Секстант
Секста́нт (также допускается секста́н; лат. sextans — шестая часть) — отражательный угломерный инструмент, используемый в мореходной астрономии и навигации для измерения высоты небесных светил (Солнца, звёзд, Луны) над линией видимого морского горизонта или углов между береговыми ориентирами с целью определения координат судна.
Главная особенность секстанта — его абсолютная автономия. Прибор не требует электропитания и связи со спутниками, благодаря чему остаётся обязательным дублирующим средством навигации на ходовом мостике любого морского судна согласно конвенции СОЛАС.
Физический принцип и геометрия прибора
Название прибора происходит от того, что его лимб (шкала) составляет шестую часть полной окружности (60°). Однако благодаря закону оптического отражения (угол отражения равен углу падения) при повороте зеркала на 1° отражённый луч отклоняется на 2°. Поэтому шкала секстанта градуирована не от 0° до 60°, а от 0° до 120°, что позволяет измерять углы до 120° включительно.
В основе работы прибора лежит принцип совмещения двух изображений в поле зрения зрительной трубы:
- Прямого изображения (например, линии видимого горизонта, проходящей сквозь прозрачную половину горизонтного стекла).
- Отражённого изображения (например, диска Солнца, который отражается сначала от большого подвижного зеркала, а затем от зеркальной половины горизонтного стекла).
Устройство секстанта
Типичный навигационный секстант состоит из следующих элементов:
- Рама с лимбом — металлическое основание прибора со шкалой, разбитой на градусы.
- Алидада — подвижная металлическая линейка, закреплённая на оси рамы. На нижнем конце алидады находится микрометрический винт со шкалой отсчёта минут дуги.
- Большое (индексное) зеркало — закреплено на верхней оси вращения алидады и поворачивается вместе с ней.
- Малое (горизонтное) зеркало — неподвижно закреплено на раме. Левая половина стекла прозрачная, правая — зеркальная.
- Светофильтры — наборы цветных стёкол разной плотности, откидывающиеся на пути лучей для защиты глаз наблюдателя при работе с Солнцем.
- Зрительная труба (телескоп) — оптическая система для увеличения и чёткого совмещения объектов.
- Рукоятка — деревянная или пластиковая ручка с обратной стороны рамы для удержания прибора правой рукой.
Порядок измерения (взятия высоты светила)
- Наблюдатель берёт секстант в правую руку, направляет зрительную трубу на линию горизонта строго под светилом.
- Левой рукой плавно выводит алидаду из нулевого положения, двигая её вперёд вдоль лимба.
- В поле зрения трубы появляется отражённое изображение светила. Судоводитель смещает алидаду до тех пор, пока нижний край светила (или его центр) не «коснётся» линии горизонта.
- С помощью микрометрического винта алидады производится точная наводка. При этом прибор слегка покачивают из стороны в сторону, чтобы светило описало дугу, нижняя точка которой должна коснуться горизонта.
- Фиксируется точное время замера по морскому хронометру, после чего снимаются показания со шкалы лимба (градусы) и барабана микрометрического винта (минуты и доли минут).
Поправки секстанта
Полученная с прибора высота светила (измеренная высота ho) требует математической корректировки. Штурман рассчитывает истинную высоту h, учитывая следующие поправки:
- Поправка индекса (i):
Инструментальная погрешность прибора, определяемая перед каждой серией замеров (путем вывода прибора «на ноль» по линии горизонта).
- Наклонение горизонта (d):
Зависит от высоты глаза наблюдателя над уровнем моря (чем выше мостик, тем ниже кажется истинный горизонт).
- Астрономическая рефракция (ρ):
Искажение лучей при прохождении сквозь слои атмосферы Земли.
- Полудиаметр светила (R):
Применяется при замере по нижнему или верхнему краю Солнца/Луны, чтобы привести отсчёт к центру диска.
Итоговая формула приведения имеет вид:
- h = ho + i + d + ρ + R
См. также
Литература
- Титов Р. Ю., Файн Г. И. Мореходная астрономия. — М.: Транспорт, 1984.
- Международная конвенция по охране человеческой жизни на море (СОЛАС-74). Глава V, Правило 19.