Секстан (Секстант) — прибор астрономической навигации
Для решения навигационных задач широкое применение находит изобретенный еще в XVIII в. секстан. С одной стороны, он используется для прямого измерения вертикального угла между горизонтом и выбранным для определения местонахождения судна небесным телом, а с другой стороны — для измерения горизонтального угла при решении наземных навигационных задач. Если, например, пеленгуется Солнце, штурман с помощью телескопа благодаря маленькому, до половины прозрачному зеркалу, нивелирует вначале горизонт. Затем он поворачивает большое зеркало с алидадой до тех пор, пока не получит на проекции нижний край Солнца, лучи которого, отражаясь от большого зеркала к маленькому, с помощью телескопа становятся видимыми для штурмана. По градусной шкале лимба он определяетмгновенную высоту Солнца над горизонтом в градусах. Расстояние до зенита Солнца вычисляется как разность между высотой зенита, которая всегда составляет 90°, и измеренной высотой.
Секстан
1 — зенитное расстояние; 2 — высота зенита 90°; 3 — большое зеркала; 4 — телескоп; 5 — лимб; 6 — алидада; 7— маленькое зеркало; 8 — высота.
Большое значение для определения местонахождения судна имеет угол зенитного расстояния, поскольку он совпадает с углом в центре Земли, который получается между точкой наблюдения и так называемой точкой изображения. Точка изображения представляет собой место на поверхности Земли, в котором она пересекается с воображаемой соединительной линией центр Земли — небесное тело. На Земле можно всегда найти такую точку, по отношению к которой небесное тело будет точно перпендикулярно, т. е. иметь высоту 90°, соответственно зенитное расстояние 0°. От любой другой точки, если смотреть с дневной стороны Земли, Солнце в зависимости от времени года и суток имеет определенное зенитное расстояние, которое, как и точку изображения, можно определить по Морскому астрономическому ежегоднику. Если, например, штурман по пути на Кубу в Атлантическом океане с помощью секстана берет пеленг Солнца и получает относительно своего местонахождения зенитное расстояние 25°36′, то, учитывая, что каждой угловой минуте на большом круге поверхности Земли соответствует расстояние в 1 морскую милю, он может определить, что находится на окружности радиусом 25X60=1536 морских миль. Для установления местонахождения судна на этой окружности, которая благодаря своему диаметру в месте наблюдения имеет вид прямой линии, штурман выбирает предполагаемую точку, вблизи которой, как он рассчитывает, находится судно. По морским (навигационным) таблицам он определяет, что точка изображения находится от предполагаемой в северном направлении под углом 112°. Под этим углом штурман проводит прямую через точку предполагаемого местонахождения корабля до точки изображения, которая является радиусом, перпендикулярным к окружности предполагаемого, а также и истинного местонахождения. Однако перпендикулярными к линии под углом 112° являются прямые предполагаемого и истинного местонахождения судна. По навигационным таблицам можно определить, что Солнце к моменту времени наблюдения имеет в предполагаемом месте зенитное расстояние 25°48′, т. е. на 12° больше, чем в месте наблюдения. Таким образом, судно оказывается на 12 миль ближе к точке изображения, чем предполагалось.
Определение местонахождения по Солнцу
1 — зенит предполагаемого места; 2 — зенит места наблюдения; 3 — зенитное расстояние в предполагаемом месте; 4 — зенитное расстояние в месте наблюдения; 5 — пеленг точки изображения; 6 — точка изображения; 7 — солнечные лучи; 8 — окружность места наблюдения; 9 — окружность предполагаемого места; 10 — центр Земли; 11 — точка наблюдения; 12 — зенитное расстояние, предполагаемое место — точка наблюдения; 13 — предполагаемое место; 14 — направление на Север.
Источник
Секстант
Секста́нт (секстан) — навигационный измерительный инструмент, используемый для измерения высоты светила над горизонтом с целью определения географических координат той местности, в которой производится измерение. Например, измерив высоту Солнца в астрономический полдень, можно, зная дату измерения, вычислить широту местности. Строго говоря, секстант позволяет точно измерять угол между двумя направлениями. Зная высоту маяка (с карты), можно узнать дистанцию до него, измерив угол между направлением на основание маяка и направлением на верхнюю часть и произведя несложный расчёт. Также можно измерять горизонтальный угол (то есть в плоскости горизонта) между направлениями на разные объекты.
На современном морском судне до сих пор можно найти секстант или даже два, правда используются они не часто, в основном для поддержания практических навыков у судоводителей.
Длина шкалы секстанта составляет 1/6 от полного круга или 60°, название секстанта происходит с латыни (sextans, — tis — шестая часть).
В секстанте используется принцип совмещения изображений двух объектов при помощи двойного отражения одного из них. Этот принцип был изобретён Исааком Ньютоном в 1699 году, но не был опубликован. Два человека независимо изобрели секстант в 1730: английский математик Джон Хадли и американский изобретатель Томас Годфри. Секстант вытеснил астролябию как главный навигационный инструмент.
Содержание
История
Квадра́нт — ранний прототип секстанта, астрономический инструмент для определения высот светил. Квадрант состоит из пластины с лимбом в четверть окружности для отсчёта углов и планки (либо телескопа) для фиксации угла, прикреплённой к этой пластине одним концом.
Стенной квадрант
Стенной квадрант был одним из важнейших наблюдательных инструментов дооптической астрономии. В странах исламского мира самыми крупными были стенные квадранты ал-Бируни (R = 7,5 м), Насир ад-Дина ат-Туси в Марагинской обсерватории (R = 6,5 м), а также гигантский инструмент обсерватории Улугбека в Самарканде (R = 40 м). Эти инструменты обеспечивали наивысшую точность измерений для своего времени. [1]
Преимущества
Главная особенность секстанта, которая позволила ему вытеснить астролябию, состоит в том, что при его использовании высота светила измеряются относительно горизонта, а не относительно самого инструмента. Это даёт бо́льшую точность. При наблюдении через секстант горизонт и светило совмещаются в одном поле зрения, и остаются неподвижными относительно друг друга, даже если наблюдатель находится на плывущем корабле. Это происходит, потому что секстант показывает неподвижный горизонт прямо, а астрономический объект — сквозь два противоположных зеркала.
Устройство
Части секстанта смонтированы на раме, образованной двумя радиусами и дугой, которая называется лимбом. С помощью секстанта можно измерять углы до 140° влево от нулевого индекса и до 5° вправо, эти отметки находятся на лимбе. На левом радиусе неподвижно установлены малое зеркало и светофильтры. Половина поверхности малого зеркала прозрачна. В вершине рамы на подвижном радиусе, называемом алидадой, укреплено большое зеркало. На другом конце алидады укреплён отсчётный барабан, разделённый на 60-минутные деления. Труба вставляется в специальную стойку на раме секстанта.
Использование
Изображение в секстанте совмещает в себя два вида. Первый — вид неба через зеркала. Второй — вид горизонта. Секстант используют, регулируя рычаг и установочный винт до тех пор, пока нижний край изображения светила не коснётся горизонта. Точный момент времени, в который проводится измерение, засекает помощник с часами. Затем угол возвышения считывается со шкалы, верньера и установочного винта, и записывается вместе со временем.
После этого нужно преобразовать данные с помощью некоторых математических процедур. Самый простой метод — нарисовать равновозвышенный круг используемого астрономического объекта на глобусе. Пересечение этого круга с линией навигационного счисления или другим указателем даёт точное местоположение.
Секстант — чувствительный инструмент. Если его уронить, то дуга может погнуться. После падения он может потерять точность.
Астрономический инструмент
Секстантом назывался также старинный астрономический инструмент. Именно этот инструмент (а не навигационный прибор) увековечен на небе астрономом Яном Гевелием в виде одноимённого созвездия.
См. также
Примечания
- ↑ Таги-заде А. К. Квадранты средневекового Востока. Историко-астрономические исследования, 13, 1977, с. 183—200.
Литература
- Галенко В. И. Курс — Север: (Штурманам, прокладывающим курс кораблям, посвящается) / Художники: В. Г. Савчук, А. З. Маркелов; Фотографии автора. — Мурманск: Кн. изд-во, 1978. — 192 с. — 30 000 экз. (в пер.)
- Краснов В. Н. История навигационной техники: Зарождение и развитие технических средств кораблевождения / Институт истории естествознания и техники им. С. И. Вавилова РАН.. — М .: Наука, 2001. — 312 с. — 420 экз. — ISBN 5-02-013119-9 (в пер.)
Ссылки
Древнегреческая астрономия