觀測移至鄰近艦船的冰面上進(jìn)行，若條件不允許，則應(yīng)采取相應(yīng)的減小儀器搖蕩的措施，如用彈簧懸掛六分儀等。

2.1.3 臨時(shí)人工水平基準(zhǔn)的制作與使用

北冰洋航行缺少人工水平基準(zhǔn)六分儀時(shí)，臨時(shí)制作人工水平基準(zhǔn)也是一個(gè)值得應(yīng)用的方法。在艦船上，一面水平擺放的平面鏡、一盆黑色的液體(如潤滑油)等都能被用作臨時(shí)人工水平基準(zhǔn)。通常，當(dāng)使用一盆黑色液體作為人工水平基準(zhǔn)時(shí)，可將其置于分羅經(jīng)盆上保持水平并盡量避免風(fēng)吹。使用臨時(shí)人工水平基準(zhǔn)時(shí)，用六分儀將天體反射影像拉至與人工水平基準(zhǔn)中的天體影像重合(觀測太陽、月亮下邊緣時(shí)，應(yīng)使反射影響的下邊緣與人工水平基準(zhǔn)中天體影像的上邊緣相切，上邊緣反之)。獲得觀測數(shù)據(jù)后，先進(jìn)行六分儀指標(biāo)差和器差修正，并取修正后觀測值的1/2作為天體觀測高度，然后進(jìn)行除眼高差外的其余修正計(jì)算天體真高度。

2.2 天體亮度不夠難以觀測的解決對策

在北冰洋晨光昏影的數(shù)天甚至數(shù)周內(nèi)，將面臨太陽接近水天線、北極光過亮等原因而導(dǎo)致的其余天體亮度不夠難以觀測的困境。在現(xiàn)有設(shè)備條件下，解決這一問題的對策，是為六分儀配備更大視場、更高放大倍率的望遠(yuǎn)鏡，同時(shí)提前熟悉這一時(shí)段內(nèi)北冰洋海域可供定位的恒星和行星。通常，使用配備大視場、高放大倍率望遠(yuǎn)鏡的六分儀，首先可測方位夾角近90°的五車二(御夫座α)、天津四(天鵝座α)和織女一(天琴座α)；其次可測明亮的行星，因此觀測前應(yīng)使用星球儀等設(shè)備提前掌握這些天體的位置信息。

2.3 觀測時(shí)間計(jì)量的解決對策

在北冰洋海域，區(qū)時(shí)快速變化失去意義，因此不能用作觀測時(shí)間計(jì)量，而應(yīng)直接使用世界時(shí)進(jìn)行觀測時(shí)間計(jì)量。此外，航行中其他的時(shí)間計(jì)量用世界時(shí)也更為合適。值得說明的是，北冰洋航行屬高緯度航行的特點(diǎn)，使得對中低緯度天文定位至關(guān)重要的觀測時(shí)間計(jì)量的重要性相對降低。在中低緯度，時(shí)間計(jì)量誤差4″將導(dǎo)致定位所得經(jīng)度誤差約1 n mile，但同樣4″的時(shí)間計(jì)量誤差，在緯度60°處導(dǎo)致經(jīng)度誤差0.5 n mile，在緯度88°處則僅導(dǎo)致經(jīng)度誤差0.035 n mile。

3 北冰洋航行天文定位存在的問題及對策

北冰洋航行所用的天文定位方法，不論是太陽移線定位、日月定位還是測星定位，都以高度差法為基礎(chǔ)。由對北冰洋航行環(huán)境的分析及高度差法原理可知，除已討論的觀測問題，特殊航行環(huán)境也將給高度差法的應(yīng)用帶來特殊困難，主要可概括為以下3個(gè)方面：

1)因氣象、海洋和天象環(huán)境，如低溫致使大氣折射異常、天體高度低于10°等，所導(dǎo)致的觀測高度修正方面的問題；

2)因地理環(huán)境，如使用特殊投影方式制作的海圖、方位線必須繪成大圓弧等，所導(dǎo)致的高度差法作圖方面的問題。

3)因海洋環(huán)境，如海冰影響航跡推算等，所導(dǎo)致的高度差法和移線定位缺乏精度問題。

解決上述問題，同樣是確保在北冰洋航行中有效使用天文定位方法的關(guān)鍵之一，參考現(xiàn)有文獻(xiàn)[1-10]，分述解決對策。

3.1 天體觀測高度修正存在問題的解決對策

北冰洋航行修正天體觀測高度存在的問題，主要體現(xiàn)在折光差修正上，低溫、低天體高度(如夏季僅太陽可測時(shí)，可能有數(shù)月太陽高度小于10°)等特點(diǎn)，使得用現(xiàn)有航海圖書資料進(jìn)行折光差修正存在較大誤差，不能獲得令人滿意的結(jié)果。資料顯示，在北冰洋海域曾經(jīng)測得高達(dá)數(shù)度的折光差，并導(dǎo)致太陽在春季提前數(shù)日可見，在秋季降沒后仍持續(xù)數(shù)日可見，這值得北冰洋航行時(shí)格外重視。

折光差修正問題目前而言難以有效解決，最理想的方法是基于大量實(shí)測資料，為北冰洋不同海域單獨(dú)制定特殊的“折光差表”。在現(xiàn)有條件下，可行的對策如下：

1)嚴(yán)格按折光差修正過程進(jìn)行修正，即逐一用《航海表》所載的表Ⅱ-2a“平均蒙氣差表”、表Ⅱ-2b“平均蒙氣差溫度改正表”和表Ⅱ-2c“平均蒙氣差氣壓改正表”進(jìn)行折光差修正。

2)條件允許時(shí)，實(shí)測折光差并將其作為該海域、該時(shí)期折光差修正的重要參考。

3.2 高度差法作圖存在問題的解決對策

北冰洋航行時(shí)，雖然高度差法作圖過程與中低緯度基本一致，但天體方位線必須繪成大圓弧、近北極點(diǎn)航行、使用非墨卡托投影海圖等特點(diǎn)，無疑影響了常規(guī)作圖方法的使用和有效性。解決作圖中存在問題的對策，一是對常規(guī)作圖方法進(jìn)行必要的修正；二是針對特殊投影性質(zhì)的海圖或特殊航行區(qū)域采用特殊的作圖方法；三是繞開作圖問題，借助計(jì)算機(jī)軟件直接求解艦位。

3.2.1 常規(guī)作圖方法的修正

北冰洋航行時(shí)，要在常用墨卡托海圖或天文定位紙上實(shí)現(xiàn)高度差法作圖，天體方位線不能再被當(dāng)做恒向線而繪成直線是其核心困難，也是常規(guī)作圖方法必須修正的地方。

如圖2所示，設(shè)天體方位為Ac，高度差為ho-hc，推算艦位為EP，將方位線按恒向線處理繪成直線EPK，得到艦位線I′-I′，將方位線按大圓弧處理繪成曲線EPKo，得到艦位線I-I。顯然，艦位線I′-I′是錯(cuò)誤的艦位線，按大圓弧處理所得的艦位線I-I才是正確的艦位線。EPK與EPKo之間的夾角ψ，稱為大圓改正量，其計(jì)算公式為2ψ=(ho-hc)tanφsinAc。

基于大圓改正量ψ，在墨卡托海圖或天文定位紙上，修正的高度差法作圖過程如下：將天體方位Ac修正2ψ，從點(diǎn)EP繪修正后的方位線EPD，在該方位線上量取EPD=ho-hc，過D作方位線EPD的垂直線，得到艦位線I-I。

圖2 天體方位線的大圓改正Fig.2 Correction of azimuth line

3.2.2 特殊的作圖方法

1)橫圓柱墨卡托投影海圖的作圖方法

北冰洋海域常用橫圓柱墨卡托投影特殊海圖，這類圖的一個(gè)特點(diǎn)是將圖上的直線視為大圓弧時(shí)，產(chǎn)生的誤差很小，這為解決高度差法作圖中天體方位線是大圓弧的難題提供了便利。

在近北極點(diǎn)的橫圓柱墨卡托投影海圖上，經(jīng)線近似為直線向外輻射，緯圈近似為以北極點(diǎn)為圓心的同心圓。在該類圖上進(jìn)行高度差法作圖定位，天體方位線和艦位線都可被繪成直線，其中推算艦位根據(jù)實(shí)際的經(jīng)緯線網(wǎng)確定，天體方位線既可直接根據(jù)過推算艦位的經(jīng)線按天體方位值繪出，也可以轉(zhuǎn)化為格網(wǎng)方位，以格網(wǎng)北為基準(zhǔn)按格網(wǎng)方位值繪出。

2)以北極點(diǎn)為推算艦位的特殊作圖法

在北冰洋海域，當(dāng)航行緯度高于80°時(shí)，有時(shí)可采用以北極點(diǎn)為推算艦位的特殊作圖方法實(shí)現(xiàn)高度差法作圖。應(yīng)用這種方法有一定的便利性，但通常更適用于緯度88°以上區(qū)域，不過，當(dāng)艦船恰位于天體投影點(diǎn)的經(jīng)線上或其附近時(shí)，即便高度差很大，也能保證很高的精度。

以北極點(diǎn)為推算艦位作圖，天體計(jì)算高度等于天體的赤緯，天體計(jì)算方位等于天體的格林時(shí)角，作圖時(shí)，當(dāng)高度差為正，由北極點(diǎn)沿根據(jù)天體格林時(shí)角確定的經(jīng)線向外度量高度差，當(dāng)高度差為負(fù)，反之。這一特殊作圖方法可在艦操圖上實(shí)現(xiàn)，此時(shí)將艦操圖作為方位等距投影海圖使用，通常取0°方向?yàn)楦窳纸?jīng)線。

3.2.3 計(jì)算機(jī)軟件求解艦位

由球面三角學(xué)可得地球表面天文艦位圓方程如下：

(1)

式中：h為天體高度；φ為測者緯度；δ為天體赤緯；tG為天體的格林半圓時(shí)角；λ為測者經(jīng)度。

直接根據(jù)艦位圓方程求解艦位，雖然已有學(xué)者提出一些求解方法，但仍有待檢驗(yàn)其可靠性，若按照高度差法原理，通過已知的天體計(jì)算方位和高度差求解則簡單易行。

設(shè)觀測2個(gè)天體，其計(jì)算方位和高度差分別為AC1， Δh1和AC2， Δh2。由高度差法原理可導(dǎo)出求解艦位的方程如下[7]：

據(jù)所得Δφ和Dep，可據(jù)下式求解艦位：φ=φC+Δφ，λ=λC+Depsecφ，其中φC和λC為推算艦位的緯度和經(jīng)度。

根據(jù)上述方程在計(jì)算機(jī)上編制相關(guān)計(jì)算軟件，即可實(shí)現(xiàn)艦位的計(jì)算機(jī)解算。有一點(diǎn)需要說明的是，用于計(jì)算用的方位AC1和AC2，是經(jīng)過2ψ的大圓改正后的方位值。

3.3 高度差法和移線定位缺乏精度問題的解決對策

因極晝現(xiàn)象的存在，北冰洋航行天文定位大部分時(shí)間僅能依賴基于高度差法的太陽移線定位，其定位精度取決于航跡推算的準(zhǔn)確性。北冰洋特殊的航行環(huán)境使得航跡推算相當(dāng)困難，必然導(dǎo)致高度差法和移線定位缺乏精度。這一問題的解決，一是應(yīng)用一切條件，盡可能提高航跡推算的準(zhǔn)確性；二是研究、應(yīng)用新的不需要推算艦位的定位方法。

上述兩方面的對策，改進(jìn)航跡推算的準(zhǔn)確性不屬于本文的探討范圍，除后文介紹太陽單一艦位線的作用時(shí)概略涉及，不再詳細(xì)論述。研究不需要推算艦位的定位方法，即不再使用高度差法，學(xué)術(shù)界有一些思路，如用迭代法等直接解算天文艦位線方程、基于星圖識別的多星矢量定位技術(shù)等[8-9]。但這些方法尚未推廣應(yīng)用，針對極區(qū)航行的可行性如何仍有待論證，本文不再展開討論。

值得重視的是，單一太陽艦位線雖然無法實(shí)現(xiàn)天文定位，在北冰洋航行中仍具有特殊的價(jià)值，也有利于提高航跡推算的準(zhǔn)確性，因?qū)嶋H航行情況而異，其主要作用可概括為以下3個(gè)方面：

1)作為導(dǎo)航線。當(dāng)艦位線恰好指向目的地時(shí)，將航向保持與艦位線一致即可順利抵達(dá)目的地；當(dāng)沿岸(或冰區(qū))航行且航向與海岸線(冰緣線)平行時(shí)，測定太陽在左右正橫時(shí)的艦位線，可由此判定實(shí)際航跡線的左右偏移量及距海岸(冰緣)的距離；當(dāng)測定太陽在艦首尾方向時(shí)的艦位線時(shí)，可檢查估計(jì)航程計(jì)算誤差，并由此測定艦船實(shí)際航速。

2)與陸標(biāo)艦位線等其他艦位線合用測定艦位。

3)求取近似艦位。在獲得單一太陽艦位線后，由推算艦位作艦位線的垂直線，取其垂足作為近似艦位，這一艦位通常比推算艦位更加接近真實(shí)艦位。

4 北冰洋航行天文定向存在的問題及對策

天文定向的主要內(nèi)容是利用天體測定羅經(jīng)差，常用方法包括觀測太陽方位和北極星方位測定羅經(jīng)差[10]。在北冰洋海域，磁羅經(jīng)和陀螺羅經(jīng)的應(yīng)用都面臨著很大的困難，連續(xù)、準(zhǔn)確地測定羅經(jīng)差成為一項(xiàng)非常重要的工作。北冰洋航行中利用天體測定羅經(jīng)差存在的問題，除北極星的可用性極小外，一是如何利用天體實(shí)現(xiàn)連續(xù)的羅經(jīng)差測定；二是在太陽位于水天線之下，光照環(huán)境良好，所有天體均不可見的時(shí)間段內(nèi)如何實(shí)現(xiàn)天測羅經(jīng)差。

上述問題的解決有賴于為航海引入新的設(shè)備。目前，含有內(nèi)置時(shí)鐘裝置的日光羅盤、晨昏羅盤等設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)羅經(jīng)差的連續(xù)測定，大體解決上述問題。其中，晨昏羅盤利用偏振光，能在太陽位于水天線之下及太陽模糊不清時(shí)實(shí)現(xiàn)太陽方位的測定，是當(dāng)前在所有天體都不可見這一時(shí)間段內(nèi)測定羅經(jīng)差的唯一方法。

5 結(jié) 語

本文基于對北冰洋航行環(huán)境的分析，討論北冰洋航行天文定位導(dǎo)航面臨的問題，并給出了相應(yīng)的解決對策，希望能為我國開展北冰洋航行提供有益的借鑒。需要說明的是，由于缺乏北冰洋航行的經(jīng)歷和必要的參考數(shù)據(jù)，本文部分觀點(diǎn)仍有待用實(shí)踐加以檢驗(yàn)和完善。

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