Історично склалося так, що вимірювання відстані між небесними та морськими об’єктами поза неозброєним оком покладався на інструменти, які використовують Землю в порівнянні з такими об'єктами, як планети і зірок. Знаючи основні принципи геометрії та фізики, вчені винайшли інструменти, такі як секстант для вимірювання кутової відстані між цими об'єктами. Ось тут у гру вступають секстанти.
Принцип секстанта
Секстанти виміряти кути. Вони роблять це, відбиваючи вхідні промені світла від навколишнього середовища або предметів, які вони вивчають, так, що кут променя вхідного світла дорівнює куту відбитого променя. Це відбувається природним чином у всіх випадках потрапляння світла на поверхні через характер відбиття, але, в На практиці матеріал і щільність дзеркала трохи змінюють кут, під яким світло залишає поверхні.
Це означає, що ви можете використовувати два плоских дзеркала послідовно одне з одним так, щоб світло залишало обидва дзеркала з подвійним кутом падіння. Секстант використовує це з індексним дзеркалом та дзеркалом горизонту для вимірювання кутів між горизонтом та видимим об'єктом, таким як корабель у морі або планета в Сонячній системі.
Вимірюючи ці зміни кутів світла, секстант може сказати вам це відносна висота далекого об'єкта (іменованого як "невідомий" об'єкт) щодо горизонту або іншого об'єкта з висотою, яку ви вже знаєте, наприклад висотою Сонця з альманаху. Оскільки висота являє собою лінію, яка перетинається із Землею, за допомогою тригонометрії можна визначити, наскільки далеко знаходиться об’єкт.
Це означає формування прямого кута між невідомим об’єктом, відомим об’єктом та вашим власним положенням та використання кута між двома об’єктами, щоб визначити довжину сторони трикутника, що представляє відстань до невідомого об'єкт. Історично склалося так, що люди використовували секстанти для вимірювання відстані між будь-якими двома точками на поверхні Землі. Маючи справу з предметами в морі, ви можете виміряти кут різниці між двома предметами, повернувши секстант на бік.
Калькулятор секстантів
Сучасні технології забезпечують новий спосіб розуміння величини, яку вимірюють секстанти. Інтернет-калькулятори секстантів, такі як морські калькулятори, використовують місцезнаходження спостерігача за широта та кут, під яким ви спостерігаєте якесь небесне тіло, щоб визначити помилку, пов’язану з компасом носій.
Ці онлайн-програми також можуть правильний для інших факторів як температура повітря і незначні коливання кривизни Землі. Це робить їх розрахунки більш точними.
Використання морського альманаху може дати вам цифри відстаней між об’єктами, які слід використовувати при проведенні вимірювань за допомогою секстанта. Вони також пропонують інформацію про калькулятори, які більше підходять для різних обчислень та методи обчислення інших величин.
Інші корисні кількості
Сюди входять азимут, напрямок небесного об’єкта від спостерігача на поверхні Землі та кут заломлення - процес, при якому кут відхиляється, потрапляючи в середовище, яке бере участь у секстанті використання. Ви навіть можете врахувати інші фактори, які можуть заважати показанням самого інструменту секстанта, такі як більш точні значення похибки та похибки індексу.
Перший - це вимірювання кута між горизонтальною площиною через око спостерігача та площиною через видимий горизонт від місця розташування спостерігача. Останнє є різницею між нулем, позначеним на секстанті, та градуйованим нулем самого спостереження.
Апарат Секстанта
Секстант використовує два дзеркала у поєднанні один з одним. Коли ви переглядаєте секстант, ви можете побачити індексне дзеркало, одне із дзеркал, яке пропускає частину світла, і воно змінюється залежно від кута дзеркала. Якщо ви хочете визначити розташування об’єктів під час навігації океанами, ви можете подивитися на горизонт як на фіксовану точку через це дзеркало. Дзеркало горизонту лежить перед частиною вашого виду, яка працює з індексним дзеркалом у цьому ефекті подвійного дзеркала.
Якби вам потрібно було змінити кут індексу на певну величину, ваш погляд змінився б удвічі більше, ніж у градусах. Це тому, що зміна індексного кута дзеркала змінює як падаючий, так і кути відбиття, які є частиною процесу світла, що відбивається на нього.
Вирівнявши секстант уздовж горизонту, ви можете спостерігати зміну променя світла через зміну кута при погляді на предмети, що знаходяться на великій відстані. Коли ви дивитесь через окуляр секстанта, зображення предметів повинні лежати на горизонті, якщо ви правильно його вирівняли. Потім ви можете прочитати відповідний кут за шкалою секстанта. Градуси зазвичай використовують для відстані між небесними тілами.
Секстанти відомі своїми точність. Матеріал та конструкція секстантів можуть позбавити їх від джерел помилок, які в іншому випадку заважали б вимірюванню секстантів. Зокрема, металевим секстантам не доводиться мати справу з питаннями заломлення, сплюснутості (вимірювання кривизни) Землі та підведення даних.
Практичні програми Секстанта
Як вже обговорювалося, дослідникам або іншим професіоналам, які вивчають судна в морі та об'єкти в космосі, потрібні точні вимірювання кутів та відстаней, які вони спостерігають. Це допомагає судноплавству через океани, і секстанти мали історичне значення при проведенні цих розрахунків під час навігації.
Хоча сучасні методи навігації зараз використовують такі технології, як GPS, секстанти все ще корисні для розуміння історичних даних, таких як дослідницькі роботи вчених та дослідників, таких як дослідник Варфоломій Госнольд.
Пристрої, що досліджують особливості океану, такі як дрейфуючі машини, інструменти, що проводять вимірювання поточних та інших особливостей як температура і солоність, їх місце розташування було б точно зафіксовано з використанням особливостей секстантів на початку 1900-ті. Коли технології радіонапрямок почали все частіше застосовуватися в цих областях досліджень, вони витіснили секстантів і дали більш точні показання дрейфуючих траєкторій.
Ці практичні застосування секстантів поширюються на обладнання для зйомки земель до проектів, які будуть шукати розташування водойм поряд із сондажними стовпами для визначення глибини вод. Поряд із компасами, ехолотами та іншими інструментами історичні дослідники знайшли б серед своїх інструментів і секстантів.
Помилки в показаннях секстанта
Інші помилки в показаннях секстанта можуть виникнути через їх дизайн. Помилка перпендикулярності виникає, коли індексне дзеркало не перпендикулярне площині самого інструменту секстанта. Особи, які використовують секстанти, повинні натиснути на індексну смужку навколо середини дуги, яку створює секстант, і утримувати секстант горизонтально, дугою зверненою до них.
Коли об’єкти, які ви можете побачити через дзеркало, вирівняні належним чином, цю помилку можна зменшити. Ви також можете відрегулювати гвинти на задній панелі вказівного скла, щоб правильно вирівняти зображення за допомогою секстанта.
Побічна похибка викликана тим, що скло горизонту не залишається перпендикулярним до площини приладу. Ви можете натиснути індексну смужку на 0 градусів і утримувати секстант вертикально, щоб переглянути небесні об’єкти. Якщо повернути мікрометр в одну, а потім в іншу сторону, відбите зображення, яке ви бачите через секстант, може рухатися вище і нижче прямого зображення.
Якщо він рухається вліво або вправо, то виникає бічна помилка. Використання регулювальних гвинтів для пошуку справжнього та відбитого горизонтів в одній лінії один з одним може пом'якшити це.