Historiskt har mätning av avstånden mellan himmelska och marina föremål bortom blotta ögat förlitade sig på instrument som utnyttjar jorden i förhållande till de föremål som planeter och stjärnor. Att känna till grundläggande principer för geometri och fysik, uppfann forskare verktyg som sextanten för att mäta vinkelavståndet mellan dessa objekt. Det är där sextanter spelar in.
Sextantprincip
Sextanter mäta vinklar. De gör detta genom att reflektera inkommande ljusstrålar från miljön eller föremål som de studerar så att strålvinkeln för det inkommande ljuset är lika med den reflekterade strålningsvinkeln. Detta sker naturligt i alla fall av ljus som inträffar på ytor på grund av reflektionens natur, men i övning, ändrar spegelns material och densitet något vinkeln i vilken ljus lämnar yta.
Det innebär att du kan använda två plana speglar i följd med varandra så att ljuset lämnar båda speglarna med dubbla infallsvinkeln. Sekstanten använder detta med indexspegeln och horisontsspegeln för att mäta vinklar mellan horisonten och ett synligt objekt som ett fartyg till sjöss eller en planet i solsystemet.
Genom att mäta dessa förändringar i ljusvinklar kan en sextant berätta för dig relativ höjd av ett långt borta objekt (kallat det "okända" objektet) med avseende på horisonten eller ett annat objekt med en höjd du redan känner till, såsom solens höjd från en almanak. Eftersom höjden representerar linjen som korsar jorden, kan du bestämma hur långt bort objektet använder trigonometri.
Detta innebär att du bildar en rät vinkel mellan det okända objektet, det kända objektet och din egen position, och använder vinkeln mellan de två objekten för att bestämma längden på triangelns sida som representerar avståndet till det okända objekt. Historiskt skulle människor använda sextanter för att mäta avstånd mellan två punkter på jordytan. När du hanterar föremål till sjöss kan du mäta skillnadsvinkeln mellan två föremål genom att vrida sextanten på dess sida.
Sextant Calculator
Modern teknik ger ett nytt sätt att förstå mängderna som sextanter mäter. Online-sextanträknare, som den från Nautical Calculators, använder platsen för observatören av latitud och vinkeln under vilken du observerar någon himmelkropp för att bestämma felet på grund av kompassen bärare.
Dessa onlineapplikationer kan också korrekt för andra faktorer som lufttemperatur och små variationer i jordens krökning. Detta gör deras beräkningar mer exakta.
Att använda en nautisk almanack kan ge dig antalet avstånd mellan objekt som ska användas när du utför mätningar med en sextant. De erbjuder också information om miniräknare som är mer lämpliga för olika beräkningar och metoder för att beräkna andra kvantiteter.
Andra användbara kvantiteter
Detta inkluderar azimut, riktning av ett himmelobjekt från observatören på jordytan och vinkel av brytning, den process genom vilken en vinkel avböjs när den kommer in i ett medium, som är involverade i sextantens använda sig av. Du kan till och med redogöra för andra faktorer som kan plåga avläsningarna av ett sextantinstrument i sig, såsom mer exakta värden för dopp- och indexfelet.
Den förstnämnda är en mätning av vinkeln mellan det horisontella planet genom observatörens öga och planet genom den synliga horisonten från observatörens plats. Den senare är skillnaden mellan noll som anges på sextanten och den graderade nollan i själva observationen.
Sekstantapparat
Sekstanten använder två speglar i kombination med varandra. När du tittar igenom en sextant kan du se en indexspegel, en av speglarna som låter en del av ljuset passera igenom, och den ändras baserat på spegelns vinkel. Om du vill bestämma objektens placering när du navigerar i haven kan du se horisonten som en fast punkt genom denna spegel. Horisontsspegeln ligger framför en del av din syn som fungerar med indexspegeln i denna dubbelspegeleffekt.
Om du skulle ändra indexvinkeln med en viss mängd, skulle din vy förändras med dubbelt så mycket i grader. Detta beror på att ändring av indexvinkelns spegel ändrar både infallande och reflektionsvinklar som ingår i ljusprocessen som studsar på den.
Genom att rikta in sextanten längs horisonten kan du observera förändringen av ljusstrålen genom att ändra vinkeln när du tittar på föremål på stora avstånd bort. När du tittar igenom sextantens okular bör bilderna på objekten vila i horisonten om du riktar in den ordentligt. Sedan kan du läsa lämplig vinkel från skalan för sextanten. Grader används vanligtvis för avstånd mellan himmelkroppar.
Sextanter är kända för sina precision. Materialet och utformningen av sextanter kan befria dem från felkällor som annars skulle plåga sextantmätningar. I synnerhet metallsextanter behöver inte hantera problem med brytning, oblatthet (ett mätning av krökning) på jorden och datatabell.
Sextant praktiska applikationer
Som diskuterat behöver forskare eller andra yrkesverksamma som studerar fartyg till havs och föremål i rymden de exakta mätningarna av vinklar och avstånd som de observerar. Detta hjälper navigering över haven, och sextanter var historiskt viktiga för att göra dessa beräkningar under navigering.
Även om moderna navigationsmetoder nu använder teknik som GPS, är sextanter fortfarande användbara för förstå historiska data såsom forskningsarbete av forskare och forskare som explorer Bartholomew Gosnold.
Enheter som undersöker havsfunktioner som drifters, verktyg som mäter ström och andra funktioner som temperatur och salthalt, skulle deras platser registreras exakt med hjälp av sextantfunktionerna tidigt 1900-talet. När radioriktningsteknik började se ökad användning inom dessa forskningsområden fördrev de sextanter och gav mer exakta avläsningar av drifterbanor.
Dessa sextanta praktiska tillämpningar sträcker sig till landmätningsutrustning till projekt som letar efter platserna för reservoarer tillsammans med ljudande stolpar för att bestämma vattendjupet. Förutom kompasser, ekolod och andra verktyg, skulle historiska forskare hitta sextanter praktiska bland sina verktyg.
Fel i sextantavläsningar
Andra fel i sextantavläsningar kan uppstå genom deras design. Vinkelrättfelet uppstår när indexspegeln inte är vinkelrät mot själva sextantinstrumentets plan. Individer som använder sextanter ska trycka på indexfältet runt mitten av bågen som sextanten skapar och hålla sextanten horisontellt med bågen vänd från dem.
När föremålen du kan se genom spegeln är rätt inriktade kan detta fel minskas. Du kan också justera skruvarna på baksidan av indexglaset för att rikta bilderna ordentligt genom sextanten.
Sidofelet orsakas av att horisontglaset inte förblir vinkelrätt mot instrumentets plan. Du kan trycka på indexfältet vid 0 grader och hålla sekstanten vertikalt för att visa himmelska föremål. Om du vrider mikrometern i en riktning och sedan den andra, kan den reflekterade bilden du ser genom sextanten röra sig över och under den direkta bilden.
Om det rör sig åt vänster eller höger inträffar sidofelet. Att använda justeringsskruvarna för att hitta de sanna och reflekterade horisonterna i samma linje med varandra kan mildra detta.