Этот изящный оптический прибор на столетия стал главным инструментом мореплавателя, позволившим с невероятной точностью определять координаты корабля в бескрайних морских просторах. Узнайте все самое интересное о секстанте.
Если астролябия была сложным «звездным компьютером» средневековых ученых, то секстант стал ее более практичным наследником. В статье простыми словами объясним, как работает этот инструмент, чем он принципиально отличается от компаса, кем и когда был изобретен.
Главное о секстанте
- Секстант — ручной оптический прибор для измерения углов между небесными светилами и горизонтом, позволяющий с высокой точностью определять координаты корабля.
- В отличие от компаса и астролябии, секстант не показывает направление и не выполняет астрономических расчетов, а служит именно для точных угловых измерений.
- Инструмент был создан в 1730-х годах Джоном Хэдли и Томасом Годфри независимо друг от друга; принцип двойного отражения предложил еще Исаак Ньютон.
- Секстант основан на законе отражения света, включает сектор с дугой, зеркала, алидаду и зрительную трубу; измерения проводятся путем совмещения светила с горизонтом.
- Прибор произвел революцию в морской навигации, сделал возможными длительные путешествия и до сих пор остается резервным инструментом штурманов.
Что такое секстант простыми словами
Cекстант — это ручной оптический инструмент для измерения угла между двумя объектами. Чаще всего его использовали, чтобы измерить высоту Солнца или звезды над линией горизонта.
Представьте: вам нужно рассчитать, насколько высоко поднялось Солнце над морем. Просто поднять голову и «на глазок» — неточно. Секстант позволял сделать это с ювелирной точностью, до нескольких угловых секунд. Зная высоту светила и точное время, штурман с помощью специальных таблиц рассчитывал географические координаты корабля.
Если астролябия была универсальным вычислительным устройством, то секстант — высокоточный инструмент, данные с которого обрабатывали отдельно. Оба изобретения дополняли друг друга.
Чем секстант отличается от астролябии и компаса
Чтобы избежать путаницы, разделим функции этих трех инструментов.
- Компас определяет направление, работает с магнитным полем Земли.
- Астролябия служит для астрономических расчетов ― времени, положения светил, широты.
- Секстант предназначен для точного измерения углов, прежде всего высоты светил над горизонтом.
Ключевое отличие секстанта от астролябии — в простоте и точности. Астролябия была громоздкой, требовала сменных деталей для разных широт и сложных манипуляций. Секстант — прочный, портативный и гораздо более точный инструмент благодаря оптике.
Проще говоря, секстант сделал звездную навигацию доступной и надежной в суровых морских условиях.
История изобретения секстанта
Изобретение секстанта — это история постепенного улучшения более древних инструментов.
- Изначально мореплаватели использовали простые инструменты вроде градштока или астролябии, но их точность на качающейся палубе корабля была низкой.
- Принцип двойного отражения, лежащий в основе секстанта, открыл еще Исаак Ньютон, но проект он не опубликовал.
- Практически одновременно в 1730-х годах английский математик Джон Хэдли и американский изобретатель Томас Годфри независимо друг от друга создали секстант. Однако изобретение Хэдли получило большую известность.
- Инструмент назвали секстантом, потому что его дуга составляла ⅙ часть круга (60°), что по-латыни звучит как sextans. Удивительно, но благодаря принципу двойного отражения он позволял измерять углы до 120°.
Появление секстанта стало революцией в навигации и сделало возможными долгие океанские переходы.
Устройство и принцип работы секстанта
Конструкция секстанта достаточно проста. Основные части устройства:
- рама ― металлический сектор (дуга в 60°);
- дуга с нониусом ― на дугу нанесена шкала, позволяющая вести очень точные отсчеты;
- зеркала ― главный элемент, неподвижное зеркало (полупрозрачное горизонтное стекло) и подвижное зеркало (индексное), жестко закрепленное на алидаде;
- алидада (показатель) ― рычаг, вращающийся вдоль дуги и несущий индексное зеркало;
- зрительная труба для точного визирования.
Принцип работы основан на законе отражения света: угол падения равен углу отражения. Когда вы смотрите в зрительную трубу, вы одновременно видите два изображения: горизонт прямо через полупрозрачную часть горизонтного стекла и отражение небесного светила (Солнца или звезды), которое попадает в зеркало после двойного отражения.
Поворачивая алидаду, вы совмещаете изображение светила с линией горизонта. Угол, на который вы повернули алидаду, и есть удвоенная высота светила. Шкала секстанта сразу показывает истинную высоту — это и есть главная хитрость прибора.
Как пользоваться секстантом
Процесс измерения, который на море называется «снять высоту», состоит из нескольких шагов. Допустим, мы измеряем высоту Солнца.
Подготовка
Устанавливаем секстант в руке, становимся лицом к Солнцу.
Наведение на горизонт
Через зрительную трубу и полупрозрачное стекло находим четкую линию горизонта.
«Опускание» Солнца
Поворачивая алидаду, мы «опускаем» отраженное изображение Солнца (которое видно в зеркальной части стекла) вниз, пока оно не коснется линии горизонта.
Качание
Чтобы избежать ошибки из-за качки корабля, штурман слегка раскачивает секстант из стороны в сторону, убеждаясь, что в нижней точке траектории Солнце точно касается горизонта.
Считывание показаний
В момент точного совмещения фиксируется положение алидады на шкале и считывается высота с точностью до минуты дуги.
Учет поправок
Полученное значение не является окончательным. К нему необходимо прибавить несколько поправок (например, на высоту глаза наблюдателя, атмосферную рефракцию).
Расчет координат
Исправленная высота и точное время измерения записываются в судовой журнал. Затем с помощью навигационных таблиц («Морской астрономический ежегодник») производится сложный расчет координат.
Несмотря на появление GPS, умение работать с секстантом до сих пор входит в обязательную программу подготовки штурманов — на случай, если электроника выйдет из строя.