Jak obliczyć wysokość za pomocą sekstantu?

Historycznie rzecz biorąc, pomiar odległości między obiektami niebieskimi i morskimi poza gołym okiem nie był polegał na instrumentach, które wykorzystują Ziemię w odniesieniu do takich obiektów, jak planety i gwiazdy. Znając podstawowe zasady geometrii i fizyki, uczeni wynaleźli narzędzia takie jak sekstant do pomiaru odległości kątowej między tymi obiektami. Tutaj do gry wchodzą sekstanty.

Sekstanty zmierzyć kąty. Robią to, odbijając przychodzące promienie światła z otoczenia lub obiektów, które badają, tak aby kąt promienia przychodzącego światła był równy kątowi odbitego promienia. Dzieje się to naturalnie we wszystkich przypadkach światła padającego na powierzchnie ze względu na charakter odbicia, ale w W praktyce materiał i gęstość lustra nieznacznie zmieniają kąt, pod jakim światło opuszcza powierzchnia.

Oznacza to, że można użyć dwóch luster płaskich jeden po drugim, tak aby światło padało z obu luster pod dwukrotnie większym kątem padania. Sekstant używa tego z lustrem indeksującym i lustrem horyzontu do pomiaru kątów między horyzontem a widocznym obiektem, takim jak statek na morzu lub planeta w Układzie Słonecznym.

Mierząc te zmiany kątów padania światła, sekstant może określić wysokość względna odległego obiektu (określanego jako „nieznany”) względem horyzontu lub innego obiektu o znanej już wysokości, np. wysokość słońca z almanachu. Ponieważ wysokość reprezentuje linię przecinającą się z Ziemią, możesz określić, jak daleko znajduje się obiekt, korzystając z trygonometrii.

Oznacza to utworzenie kąta prostego między nieznanym obiektem, znanym obiektem a własną pozycją i użycie kąta między dwoma obiektami, aby określić długość boku trójkąta, który reprezentuje odległość do nieznanego obiekt. Historycznie rzecz biorąc, ludzie używali sekstantów do mierzenia odległości między dowolnymi dwoma punktami na powierzchni Ziemi. Mając do czynienia z obiektami na morzu, można zmierzyć kąt różnicy między dwoma obiektami, obracając sekstans na bok.

Nowoczesna technologia zapewnia nowy sposób rozumienia ilości mierzonych przez sekstanty. Internetowe kalkulatory sekstantu, takie jak ten z firmy Nautical Calculators, wykorzystują lokalizację obserwatora przez szerokość geograficzna i kąt, pod jakim obserwujesz jakieś ciało niebieskie, aby określić błąd spowodowany kompasem okaziciel.

Te aplikacje online mogą również poprawna dla innych czynników jak temperatura powietrza i niewielkie zmiany krzywizny Ziemi. Dzięki temu ich obliczenia są dokładniejsze.

Korzystanie z almanachu żeglarskiego może podać liczbę odległości między obiektami, które można wykorzystać podczas wykonywania pomiarów za pomocą sekstantu. Oferują również informacje o kalkulatorach, które są bardziej odpowiednie do różnych obliczeń i metod obliczania innych wielkości.

Obejmuje to azymut, kierunek ciała niebieskiego od obserwatora na powierzchni Ziemi oraz kąt załamania, proces, w którym kąt odchyla się, gdy wchodzi do ośrodka, które są zaangażowane w sekstans posługiwać się. Możesz nawet uwzględnić inne czynniki, które mogą nękać odczyty samego sekstantu, takie jak bardziej precyzyjne wartości zanurzenia i błędu indeksu.

Pierwsza jest miarą kąta pomiędzy płaszczyzną poziomą przez oko obserwatora a płaszczyzną przez widzialny horyzont od miejsca obserwatora. Ta ostatnia jest różnicą między zerem oznaczonym na sekstancie a stopniowanym zerem samej obserwacji.

Zastosowania sekstantu dwa lustra w połączeniu ze sobą. Kiedy patrzysz przez sekstant, możesz zobaczyć lustro indeksujące, jedno z luster, które przepuszcza część światła i zmienia się w zależności od kąta lustra. Jeśli chcesz określić położenie obiektów podczas nawigacji po oceanach, możesz spojrzeć na horyzont jako stały punkt przez to lustro. Lustro horyzontu znajduje się przed częścią twojego widoku, która współpracuje z lustrem indeksującym w tym efekcie podwójnego lustra.

Gdybyś miał zmienić kąt indeksu o określoną wartość, twój widok zmieniłby się o dwukrotność tej wartości w stopniach. Dzieje się tak, ponieważ zmiana zwierciadła o kącie indeksu zmienia zarówno kąt padania, jak i odbicia, które są częścią procesu odbijania się od niego światła.

Wyrównując sekstant wzdłuż horyzontu, można zaobserwować zmianę promienia światła poprzez zmianę kąta patrzenia na obiekty znajdujące się w dużej odległości. Kiedy patrzysz przez okular sekstantu, obrazy obiektów powinny znajdować się na horyzoncie, jeśli odpowiednio je ustawiłeś. Następnie można odczytać odpowiedni kąt ze skali sekstansu. Stopnie są zwykle używane do określania odległości między ciałami niebieskimi.

Sekstanty znane są ze swojego precyzja. Materiał i konstrukcja sekstantów mogą uwolnić je od źródeł błędów, które w przeciwnym razie byłyby plagą pomiarów sekstantu. W szczególności sekstanty metalowe nie mają do czynienia z zagadnieniami załamania, spłaszczenia (pomiar krzywizny) Ziemi i zestawiania danych.

Jak wspomniano, naukowcy lub inni profesjonaliści badający statki na morzu i obiekty w kosmosie potrzebują precyzyjnych pomiarów kątów i odległości, które obserwują. Pomaga to w nawigacji przez oceany, a sekstanty były historycznie ważne w dokonywaniu tych obliczeń podczas nawigacji.

Chociaż współczesne metody nawigacji wykorzystują obecnie technologię, taką jak GPS, sekstanty są nadal przydatne do: zrozumienie danych historycznych, takich jak prace badawcze naukowców i badaczy, takich jak odkrywca Bartłomieja Gosnolda.

Urządzenia, które badają cechy oceanu, takie jak dryfujące, narzędzia dokonujące pomiarów prądów i innych cech tak jak temperatura i zasolenie, ich lokalizacje byłyby dokładnie rejestrowane przy użyciu cech sekstantów we wczesnym okresie 1900. Kiedy technologie radiokierunkowe zaczęły być coraz częściej wykorzystywane w tych obszarach badań, wyparły sekstanty i dały dokładniejsze odczyty trajektorii dryfujących.

Te praktyczne zastosowania sekstantu rozciągają się od sprzętu geodezyjnego do projektów, które mają szukać lokalizacji zbiorników wzdłuż słupów sondażowych w celu określenia głębokości wód. Oprócz kompasów, echosond i innych narzędzi badacze historyczni mogliby znaleźć wśród swoich narzędzi sekstanty.

Mogą pojawić się inne błędy w odczytach sekstantu ich projekt. Błąd prostopadłości występuje, gdy zwierciadło indeksujące nie jest prostopadłe do płaszczyzny samego sekstantu. Osoby używające sekstantu powinny nacisnąć pasek wskazujący wokół środka łuku tworzonego przez sekstant i trzymać sekstant poziomo z łukiem skierowanym od nich.

Gdy obiekty, które widzisz przez lustro są odpowiednio wyrównane, ten błąd można zmniejszyć. Możesz również wyregulować śruby z tyłu szkła indeksującego, aby prawidłowo wyrównać obrazy przez sekstant.

Błąd boczny jest spowodowany tym, że szyba horyzontu nie pozostaje prostopadła do płaszczyzny instrumentu. Możesz nacisnąć pasek indeksu pod kątem 0 stopni i trzymać sekstant pionowo, aby zobaczyć obiekty niebieskie. Jeśli obrócisz mikrometr w jednym kierunku, a potem w drugim, odbity obraz, który widzisz przez sekstant, może przesuwać się powyżej i poniżej bezpośredniego obrazu.

Jeśli porusza się w lewo lub w prawo, występuje błąd boczny. Użycie śrub regulacyjnych, aby znaleźć prawdziwe i odbite horyzonty w tej samej linii, może to złagodzić.