Sextant

Sextant

El sextant és un instrument que permet medir la separació angular entre dos objectes, tals com dos punts d'una costa o un astre, generalment el Sol, i el horisó. Coneixent l'elevació del Sol i la hora del dia es pot determinar la latitut a la que es troba l'observador. Esta determinació s'efectua en prou precisió per mig de càlculs matemàtics senzills a partir de les llectures obtingudes en el sextant.

Un primer model va ser el trobat en l'Observatori de Samarcanda (Uzbekistan), elaborat per científics àraps en el XV. Este instrument, que va reemplaçar al astrolabio per tindre major precisió, ha segut durant varis sigles de gran importància en la navegació marítima i també en la navegació aérea, fins que, en els últims decenis de el XX, s'han impost sistemes més moderns com la determinació de la posició per mig de satèlits. El nom sextant prové de l'escala de l'instrument, que comprén un àngul de 60 graus, o siga, un sext d'un círcul complet.

Sir Isaac Newton (1643-1727) va inventar un instrument de navegació de doble reflexió, pero mai es va publicar. Més vesprada, dos hòmens varen desenrollar de manera independent l'octant al voltant de 1730: el matemàtic anglés John Hadley (1682-1744) i l'òptic de Filadèlfia Thomas Godfrey (1704-1749). L'octant, i el sextant més tart, varen substituir al quadrant de Davis com el principal instrument per a la navegació.

Forma d'operació en el sextant

Per a determinar l'àngul entre dos punts, per eixemple entre l'horisó i un astre, primer és necessari assegurar-se l'utilisació de diferents filtres si l'astre que es va a observar és el Sol (molt important per les greus seqüeles oculars que pot generar). Ademés, cal proveir-se d'un cronómetro molt precís i ben ajustat al segon, per a poder determinar l'hora exacta de l'observació, i d'eixe modo anotar-la per als següents càlculs que es van a realisar.

Per a portar a terme estes medicions, el sextant dispon de:

1. Un espill mòvil, en una agulla (alidada) que senyala en l'escala (llim) l'àngul medit.
2. Un espill fix, que en la seua part mija permet vore a través d'ell.
3. Una mira telescòpica.
4. Filtres de protecció ocular.

Per a medir l'altura d'un astre es coloca el sextant perpendicularment i s'orienta l'instrument cap a la llínea de l'horisó. Acte seguit es busca l'astre a través de la mira telescòpica, desplaçant l'espill mòvil fins a trobar-ho. Una volta localisat, es fa coincidir en el reflex de l'horisó que es visualisa directament en la mitat de l'espill fix. D'eixe modo es vorà una image partida, en un costat l'horisó i en l'atre l'astre.

A continuació es fa oscilar lleument el sextant (en un gir de la nina) per a fer tangente l'image de l'horisó en la del sol i d'eixe modo determinar l'ajust precís d'abdós. Lo que marque el llim serà l'àngul que determina la «Altura Instrumental» o Observada d'un astre a l'hora exacta mida al segon. Despuix de les correccions pertinents es determina la «Altura Verdadera» de dit astre, senya que servirà per al procés d'averiguar la situació observada astronómicament.

Ventages

De la mateixa manera que el quadrant de Davis (també cridat "backstaff"), el sextant permet medir els objectes celests en relació en l'horisó, en lloc de fer-ho en relació en l'instrument. Açò permet una gran precisió. No obstant, a diferència del quadrant de Davis, el sextant permet l'observació directa de les estreles durant la nit, quan el backstaff és difícil d'usar. Per a utilisar el sol com a referència, es pot realisar una observació directa del sol sempre que el sextant posseïxca filtres per a la protecció ocular.

Ya que la medició és sobre l'horisó, la busca de medició és un raig de llum que aplega fins a l'horisó. La mida es veu, puix, llimitada per la precisió angular de l'instrument i no pel error sen associat a la llongitut d'una alidada, com en els astrolabios o en els instruments d'época similar.

El sextant no requerix un objectiu completament estable, ya que medix un àngul relatiu. Per eixemple, quan un sextant s'utilisa en un barco en moviment, l'image de l'horisó i els objectes celests es mouen en el camp de visió. No obstant, la posició relativa de les dos imàgens es mantindrà estable, i sempre que l'usuari puga determinar que l'objecte celest toca l'horisó, l'exactitut de la medició serà bona en comparació a la magnitut del moviment.

El sextant no requerix electricitat, a diferència de moltes formes de navegació modernes o de qualsevol atre instrument humà (com els satèlits GPS). Per estes raons, es considera de caràcter eminentment pràctic mantindre un sextant entre les ferramentes de navegació en els bucs.

Anatomia d'un sextant

El braç índex mou el espill índex. El indicador senyala en el arc la mida. El cos manté tot unit.

Existixen dos tipos de sextants. Abdós tipos poden donar bons resultats, i l'elecció entre ells és personal:

1) Els sextants tradicionals tenen un espill semihorizonte, que dividix el camp de visió en dos. Per un costat, es veu l'horisó, en l'atre, l'objecte celest. La ventaja d'este tipo és que tant l'horisó com l'objecte celest es veuen tan lluents i clars com és possible. Açò és una ventaja durant la nit o en bruma, quan l'horisó pot ser difícil de vore. No obstant, un té que agranar l'objecte celest per a assegurar que la part inferior de l'objecte celest roça l'horisó.

2) Els sextants d'horisó sancer usen un espill semiplatejat per a oferir una visió completa de l'horisó. Açò fa que siga fàcil apreciar quàn l'extrem inferior d'un objecte celest toca l'horisó. Com la majoria de les vistes són del sol o de la lluna, i la boira terrera sense núvols és rara, les ventages de la sensibilitat a la llum dèbil de l'espill semihorizonte rara volta són importants en la pràctica.

En abdós tipos, els grans espills donen un major camp de visió, i aixina resulta més fàcil trobar un objecte celest. Els sextants moderns tenen a sovint espills de 5 cm o més, mentres que de el XIX els sextants rara volta duyen un espill de més de 2,5 cm (una polzada). En gran part, açò es deu a que els espills de precisió plana s'han tornat menys costosos de fabricar i de platear.

Un horisó artificial és útil quan l'horisó no és visible. Açò ocorre en la boira, en les nits calmes sense lluna, en medicions que es facen a través d'una finestra o en terra rodejada d'arbres o edificis. Els sextants professionals poden montar un horisó artificial en lloc del montage horisó-espill. Un horisó artificial sol ser un espill en un nivell en un tubo ple de líquit en una bombeta.

La majoria dels sextants també tenen filtres per al seu us en el sol i uns atres per a reduir els efectes de la boira terrera.

La majoria dels sextants monten un monocular d'1 o 3 auments per a visualisar. Molts usuaris preferixen un tubo d'observació simple, que té un camp més ampli, més lluent de vista i és més fàcil d'usar de nit. Alguns navegadors monten un monocular amplificador de llum per a ajudar a vore l'horisó en les nits sense lluna. Uns atres preferixen utilisar un horisó artificial allumenat.

Els sextants professionals utilisen una mida de grau de recorregut i un tornell d'ajust que es llig en minuts, 1/60 de grau. La majoria dels sextants també inclouen un nonio en el dial del tornell d'ajust que permet apreciar fins als 0,2 minuts. Un minut angular d'error equival aproximadament a una milla nàutica, la major precisió possible de la navegació astronòmica és d'aproximadament 0,1 milles nàutiques (uns 200 m). En la mar, els resultats dins de vàries milles nàutiques, dins del ranc visual, són acceptables. Un navegador molt qualificat i en experiència pot determinar la posició en una precisió d'al voltant de 0,25 milles nàutiques (460 m).

Un canvi en la temperatura pot deformar l'arc, produint inexactitud en la mida. En casos de mal temps, molts navegants coloquen el seu sextant fòra de la cabina per a aplegar a un equilibri en la temperatura exterior. El disseny de l'ensellament estàndar del sextant (vejau l'ilustració) compensa la diferència d'error angular deguda als canvis de temperatura. El mànec està separat de l'arc i de l'ensellament, de manera que la calor del cos de l'observador no deforme la geometria de l'aparat. Els sextants per a us tropical a sovint són pintats de color blanc per a reflectir la llum solar, evitant en lo possible que es calfen. Els sextants d'alta precisió utilisen invar (una aleació especial de baixa expansió tèrmica) en la construcció de l'ensellament i l'arc. Alguns sextants científics s'han construït en cuarzo o ceràmica, en una expansió tèrmica encara més baixa. Molts sextants comercials són de bronze o d'alumini de baixa expansió. El latón posseïx menor dilatació tèrmica que l'alumini, pero els sextants d'alumini són més llaugers i per lo tant més cómodos d'usar, afirmant-se que poden ser més precisos perque les mans de l'observador tremolen menys.

Els sextants per a avions actualment han quedat fòra de producció, pero tenien característiques especials. La majoria tenien horisons artificials que permetien prendre visuals a través d'una finestra superior en color. Alguns també tenien promediadores mecànics per a obtindre llectures a partir de centenars de medicions de visuals, compensant les acceleració aleatòries en el decorregut de l'horisó artificial. Els antics sextants d'aviació eren de dos classes: l'estàndart, i un segon tipo dissenyat per al seu us en avions de cabina oberta que permeten una visió directa del sextant colocat sobre el regazo del pilot. Els sextants d'aviació més moderns varen ser del tipo periscópico, en solament una chicoteta proyecció sobre el fuselage. En estos, el navegador pre-calculava la visual, i llavors determinava la diferència en l'altura observada front a predita del cos per a determinar la seua posició.

Despuix d'obtindre l'àngul de la visual i l'instant de la medició, és possible reduir la posició, seguint algun dels diversos procediments matemàtics disponibles. La reducció a simple vista consistix en dibuixar el círcul d'igual elevació de l'objecte celest observat en una carta nàutica. L'intersecció d'este círcul en una trayectòria a estima, o en un atre círcul corresponent a un segon albirament facilita una ubicació més precisa.

Prenent una visual

Per a prendre una visual (o mida) de l'àngul entre el Sol, una estrela o un planeta, i l'horisó, el "telescopi astronòmic" deu estar instalat en el sextant, i l'horisó deu ser visible. En els bucs en la mar, açò no representa generalment un problema. En dies de boira, una pren de vista a baixa altura per damunt de l'aigua pot donar una image més precisa de l'horisó. El sextant es trau de la seua caixa i se sosté en la mà dreta pel seu mànec, sense tocar l'arc en els dits jamai.

Per a una observació del sol, els filtres del sextant permeten evitar l'enlluernament. Un método de partida és utilisar filtres tant en l'espill índex com en el d'espill de l'horisó, de manera que es puga vore el sol com un disc sòlit i sense danyar la vista. Per mig de l'establiment de la barra d'índex a zero, el sol es pot vore a través del telescopi. La lliberació de la barra de l'índex (ya siga per la lliberació d'un tornell de subjecció, o en els instruments moderns, utilisant el botó de lliberació ràpida), l'image del sol es poden reduir fins al nivell de l'horisó. És necessari voltear cap a arrere el filtre de l'espill horisó per a poder vore l'horisó, i després girar el tornell d'ajust fi en l'extrem de la barra d'índex fins que la curva inferior (l'extrem inferior) del sol a penes toque l'horisó. Suspenent el sextant sobre l'eix del telescopi s'assegura que la llectura està sent presa en l'instrument en posició vertical. L'àngul de la visual es llegirà a partir de l'escala en l'arc, fent us sempre del micrómetro o nonio. L'hora exacta de la llectura de la visual també deu tindre's en conte al mateix temps, i registrar-se l'altura dels ulls per damunt del nivell de l'mar.

Un método alternatiu consistix en estimar l'altura actual (àngul) del sol en les taules de navegació, i a continuació, fixar la barra de l'índex en l'àngul corresponent, i en l'equip apuntant directament a l'horisó, agranar de costat a costat fins que un centelleig dels rajos del sol es veja en el telescopi. A continuació es procedix a realisar els mateixos ajusts fins descrits en el procediment anterior. Este método és menys provable que tinga èxit en l'observació d'estreles i planetes.

Les visuals d'estreles i planetes es prenen normalment durant el crepúscul, en amanecer o a la vespradeta, mentres que tant els cossos celests com l'horisó de la mar són visibles. No hi ha necessitat d'utilisar filtres per a distinguir l'extremitat inferior de l'astre observat, ya que el cos apareix com un simple punt en el telescopi. La lluna pot ser observada, pero aparenta moure's molt ràpit, pot presentar diferents tamanys en diferents moments, i a voltes solament es pot distinguir l'extrem inferior o el superior per les fases.

Els sextants es poden utilisar també per a medir atres ànguls visibles en molta precisió, per eixemple, entre un cos celest i un atre; o entre punts de referència en terra. Utilisat horisontalment, un sextant pot medir l'àngul aparent entre dos edificis la posició dels quals figure en un pla, com un far i la torre d'una iglésia, lo que es pot utilisar per a trobar la distància des d'o cap a l'mar. Utilisat verticalment, una mida de l'àngul entre el foc d'un far i el nivell de la mar en la seua base també es pot utilisar per a calcular la distància.

Contes

El sextant és un instrument molt delicat. Si cau, l'arc es pot doblar, en lo que si açò ocorreguera la seua precisió es voria mermada. És possible una recertificación en instruments topogràfics o en instruments òptics de precisió, pero la reparació d'un arc doblat és, per lo general, una acció poc pràctica.

Molts navegants es neguen a compartir els seus sextants, per a assegurar que poden controlar la seua integritat. La majoria dels sextants vénen en una cordonera de coll, pero els més barats vénen en un estuche. Una precaució tradicional és posar-se la cordonera en el coll abans de retirar el sextant del seu estuche; i guardar-ho sempre en algun lloc a la vista. Els sextants utilisats que carixen d'un estuche és molt provable que sofrixquen danys.

Ajust

Per la sensibilitat de l'instrument, és fàcil que algun colp deixe els espills fòra d'ajust. Per esta raó, un sextant deu revisar-se en freqüència per a detectar possibles errors i adaptar-se en conseqüència.

Existixen quatre tipos d'errors que poden ser ajustats pel navegador i que es deuen corregir en l'orde següent.:

Error de Perpendicularidad

Succeïx quan l'espill índex no és perpendicular a l'estructura del sextant. Per a comprovar-ho, coloque's el braç de l'índex a uns 60° en l'arc i mantinga's el sextant horisontal en l'arc a una distància similar a la dels braços estesos, i en la mirada en l'espill de l'índex. L'arc del sextant té que aparentar continuar-se sense interrupció en l'espill. Si existix algun error, llavors les dos imàgens (la real i el seu reflex) presentaran un quebre. Ajuste's l'espill fins que la reflexió i la visió directa de l'arc aparenten ser contínues.

Error d'Alliniació Lateral

Ocorre quan vidre/espill de l'horisó no és perpendicular al pla de l'instrument. Per a comprovar-ho, en primer lloc deu posar-se a zero el braç índex, i després observar una estrela a través del sextant. A continuació, es deu girar el tornell de moviment d'anada i regrés per a que l'image reflectida passe alternativament per damunt i per baix de la vista directa. En cas que en canviar d'una posició a una atra l'image reflectida pansa directament per damunt de l'image directa, llavors no existix error d'alliniació lateral. L'usuari pot observar l'horisó per a comprovar el sextant durant el dia. Si mostra dos horisons, llavors existix un error d'alliniació lateral, i deu ajustar-se vidre/espill de l'horisó fins que les estreles es fonen en una sola image o els horisons es funden en un. Este error és generalment insignificant per a les observacions i pot ser ignorat o reduït a un nivell insignificant.

Error de Colimación

Es produïx quan el telescopi o monocular no és paralel al pla del sextant. Per a comprovar-ho és necessari observar dos estreles separades 90° o més. Acostar les dos estreles en coincidència, be a l'esquerra o a la dreta del camp de visió. Moga el sextant una miqueta per a que les estreles es mouen cap a l'atre costat del camp de visió. Si se separen no hi ha error de colimación.

Error d'Índex

Apareix quan l'índex i els espills de l'horisó no són paraleles entre sí quan l'índex del braç es fixa en zero. Per a comprovar-ho, es deu posar a zero l'índex del braç i observar l'horisó. Si l'image reflectida i la directa de l'horisó apareixen en llínea, llavors no hi ha cap error d'índex. Si un està per damunt de l'atra, es deu ajustar l'espill de l'índex fins que els dos horisons es fusionen. Açò es pot fer de nit per mig d'una estrela o la lluna.

Vore també

• Història de la navegació astronòmica
• Sextant Bris

Enllaços externs

Commons

• Wikimedia Commons alberga contingut multimèdia sobre Sextant.