如今在茫茫大洋上航行的船只主要依靠GPS全球卫星定位系统确定所处的方位，也就是当地的经纬度。而在太空时代到来之前，众多航海家驰骋四海时所依赖的设备，除了罗盘之外就是六分仪了。顾名思义，六分仪的主体就是一个扇形框架，扇形的弧度是60度，也就是圆周的1/6。主要部件由一块固定的半反射玻璃（地平镜）、一块可活动的镜子（指标镜）、望远镜，还有活动臂组成，它可以精确测定天体与地平线之间的夹角，从而推算出地理坐标。

1.八分仪

1731年英国人哈德利和美国费城人戈弗雷各自发明了一种新的航海仪器棗八分仪。它用两块鏡子将太阳或某颗星的投影与地平线排成一条直线，从而确定纬度（即向南或北的距离），它的最大优点是船的运动不影响观测的结果。

2.六分仪的诞生

1731年，哈德利发明了反射象限仪，并很快发展成了六分仪，即测量圆周的1/6的一种弓形仪器。哈德利曾和哈雷一起研制成功了一种反射望远镜。他接着又制造了一种在海上测量角度的仪器。观测者可以通过一面镜子同时看见地平线和太阳，它们之间的角度用边缘标有刻度的象限仪量出来。1732年，英国海军部把量90度夹角的象限仪放在一只快艇上作试验，结果非常精确。于是象限仪成为海军航行的必备仪器。1757年，坎贝尔船长把象限仪弧度扩大，用来量120度的夹角，这样象限仪便变成了六分仪。它由一个三角形的架子组成，一边是一个弧形板，上面上刻度和可以移动的指针。反射镜将夹角需测量的两物体反射到一起，就可以方便地测到角度并计算出该船处在的纬度，以保证船舶沿正确的航线行驶。

3.什么是六分仪

六分仪sextant， 用来测量远方两个目标之间夹角的光学仪器。通常用它测量某一时刻太阳或其他天体与海平线或地平线的夹角，以便迅速得知海船或飞机所在位置的经纬度。六分仪 的原理是牛顿首先提出的。六分仪具有扇状外形，其组成部分包括一架小望远镜，一个半透明半反射的固定平面镜即地平镜，一个与指标相联的活动反射镜即指标 镜。六分仪的刻度弧为圆周的1/6。使用时,观测者手持六分仪，转动指标镜，使在视场里同时出现的天体与海平线重合。根据指标镜的转角可以读出天体的高度角，其误差约为±2～±1。在航空六分仪的视场里,有代替地平线的水准器。这种六分仪一般还有读数平均机构。六分仪的特点是轻便，可以在摆动着的物体如船舶上观测。缺点是阴雨天不能使用。二十世纪四十年代以后，虽然出现了各种无线电定位法，但六分仪仍在广泛应用。

4.六分仪的原理

六分仪所基于的原理很简单：光线的入射角等于反射角。实际上，六分仪也可以测量任意两物体之间的夹角。其原理最初由牛顿（以及更早的胡克）提出；而固定式大型六分仪很早就由各大天文台建造，供天体测量之用（如第谷在汶岛建造的纪限仪、格林尼治天文台的大六分仪等）。

航海用六分仪是在扇形框架背面有手柄供握持用，框架上装有活动臂，图中活动臂最上端即 是指标镜；半反射式地平镜安装在六分仪的左侧（中部，正对望远镜者），地平镜旁边还配有滤光片供测量太阳等明亮天体时使用。测量天体地平高度时，观测者手 持六分仪，让望远镜镜筒保持水平，并从望远镜中观察被测天体经地平镜反射所成的像；同时要调节活动臂，使星象落在望远镜中所见的地平线上。这也是地平镜需要用半反射玻璃制造的原因。

在天体的象与 地平线重合时，该天体高度等于地平镜与指标镜夹角的二倍。通过几何光学中的反射定律，这一点可以很容易地被证明。而根据这一点来恰当地设计圆弧标尺上的刻 度，就可以让观测者直接读出天体高度。为提高读数精度，实际的六分仪活动臂上往往还附有鼓轮和游标尺。六分仪的精度比较高，最高能达到10角秒，且轻便易用，所以它能够迅速取代之前操作复杂的星盘，成为在海洋上测量地理坐标的利器，也彻底解决了精确地确定海上航线这一困扰无数航海家的难题。1769年，库克船长就是在六分仪的帮助下成功抵达塔希提岛观测金星凌日的。

使用六分仪测量经纬度的前提条件是当前时间已知。先用六分仪测量出某天体（一般用太阳）上中天时的地平高度，再查阅天文年历了解当天该天体的赤道坐标，只需代入公式：

就可以得出该地的纬度φ。式中z是天体天顶距（90度减去地平高度），δ是天体的赤纬，t是时角，可以由地方恒星时与天体赤经相减得出，恒星时也可以通过简单计算得到。如果是由太阳位置计算地理纬度，更简便的算法是：

当然，更精确的结果还需要扣除六分仪视差、蒙气差、眼高差、天体的半径差等误差后才能得出。现在某些因子已有专门的改正表可供查阅。

六分仪的结构和光学原理

至于经度的测量，可以通过比较太阳上中天时地方时（由查阅天文年历得出）与出发地的时间之差得出。

六分仪最大的缺点是受天气的影响较大，不能在阴雨天使用。而制造过程中会无可避免地引入机械误差，这也成了限制六分仪精度的一个因素。有一定经验的观测者在正常条件下白天单一观测的均方误差为±0.7′～±1.0′。增加观测次数取平均值,则其均方误差降为单一观测值的

为次数，一般取3、5、7次。天体高度最好为15°～65°。此外，六分仪也可在沿岸航行时用于观测两个地面物标之间水平夹角，用以在海图上定位。

历史上，六分仪除了在航海方面发挥了重大作用外，还曾帮助天文学家编制高精度星表。而星表的编制也促进了航海的发展，同时还给地理坐标的测量带来了重大进步。另外还有航空用六分仪，结构与航海用六分仪基本相同，但望远镜视野中的地平线由水准线代替。现在也有电子六分仪生产。