Sextant

Sextant produs de compania Louis-Félix Védy și păstrat la Museo Galileo, Florența.

Un bărbat intenționează să folosească un sextant (ștampila Insulelor Feroe ).

Sextantul este un instrument folosit pentru a măsura unghiul de înălțime al unui obiect ceresc deasupra orizontului . Din punct de vedere tehnic, măsurarea se face prin alinierea obiectului cu orizontul. Data și unghiul de măsurare sunt utilizate pentru a calcula o poziție specifică pe o hartă nautică sau aeronautică și sunt utilizate, de exemplu, prin observarea Soarelui la prânz pentru a identifica latitudinea .

Scala unui sextant este de 60 °, egală cu 1/6 dintr-o circumferință, în timp ce un octant are o scală egală cu 1/8 dintr-o circumferință sau 45 °. Acest dispozitiv a fost folosit până în 1767 , anul în care a fost publicată prima ediție a almanahului nautic , o hartă pe care au fost raportate distanțele lunare , care a permis navigatorilor vremii să identifice data în raport cu unghiul dintre soare și luna . Cu toate acestea, acest unghi a depășit uneori 90 °, ceea ce face imposibilă utilizarea octantului și deschide calea pentru utilizarea sextantului.

Istorie

Amedeo di Benedetto di Giovan Maria (Nobilul baronilor din Reda) a descifrat un document vechi, despre care se crede că a fost găsit în interiorul unei piramide egiptene, care ar urma la această civilizație utilizarea unui prototip de sextant pentru a se orienta în pustiul prin stele. ^[1]

Principiul de funcționare

Sextantul exploatează principiul dublei reflecții: dacă o rază de lumină suferă o dublă reflexie pe același plan, unghiul de deviere este dublu față de unghiul format de suprafețele reflectante. Scala sextantă este de 60 ° reală, dar este gradată dublu, astfel încât să citească direct de două ori unghiul format de cele două oglinzi. Sir Isaac Newton a fost descoperitorul principiului dublei reflecții în instrumentele de navigație, dar această cercetare nu a fost niciodată publicată. Ulterior, doi bărbați, independent unul de celălalt, au redescoperit sextantul în jurul anului 1730 : John Hadley ( 1682 - 1744 ), matematician englez și Thomas Godfrey , ( 1704 - 1749 ), inventator american. Sextantul a înlocuit astrolabul , până atunci instrumentul principal de navigație.

Beneficii

Comparativ cu astrolabul, sextantul are avantajul că este posibil să se vadă un obiect în raport cu orizontul, mai degrabă decât în raport cu instrumentul, permițând o măsurare mai precisă. Când orizontul și obiectul ceresc sunt văzute, ele sunt de fapt staționare, chiar dacă barca se mișcă. Acest lucru se întâmplă deoarece colimarea celor două puncte are loc prin reflectarea a două oglinzi care scad mișcarea cauzată de navă.

Căpitanul Nemo folosind un sextant la bordul navei Nautilus în Douăzeci de mii de leghe sub mare .

Observația dintr-un sextant în urmă colimează două puncte de vedere: unul, prin oglinda mobilă, este cerul sau un obiect plasat în bolta cerului, celălalt, prin oglinda fixă, este orizontul. Printr-o ajustare adecvată, imaginea părții inferioare a obiectului ceresc este adusă pentru a atinge orizontul. Măsurarea se face în același timp cu ora și ziua. Unghiul de înălțime față de scară, numit vernier , este apoi citit și înregistrat odată cu data. Data și ora sunt folosite pentru a extrage din efemeridă datele obiectului ceresc, utile pentru calcul.

Măsurarea este apoi transformată într-o poziție utilizând diverse proceduri matematice. Cea mai simplă metodă este de a desena cota obiectului țintă pe un glob sferic. Intersecția a două sau mai multe cercuri de elevație, referitoare la două sau mai multe obiecte cerești, oferă o locație precisă.

Sextantul este un instrument delicat. Dacă cade, arcul, care este cea mai importantă parte, s-ar putea îndoi și, în consecință, să-i compromită acuratețea. Cu toate acestea, este posibil să-l măcinați cu instrumente speciale de măsurare sau cu optică de precizie. Oglinzile, pe de altă parte, sunt calibrate în paralel prin intermediul unor distanțiere de precizie plasate pe suprafața lor.

Anatomia unui sextant

Diagrama unui sextant

Brațul numit „alidade” mișcă „oglinda în mișcare”. Indicatorul sau „ghidul” indică „membrul sau arcul” pentru a arăta măsurarea acestuia. „Oglinda fixă” face parte integrantă din cadru și este de diferite tipuri. Cadrul leagă toate componentele împreună. Integral cadrului, opus oglinzii fixe, este „telescopul”.

Există două tipuri de sextant; Ambele dau rezultate bune, deci este doar o chestiune de preferință personală.

Sextantul tradițional are o oglindă parțială fixă sau o jumătate de orizont. Împărțiți câmpul vizual în două. Exteriorul este transparent și orizontul este vizibil. Partea internă este reflectantă și obiectul ceresc care trebuie văzut este vizibil, reflectat și de oglinda mobilă. Avantajul este că atât orizontul, cât și obiectul ceresc sunt iluminate și, prin urmare, cât mai vizibile posibil. Acest lucru este folosit mai ales în timpul zilei cu soarele sau la amurg cu stelele, când orizontul este ușor de văzut. Cu toate acestea, este necesar să vă asigurați că partea inferioară a obiectului ceresc atinge orizontul.

Sextantul cu orizont complet utilizează o oglindă semi- argintie care permite o vedere totală a orizontului. Această caracteristică facilitează observarea momentului în care partea inferioară a obiectului ceresc atinge orizontul.

Este evident că, în ambele tipuri, o oglindă mai mare permite un câmp vizual mai mare și, în consecință, o căutare mai ușoară a obiectului ceresc. Sextantele moderne au oglinzi de 5 cm în diametru, în timp ce în secolul anterior rareori depășeau 2,5 cm.

Când orizontul nu este vizibil, se folosește un orizont artificial : în caz de ceață, nopți fără lună, când privim printr-o fereastră sau când orizontul este ascuns în spatele copacilor sau clădirilor. Sextantii profesioniști montează orizonturi artificiale constând de obicei dintr-o oglindă care indică o bulă de aer situată într-un tub umplut cu fluid. Mulți dintre ei au și filtre pentru a vedea soarele și a reduce efectele ceții.

Multe tipuri de sextanți au 1 până la 3 monoculare . Mulți utilizatori profesioniști preferă un singur ocular care permite un câmp vizual mare și luminos, care poate fi folosit chiar și noaptea. Unele montează amplificatoare monoculare pentru a crește luminozitatea mai ales în cazul nopților fără lună. Alții preferă să utilizeze un orizont artificial iluminat.

Sextantele profesionale sunt capabile să măsoare până la 1 minut de grad, adică 1/60 de grad . Cu cele mai precise puteți face măsurători, printr-un vernier , până la 0,2 minute de grad. Deoarece un minut de grad de eroare corespunde cu aproximativ o milă marină , cea mai mare precizie care poate fi obținută din navigația cerească este de aproximativ 0,1 mile marine, care corespunde la aproximativ 200 de metri , egală cu aproximativ 186 de metri .

O modificare a temperaturii poate deforma arcul sextantului creând inexactități. Mulți navigatori îl plasează de obicei într-o carcasă etanșă, capabilă să o mențină cât mai echilibrată posibil cu privire la temperatura exterioară.

De obicei, un cadru standard este capabil să stabilizeze erorile cauzate de o modificare a temperaturii. Butoanele sunt separate de arc și cadru care în acest fel nu se deformează.

Sextanții folosiți la tropice sunt adesea vopsite în alb pentru a reflecta lumina soarelui; în acest fel rămân relativ proaspete. Cele de înaltă precizie sunt construite într-un aliaj special numit invar , a cărui proprietate principală este de a avea un coeficient scăzut de expansiune termică . S-au construit chiar și sextanți din cuarț sau ceramică, supuși unei expansiuni termice foarte scăzute. Alama are o dilatare termică mai mică decât aluminiul , dar acesta din urmă este mai ușor și este nevoie de mai puțin efort pentru a-l utiliza.

Sextantele de aer sunt în prezent scoase din producție, dar la vremea lor aveau caracteristici particulare: un orizont artificial și dispozitive mecanice capabile să stocheze sute de măsurători pe țintă pentru a compensa accelerațiile aleatorii ale fluidului de orizont artificial. Cele mai vechi sextante dețineau o etapă vizuală dublă: un standard și altul conceput pentru cabină.

Sextantul „Bris”

Etape de utilizare a sextantului

Sven Yrvind și-a dezvoltat propriul sextant low cost, numit „Bris”, echipat cu echipamente spartane și folosit pentru traversări oceanice . „Bris” este foarte precis, funcționează la un interval fix , în ciuda faptului că este echipat cu o tehnică de construcție cu impact tehnologic redus. Se compune din trei oglinzi înguste, plate, montate rigid în formă de V. Când soarele sau luna este văzută prin V, acestea sunt împărțite în opt imagini. Sextantul este mic, suficient de robust pentru a fi ținut într-o rază de 2cm pe o carcasă înaltă de 3cm și agățat în jurul gâtului cu o sfoară.

„Bris” se calibrează pe poziții geografice cunoscute, cu un ceas bun și un almanah nautic. Soarele și Luna au aceeași amplitudine unghiulară atunci când sunt privite de la suprafața pământului, astfel încât ambele pot fi utilizate pentru calibrare.

Pe măsură ce îl utilizați, așteptați până când marginea imaginii atinge orizontul, apoi înregistrați timpul și reduceți obiectivul folosind unghiul înregistrat pentru acea margine a imaginii.