Historicky meranie vzdialeností medzi nebeskými a morskými objektmi za voľným okom má spoliehal sa na prístroje, ktoré využívajú výhody Zeme vo vzťahu k týmto objektom, ako sú planéty a hviezd. Vedci poznali základné princípy geometrie a fyziky a vyvinuli nástroje ako sextant na meranie uhlovej vzdialenosti medzi týmito objektmi. Tam vstupujú do hry sextanty.
Sextantov princíp
Sextanty merať uhly. Robia to tak, že odrážajú prichádzajúce lúče svetla z prostredia alebo študovaných objektov tak, že uhol lúča prichádzajúceho svetla sa rovná uhlu odrazeného lúča. K tomu dochádza prirodzene vo všetkých prípadoch dopadu svetla na povrchy v dôsledku povahy odrazu, ale v v praxi materiál a hustota zrkadla mierne menia uhol, pod ktorým svetlo opúšťa povrch.
To znamená, že môžete postupne používať dve rovinné zrkadlá tak, aby svetlo nechalo obidve zrkadlá s dvojnásobným uhlom dopadu. Sextant to používa s indexovým zrkadlom a horizontálnym zrkadlom na meranie uhlov medzi horizontom a viditeľným objektom, ako je napríklad loď na mori alebo planéta v slnečnej sústave.
Meraním týchto zmien v uhloch svetla vám sextant môže povedať relatívna nadmorská výška vzdialeného objektu (označovaného ako „neznámy“ objekt) vzhľadom na horizont alebo iného objektu s nadmorskou výškou, ktorú už poznáte, napríklad nadmorskú výšku slnka z almanachu. Pretože nadmorská výška predstavuje čiaru, ktorá sa pretína so Zemou, pomocou trigonometrie môžete určiť, ako ďaleko je objekt.
To znamená vytvorenie pravého uhla medzi neznámym objektom, známym objektom a vašou vlastnou pozíciou a použitie uhla medzi dvoma objektmi, aby sa určila dĺžka strany trojuholníka, ktorá predstavuje vzdialenosť do neznáma objekt. Historicky by ľudia používali sextanty na meranie vzdialeností medzi ľubovoľnými dvoma bodmi na povrchu Zeme. Pri práci s objektmi na mori môžete zmerať uhol rozdielu medzi dvoma objektmi otočením sextantu na jeho stranu.
Sextantová kalkulačka
Moderná technológia poskytuje nový spôsob pochopenia množstva sextantov. Online sextantové kalkulačky, napríklad kalkulačka z Nautical Calculator, používajú polohu pozorovateľa podľa zemepisnú šírku a uhol, pod ktorým pozorujete nejaké nebeské teleso, aby ste určili chybu spôsobenú kompasom nositeľ.
Tieto online aplikácie môžu tiež správne pre ďalšie faktory ako teplota vzduchu a mierne odchýlky zakrivenia Zeme. Vďaka tomu sú ich výpočty presnejšie.
Používanie Námorného almanachu vám môže poskytnúť počty vzdialeností medzi objektmi, ktoré sa majú použiť pri vykonávaní meraní pomocou sextantu. Ponúkajú tiež informácie o kalkulačkách, ktoré sú vhodnejšie pre rôzne výpočty a metódy výpočtu iných veličín.
Ďalšie užitočné množstvá
Patrí sem azimut, smer nebeského objektu od pozorovateľa na povrchu Zeme a uhol lomu, proces, ktorým sa uhol odkláňa, keď vstupuje do média, ktoré sa podieľa na sextantovom použitie. Môžete dokonca vziať do úvahy ďalšie faktory, ktoré môžu ovplyvňovať odpočty samotného sextantového nástroja, napríklad presnejšie hodnoty chyby poklesu a indexu.
Prvým z nich je meranie uhla medzi vodorovnou rovinou prechádzajúcou okom pozorovateľa a rovinou prechádzajúcou viditeľným horizontom z polohy pozorovateľa. Posledný uvedený je rozdiel medzi nulou označenou na sextante a odstupňovanou nulou samotného pozorovania.
Sextantové prístroje
Sextant používa dve zrkadlá v kombinácii navzájom. Keď sa pozriete cez sextant, uvidíte indexové zrkadlo, jedno zo zrkadiel, ktoré prepúšťa časť svetla, a mení sa na základe uhla zrkadla. Ak chcete pri navigácii v oceánoch určiť polohu objektov, môžete sa cez toto zrkadlo pozerať na horizont ako na pevný bod. Horizontálne zrkadlo leží pred časťou vášho pohľadu, ktorá pracuje s indexovým zrkadlom v tomto dvojzrkadlovom efekte.
Ak by ste zmenili uhol indexu o určitú hodnotu, váš pohľad by sa zmenil o dvojnásobok v stupňoch. Je to tak preto, lebo zmena zrkadla indexového uhla mení dopadajúce aj odrazové uhly, ktoré sú súčasťou procesu odrážania svetla na neho.
Zarovnanie sextantu pozdĺž horizontu môžete pozorovať zmenu lúča svetla prostredníctvom zmeny uhla pri pohľade na objekty vo veľkých vzdialenostiach. Keď sa pozriete cez okulár sextantu, obrazy objektov by mali spočívať na obzore, ak ho správne zarovnáte. Potom môžete odčítať vhodný uhol zo stupnice sextantu. Stupne sa zvyčajne používajú na vzdialenosti medzi nebeskými telesami.
Sextanty sú známe svojimi presnosť. Materiál a prevedenie sextantov ich môže zbaviť zdrojov chýb, ktoré by inak morili merania sextantov. Najmä kovové sextanty sa nemusia zaoberať otázkami lomu, zakrivenia (meranie zakrivenia) Zeme a tabuľkových údajov.
Praktické aplikácie Sextant
Ako už bolo spomenuté, vedci alebo ďalší odborníci, ktorí študujú plavidlá na mori a objekty vo vesmíre, potrebujú presné merania uhlov a vzdialeností, ktoré pozorujú. To pomáha navigácii cez oceány a sextanty boli historicky dôležité pri uskutočňovaní týchto výpočtov počas navigácie.
Aj keď moderné metódy navigácie v súčasnosti využívajú technológie ako GPS, sextanty sú pre ne stále užitočné porozumenie historickým údajom, ako je výskumná práca vedcov a výskumníkov, ako je prieskumník Bartolomej Gosnold.
Zariadenia, ktoré skúmajú vlastnosti oceánu, ako napríklad drifteri, nástroje na meranie súčasných a ďalších vlastností ako teplota a slanosť, by boli ich polohy presne zaznamenané pomocou funkcií sextantov na začiatku 20. roky 20. storočia. Keď sa v týchto oblastiach výskumu začali technológie využívajúce rádiové smery čoraz viac využívať, vytlačili sextanty a poskytli presnejšie údaje o trajektóriách drifterov.
Tieto ďalšie praktické aplikácie sa rozširujú na zememeračské zariadenia až po projekty, ktoré by hľadali umiestnenia nádrží popri sondážnych stĺpoch na určenie hĺbok vôd. Popri kompasoch, sonaroch a ďalších nástrojoch by historickým bádateľom pripadali medzi svoje nástroje užitočné sextanty.
Chyby v Sextantových čítaniach
Môžu sa vyskytnúť ďalšie chyby v čítaniach sextantu ich dizajn. Chyba kolmosti nastane, keď indexové zrkadlo nie je kolmé na rovinu samotného sextantovho nástroja. Jednotlivci, ktorí používajú sextanty, by mali stlačiť indexovú lištu okolo stredu oblúka, ktorý sextant vytvára, a držať ho sextanticky horizontálne tak, aby oblúk smeroval od nich.
Ak sú objekty, ktoré vidíte cez zrkadlo, správne zarovnané, je možné túto chybu zmenšiť. Môžete tiež nastaviť skrutky na zadnej strane indexového skla, aby ste obrázky správne zarovnali cez sextant.
Bočná chyba je spôsobená tým, že horizontálne sklo nezostáva kolmé na rovinu prístroja. Môžete stlačiť indexovú lištu pri 0 stupňoch a podržať sextant vertikálne, aby ste videli nebeské objekty. Ak otočíte mikrometer v jednom a potom v druhom smere, odrazený obraz, ktorý vidíte cez sextant, sa môže pohybovať nad a pod priamym obrazom.
Ak sa pohybuje doľava alebo doprava, dochádza k bočnej chybe. Používanie nastavovacích skrutiek na nájdenie skutočných a odrazených horizontov v jednej línii navzájom to môže zmierniť.