Storicamente, misurare le distanze tra oggetti celesti e marini oltre l'occhio nudo ha fatto affidamento su strumenti che sfruttano la Terra in relazione a quegli oggetti come i pianeti e stelle. Conoscendo i principi di base della geometria e della fisica, gli studiosi hanno inventato strumenti come il sestante per misurare la distanza angolare tra questi oggetti. È qui che entrano in gioco i sestanti.
Principio del sestante
Sestanti misurare gli angoli. Lo fanno riflettendo i raggi di luce in arrivo dall'ambiente o dagli oggetti che stanno studiando in modo tale che l'angolo del raggio della luce in arrivo sia uguale all'angolo del raggio riflesso. Ciò avviene naturalmente in tutti i casi di luce incidente sulle superfici a causa della natura della riflessione, ma, in pratica, il materiale e la densità dello specchio alterano leggermente l'angolo con cui la luce lascia il superficie.
Ciò significa che è possibile utilizzare due specchi piani in successione tra loro in modo tale che la luce lasci entrambi gli specchi con il doppio dell'angolo di incidenza. Il sestante lo usa con lo specchio indice e lo specchio dell'orizzonte per misurare gli angoli tra l'orizzonte e un oggetto visibile come una nave in mare o un pianeta nel sistema solare.
Misurando questi cambiamenti negli angoli di luce, un sestante può dirti il altitudine relativa di un oggetto lontano (denominato oggetto "sconosciuto") rispetto all'orizzonte o di un altro oggetto con un'altitudine che già conosci come l'altitudine del sole da un almanacco. Poiché l'altitudine rappresenta la linea che si interseca con la Terra, puoi determinare la distanza dell'oggetto utilizzando la trigonometria.
Ciò significa formare un angolo retto tra l'oggetto sconosciuto, l'oggetto noto e la propria posizione e utilizzare l'angolo tra i due oggetti per determinare la lunghezza del lato del triangolo che rappresenta la distanza dall'ignoto oggetto. Storicamente, le persone usavano i sestanti per misurare le distanze tra due punti qualsiasi sulla superficie terrestre. Quando si tratta di oggetti in mare, è possibile misurare l'angolo di differenza tra due oggetti ruotando il sestante su un lato.
Calcolatrice Sestante
La tecnologia moderna fornisce un nuovo modo di intendere le quantità misurate dai sestanti. I calcolatori di sestanti online, come quello di Nautical Calculators, utilizzano la posizione dell'osservatore di latitudine e l'angolo con cui si osserva qualche astro per determinare l'errore dovuto alla bussola portatore.
Queste applicazioni online possono anche corretto per altri fattori come la temperatura dell'aria e lievi variazioni della curvatura terrestre. Questo rende i loro calcoli più precisi.
L'utilizzo di un almanacco nautico può fornire il numero di distanze tra gli oggetti da utilizzare quando si eseguono misurazioni utilizzando un sestante. Offrono anche informazioni sui calcolatori più appropriati per vari calcoli e metodi di calcolo di altre quantità.
Altre quantità utili
Ciò include l'azimut, la direzione di un oggetto celeste dall'osservatore sulla superficie terrestre e l'angolo di rifrazione, il processo mediante il quale un angolo devia quando entra in un mezzo, che sono coinvolti nel sestante uso. Puoi anche tenere conto di altri fattori che possono affliggere le letture di uno strumento sestante stesso, come valori più precisi del tuffo e dell'errore di indice.
Il primo è una misura dell'angolo tra il piano orizzontale attraverso l'occhio dell'osservatore e il piano attraverso l'orizzonte visibile dalla posizione dell'osservatore. Quest'ultima è la differenza tra lo zero denotato sul sestante e lo zero graduato dell'osservazione stessa.
Apparato Sestante
Il sestante usa due specchi in combinazione tra loro. Quando guardi attraverso un sestante, puoi vedere uno specchio indice, uno degli specchi che lascia passare parte della luce e cambia in base all'angolo dello specchio. Se vuoi determinare la posizione degli oggetti durante la navigazione negli oceani, puoi guardare l'orizzonte come un punto fisso attraverso questo specchio. Lo specchio dell'orizzonte si trova di fronte a una parte della tua vista che funziona con lo specchio dell'indice in questo effetto a doppio specchio.
Se dovessi cambiare l'angolo dell'indice di una certa quantità, la tua vista cambierebbe del doppio di quella quantità in gradi. Questo perché cambiando lo specchio dell'angolo di indice cambia sia l'angolo di incidenza che quello di riflessione che fanno parte del processo di rimbalzo della luce su di esso.
Allineando il sestante lungo l'orizzonte, puoi osservare il cambiamento del raggio di luce cambiando l'angolo quando guardi oggetti a grandi distanze. Quando guardi attraverso l'oculare del sestante, le immagini degli oggetti dovrebbero rimanere sull'orizzonte se lo hai allineato correttamente. Quindi, puoi leggere l'angolo appropriato dalla scala del sestante. I gradi sono generalmente usati per le distanze tra i corpi celesti.
I sestanti sono noti per la loro precisione. Il materiale e il design dei sestanti possono liberarli da fonti di errore che altrimenti affliggerebbero le misurazioni del sestante. I sestanti metallici in particolare non devono affrontare problemi di rifrazione, oblatezza (una misura della curvatura) della Terra e tabulazione dei dati.
Applicazioni pratiche del sestante
Come discusso, i ricercatori o altri professionisti che studiano le navi in mare e gli oggetti nello spazio hanno bisogno delle misurazioni precise degli angoli e delle distanze che osservano. Questo aiuta la navigazione attraverso gli oceani e i sestanti sono stati storicamente importanti nel fare questi calcoli durante la navigazione.
Sebbene i moderni metodi di navigazione ora utilizzino tecnologie come il GPS, i sestanti sono ancora utili per comprendere dati storici come il lavoro di ricerca di scienziati e ricercatori come explorer Bartolomeo Gosnold.
Dispositivi che studiano le caratteristiche dell'oceano come i drifter, strumenti che effettuano misurazioni della corrente e altre caratteristiche come la temperatura e la salinità, avrebbero registrato accuratamente le loro posizioni utilizzando le caratteristiche dei sestanti all'inizio 1900. Quando le tecnologie di direzione radio hanno iniziato a vedere un maggiore utilizzo in queste aree di ricerca, hanno sostituito i sestanti e hanno fornito letture più precise delle traiettorie dei drifter.
Queste applicazioni pratiche del sestante si estendono alle apparecchiature di rilevamento del territorio ai progetti che cercherebbero la posizione dei serbatoi accanto ai pali sonda per determinare la profondità delle acque. Accanto a bussole, ecoscandagli e altri strumenti, i ricercatori storici avrebbero trovato a portata di mano i sestanti tra i loro strumenti.
Errori nelle letture del sestante
Possono verificarsi altri errori nelle letture del sestante il loro design. L'errore di perpendicolarità si verifica quando lo specchio indice non è perpendicolare al piano del sestante stesso. Gli individui che usano i sestanti dovrebbero premere la barra dell'indice intorno al centro dell'arco che il sestante crea e tenere il sestante orizzontalmente con l'arco rivolto lontano da loro.
Quando gli oggetti che puoi vedere attraverso lo specchio sono allineati correttamente, questo errore può essere ridotto. Puoi anche regolare le viti sul retro del vetro indice per allineare correttamente le immagini attraverso il sestante.
L'errore laterale è causato dal vetro dell'orizzonte che non rimane perpendicolare al piano dello strumento. Puoi premere la barra dell'indice a 0 gradi e tenere il sestante in verticale per visualizzare gli oggetti celesti. Se giri il micrometro in una direzione e poi nell'altra, l'immagine riflessa che vedi attraverso il sestante può spostarsi sopra e sotto l'immagine diretta.
Se si sposta a sinistra oa destra, si sta verificando l'errore laterale. L'uso delle viti di regolazione per trovare gli orizzonti reali e riflessi nella stessa linea tra loro può mitigare questo problema.