Меню

Прибор для измерения высоты солнца над горизонтом



Устройство секстанта и правила использования

В древности не было даже представления о спутниках, постоянно находящихся над Землей, передающих сигналы нахождения объектов, Но людям необходимы были механизмы для определения ориентиров движения. Многочисленные руководства, учебники, пособия по навигации описывают их технические характеристики, как использовать секстант и другие средства измерения.

История создания

Первое упоминание о примитивных прообразах такого угломерного средства измерения встречается в старинных манускриптах, рассказывающих о путешествиях, открытии новых стран, звезд, мореплавании.

Из-за своего устройства инструмент получил название «sextans» (перевод с латинского означает шестой).

Сначала был изобретен компас для определения направления движения. При помощи часов высчитывали долготу, астролябии — широту, но они не давали точных результатов.

Ученые многих стран занимались усовершенствованием угломерных изделий. Но история сохранила только два имени тех, кто изобрел секстант одновременно, используя научный потенциал того времени. Это Джон Хэдли из Англии, Томас Годфрис из США.

Независимо друг от друга в 30-е годы XVIII столетия они разработали структуру октанта, сократив шкалу измерения до одной восьмой окружности, а капитан Камбел в 1757 году усовершенствовал изделие, уменьшив лимб до шестой части круга.

Это изделие стали называть морским секстаном, ставшим прародителем современных угломерных инструментов для навигации.

Принцип его действия, как предшествующего октанта, основан на принципе двойного отражения, изобретенным в 1699 году Исааком Ньютоном.

Отражательная оптическая система, состоящая из двух зеркальных поверхностей или призм, позволяет быстро, с точностью выполнять угловые измерения.

Разные модели отличаются:

  • строением рамы,
  • алидадой с осью,
  • отсчетным устройством.

Сначала использовали только верньер – пластинку, где деления были короче, чем на главной шкале лимба. Современные производители оснащают изделия микрометрическими винтами, отсчетными барабанами, зубчатыми рейками.

Эти модели позволяют осуществлять угловой отсчет угла быстрее, но требуют специальной методики наблюдений, более тщательного ухода.

Сегодня для кораблей морского флота выпускают модели приборов с искусственным горизонтом ИМС, ИМС, изделия СНО, СНО-2М, СНО- М, перископические, новейшую конструкцию с осветителем секстанта СНО-Т тропикоустойчивого варианта.

Некоторые морские суда оснащаются немецкими моделями VEB и «Плат».

Отличительная черта секстанта в том, что с его помощью высота небесных объектов измеряется по отношению к горизонту, а не по отношению к конструкции средства измерения. Это дает более точные координаты, чем предшествующие угломеры.

Астрономический инструмент

Потребность ориентирования у человечества росла вместе с освоением животноводства, земледелия, мореплавания. Для этого люди изучали движение звезд, Солнца и Луны, создавали механизмы систематизации светил и планет.

С возникновением эклиптики, разбитой на 12 частей, появились названия формируемых созвездий и создавались центры, подобные обсерватории Улугбека в Самарканде, которые оснащались астрономическими инструментами:

От квадранта и октанта прибор секстант отличается тем, что у него 6 долей окружности, а не 4 и 8 соответственно. В остальном принцип измерения этими угломерами одинаков.

По конструкции древнейшие средства измерения представляли собой дугу, разделенную на одноградусные деления для определения положения планет.

Восточный математик и астроном Аль-Худжанди в IX – X веке создал один из крупнейших инструментов.

Он представлял собой фреску, расположенную на 60-градусном отрезке дуги длиной 43 метра внутри здания. Каждое одноградусное деление было ювелирно точно разделено на 360 частей. Над дугой располагался потолок в виде купола с отверстием посередине, через которое лучи солнца попадали на древний угломер.

Устройство

Конструктивно прибор состоит из

  • рамы,
  • лимба,
  • алидады,
  • зрительной трубки,
  • большого и малого зеркала,
  • светофильтров,
  • лупы,
  • рычагов зажима алидады,
  • отсчетного элемента,
  • винтов для поправок измерений.

Детали, циферблат секстанта смонтированы на раме. Лимб образован двумя радиусами, дугой. Зеркало меньшего размера с прозрачной половиной и светофильтры крепко смонтированы на радиусе слева.

На вершине рамы смонтирован двигающийся радиус, называемый алидадой. На его одном конце закреплено зеркало большого размера, а другом – отсчетное устройство, разделенное на 60-минутные частички. Визирная трубка прикреплена к специальной стойке.

Читайте также:  Сколько всего существует измерений пространства

Принцип получения координат, используя устройство секстанта, остался таким же, как в прошлые века. Конструкция на поверхности одного зеркала спускает Солнце до линии горизонта, которая видна на поверхности другого зеркала, и указывает угловое отклонение на отсчетной детали.

Производители комплектуют современные модели отсчетно-стопорными устройствами, состоящими из микрометрического винта, отсчетного барабана, зубчатой рейки. Так как эти конструкции требуют специального метода наблюдений, современные изготовители предлагают модели с автоматическим съемом, дистанционной передачей данных для записи, дальнейшей компьютерной обработки.

Подробно о том, как работает такой секстант, описывает инструкция, прилагаемая к прибору.

Технические характеристики

Все виды секстантов очень похожи. Они различаются только отдельными деталями. Значение угла показывается в градусах индексом алидады, а минуты — отсчетным барабаном. Штрихи лимба и барабана покрыты светящимся красителем.

Каждый прибор для навигации снабжается формуляром с техническими характеристиками, результатами определения инструментальных поправок в лаборатории предприятия. Приводится также мертвый ход морского секстанта, указывается срок действия поправок, после которого необходимо провести переаттестацию инструмента.

При использовании на водных объектах рекомендуется контроль параллельности трубы и лимба один раз в квартал, перпендикулярности зеркал — еженедельно.

Следует учитывать, что 60-градусный сектор, давший название инструменту, реально отражает углы в диапазоне от 0 до 120 градусов, а из-за использования зеркал «шкала» «сужается» точно вдвое.

Правильное использование – гарантия точности

Секстант как угломерный инструмент считается самым точным из «классических» приборов. С одной стороны, им определяется вертикальный угол между горизонтом и небесным объектом, выбранным для расчета координат нахождения морского судна.

С другой стороны — для определения горизонтального угла при наземных измерениях.

Для получения правильных значений высоты, необходимо четкое наложение изображений в поворотном зеркале.

Модели угломеров типа тропикоустойчивого секстанта сно т оснащаются жидкостным уровнем или гироскопом, благодаря чему можно применять прибор без наблюдения естественной линии горизонта.

Его можно использовать на кораблях неограниченного региона плавания. Как правильно настроить и использовать секстант производители описывают в паспорте изделия.

Регулировка

Точно измерить угол светила можно только при правильной установке угломерного прибора. Чтобы убедиться в том, что секстант расположен вертикально, конструкцию перемещают из стороны в сторону. Это вызывает колебания изображения. Прибор установлен правильно, когда светило находится внизу кривой.

Из-за высокой чувствительности конструкции легко сбивается его настройка, поэтому необходима частая корректировка.

С ее помощью можно устранить ошибки:

  • большого и малого зеркала,
  • параллельности,
  • индекса.

Преимущества:

  • визирование объектов осуществляется одновременно,
  • простота, быстрота определения географических координат,
  • точное позиционирование на уровне горизонта и контроль наклона.

Как сделать секстант самостоятельно

Для того, чтобы сделать простейший секстант своими руками, нужно склеить небольшую трубку — окуляр. Лучше из картона. Из него же сделать объектив – трубку побольше диаметром. Вставленный в него окуляр при движении не должен качаться.

Из фанерного листа изготовить сектор и алидаду. К нижней дуге сектора приклеить Шкалу из бумаги приклеить к нижней дуге сектора, отметив на конце черту. Нанести разметку, разделив на 120 частей 60-градусный угол.

Соединить алидаду с сектором, закрепить болтиком в середине. С другой стороны, сделать рукоятку.

По центру вращения закрепить маленькое зеркало отражающей поверхностью к наблюдателю.

Зеркало размером больше и с очищенной от амальгамы верхней половиной закрепить у переднего выступа сектора. Его поверхность должна быть параллельна поверхности маленького зеркала, когда алидадная черта совпадает с нулевой отметкой.

Для измерений необходимы знания астрономии, геометрии, тригонометрии.

Источник

Секстант

Секста́нт (секстан) — навигационный измерительный инструмент, используемый для измерения высоты светила над горизонтом с целью определения географических координат той местности, в которой производится измерение. Например, измерив высоту Солнца в астрономический полдень, можно, зная дату измерения, вычислить широту местности. Строго говоря, секстант позволяет точно измерять угол между двумя направлениями. Зная высоту маяка (с карты), можно узнать дистанцию до него, измерив угол между направлением на основание маяка и направлением на верхнюю часть и произведя несложный расчёт. Также можно измерять горизонтальный угол (то есть в плоскости горизонта) между направлениями на разные объекты.

Читайте также:  Единица измерения скорости машины

На современном морском судне до сих пор можно найти секстант или даже два, правда используются они не часто, в основном для поддержания практических навыков у судоводителей.

Длина шкалы секстанта составляет 1/6 от полного круга или 60°, название секстанта происходит с латыни (sextans, — tis — шестая часть).

В секстанте используется принцип совмещения изображений двух объектов при помощи двойного отражения одного из них. Этот принцип был изобретён Исааком Ньютоном в 1699 году, но не был опубликован. Два человека независимо изобрели секстант в 1730: английский математик Джон Хадли и американский изобретатель Томас Годфри. Секстант вытеснил астролябию как главный навигационный инструмент.

Содержание

История

Квадра́нт — ранний прототип секстанта, астрономический инструмент для определения высот светил. Квадрант состоит из пластины с лимбом в четверть окружности для отсчёта углов и планки (либо телескопа) для фиксации угла, прикреплённой к этой пластине одним концом.

Стенной квадрант

Стенной квадрант был одним из важнейших наблюдательных инструментов дооптической астрономии. В странах исламского мира самыми крупными были стенные квадранты ал-Бируни (R = 7,5 м), Насир ад-Дина ат-Туси в Марагинской обсерватории (R = 6,5 м), а также гигантский инструмент обсерватории Улугбека в Самарканде (R = 40 м). Эти инструменты обеспечивали наивысшую точность измерений для своего времени. [1]

Преимущества

Главная особенность секстанта, которая позволила ему вытеснить астролябию, состоит в том, что при его использовании высота светила измеряются относительно горизонта, а не относительно самого инструмента. Это даёт бо́льшую точность. При наблюдении через секстант горизонт и светило совмещаются в одном поле зрения, и остаются неподвижными относительно друг друга, даже если наблюдатель находится на плывущем корабле. Это происходит, потому что секстант показывает неподвижный горизонт прямо, а астрономический объект — сквозь два противоположных зеркала.

Устройство

Части секстанта смонтированы на раме, образованной двумя радиусами и дугой, которая называется лимбом. С помощью секстанта можно измерять углы до 140° влево от нулевого индекса и до 5° вправо, эти отметки находятся на лимбе. На левом радиусе неподвижно установлены малое зеркало и светофильтры. Половина поверхности малого зеркала прозрачна. В вершине рамы на подвижном радиусе, называемом алидадой, укреплено большое зеркало. На другом конце алидады укреплён отсчётный барабан, разделённый на 60-минутные деления. Труба вставляется в специальную стойку на раме секстанта.

Использование

Изображение в секстанте совмещает в себя два вида. Первый — вид неба через зеркала. Второй — вид горизонта. Секстант используют, регулируя рычаг и установочный винт до тех пор, пока нижний край изображения светила не коснётся горизонта. Точный момент времени, в который проводится измерение, засекает помощник с часами. Затем угол возвышения считывается со шкалы, верньера и установочного винта, и записывается вместе со временем.

После этого нужно преобразовать данные с помощью некоторых математических процедур. Самый простой метод — нарисовать равновозвышенный круг используемого астрономического объекта на глобусе. Пересечение этого круга с линией навигационного счисления или другим указателем даёт точное местоположение.

Секстант — чувствительный инструмент. Если его уронить, то дуга может погнуться. После падения он может потерять точность.

Астрономический инструмент

Секстантом назывался также старинный астрономический инструмент. Именно этот инструмент (а не навигационный прибор) увековечен на небе астрономом Яном Гевелием в виде одноимённого созвездия.

См. также

Примечания

  1. Таги-заде А. К. Квадранты средневекового Востока. Историко-астрономические исследования, 13, 1977, с. 183—200.

Литература

  • Галенко В. И. Курс — Север: (Штурманам, прокладывающим курс кораблям, посвящается) / Художники: В. Г. Савчук, А. З. Маркелов; Фотографии автора. — Мурманск: Кн. изд-во, 1978. — 192 с. — 30 000 экз. (в пер.)
  • Краснов В. Н. История навигационной техники: Зарождение и развитие технических средств кораблевождения / Институт истории естествознания и техники им. С. И. Вавилова РАН.. — М .: Наука, 2001. — 312 с. — 420 экз. — ISBN 5-02-013119-9 (в пер.)
Читайте также:  Градусное измерение углов измерение вписанных углов

Ссылки

В данной статье или разделе имеется список источников или внешних ссылок, но источники отдельных утверждений остаются неясными из-за отсутствия сносок.
Древнегреческая астрономия
Астрономы Акорей · Аглаоника · Агриппа · Анаксимандр · Андроник · Аполлоний · Арат из Сол · Аристарх · Аристилл · Атталий Родосский · Автолик · Бион · Каллипп · Клеомед · Клеострат Тенедосский · Конон Самосский · Эратосфен · Евктемон · Евдокс Книдский · Гемин · Гераклид Понтийский · Гикет · Гиппарх · Гиппократ Хиосский · Гипсикл · Менелай Александрийский · Метон Афинский · Энопид Хиосский · Филипп Опунтский · Филолай · Посидоний · Клавдий Птолемей · Пифей · Селевк · Созиген Александрийский · Созиген (перипатетик) · Страбон · Фалес Милетский · Феодосий · Теон Александрийский · Теон Смирнский · Тимохарис
Научные труды Альмагест (Птолемей) · Антикитерский механизм · Армиллярная сфера · Астролябия · Диоптра · Экваториальный круг · Гномон · Квадрант · Трикветрум
Научные концепции Цикл Каллиппа · Небесные сферы · Параллель · Противоземля · Эпицикл · Эквант · Геоцентрическая система мира · Гелиоцентрическая система мира · Цикл Гиппарха · Метонов цикл · Октетерис · Солнцестояние · Шарообразность Земли · Подлунная сфера · Зодиак
Связанные темы Вавилонская астрономия · Астрономия Древнего Египта · Европейская астрономия · Индийская астрономия · Исламская астрономия

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Секстант» в других словарях:

СЕКСТАНТ — (лат.). 1) вообще шестая часть. 2) прибор, для измерения углов. 3) созвездие на южном небе. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. СЕКСТАНТ лат. sextans. Астрономический прибор, для наблюдения высоты и… … Словарь иностранных слов русского языка

СЕКСТАНТ — (от лат. sextans шестой) в морском деле секстан, астрономический угломерный инструмент, применяемый в мореходной и авиационной астрономии. Лимб секстанта составляет 1/6 часть окружности … Большой Энциклопедический словарь

СЕКСТАНТ — (лат. Sextans) экваториальное созвездие, в средних широтах России видно зимой и весной … Большой Энциклопедический словарь

СЕКСТАНТ — СЕКСТАНТ, оптический прибор для определения широты (углового расстояния на север или юг от экватора). Состоит из рамы с изогнутой проградуированной шкалой, двигающейся стрелки с обычным зеркалом на оси, полупосеребренного стекла и ТЕЛЕСКОПА.… … Научно-технический энциклопедический словарь

СЕКСТАНТ — СЕКСТАНТ, секстанта, муж. (лат. sextans шестая часть) (астр., геод.). Угломерный инструмент для геодезических и астрономических наблюдений, состоящий из дуги, равной 1/6 части окружности, и двух зеркал. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 … Толковый словарь Ушакова

секстант — СЕКСТАНТ, а, муж. (спец.). Угломерный инструмент для определения угловых высот небесных светил. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

Секстант — (от латинского sextans шестой) угломерный оптический прибор на борту летательного аппарата для измерений курсовых углов и высот небесных светил относительно плоскости искусственного горизонта, которая отделяется с помощью маятниковой вертикали (в … Энциклопедия техники

секстант — сущ., кол во синонимов: 4 • авиасекстант (1) • радиосекстант (1) • созвездие (121) … Словарь синонимов

секстант — секстант, устарелое и в профессиональной речи секстан … Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке

Секстант — I Секстант (лат. Sextans) экваториальное созвездие, не содержит звёзд ярче 4,0 визуальной звёздной величины (См. Звёздная величина). Наилучшие условия для наблюдений в феврале марте, видно на всей территории СССР. См. Звёздное небо. II… … Большая советская энциклопедия

Источник