Sekstant

Za druge upotrebe, pogledajte Sekstant (višeznačna odrednica).

Sekstant (prema latinskom sexstans, genitiv sextantis: šesti deo) vrsta je instrumenta koja se koristi za ručno merenje ugaone visine nebeskih tela s broda ili aviona. Procena ovog ugla, nadmorske visine, poznata je kao viđenje ili gađanje na objekat ili uzimanje nišana. Ugao i vreme kada je izmeren mogu se koristiti za izračunavanje pozicije položaja na nautičkoj ili vazduhoplovnoj karti - na primer, posmatranje Sunca u podne ili Polarisa noću (na severnoj hemisferi) za procenu geografske širine. Uviđanje visine orijentira može dati meru udaljenosti i, držeći se vodoravno, sekstant može izmeriti uglove između objekata za položaj na karti. Sekstant se takođe može koristiti za merenje lunarne udaljenosti između Meseca i drugog nebeskog objekta (kao što su zvezda ili planeta) kako bi se odredilo Griničko srednje vreme, a time i geografska dužina.

Sekstant

Način korištenja sekstanta.

Sastoji se od tela s malim ogledalom i limbom, alhidade sa velikim ogledalom i bubnjićem, zatamnjenih stakala, teleskopa i pribora. Telo sekstanta je od lakog metala i ima oblik kružnog sektora. Kružni sektor je ranije imao ugao od 45° (oktant), kasnije se taj ugao povećao na 60° (sekstant), a danas je taj ugao veći (do 80°), ali je zadržao ime sekstant. Danas se manje upotrebljava zbog upotrebe satelitske navigacije. Razvio se iz kvadranta Tomasa Godfrija (1731) i Džona Hadlija (1732). Telo sekstanta nosi ručku, durbin, kružnu ploču (limb) podeljenu na stupnjeve, okvir maloga ogledala (u kojem je jedna polovina obično staklo), pomičnu ručicu (alhidadu) i zatamnena stakla (veštački obzor). Na alhidadi se nalaze pomično veliko ogledalo i nonius ili mikrometarski bubnjić. Kroz dalekozor i staklo malog ogledala motri se morski obzor (horizont), a pomicanjem alhidade okreće se veliko ogledalo sve dok se slika nebeskih tela ne preklopi s obzorom. Na alhidadi se tada očita ugaona visina. Njime se zapravo mogu meriti uglovi do 120°.

Libelni sekstant upotrebljava se na vazduhoplovima; ugaona se visina meri od sredine vazdušnog mehurića u libeli, koji nadomešta morski ili veštački obzor. Periskopski sekstant služi za merenje ugaone visine na podmornicama i vazduhoplovima (periskop). Radarski sekstant s emisijsko-prijemnom antenom upotrebljava se za merenje ugaone visine i azimuta Meseca. Elektromagnetni talasi emitovani prema Mesecu odražavaju se s Mesečeve površine i vraćaju na antenu. Merenjem ugla elevacije i pramčanoga ugla broda dobijaju se ugaona visina i azimut Meseca (radar). Radiosekstant automatski prati Sunce i tokom magle, jer je osetljiv na mikrotalase s talasnom dužinom od približno 0,8 cm, što ih zrači Sunce.

Istorija

Ser Isak Njutn (1642 - 1727) izumeo je način rada navigacijskog instrumenta s dvostrukom refleksijom zraka svetlosti i izradio skice oktanta, koji su međutim ostali neobjavljeni do 1742. Dvojica naučnika su nezavisno i skoro istovremeno (oko 1730. godine) radili na izradi oktanta: engleski matematičar Džon Hadli i amerikanac Tomas Godfri. Oktanti su zamenili do tada korištene merne instrumente. Međutim, ispostavilo se da maksimalni ugao od 90° koji oktant može da meriti nije dovoljan, te se pojavio instrument s većom skalom - sekstant. Prvi sekstant s uglom od 120° napravio je Džon Bird 1757.

Primena

Sekstant se prvenstveno koristi kao navigacijski instrument za određivanje geografskih koordinata promatrača merenjem ugaone visine različitih nebeskih tela (Sunca i nekih zvezda) u datom trenutku (astronomska navigacija). U prošlosti bio je široko korišten u pomorstvu, ali je s pojavom modernijih sistema navigacije (npr. satelitska navigacija) dobio ulogu rezervnog instrumenta, kome ne treba električna struja.

Merenje sekstantom

Način rada sekstanta veoma je jednostavan. Optičkim putem, uz pomoć dva ogledala, istodobno se posmatra obzor (horizont) i nebesko telo (obično Sunce). Priborom se neposredno meri ugao između zraka koji stiže s tačke na obzoru i zraka s nebeskog tela. Prvo se postave oba ogledala u ravan normalnu na obzor. Donje ogledalo je nepomično i po širini razdeljeno na dve polovine, nepropusnu i propusnu. Držeći sekstant u ruci, treba ga namestiti tako da se kroz durbin ugleda obzor; to dopušta propusna polovina nepomičnog ogledala. Time je merni instrument horizontiran. Ako se obzor ne vidi, instrument se mora horizontirati nekim drugim putem, na primer libelama. Obzor se može posmatrati i uz pomoć gornjeg, pomičnog ogledala, ali samo ako se to ogledalo zakrene i postavi uporedno s donjim ogledalom. Iz optike je poznato da dva paralelna ogledala ne menjaju smer zraka, već dovode do uporednog pomaka zraka. Zrak koji je stigao s pomičnog ogledala odbiće u durbinu nepropusna polovina nepomičnog ogledala.

Nakon toga u durbinu treba ugledati nebesko telo koje se nalazi na nekoj visini h iznad obzora, što se postiže zakretanjem pomičnog ogledala. Ako se ogledalo zakrene za 90°, odbijeni zrak će opisati luk od 180°. Odbijeni se zrak uvek zakreće za dvostruki ugao zakretog ogledala. To znači, ako se zrak odmakne od obzora za ugao h, ogledalo treba zakrenuti za dvostruko manji ugao h/2. Odbijeni zrak i dalje će pogađati nepomično ogledalo i u durbinu će se istodobno ugledati slika nebeskog tela, preklopljena postrance sa slikom obzora, koja stiže direktno kroz nepomično ogledalo. Pomak pokretnog ogledala h/2 meri se položajem njegove ručke na rubu uglomera (limbu). Međutim umesto da se položaji ručke označuju u stupnjevima zakreta ogledala, odmah se označuju u dvostrukoj meri ili stupnjevima visine h. Visina nad obzorom nije ispravno izmerena ako se promatrač nalazi iznad morskog nivoa, jer se onda uglu iznad vodoravne ravni h dodaje depresija obzora ϑ koja nastaje zbog zakrivljenosti Zemlje. Depresija obzora zavisi od nadmorske visine i treba je uzeti u obzir.

Način korištenja sekstanta: 1. Držeći sekstant u ruci, treba ga namestiti tako da se kroz durbin ugleda obzor, 2. Vijak se otpusti da se gornje ogledalo zakrene, 3. U durbinu treba ugledati Sunce 4. Poravnati Sunce s obzorom, 5. Njihanjem potvrditi tačan položaj Sunca u odnosu na obzor, 6. Očitavanje ugaone visine.

Način rada

Glavni članak: Ogledalo

Sekstant se zasniva na svojstvu ugaonog ogledala, a služi za merenje uglova u astronomskoj navigaciji. Na okviru mernog instrumenta nalaze se dva mala ravna ogledala, jedno nepokretno, drugo pokretno, ali oba normalnoa na ravan okvira. Paralelno s okvirom sekstanta nalazi se dvogled. Nepokretno ogledalo obloženo je samo na donjoj polovini sa srebrom kako bi zrak svetlosti mogao od tela direktno da prođe kroz neobloženi deo i dođe u dvogled, odnosno u oko. Zrak svetlosti s tela pada na pokretno ogledalo, gde se odrazi i nakon ponovne refleksije na nepokretnom zrcalu dolazi kroz durbin u oko.

Kao i kod svakog ugaonog ogledala, ugao koji čini zrak svetlosti nakon refleksije sa svojim prvobitnim smerom jednak je dvostrukom uglu između ogledala:

$\beta =2\cdot \alpha$

Sekstant ima na donjem delu kružni sektor, veličine 1/6 kruga, radi čega se zove sekstant. Na tom kružnom sektoru nalazi se skala od 0° do 150° i tako umanjena da se može direktno čitati ugao, a da se ne množi sa dva. Pokretno ogledalo pokreće se oko ose pomoću lenjira, koji se naziva alhidada, a na donjem je kraju nonius za čitanje uglova.

Pri merenju se od jednog tela dobije direktna slika u dvogledu, a od drugoga reflektova slika, koja se pomicanjem pokretnog ogledala pomoću alhidade mora namestiti tačno iznad prve slike. Nakon toga se pomoću noniusa očita ugao.

Литература

• Bowditch, Nathaniel (2002). The American Practical Navigator. Bethesda, MD: National Imagery and Mapping Agency. ISBN 0-939837-54-4. Архивирано из оригинала 2007-06-24. г. 
• Cutler, Thomas J. (децембар 2003). Dutton's Nautical Navigation (15th изд.). Annapolis, MD: Naval Institute Press. ISBN 978-1-55750-248-3. CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• Department of the Air Force (март 2001). Air Navigation (PDF). Department of the Air Force. Приступљено 2014-12-28. CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• Great Britain Ministry of Defence (Navy) (1995). Admiralty Manual of Seamanship. The Stationery Office. ISBN 0-11-772696-6. 
• Encyclopædia Britannica (1911). „Navigation”. Ур.: Chisholm, Hugh. Encyclopædia Britannica. 19 (11th изд.). стр. 284—298. Приступљено 2015-01-25. 
• Encyclopædia Britannica (1911). „Sextant”. Ур.: Chisholm, Hugh. Encyclopædia Britannica. 24 (11th изд.). стр. 749—751. Приступљено 2015-01-25. 
• Maloney, Elbert S. (децембар 2003). Chapman Piloting and Seamanship (64th изд.). New York: Hearst Communications. ISBN 1-58816-089-0. CS1 одржавање: Формат датума (веза)
• Ronalds, B.F. (2016). Sir Francis Ronalds: Father of the Electric Telegraph. London: Imperial College Press. ISBN 978-1-78326-917-4. 
• De Hilster, N., The Spiegelboog (mirror-staff): a reconstruction, Bulletin of the Scientific Instrument Society, No. 90, 2006 Архивирано на сајту Wayback Machine (21. јул 2011).
• Charles H. Cotter The Mariner's Sextant and the Royal Society; Notes and Records of the Royal Society of London, Vol. 33, No. 1 (Aug., 1978), pp. 23–36.
• "Vojna enciklopedija", drugo izdanje, knjiga 8, strana 498. Vojnoizdavački zavod Beograd, 1974.
• "Hrvatska opća enciklopedija", knjiga 9, str. 669, Leksikografski zavod Miroslav Krleža, Zagreb. 2007. ISBN 978-953-6036-39-4.
• Daumas, Maurice, Scientific Instruments of the Seventeenth and Eighteenth Centuries and Their Makers, Portman Books, London. 1989. ISBN 978-0-7134-0727-3.
• Evans, James (1998), The History and Practice of Ancient Astronomy, Oxford University Press, ISBN 0-19-509539-1 .
• Gunella, Alessandro; Lamprey, John (2007), Stoeffler's Elucidatio (translation of Elucidatio fabricae ususque astrolabii into English), John Lamprey 
• King, D. A (1981), „The Origin of the Astrolabe According to the Medieval Islamic Sources”, Journal for the History of Arabic Science, 5: 43—83 
• King, Henry (1978), Geared to the Stars: the Evolution of Planetariums, Orreries, and Astronomical Clocks, University of Toronto Press 
• Krebs, Robert E.; Krebs, Carolyn A. (2003), Groundbreaking Scientific Experiments, Inventions, and Discoveries of the Ancient World, Greenwood Press .
• Laird, Edgar (1997), Carol Poster; Richard Utz, ur., „Astrolabes and the Construction of Time in the Late Middle Ages.”, Constructions of Time in the Late Middle Ages, Evanston, Illinois: Northwestern University Press: 51—69 
• Laird, Edgar; Fischer, Robert, ur. (1995), „Critical edition of Pélerin de Prusse on the Astrolabe (translation of Practique de Astralabe”, Medieval & Renaissance Texts & Studies, Binghamton, New York, ISBN 0-86698-132-2 
• Lewis, M. J. T. (2001), Surveying Instruments of Greece and Rome, Cambridge University Press .
• Morrison, James E (2007), The Astrolabe, Janus, ISBN 978-0-939320-30-1 .
• North, John David (2005), God's Clockmaker: Richard of Wallingford and the Invention of Time, Continuum International Publishing Group, ISBN 978-1-85285-451-5 

Spoljašnje veze

• Her Majesty's Nautical Almanac Office Arhivirano na sajtu Wayback Machine (21. februar 2011)
• The History of HM Nautical Almanac Office Arhivirano na sajtu Wayback Machine (24. jun 2016)
• Chapter 17 from the online edition of Nathaniel Bowditch's American Practical Navigator
• Understand difference in Antique & Replica Sextant Arhivirano na sajtu Wayback Machine (17. avgust 2017)
• CD-Sextant - Build your own sextant Simple do-it-yourself project.
• Lunars web site. online calculation
• Complete celnav theory book, including Lunars