Sekstant - Polski Serwis Naukowy

sekstant firmy Carl Plath, Hamburg, model z ok. 1885

sekstant niemieckiej (d. NRD) firmy Freiberger Präzisions Mechanik Holding GmbH, Freiberg, model Trommelsextant produkowany współcześnie

Sekstant – kątomierz lusterkowy, optyczny przyrząd nawigacyjny stosowany niegdyś w żeglarstwie i astronomii, służący do mierzenia wysokości ciał niebieskich nad horyzontem, a także kątów poziomych i pionowych pomiędzy obiektami widocznymi na Ziemi. Nazwa pochodzi od łacińskiego słowa sexta, co znaczy szóstą część, ponieważ kątomierz (limbus) – podstawowa część przyrządu, stanowi wycinek jednej szóstej koła. Najczęstszym zastosowaniem sekstantu jest określenie astronomicznej pozycji obserwowanej na podstawie pomiaru wysokości Słońca z kulminacji - tj. o godzinie 12 w południe czasu słonecznego, astronomicznej linii pozycyjnej na podstawie pomiaru wysokości Słońca i czasu (UTC) pomiaru lub określenie pozycji na podstawie pomiarów wysokości gwiazd rano i wieczorem - np. określenie szerokości geograficznej z pomiaru wysokości Gwiazdy Polarnej.

Noniusz to urządzenie pozwalające na zwiększenie dokładności pomiaru długości i kątów; jest to suwak z dodatkową podziałką, przesuwający się wzdłuż podziałki głównej przyrządu. Podziałki są różnej gęstości, ale pojedyncze ich działki mają wspólną wielokrotność - to umożliwia powstanie długości różnicowych (kątów różnicowych), które odpowiadają wzrostowi dokładności pomiaru. Rozróżniamy noniusze liniowe, służące do pomiarów związanych z długościami (jak również np. z głębokościami), oraz noniusze kątowe - do mierzenia kątów.

Radionamierzanie (radiopelengacja, radiogoniometria) – rodzaj radiolokacji polegający na wyznaczaniu położenia obiektu poprzez wykorzystanie prostoliniowego rozchodzenia się fal radiowych. Radionamiaru dokonuje się za pomocą radionamierników (radiogoniometrów). Wynikiem radionamierzania jest wyznaczenie na mapie prostych, których punkt przecięcia określa położenie obiektu lokalizowanego. W żegludze najczęściej radionamiernik jest zamontowany na statku. Chcąc określić pozycję należy:

W nawigacji terrestrycznej za pomocą sekstantu mierzy się kąt pionowy lub kąty poziome służy to do łatwego określenia odległości od mierzonego obiektu, stosując przybliżony wzór: $d=\frac{13}{7} \times \frac {h}{\alpha }$

lub $d=1,8566 \times \frac {h}{\alpha }$

gdzie:
d - przybliżona odległość w Mm
h - wysokość mierzonego obiektu lub odległość między dwoma pionowymi obiektami odczytana z mapy (pomiar kąta poziomego), w metrach,
α - zmierzony sekstantem kąt w minutach, pod jakim widać obiekt.

Sposób dokonania pomiaru sekstantem

Pomiar za pomocą sekstantu polega na wycelowaniu lunetki na horyzont i obracaniu ruchomym ramieniem (alidadą) do momentu, kiedy obraz obserwowanego ciała, odbity w dwu zwierciadłach (ruchomym i nieruchomym podzielonym na połowy: przezroczystą i odbijającą), pokryje się z horyzontem widzianym przez przezroczystą część zwierciadła. Kąt odczytuje się na skali wygrawerowanej na limbusie przy pomocy noniusza lub śruby mikrometrycznej. Rzeczywista wysokość jest dwukrotnie większa od kąta przesunięcia alidady, dlatego – aby uniknąć konieczności mnożenia wyniku przez dwa – podziałka jest dwukrotnie zagęszczona. Tym samym zakres pomiarowy sekstantu wynosi 2 × 1/6 kąta pełnego, czyli 120°.

Busola magnetyczna to urządzenie nawigacyjne wskazujące kierunek bieguna magnetycznego, dzięki posiadanej igle magnetycznej. Posiada przy tym również przyrządy celownicze (najczęściej w postaci muszki i szczerbinki), które pozwalają określić azymut dla dowolnego kierunku w terenie.

Limbus - część teodolitu lub niwelatora (jeśli niwelator posiada koło poziome), mająca postać metalowego lub szklanego krążka, z naniesioną na obwodzie podziałką kątową - 400 gradów bądź 360 stopni. W nowoczesnych instrumentach geodezyjnych limbus przyjmuje postać elementu zdolnego wytworzyć impulsy elektryczne zliczane następnie przez specjalne układy i przeliczane na kąty. Nad limbusem, współśrodkowo, osadzona jest alidada.

Pomiarów dokonuje sie z dokładnością do 0,1 minuty kątowej. W astronawigacji pozwalałoby to teoretycznie na oznaczenie położenia statku z dokładnością do 0,1 mili morskiej czyli 185 metrów. W praktyce, ze względu na szereg czynników wpływających na dokładność pomiaru, ostateczna dokładność jest kilkanaście razy gorsza.

6 (sześć) – liczba naturalna następująca po 5 i poprzedzająca 7. 6 jest też cyfrą wykorzystywaną do zapisu liczb w różnych systemach, np. w ósemkowym, dziesiętnym i szesnastkowym systemie liczbowym. Warunek podzielności zapisanej w systemie dziesiętnym liczby przez 6 to, aby suma jej cyfr była podzielna przez 3 i ostatnia cyfra była podzielna przez 2.

Kulminacja - zjawisko polegające na uzyskaniu przez dane ciało niebieskie maksymalnej bądź minimalnej wysokości w trakcie obrotu sfery niebieskiej. Kulminacje dzielimy na górną zwaną też górowaniem, lub dolną określaną także jako dołowanie. Oba rodzaje kulminacji odbywają się na tym samym kole wielkim, przechodzącym przez oba bieguny niebieskie oraz zenit i nadir, zwanym południkiem niebieskim.

Sekstant został wynaleziony w 1731 roku przez angielskiego matematyka i wynalazcę szeregu przyrządów optycznych (mylnie podaje się, że był astronomem) Johna Hadleya (1682-1744) i praktycznie do dzisiaj pozostał w tej samej postaci.

Obecnie sekstant jest już przyrządem pomocniczym, używanym sporadycznie. Długo utrzymywał się w nawigacji morskiej, szczególnie z dala od lądu, gdzie nie docierały sygnały radiolatarni i systemów radionawigacyjnych. Wyszedł z użycia od czasu upowszechnienia odbiorników GPS. Mimo wszystkich niedogodności, astronawigacja stanowi przedmiot wykładany na kierunkach nawigacyjnych uczelni morskich, sekstant zachował znaczenie jako pomocniczy przyrząd nawigacyjny, uniezależniający od działania pokładowej instalacji elektrycznej oraz od systemów nawigacyjnych obsługiwanych przez człowieka (GPS, który może zostać wyłączony lub zakłócony). Przydatny ponadto w żegludze okołobiegunowej (strefy podbiegunowe), gdzie działanie systemów nawigacyjnych nie jest dokładne (brak lub niedostateczna liczba satelitów), oraz w żegludze przybrzeżnej do określenia odległości.

Mikrometr (zwany także mikromierzem, dla odróżnienia od mikrometra, jako jednostki miary) - przyrząd pomiarowy służący do mierzenia przedmiotów z dokładnością rzędu 0,01 mm.

Nawigacja terrestryczna - (od terra - łac. ziemia) - dział nawigacji morskiej - prowadzona przy zachowaniu widoczności lądu - ustalanie miejsca, w którym znajduje się statek, przy wykorzystaniu lądowych znaków nawigacyjnych lub charakterystycznych elementów topograficznych (wyspy, przylądki, szczyty gór, latarni morskich lub w dzień kształtu ich wież lub innych charakterystycznych, widocznych z morza obiektów, oznaczonych na mapach morskich i opisanych w wydawnictwach nawigacyjnych (locjach), jak wieże kościołów, kominy, itp.)).

Termin sekstant jest często mylony z terminem sekstans, który oznacza miarę czasu. Sekstans to szósta część czegoś, np. godziny (podobnie jak kwadrans to część czwarta).

Inne niegdyś stosowane przyrządy w nawigacji to: astrokompas, astrolabium, busola, kompas, kwadrant, laska Jakuba, oktant, torquetum.

Zobacz też

Gwiazdozbiór Sekstantu

oktant

teodolit

Przypisy

A Short History of C.PLATH (pl. historia firmy C. Plath) (ang.). Sperry Marine. [dostęp 2010-10-28].
niem. dosłownie: sekstant bębnowy - sekstant z bębnem - śrubą mikrometryczną - w odróżnieniu od starszych modeli wyposażonych w noniusz
Trommelsextant Technische Daten (pl. specyfikacja techniczna Trommel Sextant na stronie producenta) (niem.). Freiberger Präzisions Mechanik Holding GmbH. [dostęp 2010-10-28].
mierząc kąt poziomy - sektant trzyma się w płaszczyźnie horyzontalnej
SECTION VIII - THE SEXTANT (ang.). W: Navigation course [on-line]. US Coast Guard. [dostęp 2010-10-29].
Vertical sextant angle (ang.). Sailing Issues. [dostęp 2010-10-29].

Literatura

Józef Gawłowicz: Opowieści nawigacyjne. Szczecin: PPH Zapol Dmochowski, Sobczyk, 2007, s. 303. ISBN 9788375180251.

Antoni Ledóchowski: Astronawigacja. Gdańsk: Wydawnictwo Morskie, 1972, s. 104. OCLC 177311829.

Karol Olgierd Borchardt: Astronawigacja. Gdynia: Oficyna Wydawnictwo Miniatura, 2007, s. 138. ISBN 8389915146.

Wikimedia Commons ma galerię ilustracji związaną z tematem:
Sekstant

Żeglarstwo – niegdyś odmiana transportu, dziś dyscyplina sportów wodnych, oraz rodzaj turystyki lub rekreacji, a także forma szkoleń – zarówno dla późniejszych marynarzy, oficerów i kapitanów jednostek, jak i jako tzw. szkoła charakterów dla młodzieży.

Global Positioning System (GPS) - właściwie GPS-NAVSTAR (ang. Global Positioning System – NAVigation Signal Timing And Ranging) – jeden z systemów nawigacji satelitarnej, stworzony przez Departament Obrony Stanów Zjednoczonych, obejmujący swoim zasięgiem całą kulę ziemską. System składa się z trzech segmentów: segmentu kosmicznego - 31 satelitów orbitujących wokół Ziemi na średniej orbicie okołoziemskiej; segmentu naziemnego - stacji kontrolnych i monitorujących na ziemi oraz segmentu użytkownika - odbiorników sygnału. Zadaniem systemu jest dostarczenie użytkownikowi informacji o jego położeniu oraz ułatwienie nawigacji po terenie.