Секстант
Секста́нт (секстан; (от лат. sextans (род. п. sextantis) — «шестая часть») — навигационный прибор, который используется для измерения углов между объектами. Он состоит из октанта со шкалой, увеличенной до 60 °, что позволяет измерять углы более 90 °. С помощью секстанта измеряют углы между небесными объектами и горизонтом для определения географических координат точки наблюдения и горизонтальных углов на местности. В традиционных морских судах до сих пор можно встретить секстанты, которые используются нечасто, в основном для поддержания навигационных навыков у судоводителей. В морской навигации он называется «секстан»[1][2].
История
Идея прибора предложена Исааком Ньютоном в 1699 году, но при его жизни не была реализована на практике. Прибор впервые разработан в 1730-х годах английским конструктором точных астрономических инструментов Джоном Хэдли. После смерти Джона Хэдли обнаружено описание конструкции секстанта, написанное Исааком Ньютоном. Джон Хэдли также разработал асферические и параболические линзы для рефлекторных телескопов и в 1721 году представил первый из них в Королевском обществе. Американец Томас Годфри создал аналогичный навигационный прибор[3].
Использование секстанта как навигационного прибора стало распространено к концу XVIII века. В 1922 году португальский авиатор Гагу Коутинью разработал модель секстанта с искусственным горизонтом для использования в авиации[1].
Принцип работы и устройство секстанта
Основываясь на законах отражения света от плоских зеркал, секстант работает таким образом, что пучок лучей от первого объекта проходит выше амальгированной части малого зеркала и попадает в зрительную трубу. Аналогично, пучок лучей от второго объекта (светила), отражаясь от большого и малого зеркал, также достигает зрительной трубы, когда большое зеркало, закреплённое на алидаде, находится под углом измерения. Измерение углов проводится по лимбу и барабану отсчётного устройства с точностью от нескольких десятых долей до одной минуты дуги[4].
В середине XX века появился секстант с автономным уровнем или отвесом, что позволило измерять высоты светил без видимого горизонта и нашло применение в авиации. Для уменьшения ошибок измерений из-за ускорений, испытываемых транспортным средством, секстант оснащён механизмом осреднения с периодом от 40 до 200 секунд[4].
Отличие секстанта от астролябии заключается в том, что высота светила измеряется относительно горизонта, а не относительно самого инструмента, обеспечивая более высокую точность. При наблюдении через секстант горизонт и светило совпадают в одном поле зрения и остаются неподвижными относительно друг друга, даже если наблюдатель находится на плавучем судне[5].
Части секстанта смонтированы на лимбе. Углы измеряются до 140 ° влево от нулевого индекса и до 5 ° вправо, эти отметки находятся на лимбе. Половина поверхности малого зеркала прозрачна, в вершине рамы закреплено большое зеркало. Отсчётный барабан разделён на 60 минутных делений. Один его оборот соответствует перемещению на полградуса, при этом изображение, видимое через оба зеркала, смещается на один градус. Секстант используют, регулируя рычаг и установочный винт до тех пор, пока нижний край изображения светила не коснётся горизонта[5].
Время при окончании измерения вертикального угла или высоты светила как можно точнее определяется по хронометру, или если это затруднено, то используется секундомер. Секундомер включается в указанный момент, а затем, после его выключения с одновременным фиксированием времени хронометра, из этого времени вычитаются показания секундомера[6].
Погрешности секстанта
Индексная ошибка
Индексная ошибка возникает, если угол между зеркалами секстанта не параллелен. При установке секстанта на абсолютный ноль и взгляде в зрительную трубу искажений быть не должно, всё должно выглядеть как прямая линия. Если они не совпадают — есть ошибка, которую можно скорректировать путём выравнивания обоих горизонтов по одной линии с помощью микрометрического винта. Затем значение индексной ошибки снимается по шкале транспортира и применяется ко всем последующим снимаемым данным. При небольшой ошибке её можно просто записать и делать поправку ко всем показаниям. Также можно определить эту ошибку ночью, используя для этого звезду вместо горизонта[7].
Боковая ошибка
Боковая ошибка возникает из-за наклона горизонтального стекла в секстанте. Если повернуть микрометр в одном направлении, а затем в другом, отражённое изображение, которое видно через секстант, может перемещаться выше и ниже прямого изображения. Если оно перемещается влево или вправо, то возникает боковая ошибка. Использование регулировочных винтов поможет выровнять отражённый горизонт с истинным горизонтом[8].
Ошибка перпендикулярности
Ошибка перпендикулярности возникает из-за того, что большое зеркало установлено не перпендикулярно к корпусу инструмента. Чтобы проверить это, нужно поворачивать секстант до тех пор, пока транспортир не отразится в большом зеркале при взгляде сверху вниз под косым углом. Если отражение транспортира в зеркале совпадает с ним самим, видным за зеркалом, то перпендикулярности нет. Если дуги смещены друг относительно друга, ошибку следует устранить, поворачивая маленький винт позади большого зеркала[7].
Использование
После проверки секстанта на ошибки, его можно использовать для определения угла Солнца или других небесных тел на горизонте. Вместо рассмотрения горизонта через зрительную трубу и удержания дуги транспортира, широко применяется метод с установкой секстанта на ноль, настройкой светофильтров и направлением инструмента прямо на Солнце. При этом видны два солнца — настоящее и отражённое. Плавно опуская секстант и подстроив алидаду для удержания отражения Солнца в зеркале, можно опустить Солнце до появления горизонта в малом зеркале. После это необходимо провести тонкую настройку перед измерениями[9].
Для правильного измерения угла Солнца на горизонте секстант должен держаться вертикально. При отклонении от вертикального положения показания будут неверные. Для проверки вертикальности секстант раскачивают из стороны в сторону, вызывая подъём и опускание изображения Солнца при прохождении через горизонт. Секстант считается вертикальным, когда Солнце находится в нижней части своей кривой и можно приступать к снятию данных. Для получения правильного значения высоты следует продолжать раскачивать секстант[9].
Выбор времени
Время играет важнейшую роль в навигации по звёздам. Исходное положение судна определяется относительно положения Солнца (или других небесных тел) в момент измерения. Для точного определения местоположения судна необходимо знать положение всех небесных тел в каждый момент времени, данную информацию можно найти в «Морском астрономическом ежегоднике». Получение точного времени возможно разными способами, включая использование радиостанций. Официальные издания, такие как английский «Адмиралтейский перечень радиосигналов» и американское «Пособие по радионавигации», содержат подробную информацию о радиостанциях мира и их частотах. В навигации используется универсальное время, ранее известное как среднее время по Гринвичу[7].
Галерея
Секстант
Секстант
Секстант Генри Хьюза 1890-х годов
Секстант с запасной оптикой
Статуя индийского военно-морского офицера с морским секстантом
Литература
- Вавилов С.И. Савостьянова М.В. Оптика в военном деле. Том 2. — М.: Академия наук СССР, 1948. — 389 с.
- Скородумов, П. П. Мореходная астрономия. — Ленинград, 1963. — 528 с.
- Куницкий Р. В. Курс авиационной астрономии. — М.: Военное издательство, 1949. — 376 с.
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 Секстант (прибор). Большая российская энциклопедия. Дата обращения: 21 мая 2024.
- ↑ Навигационный секстант бронзовый. Vento di mare. Дата обращения: 27 апреля 2024.
- ↑ Подкопаева Е. П. Секстант // Астраханский государственный объединенный историко-архитектурный музей -заповедник : Сайт. — 2014.
- ↑ 4,0 4,1 Большая советская энциклопедия. — М.: Сов. энциклопедия, 1969—1986.
- ↑ 5,0 5,1 Секстант. Культура.РФ. Дата обращения: 21 мая 2024.
- ↑ Назначение, устройство и принцип действия секстана. Хелпикс. Дата обращения: 27 мая 2024.
- ↑ 7,0 7,1 7,2 Тогхилл Д. Яхтинг: Полное руководство. — ФАИР, 2007. — 34 с.
- ↑ Как рассчитать высоту с секстантом. lamscience. Дата обращения: 22 мая 2024.
- ↑ 9,0 9,1 Океанская навигация. Корректировка секстанта. Пользование секстантом. vodnyimir. Дата обращения: 22 мая 2024.
Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!