Секстант

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Секстант

Секста́нт, секстан (от лат. sextans (род. п. sextantis) — шестой, шестая часть) — навигационный измерительный инструмент, используемый для измерения высоты Солнца и других космических объектов 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, род. sextantis — 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 году: английский математик Джон Хэдли и американский изобретатель Томас Годфри[en]. Секстант вытеснил астролябию как главный навигационный инструмент.

История[править | править вики-текст]

Квадрант

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[править | править вики-текст]

Вид остатков секстанта в обсерватории Улугбека в Самарканде

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[править | править вики-текст]

Главная особенность секстанта, которая позволила ему вытеснить астролябию, состоит в том, что при его использовании высота светила измеряется 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[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

Использование секстанта для определения высоты Солнца над горизонтом

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.

Регулировка[править | править вики-текст]

Ввиду чувствительности инструмента сбить его настройку очень легко. Поэтому необходима частая подстройка.

Есть четыре основных ошибки, устраняемые подстройкой.

Ошибка большого зеркала
Большое зеркало не перпендикулярно плоскости лимба. Для проверки нужно установить алидаду приблизительно на 60°, и держа секстант горизонтально на вытянутой руке лимбом от себя, заглянуть в большое зеркало. Отражённое изображение лимба должно составлять продолжение его прямо, без излома. Если это не так, нужно настроить большое зеркало, чтобы отражение дуги лимба в зеркале продолжало её гладко и непрерывно.
Ошибка малого зеркала
Малое зеркало не перпендикулярно плоскости лимба. Для проверки нужно посмотреть через секстант на звезду. Затем вращать установочный винт вперед и назад, так чтобы провести отражённое изображение поверх неотражённого. Если при отражённое изображение проходит точно поверх неотражённого, то ошибки нет. Если отражённое изображение смещено в сторону — малое зеркало не перпендикулярно плоскости лимба. Впрочем, эта ошибка не слишком существенна для работы.
Ошибка параллельности
Ось телескопа (монокуляра) не параллельна плоскости лимба. Для проверки нужно совместить в секстанте изображения двух звезд расположенных под углом 90° или более и плавно перемещать секстант так, чтобы совмещенное изображение звезд переходило из одной стороны области видимости в другую. Если звезды разделяются, то ось телескопа (монокуляра) не параллельна плоскости лимба и секстант нуждается в подстройке.
Ошибка индекса
При нулевом положении алидады большое и малое зеркала должны быть параллельны друг другу. Для проверки следует установить алидаду на ноль и посмотреть на горизонт. Если линии прямо видимого и отраженного горизонтов совпадают — ошибки нет. Если один выше другого, нужно отрегулировать положение большого зеркала.

Астрономический инструмент[править | править вики-текст]

Секстант Яна Гевелия.

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[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Таги-заде А. К. Квадранты средневекового Востока. Историко-астрономические исследования, 13, 1977, с. 183—200.

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]