Történelmileg az égi és tengeri tárgyak szabad szemmel túli távolságainak mérése volt olyan eszközökre támaszkodott, amelyek kihasználják a Föld előnyeit olyan tárgyakkal kapcsolatban, mint a bolygók és csillagok. A geometria és a fizika alapelveinek ismeretében a tudósok olyan eszközöket találtak ki, mint a szextáns az objektumok közötti szögtávolság mérésére. Ott lépnek színre a szextánsok.
Sextant elv
Sextánsok mérje meg a szögeket. Ezt úgy teszik, hogy visszatükrözik a tanulmányozott környezetből vagy tárgyakból érkező fénysugarakat úgy, hogy a bejövő fénysugár szöge megegyezzen a visszavert sugár szögével. Ez természetesen előfordul minden olyan esetben, amikor a fény a felületekre esik a visszaverődés jellege miatt, de gyakorlatban a tükör anyaga és sűrűsége kissé megváltoztatja azt a szöget, amelynél a fény elhagyja a felület.
Ez azt jelenti, hogy egymás után két sík tükröt használhat úgy, hogy a fény mindkét tükröt dupla beesési szöggel hagyja el. A szextáns ezt használja az index tükörrel és a horizont tükörrel a horizont és egy látható tárgy, például a tengeren lévő hajó vagy a Naprendszer bolygója közötti szög mérésére.
Ezeknek a fényszögekben bekövetkező változásoknak a mérésével egy szextáns meg tudja mondani a relatív magasság egy távoli objektum (az úgynevezett "ismeretlen" objektum) vonatkozásában a láthatárhoz vagy más olyan objektumhoz, amelynek magassága már ismeretes, például a nap magassága egy almanachból. Mivel a magasság képviseli a Földdel metsző vonalat, a trigonometria segítségével meghatározhatja, hogy milyen messze van az objektum.
Ez azt jelenti, hogy derékszöget kell kialakítani az ismeretlen objektum, az ismert objektum és a saját pozíciója között, és használni kell a szöget a két objektum között, hogy meghatározzuk a háromszög oldalának hosszát, amely az ismeretlentől való távolságot képviseli tárgy. Történelmileg az emberek szeksztánsokkal mérnék meg a Föld bármely két pontja közötti távolságot. Tengeri tárgyakkal foglalkozva megmérheti két objektum közötti különbség szöget úgy, hogy a szextánt oldalára fordítja.
Sextant Calculator
A modern technológia új módszert kínál a szeksztánsok által mért mennyiségek megértésére. Az online szeksztáns számológépek, például a Nautical Calculators, a megfigyelő helyét használják földrajzi szélesség és az a szög, amelynél néhány égitestet megfigyel az iránytű miatti hiba meghatározásához vivő.
Ezek az online alkalmazások is helyes más tényezőkre mint a levegő hőmérséklete és a Föld görbületének kis változásai. Ez pontosabbá teszi számításaikat.
A Tengerészeti Almanach használatával megadhatja az objektumok közötti távolságokat, amelyeket fel kell használni, amikor egy szextán segítségével végez méréseket. Információt kínálnak a számológépekről is, amelyek alkalmasabbak a különböző számításokhoz és más mennyiségek kiszámításának módszereihez.
Egyéb hasznos mennyiségek
Ide tartozik az azimut, egy égi tárgy iránya a megfigyelőtől a Föld felszínén és a szög fénytörés, az a folyamat, amelynek során a szög elhajlik, amikor egy közegbe kerül, és amelyek részt vesznek a használat. Akár más tényezőket is beszámíthat, amelyek maguk a szextáns műszerek leolvasását sújtják, például a dip és index hiba pontosabb értékei.
Az előbbi a megfigyelő szemén átmenő vízszintes sík és a megfigyelő helyéről a látható horizonton átmenő sík közötti szög mérése. Ez utóbbi különbség a szekvencia nulla és a megfigyelés fokozatos nulla között.
Sextant készülék
A szextáns használ két tükör egymással kombinálva. Amikor átnéz egy szextanton, láthat egy indextükröt, az egyik tükröt, amely átengedi a fény egy részét, és a tükör szöge alapján változik. Ha meg akarja határozni az objektumok helyét az óceánokon való navigálás során, akkor a tükrön keresztül a horizontot fix pontként tekintheti meg. A horizont tükör a nézet egy része előtt fekszik, amely az index tükörrel működik ebben a kettős tükör effektusban.
Ha egy bizonyos összeggel megváltoztatná az index szögét, akkor a nézete ennek az összegnek a duplájával változik fokban. Az indexszög-tükör megváltoztatása ugyanis mind a beesési, mind a visszaverődési szöget megváltoztatja, amelyek a rá pattanó fény folyamatának részét képezik.
A szekvenciát a horizont mentén igazítva megfigyelheti a fénysugár változását a szög megváltoztatásával, amikor nagy távolságra lévő tárgyakat néz. Ha átnézi a szextán okulárját, a tárgyak képeinek a láthatáron kell nyugodniuk, ha megfelelően beállítják. Ezután leolvashatja a megfelelő szöget a szextáns skálájáról. A fokokat általában az égitestek közötti távolságokra használják.
A szeksztánsok ismertek pontosság. A szeksztánsok anyaga és kialakítása megszabadíthatja őket azoktól a hibaforrásoktól, amelyek egyébként a szextáns méréseket sújtanák. Különösen a fémszextánsoknak nem kell foglalkozniuk a Föld fénytörésével, oblatitásával (a görbület mérésével) és az adatok táblázattal.
Sextant gyakorlati alkalmazások
Mint tárgyaltuk, a tengeren hajókat és az űrben lévő tárgyakat kutató kutatóknak vagy más szakembereknek szükségük van a megfigyelt szögek és távolságok pontos mérésére. Ez segíti az óceánok közötti navigációt, és a szeksztánsok történelmileg fontosak voltak ezeknek a számításoknak a hajózás során.
Bár a modern navigációs módszerek ma már olyan technológiát használnak, mint a GPS, a szextánsok mégis hasznosak megérteni a történelmi adatokat, például a tudósok és a kutatók kutatói munkáját Bartholomew Gosnold.
Olyan eszközök, amelyek megvizsgálják az óceán jellemzőit, például drifterek, eszközök, amelyek mérik az áramot és egyéb jellemzőket a hőmérséklethez és a sótartalomhoz hasonlóan korai szakaszukban pontosan rögzítenék helyeiket a szextánsok jellemzői alapján 1900-as évek. Amikor a rádióirány-technológiák egyre növekvő mértékben használták ezeket a kutatási területeket, kiszorították a szeksztánsokat, és pontosabb leolvasást adtak a sodródó pályákról.
Ezek a szekvenciális gyakorlati alkalmazások kiterjednek a földmérő berendezésekre azokra a projektekre is, amelyek a tározók elhelyezkedését keresik a hangzóoszlopok mellett a vizek mélységének meghatározásához. Iránytűk, visszhangjelzők és egyéb eszközök mellett a történelmi kutatók a szeksztánsokat hasznosnak találnák eszközeik között.
Hiba a szextáns olvasatokban
A szeksztáns leolvasásokban egyéb hibák is előfordulhatnak kialakításuk. A merőlegesség hibája akkor következik be, ha az index tükör nem merőleges magának a szeksztáns eszköznek a síkjára. A szextánsokat használó személyeknek meg kell nyomniuk az indexsávot az ív közepe körül, amelyet a szextáns hoz létre, és vízszintesen tartsák a szextánt úgy, hogy az ív velük szemben legyen.
Ha a tükrön keresztül látható objektumok megfelelően vannak igazítva, akkor ez a hiba csökkenthető. Beállíthatja az indexüveg hátulján található csavarokat is, hogy a képek megfelelően illeszkedjenek a szextánhoz.
Az oldalsó hibát az okozza, hogy a horizont üveg nem merőleges a műszer síkjára. Az égitestek megtekintéséhez nyomhatja az indexsávot 0 fokon, és függőlegesen tarthatja a szextánt. Ha a mikrométert az egyik, majd a másik irányba fordítja, akkor a visszavert kép, amelyet a szextán keresztül lát, a közvetlen kép fölé és alá mozoghat.
Ha balra vagy jobbra mozog, akkor az oldalsó hiba lép fel. A beállító csavarokkal megkönnyítheti ezt a valós és visszaverő horizontok egymással egy vonalban történő megtalálása.