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天氣變了,同一顆低空星的位置修正也一樣嗎?

除了星星有多高,氣壓和溫度也影響光在空氣中的彎曲。

天空座標與觀測

在先前的折射實驗裡,我們固定了標準大氣。現在保持方向不變,試著改變氣壓或溫度;也可以反過來,已知看到的方向,估計未經折射的幾何方向。

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先猜一下

維持真高度相同,氣壓和溫度改變,折射一定不變嗎?

查看答案與解釋

會改變 — 氣壓和溫度影響空氣折射性質。

再把體驗和科學連結起來

先確定輸入是什麼意思

給真實高度,要往上修正;給看見的高度,要扣去折射。兩條公式的自變數不同。

真實→視:Sæmundsson;視→真實:Bennett

讓氣壓改變

本課近似修正與氣壓成正比。它不是完整天氣預報。

R乘以 P/1010

溫度也會影響修正

在同壓力下,較冷空氣通常產生較大折射;本式採用近似溫度因子。

R再乘以 283/(273+T)

低空結果要保留不確定性

原書用太陽上下緣說明不同高度修正不同,圓盤會被壓扁。真實地平線附近大氣並不穩定。

Bennett:R=cot(h視+7.31/(h視+4.4))

把計算鏈展開

R真實→视 = 1.02 / tan(h真+10.3/(h真+5.11)) R视→真實 = 1 / tan(h视+7.31/(h视+4.4)) f天气 = (P/1010) × 283/(273+T) h视 = h真 + f天气 R真實→视/60 h真 = h视 − f天气 R视→真實/60

括號內高度用度,R用角分,P用hPa,T用攝氏度。先選擇輸入是真實還是視高度,再用對應公式;兩個經驗公式不嚴格互逆。

試一試

先用標準氣壓溫度,再降低溫度。輸入「真實高度」和輸入「看到的高度」是相反的問題,不要混用兩個公式。

動手看一遍 →

符號不用背

h/h視
真實/視高度,度
R
折射角分
P/T
氣壓hPa/溫度°C

演算法、精確度與適用範圍

補足Bennett反向近似、P/T縮放及原書16.a太陽圓盤扁率計算。直徑32′的例題按下緣視高0.5°反推真下緣、加直徑再正推上緣;兩種近似不構成精確互逆,不能以強制往返相等掩蓋模型精度。

我的理解檢查

已經給出視高度時,要估計真高度應?

扣去折射修正 — 已見方向通常被抬高,需要反推。

本課氣象因子能取代真實天氣觀測嗎?

不能 — 它只是標準公式的近似縮放。

太陽上下緣折射不同,會怎麼樣?

視圓盤可能變扁 — 改變的是視形狀。

先分清已知的是哪一種高度,再選公式;低空觀測尤其不能把標準大氣當作真實天氣。

Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · 第 16 章

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