Секстант

Введение

Секстант

Секстант (секстан) — это 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.

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.

Секстанты в рамке

Тихо Браге секстант, используемый для измерения угловых расстояний между звездами.

Секстант на основе большого металлического каркаса имел преимущество перед настенным инструментом в том, что его можно было использовать в любой ориентации. Это позволяет измерять угловые расстояния между астрономическими телами.

Эти инструменты существенно отличаются от секстант штурмана в том, что последний является отражающим инструментом. Секстант навигатора использует зеркала, чтобы приблизить изображение солнца, луны или звезды к горизонту и измерить высоту объекта. Из-за использования зеркал измеренный угол в два раза превышает длину дуги инструмента. Таким образом, секстант навигатора измеряет 120 ° по дуге с включенным углом 60 °. Для сравнения, астрономические секстанты велики и измеряют углы напрямую — дуга в 60 ° дает самое большее 60 °.

Строительство

Эти большие секстанты изготавливаются в основном из дерева, латуни или комбинации обоих материалов. Рама достаточно тяжелая, чтобы быть жесткой и обеспечивать надежные измерения без изгибных изменений инструмента, ухудшающих качество наблюдения. Рама установлена ​​на опорной конструкции, которая удерживает его в нужном положении во время использования. В некоторых случаях положение секстанта можно отрегулировать, чтобы можно было проводить измерения с любой ориентацией инструмента

Из-за размера и веса инструмента особое внимание было уделено его балансировке, чтобы его можно было легко перемещать

Наблюдения обычно проводились с алидада, хотя более новые версии могут использовать телескоп. В некоторых случаях использовалась система противовесов и шкивов, чтобы наблюдатель мог манипулировать инструментом, несмотря на его размер.

использование

Иоанн и Элизабета Гевелии наблюдают с секстантом.

Эти инструменты использовались почти так же, как и инструменты меньшего размера, с возможными масштабами усилий из-за размера. Для работы с некоторыми инструментами могло потребоваться более одного человека.

Если секстант постоянно фиксируется на месте, необходимо определить только положение алидады или подобного индекса. В этом случае наблюдатель перемещал алидаду до тех пор, пока интересующий объект не окажется в центре прицела, а затем прочитал выпускные отмечен на дуге.

Для инструментов, которые можно было перемещать, процесс был более сложным. Необходимо было прицелить объект двумя линиями. Край инструмента обычно снабжен прицелами, и инструмент выравнивается по одному из двух интересующих объектов. Затем алидаду выровняли и со вторым объектом. Как только каждый объект был центрирован в одном наборе прицелов, можно было снимать показания. Это может быть проблемой для движущейся звезды, наблюдаемой с помощью очень большого прибора, поскольку один человек не сможет легко подтвердить оба взгляда; помощник был большим преимуществом. Изображение инструмента Гевелия справа показывает, как два человека использовали бы такой секстант: его жена Элизабета выравнивает инструмент, а Йоханнес устанавливает алидаду.

Известные секстанты в рамке

• Таки ад-Дин использовал секстант для определения равноденствия.
• Тихо Браге использовал секстант для многих своих измерений положения звезды.
• Иоганнес Гевелиус использовал секстант с особенно остроумным алидада для обеспечения измерения положения звезды с большой точностью.
• Джон Флемстид, первый Королевский астроном, использовал секстант в Королевская Гринвичская обсерватория.

Heбecныe oбъeкты

NGC З115 (Koлдуэлл 5З) – линзoвиднaя гaлaктикa c кaжущeйcя вeличинoй 9.9 и oтдaлeннocтью – З1.6 миллиoнoв cвeтoвыx лeт. Haблюдaeтcя нaми пpaктичecки кpaeм. Oнa в нecкoлькo paз кpупнee Mлeчнoгo Пути и вмeщaeт cвepxмaccивную чepную дыpу.

22 фeвpaля 1787 гoдa ee нaшeл Уильям Гepшeль. Coдepжит мнoгo cтapыx звeзд, a из-зa нeдocтaтoчнoгo кoличecтвa гaзa и пыли в нeй нeт aктивнoгo звeздooбpaзoвaния.

NGC З169 – cпиpaльнaя гaлaктикa c видимoй визуaльнoй вeличинoй 10.З и oтдaлeннocтью – 70 миллиoнoв cвeтoвыx лeт. Moжнo oтыcкaть пoд яpкoй звeздoй Peгул (Лeв).

Cфopмиpoвaлacь в иcкaжeннoй фopмe из-зa гpaвитaциoннoгo взaимoдeйcтвия c близлeжaщeй гaлaктикoй NGC З166. Иx нaшeл Уильям Гepшeль в 178З гoду. B 200З гoду в пepвoй зaмeтили cвepxнoвую SN 200Зcg.

NGC З166 – cпиpaльнaя гaлaктикa, pacпoлoжeннaя в 50000 cвeтoвыx лeт oт NGC З169. B кoнцe кoнцoв, oни cтaнут eдинoй гaлaктикoй.

Ceкcтaнт A (UGCA 205) – нeбoльшaя кapликoвaя нeпpaвильнaя гaлaктикa, зaнимaющaя 5000 cвeтoвыx лeт в шиpинe. Bизуaльнaя вeличинa – 11.9, a удaлeннocть – 4.З1 миллиoнoв cвeтoвыx лeт. Pacпoлoжeнa в пpeдeлax Mecтнoй гpуппы гaлaктик.

Ceкcтaнт B (UGC 5З7З) – нeпpaвильнaя гaлaктикa c видимoй вeличинoй 11.9 и удaлeннocтью в 4.4 миллиoнa cвeтoвыx лeт. Oнa нaxoдитcя в Mecтнoй гpуппe или зa ee чepтoй.

Bнутpи нaшли 5 плaнeтapныx тумaннocтeй (oднa из нaибoлee мaлeнькиx гaлaктик c плaнeтapными тумaннocтями). Bмecтe c Ceкcтaнтoм A coздaeт пapу и мoжeт oбъeдинятьcя гpaвитaциeй c NGC З109 и Kapликoвoй гaлaктикoй Hacoca.

Ceкcтaнт I – кapликoвaя cфepoидaльнaя гaлaктикa, pacпoлoжeннaя в 290000 cвeтoвыx гoдax. Этo oдин из cпутникoв Mлeчнoгo Пути, oтдaляющийcя co cкopocтью 224 км/c.

Kaжущaяcя вeличинa – 10.4. B 1990 гoду ee нaшeл Maйкл Иpвин, диpeктop Keмбpиджcкoй acтpoнoмичecкoй oбcepвaтopии и oдин из пepвooткpывaтeлeй Kapликoвoй эллиптичecкoй гaлaктики в Cтpeльцe и кapликoвoй гaлaктики Kит.

UGC 5797 – эмиccиoннaя гaлaктикa c aктивным poждeниeм звeзд. Pacпoлoжeнa в З4 миллиoнax cвeтoвыx лeт c видимoй вeличинoй 14.4.

CL J1001+0220 – нaибoлee oтдaлeннoe извecтнoe cкoплeниe гaлaктик, нaйдeннoe в 2016 гoду. Pacпoлoжeнo в 11.1 миллиapдax cвeтoвыx лeт. Этo тaкжe пepвoe cкoплeниe, зa кoтopым нaблюдaют в мoмeнт эвoлюции oт пpoтocкoплeния дo зpeлoгo. Bмeщaeт 17 гaлaктик. 9 из 11 мaccивныx в цeнтpe дeмoнcтpиpуют нoвыe звeзды, фopмиpующиecя c нeвepoятнo выcoкoй cкopocтью.

CR7 (Cosmos Redshift 7) – oднa из cтapeйшиx и нaибoлee oтдaлeнныx гaлaктик. Этo гaлaктикa c cильным cмeщeниeм кpacнoгo cпeктpa c излучeниeм лaймaн-aльфa. Pacпoлoжeнa в 12.9 миллиapдoв cвeтoвыx лeт. Bмeщaeт звeзды пoкoлeния III (пepвoe пoкoлeниe), cфopмиpoвaнныe в эпoxу peиoнизaции, кoгдa Bceлeннoй былo 800 миллиoнoв лeт (вcкope пocлe Бoльшoгo Bзpывa).

Лaймaн-aльфa-излучaтeли – мoлoдыe и дaлeкиe мaлoмaccивныe гaлaктики c нaивыcшeй cкopocтью poждeния звeзд. Oни пoзвoляют нaмнoгo лучшe пoнять ceкpeты эвoлюции и пoявлeния Bceлeннoй, a тaкжe выcтупaют пpapoдитeлями coвpeмeнныx гaлaктик типa Mлeчнoгo Пути.

Taкжe вмeщaeт cтapыe бeдныe нa мeтaлл гpуппы нaceлeния II и в З paзa яpчe дpугиx oтдaлeнныx гaлaктик. Имя пoлучилa в чecть футбoлиcтa Kpиштиaну Poнaлдo, кoтopoгo нaзывaют CR7.

CID-42 (CXOC J10004З.1+0206З7) – гaлaктичecкий квaзap, pacпoлoжeнный в З.9 миллиapдax cвeтoвыx лeт. Пoлaгaют, чтo внутpи cкpывaeтcя cвepxмaccивнaя чepнaя дыpa, coздaннaя пocлe cтoлкнoвeния двуx гaлaктик.

Пpи гaлaктичecкoм cтoлкнoвeнии двe дыpы, pacпoлoжeнныe в ниx, тaкжe cлилиcь, coздaв eдинoгo мoнcтpa. Пoзжe oнa oтcкoчилa oт гpaвитaциoнныx вoлн, coздaнныx удapoм, и ceйчac вытaлкивaeтcя из гaлaктики. Koгдa пpoцecc зaвepшитcя, oнa будeт cиять кaк cмeщeнный квaзap, пoкa нe иcтpaтит тoпливo (oт 10 млн дo 10 млpд лeт).

Ceкcтaнт – этo пoлoжeниe учacткa, изучeннoгo в paмкax пpoeктa Kocмичecкoй эвoлюции (COSMOS), выпoлнeннoгo кocмичecким тeлecкoпoм Xaббл. Bo вpeмя иccлeдoвaния нaшли бoлee 2 миллиoнoв гaлaктик, oxвaтывaющиx 75% вoзpacтa Bceлeннoй.

https://v-kosmose.com/sozvezdie-sekstant/

Источники

• https://spacegid.com/sozvezdie-sekstant.htmlhttps://prokocmoc.ru/sozvezdiya/sozvezdie-sekstant/https://v-kosmose.com/sozvezdie-sekstant/

   

Настенные секстанты

Остатки настенного секстанта Улугбека, Самарканд, Узбекистан, 15 век.

Первый известный стенной секстант был построен в Рэй, Иран, к Абу-Махмуд аль-Худжанди в 994 г. Чтобы измерить наклон эклиптики Аль-Худжанди изобрел устройство, которое он назвал секстантом аль-Фахри (ас-судс аль-Фахри), в честь своего покровителя, правителя Бувайхидов Фахра аль-Давла (976–997). Этот инструмент представлял собой дугу под шестьдесят градусов на стене, выровненную по дуга меридиана (линия север – юг). Инструмент Аль Худжанди был больше, чем предыдущие инструменты; он имел радиус около двадцати метров. Основным улучшением секстантов аль-Фахри по сравнению с более ранними инструментами было увеличение точности считывания до секунд, в то время как более старые инструменты могли считывать только в градусах и минутах. Это подтвердил аль-Бируни, аль-Марракуши и аль-Каши. Аль-Худжанди использовал свой прибор для измерения угла наклона солнца над горизонтом на летом и зимнее солнцестояние; эти два измерения позволяют вычислить широту положения секстанта и наклон эклиптики.

Улугбека построил секстант Фахри радиусом 40,4 метра, самый большой инструмент такого типа в 15 веке. Размещен в Обсерватория Улугбека секстант имел изящную дугу с лестницей с обеих сторон, чтобы обеспечить доступ для помощников, выполняющих измерения.

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 минутных делений. Один оборот барабана соответствует перемещению алидады на полградуса, при этом изображение, видимое через оба зеркала, смещается в два раза больше, — на один градус. Градуировка лимба учитывает эту особенность инструмента. Для повышения точности совмещения изображений используется зрительная труба, вставляемая в специальную стойку на раме секстанта.

Факты, положение и карта

С площадью в 314 квадратных градусов созвездие Секстант стоит на 47-й позиции по размерам. Охватывает второй квадрант в южном полушарии (SQ2). Его можно найти в широтах от +80° до -90°. Соседствует с Чашей, Гидрой и Львом.

Секстант
Лат. название	Sextans
Сокращение	S.e.x
Символ	Секстант
Прямое восхождение	от 9h 35m до 10h 45m
Склонение	от -11° 00’ до +7° 00’
Площадь	314 кв. градуса (47 место)
Ярчайшие звёзды (величина < 3m)	нет α Sextantis — 4,49m
Метеорные потоки
Соседние созвездия	Лев Гидра Чаша
Созвездие видимо в широтах от +79° до -83°. Лучшее время для наблюдения — март.

У него нет звезд ярче величины 3.00, зато располагает 5-ю, находящимися ближе 32.6 световых лет (10 парсеков). Ярчайшая – Альфа Секстанта, чья видимая величина достигает 4.49. Ближайшая – красный карлик LHS 292 (M6.5 V), отдаленный на 14.8 световых лет.

Вмещает 5 звезд с экзопланетами и ни одного объекта Мессье. Есть метеорный поток – Секстаниды (октябрь и начало ноября). Входит в группу Геркулеса вместе с Чашей, Орлом, Жертвенником, Центавром, Вороном, Чашей, Лебедем, Геркулесом, Волком, Лирой, Стрелой, Щитом, Змеей, Лисичкой, Змееносцем, Южным Треугольником, Гидрой, Южным Крестом и Южной Короной. Рассмотрите схему созвездия Секстант на карте звездного неба.

Определение по МАЕ часовых углов и склонений Солнца

1. Рассчитать гринвичское время замера высоты Солнца по формуле: T_ГР=Т+U_Ч
2. Из ЕТ МАЕ текущего года по дате наблюдений и целому часу гринвичского времени, выбрать значение t_ГРТ (в колонке Солнце) и значение δ_Г. Из предпоследней строки колонки «Солнце» выбрать значение квазиразности () и разности ( Δ ) – учитывающих неравномерность собственного движения Солнца.
3. Из ОИТ МАЕ текущего года (по числу минут и секунд гринвичского времени) выбрать значение поправки Δ₁t (в колонке Солнце и планеты).
4. Из ОИТ МАЕ текущего года по числу минут гринвичского времени выбрать значение поправки Δ₂t  (по значению квазиразности) и значение поправки Δδ (по значению разности Δ). Знаки поправок Δ₂t  и Δδ одинаковы со знаком и Δ соответственно.
5. Рассчитать значение гринвичского часового угла Солнца (t_ГР) по формуле:t_ГР=t_ГРТ+Δ₁t +Δ₂t
6. Рассчитать значение местного часового угла Солнца (tM) по формуле:
   t_М=t_ГР ± λE/W
   где:     λ – значение счислимой долготы места на время замера высоты Солнца, снятое с путевой карты.Примечание:- если значение t_М не превышает 180° – наименование t_М – W- если значение t_М превышает 180°, но менее 360°, нужно от 360° отнять значение t_М и его наименование будет – Е- если значение t_М превышает 360°, необходимо вычесть из этого значения 360° и придать остатку наименование W.
7. Рассчитать значение склонения Солнца по формуле:δ =δ_Т+Δδ

Пример расчёта

‘екстант

ђис.35 ‚ школьном курсе астрономии этот прибор (рис. 35) обычно или совсем отсутствует или только слегка затрагиваетсЯ. Ћн не ЯвлЯетсЯ инструментом первой необходимости в школьной практике, но ввиду широкого его распространениЯ среди мореплавателей, летчиков и путешественников было бы неплохо познакомить учащихсЯ как с устройством этого прибора (рис. ‡6а), так и с его теорией, в порЯдке кружковой работы. Ќа чертеже ‡6а изображены детали секстанта, упрощенного Ђ. €. Ѓарановым. ‘ђ — подвижнаЯ алидада с зеркальцем Ђ; ось вращениЯ алидады находитсЯ в центре ‘ секстанта. Ћколо ручки ђ в алидаде имеетсЯ вырез длЯ отсчета делений лимба. ђис.36а S — луч, падающий на зеркальце Ђ (2 см x 3 см); после отражениЯ от него, этот луч еще раз отражаетсЯ от неподвижного зеркальца (такого же размера), находЯщегосЯ в точке d, и направлЯетсЯ в визирное отверстие. t — место второй ручки, прикрепленной к доске секстанта с обратной стороны. ‡еркало A в своей верхней половине прозрачно (амальгама смыта азотной кислотой). Њ — луч, идущий через прозрачную половину зеркальца прЯмо в визирное отверстие. ‡еркала прикреплЯютсЯ перпендикулЯрно к плоскости секстанта. Џлоскость зеркала d, отмеченнаЯ направлением UW, параллельна радиусу секстанта, проходЯщему через цифру Ћ на лимбе. Џоложение остальных деталей Ясно из чертежа. „лЯ пониманиЯ устройства секстанта (рис. 36б) надо знать, что направление луча S, падающего на первое зеркало, и направление этого луча после отражениЯ от второго зеркала, поставленного под углом а к первому зеркалу, образуют угол . ђис.36б „оказываетcЯ это очень просто. ђавные углы на чертеже 36б обозначены одинаковыми буквами. €з dcb имеем , из dca имеем , откуда получаем . „лЯ измерениЯ углового расстоЯниЯ между двумЯ светилами, посылающими лучи S и Њ, визируют одно из них прЯмо через прозрачную половину зеркальца d и, поворачивают алидаду так, чтобы луч S, идущий от другого светила, после двух отражений также направилсЯ в визирное отверстие; в этом случае оба светила будут видны в одном и том же направлении. Џри этом угловое расстоЯние между светилами будет равно удвоенному углу между зеркалами; так как зеркало d параллельно нулевому радиусу секстанта, очевидно этот последний угол можно отсчитать на лимбе от 0 до выреза алидады. „лЯ удобства на лимб наносЯт значениЯ двойных углов.

ЏредыдущаЯ&nbsp

‚верх&nbsp

‘ледующаЯ&nbsp

Џубликации с ключевыми словами: астрономическое образование Џубликации со словами: астрономическое образование
‘м. также: ‚се публикации на ту же тему >>

ЂстрометриЯ
—
Ђстрономические инструменты
—
Ђстрономическое образование
—
Ђстрофизика
—
€сториЯ астрономии
—
Љосмонавтика, исследование космоса
—
‹юбительскаЯ астрономиЯ
—
Џланеты и ‘олнечнаЯ система
—
‘олнце

Определение координат с помощью секстанта

По получившемуся углу и с учётом точного времени, с использованием таблиц в «Морском астрономическом ежегоднике» (МАЕ) вы  проводите расчёты и определяете линию на карте. Эта линия всех возможных мест, где у этого светила в это время была такая высота.

Если замерять несколько светил, то в получаются несколько линий. В точке пересечения двух линий, или в случае 3-х светил в центре треугольника будет находится ваше местоположение.

Кому интересно определении местоположения более подробно — смотрите учебники штурманов или мореходная астрономия. Но для примера ниже см. «Определение по МАЕ часовых углов и склонений Солнца».

Другое использование

Расстояние от горького

С помощью секстанта измеряем угловую высоту ориентира, высота которого нам известна. Однако следует быть осторожным:

• здание должно быть полностью видимым: оно не должно стоять ногами в воде и частично за горизонтом;
• высоту здания не следует путать с высотой очага маяка или фонарика, которая указана на морских картах и ​​отсчитывается от уровня открытого моря средней родниковой воды (коэффициент 95).

Расстояние выражается в морских милях составляет: с высотой здания в метрах и инструментальной высоту в течение нескольких минут.
Dзнак равно1,856*(ЧАСчася){\ displaystyle D = 1,856 * ({\ frac {H} {h_ {i}}})}ЧАС{\ displaystyle H}чася{\ displaystyle h_ {i}}

Горизонтальные углы

Используя секстант в горизонтальной плоскости, можно измерить угол между двумя объектами. Этот метод позволяет создать точку с помощью  ; см. статью: Прибрежная навигация .

Космическое путешествие

Первые космические полеты, особенно программы Аполлон, использовали измерительные устройства, основанные на том же принципе, что и секстанты, чтобы ориентироваться в космосе .

Точность измерений и юстировки

Схема секстанта

Чтение хорошо настроенного секстанта обеспечивает точность 0,2 угловой дуги. Таким образом, теоретически наблюдатель может определить свое местоположение с точностью до 0,2 морских миль (поскольку 1 миля соответствует 1 ‘дуги большого круга) или около 370 метров. На практике штурманы получают точность порядка 2–5 морских миль (движение судов, зыбь, более или менее чистый горизонт, неточности времени или оценки между последовательными наблюдениями одной и той же звезды или разных звезд).

Инструментальные ошибки секстанта — эксцентриситет и коллимация.

• Эксцентриситет — это данные, специфичные для секстанта во время строительства, и не могут быть исправлены. Это зависит от измеренного роста и написано в сертификате в коробке с секстантом. Его значение зависит от измеренного угла.
• Коллимацию можно регулировать, и ее следует проверять перед каждым наблюдением путем наложения прямого изображения звезды и ее отраженного изображения и наоборот, при этом коллимация равна среднему значению этих двух измерений.

Если коллимация превышает 3 ′, необходимо проверить и исправить:

• оптическая ось (старые секстанты), которая должна быть параллельна плоскости лимба, сравнивая прицел посоха на 30  м . телескопом и всадниками, размещенными на лимбе. Затем воздействуем на регулировочные винты воротника держателя очков;
• большое зеркало, которое должно быть, сравнивая прямой взгляд всадника с взглядом, отраженным большим зеркалом второго всадника. Затем воздействуем на регулировочный винт большого зеркала;
• маленькое зеркало, которое должно быть перпендикулярно плоскости лимба и параллельно большому зеркалу, направленное в отдаленную точку или горизонт: два изображения должны быть перепутаны и оставаться таковыми, наклоняя секстант. Действуем на регулировочные винты зеркальца.

Неинструментальные ошибки и поправки, влияющие на точность измерения:

+ Исправления, связанные с протоколом измерений

• Депрессия: глаз наблюдателя находится не на уровне земли, его видимый горизонт находится дальше, чем истинный горизонт.
• Полудиаметр: измерения должны производиться путем измерения центра звезды на горизонте, что на практике невозможно для близлежащих небесных тел и требует внесения другой поправки.
• Преломление: световой луч, исходящий из космоса и входящий в земную атмосферу, изменяет среду распространения, в результате чего его путь отклоняется (мы не видим звезду «там, где она есть», как соломинку в стакане с водой)
• Параллакс: предполагается, что наблюдатель находится в центре Земли во время измерений, что, конечно, не так, и поэтому требуется другая поправка.

Все эти корректирующие факторы не являются «идеальными», например, показатели преломления приведены в таблицах как функция температуры и атмосферного давления (измеренных на борту) и лишь частично отражают условия на пути луча. .

+ Ошибки наблюдателя

• угловая погрешность: зависит от резкости горизонта, четкости неба, качества секстанта и его умения, наблюдателя.
• ошибка времени: навигатор должен согласовать свое измерение угла с измерением времени, необходима идеальная синхронизация измерений, секундомер должен быть вовремя с точностью до ближайшей секунды (если известна его поправка на скорость)
• погрешность в расчетном положении во время измерения: см. правую статью о высоте .

История

Офицер королевского флота, используя секстант, на борту эсминца на миссии, чтобы защитить конвой в 1942 году .

Современный секстант был изобретен в двумя независимыми людьми: Джон Хэдли ( — ), а британский математик и астроном, и Томас Годфри ( — ), в американский изобретатель .

Специфика секстанта по сравнению с астролябией заключается в том, что два направления, угол которых мы хотим измерить, наблюдаются одновременно, что делает измерение более или менее независимым от движений корабля. Секстант удерживается на уровне глаз, в то время как астролябия требует точки подвешивания, которая тем выше, чем выше цель на звезду.

Принцип

оптический принцип секстанта

Секстант может измерять углы до 120 °, хотя лимб составляет лишь шестую часть круга (за что и получил свое название). Именно благодаря двойному отражению зеркала игра осуществляется это действие. Среда, окружающая секстант, будет считаться прозрачной, однородной и изотропной (т.е. везде одинаковой, не отклоняя световые лучи). Применяя законы Снеллиуса-Декарта, при одинаковых показателях преломления (воздух вокруг секстанта одинаков), угол падения и угол отражения равны.

Пусть A — большое зеркало, AM ‘- его касательная плоскость перпендикулярна нормали к большому зеркалу; В маленьком зеркале BM ‘его касательная плоскость перпендикулярна нормали к маленькому зеркалу.

В любом треугольнике ABM ‘сумма углов равна 180 °.

BВM′^+ВBM′^+ВM′B^знак равно180∘{\ displaystyle {\ widehat {BAM ‘}} + {\ widehat {ABM’}} + {\ widehat {AM’B}} = 180 ^ {\ circ}}

(90∘-я)+(90∘+р)+γзнак равно180∘{\ displaystyle (90 ^ {\ circ} -i) + (90 ^ {\ circ} + r) + \ gamma = 180 ^ {\ circ}}

⟹γзнак равноя-р{\ Displaystyle \ Longrightarrow \ gamma = ir}

В любом треугольнике ABC сумма углов равна 180 °.

BВПРОТИВ^+ВBПРОТИВ^+BПРОТИВВ^знак равно180∘{\ displaystyle {\ widehat {BAC}} + {\ widehat {ABC}} + {\ widehat {BCA}} = 180 ^ {\ circ}}

180∘-2я+2р+θзнак равно180∘{\ displaystyle 180 ^ {\ circ} -2i + 2r + \ theta = 180 ^ {\ circ}}

⟹θзнак равно2(я-р){\ Displaystyle \ Longrightarrow \ theta = 2 (ir)}

⟹θзнак равно2γ{\ Displaystyle \ Longrightarrow \ theta = 2 \ gamma}

Для того, чтобы иметь возможность снимать прямые показания на лимбе, выгравированные на нем градусы фактически равны половинным градусам. Барабан и микрометрический винт обеспечат точность измерений по отношению к морским расчетам.

Пользование секстантом

Большинство показаний секстанта снимается по Солнцу, процедура измерений по Луне, планетам или звездам будет идентичной, только светофильтры не понадобятся.

После проверки секстанта на погрешности его можно использовать для определения угла Солнца (или другого небесного тела) над горизонтом.

Рассматривать горизонт в зрительную трубу и опускать солнце с помощью подгонки дуги транспортира может быть неудобно. Вместо этого широко применяется другой метод. Нужно установить секстант на ноль, поставить на место светофильтры и направить инструмент прямо на Солнце. Будут видны два Солнца — реальное и его отражение. Теперь следует постепенно опускать секстант, одновременно настраивая алидаду, чтобы удержать отражение Солнца в зеркале; так можно опускать Солнце, пока в прозрачном стекле малого зеркала не появится горизонт. Теперь остается осуществить тонкую настройку, чтобы подготовить прибор к проведению измерений.

Правильно измерить угол солнца над горизонтом можно только в том случае, если вы держите секстант строго вертикально. Если инструмент отклонен от вертикального положения, его показания будут неправильными.

Чтобы убедиться в том, что секстант расположен вертикально, его раскачивают из стороны в сторону, что вызывает поднятие и опускание изображения Солнца при его прохождении через горизонт (аналогично пузырьку воздуха на поверхности спирта). Секстант расположен вертикально, когда Солнце находится в нижней точке своей кривой, и тогда можно снимать показания. Раскачивать секстант нужно, если вы хотите получить правильные значения высоты.

Выбор времени

Хорошие наручные часы, показывающие УB (универсальное время), — это все, что нужно для проведения измерений, при условии их проверки по радио перед снятием показаний.

Время играет важную роль в астрономической навигации. Местоположение лодки изначально определяется относительно положения Солнца (или другого тела) во время снятия показаний. Положение всех небесных тел в каждый час, минуту и секунду можно найти в «Морском астрономическом ежегоднике», поэтому точное определение времени проведения измерений является важным, если предстоит рассчитать местоположение судна.

Во времена, когда радио еще не было, а корабли находились в море в течение многих месяцев без какой бы то ни было связи с землей, на борту пользовались чрезвычайно точными хронометрами; в наши дни точное время можно узнать по радио непосредственно перед проведением измерений; хорошие наручные часы также могут помочь при выборе времени для снятия показаний.

Сигналы точного времени можно получать разными способами. Радиостанции регулярно сообщают время, любые суда в море могут следить за этими передачами. Два официальных издания, «Адмиралтейский перечень радиосигналов» (Великобритания) и «Пособие по радионавигации» (США), содержат подробную информацию о радиостанциях мира и их частотах. В навигации используется универсальное время (УВ), раньше оно называлось средним временем по Гринвичу.

*******

Наш Telegram-канал: https://t.me/motolodki_katera. Подписывайтесь!

Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки:

Использование

Использование секстанта для определения высоты Солнца над горизонтом

Изображение в секстанте совмещает два вида. Первый — вид неба через зеркала. Второй — вид горизонта. Секстантом пользуются, 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 наблюдаемого 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

Астро-компас АК-59 образца 1988 года, применяемый штурманом в последних советских антарктических экспедициях в конце 1980-х годов на самолётах ИЛ-14

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

Есть четыре основных погрешности, 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 отражённое изображение проходит точно поверх неотражённого, 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. Наиболее точно ошибку индекса можно измерить наблюдая звезду или совмещая края солнечного диска — прямовидимого и дважды отражённого.

История

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

Файл:Самарканд обсерватория Улугбека внутренний вид .jpg 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.