Измеряем небо: как работает секстант и для чего он нужен

Навигационный секстан – это не просто измерительный инструмент, это символ эпохи великих географических открытий. С момента своего изобретения в XVII веке он стал незаменимым помощником мореплавателей, позволяя определять положение судна в открытом море с поразительной точностью.

Сегодня секстант, несмотря на появление современных навигационных систем, остается востребованным инструментом для любителей астрономии и тех, кто хочет погрузиться в изучение того, как развивалась история мореплавания. В данной статье мы рассмотрим принцип работы секстанта, его устройство, историю развития и современное применение.

Принцип действия, устройство и правила эксплуатации СНО

Правила эксплуатации СНО регламентируют порядок использования этого оборудования, требования к квалификации персонала, техническое обслуживание и ремонт. Соблюдение этих правил гарантирует безопасную работу и продлевает срок службы СНО.

Краткая история навигационного секстана

В мореходной астрономии приборы и устройства, предназначенные для измерения высот светил, называют секстанами.

По устройству и назначению секстаны подразделяются на:

• навигационные;
• промерные;
• интегрирующие;
• перископические;
• автоматизированные.

Навигационный секстан – это ручной оптический прибор, предназначенный для измерения высот светил над видимым морским горизонтом, а так же горизонтальных углов между двумя ориентирами с целью определения места и вертикального угла ориентира.

Предшественниками навигационного секстана являлись:

• гномон;
• астрономический посох;
• трикверт;
• астролябия;
• квадрант;
• универсальный квадрант;
• морской квадрант;
• двойной квадрант;
• и октант.

Гномон (рис. 1) – самый древний угломерный астрономический инструмент, представляющий из себя вертикальный стержень (L), отбрасывающий тень (l) на горизонтальную плоскость. Зная длину гномона (L) и измерив длину его тени (l), можно найти угловую высоту Солнца над горизонтом.

За 1 000 лет до нашей эры, в Египте, был построен гномон в виде обелиска высотой в 117 римских футов (позже перевезен в Рим на Марсово поле для определения момента полдня).

В 13 веке в Пекине был установлен гномон высотой 13 метров. Улугбек в 15 веке использовал гномон высотой 55 метров. Гномон на куполе Флорентийского собора в 15 веке имел общую высоту 90 метров.

Астрономический посох (рис. 2) – древнейший угломерный инструмент, представляющий из себя длинную рейку (АВ) с градусными делениями и более короткую (СД), перпендикулярную первой, подвижную рейку. По положению подвижной рейки относительно глаза наблюдателя (т. А) можно было судить о высоте светила над горизонтом, или об угле между направлениями на две звезды.

Трикверт (рис. 3) – древний угломерный инструмент греческих астрономов для определения зенитных расстояний звезд.

С помощью визиров m и n линейка ВС наводится на звезду. Подвижная линейка АС устанавливается так, чтобы ВА = ВС. Измерив длину АС по специальной таблице находилось значение угла α = Z = 90° – h.

Астролябия (рис. 4) – разделенный на градусы металлический круг, подвешенный к опоре. В центре круга укреплена алидада.

Квадрант – угломерный инструмент, достигший к концу средневековья высокой степени совершенства.

Чем крупнее квадрант, тем точнее его градуировка и установка в вертикальной плоскости (рис. 5).

В обсерватории Улугбека дуга квадранта имела радиус 40,2 м.

• квадрант – 1/4 часть круга;
• секстант – 1/6 часть круга;
• октант – 1/8 часть круга.

Универсальный квадрант – угломерный астрономический прибор с неподвижной и вращающейся вокруг центра трубами – диоптрами, для измерения углов между направлениями на два светила.

Англичанин Роберт Гук (1635-1703) предложил инструмент для измерения углов с двумя отражательными зеркалами и двумя зрительными трубами.

В 1742 г., после смерти Исаака Ньютона (1643-1727), в его бумагах найдено сделанное им описание астрономического инструмента (медный сектор с дугой в 45° и двумя зеркалами).

Англичанин Гадлей (1682-1744) в мае 1731 года продемонстрировал свой зеркальный октан.

Американец Томас Годфрей (1704-1749) в мае 1732 года изготовил «морской квадрант».

М. В. Ломоносов (1711-1765), 8 мая 1759 года, предложил «двойной квадрант» с искусственным горизонтом.

Англичанин Рамсден довел секстан до такого совершенства, что точность замера высоты доходила до 10″.

Секстан работы русского механика-самоучки А. Самойлова (1790-1859) не уступал английскому, а секстан, разработанный в 1912 году мастером Монаковым превосходил английский.

Принцип действия навигационного секстана

В основу теории секстана положены два закона отражения светового луча от плоскопараллельных зеркал:

• I закон – угол падения светового луча на плоское зеркало равен углу отражения;
• II закон – падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром, восстановленным к плоскости плоского зеркала в точке падения луча.

На рис. 6 показано светило σ, высоту (h) которого нужно измерить.

Принцип измерения угла навигационным секстаном основан на использовании двух плоских зеркал – неподвижного «А» и подвижного «В». Ниже описано как работает зеркало в секстанте.

Неподвижное зеркало «А» крепится к раме и своей зеркальной поверхностью установлено в сторону глаза наблюдателя. Нижняя его часть – зеркало, верхняя – прозрачное стекло, через которое видимый горизонт наблюдается как прямовидимый.

Подвижное зеркало «В» закреплено на алидаде ВД, с помощью которой может быть повернуто на такой угол β, что луч света от светила σ, отразившись под таким же углом β, попадает под углом α на неподвижное зеркало «А» и, отразившись от него под таким же углом α – в глаз наблюдателя (т. О).

Предлагается к прочтению: Звездный глобус: как ориентироваться среди звезд

Таким образом, наблюдатель одновременно видит по одному направлению прямовидимый горизонт и дважды отраженное (от подвижного зеркала «В» и неподвижного зеркала «A») изображение светила (σ).

Следовательно, по углу разворота подвижного зеркала «В» можно определить численное значение высоты (h) светила.

Зависимость измеряемого угла h от угла разворота подвижного зеркала «В», относительно неподвижного зеркала «А» (угла ω), определяется из треугольников АОВ и АВД:

а. В Δ АОВ:

1. ∠ АОВ = h;
2. ∠ АВО = 2β;
3. ∠ ВАО = 180° – 2α;

а, так как,

то:

то есть:

b. В Δ АВД:

1. ∠ АВД = β;
2. ∠ ВАД = 180° – α;
3. ∠ ВДА = ω;

а, так как,

то:

Если h = 2(α – β), а ω = α – β, то h = 2ω.

Таким образом, при совмещении прямовидимого горизонта и дважды отраженного изображения светила, измеренный угол равен удвоенному углу между плоскостями зеркал, то есть h = 2ω.

Остается найти способ «измерения» угла ω. Для этого из точки В опишем дугу окружности ЛЛ и назовем ее лимбом. Расположим алидаду с большим зеркалом «В» параллельно плоскости малого зеркала «А» и отметим на лимбе точку Ко – истинное место нуля на лимбе, соответствующее параллельному положению зеркал.

Таким образом, отсчет измеренного угла h должен быть прочитан на лимбе, при этом полуградусные деления лимба удобно оцифровывать целыми градусами, чтобы избежать удвоения отсчета для получения значения h.

Для отсчета угла ω служит азимутный лимб (целые градусы) и отсчетный барабан, полный оборот которого смещает индекс алидады ровно на 1° по азимутальному лимбу. Цена деления отсчетного барабана – одна минута. Десятые доли минуты определяются наблюдателем «на глаз».

Если зеркала «А» и «В» параллельны друг другу, то отсчет по лимбу и отсчетному барабану равен нулю (0°00,0′).

Современным навигационным секстаном можно измерять углы до 140°.

Устройство и правила эксплуатации навигационного секстана

Как пользоваться навигационным секстаном? Моряки измеряют с его помощью углы между небесными телами и горизонтом, а затем, используя специальные таблицы и вычисления, определяют свои географические координаты. Хотя Современные технологии в навигации судовсовременные навигационные системы в значительной степени вытеснили секстанты, понимание его принципов работы и правил эксплуатации остается важным для тех, кто интересуется морской навигацией или Океанотехника прошлогоисторией мореплавания.

Принцип работы секстанта основан на свойствах отражения света от двух зеркал. Измеренные углы, совместно с точными хронометрическими данными, позволяют определить географические координаты наблюдателя с высокой точностью.

Секстант, несмотря на свой почтенный возраст и появление более современных навигационных систем, продолжает находить применение в различных областях.

Современное применение секстанта выходит далеко за рамки традиционной Виды и характеристики электронных навигационных картморской навигации. Несмотря на появление высокоточных GPS-навигаторов, секстант по-прежнему востребован среди любителей астрономии, яхтсменов, желающих освоить классические методы навигации, а также в качестве учебного пособия в морских учебных заведениях. Оно связано не только с определением местоположения, но и с изучением астрономических явлений, таких как солнечные и лунные затмения, а также с проведением различных научных экспериментов.

Этот угломерный инструмент использует вращающуюся лимб с делениями для отсчета углов. Секстант в морских хронометрах представлял собой классический дуэт мореплавателя, позволяя определять как широту, так и долготу судна.

Изучив информацию, представленную ниже вы сможете ответить на вопрос “Как определить свое местоположение с помощью секстанта” и осуществить его поправку по небесным телам.

1 В навигационном секстане различают следующие части (рис. 7):

• раму с азимутальным лимбом (1);
• алидаду (2);
• отсчетное устройство (3);
• осветительное устройство (4);
• большое (подвижное) зеркало (5);
• малое (неподвижное) зеркало (6);
• набор светофильтров перед большим зеркалом (7);
• набор светофильтров позади малого зеркала (8);
• рукоятку секстана (9);
• зрительную трубу (10).

2 В комплектацию навигационного секстана входят:

• футляр секстана (укладочный ящик);
• два диоптра (специальные уголки);
• регулировочный ключ;
• флакон с маслом;
• отвертка;
• щетка;
• кусок фланели;
• технический формуляр.

3 Основные правила обращения с секстаном:

• хранить только в закрытом футляре;
• не подвергать резким переменам температуры, случайным толчкам, ударам при качке и воздействию сырости;
• при попадании на секстан воды возможно скорее убрать ее куском мягкой, чистой и сухой ветоши;
• не касаться руками зеркал, стекол светофильтров и оптики зрительной трубы;
• брать секстан руками только за рукоятку и корпус рамы;
• перед установкой алидады ее следует вначале отстопорить (11);
• устанавливать секстан на горизонтальную поверхность только на специальные «ножки» рамы (15);
• не допускать при работе даже самых незначительных ударов.

4 Подготовка секстана к наблюдениям:

• за 20-30 минут вынести секстан к месту наблюдений;
• утопив зуб стопорного замка футляра, без усилий извлечь секстан из футляра за переплет рамы;
• произвести внешний осмотр секстана, держа его за рукоятку правой рукой;
• взять левой рукой за переплет рамы и поставить секстан ножками на стол (горизонтальную поверхность);
• проверить параллельность оптической оси трубы плоскости азимутального лимба (1-я выверка);
• проверить перпендикулярность большого зеркала к плоскости азимутального лимба (2-я выверка);
• проверить перпендикулярность малого зеркала к плоскости азимутального лимба (3-я выверка);
• определить поправку индекса секстана (i);
• произвести замер углов или высот светил;
• протереть секстан ветошью и без усилий уложить его в футляр (после снятия и укладки в футляр зрительной трубы и установки алидады в среднее положение);
• из технического формуляра выбрать (из специальной таблицы) значения инструментальных поправок секстана (S) для каждой измеренной высоты или угла по значению «ОС» (отсчет секстана).

Инструментальная погрешность секстана № 4128.

Примечание:

1. Значение S указывается в дуговых секундах. Для перевода в дуговые минуты: 1′ = 60″; 0,1′ = 6″.
2. Для значений высот, не указанных в таблице, S находится путем интерполирования.

Например:

Выверки навигационного секстана

Эта выверка выполняется еще до выхода в море во время приготовления к плаванию.

Секстан с установленной зрительной трубой ставят на горизонтальное основание (рис. 8).

Отстопорив алидаду, устанавливают ее в среднее положение (отсчет по лимбу ≈ 50°-70°).

На края лимба ставят два диоптра (1, 2) таким образом, чтобы соединяющая их линия была примерно параллельна оптической оси зрительной трубы.

Проверка параллельности оптической оси зрительной трубы плоскости азимутального лимба

Устройство зрительной трубы секстанта представляет собой сложную оптическую систему, состоящую из нескольких линз и призм, позволяющую получить четкое изображение наблюдаемого объекта.

Устройство зрительной трубы секстанта включает в себя:

• объектив,
• окуляр,
• и диафрагму,

которые позволяют регулировать яркость и резкость изображения.

Найдя удаленный (не ближе 50 м) предмет с ярко выраженной горизонтальной поверхностью (крыша здания, линия горизонта), устанавливают секстан так, чтобы эта горизонтальная поверхность оказалась на продолжении линии, проходящей через верхние срезы диоптров (Г1Д), затем наблюдают предмет через зрительную трубу (Г2Д1).

Изображение выбранной горизонтальной поверхности должно оказаться в центре зрительной трубы (рис. 8, б).

Читайте также: Определение поправки компаса по небесным светилам. Освещенность морского горизонта

Если изображение выбранной горизонтальной поверхности смещено относительно центра зрительной трубы (рис. 8, а), необходимо с помощью отвертки, вращая верхний и нижний регулировочные винты (4, 3) в кольце стойки зрительной трубы (поджимая один винт и отдавая другой) до тех пор, пока изображение горизонтальной поверхности не окажется в центре зрительной трубы (рис. 8, б). В этом случае оптическая ось зрительной трубы будет параллельна плоскости азимутального лимба.

Проверка перпендикулярности большого зеркала плоскости азимутального лимба

Эта выверка выполняется перед каждыми наблюдениями (рис. 9).

Для ее выполнения необходимо:

1. установить секстан на ножки на горизонтальное основание (без зрительной трубы);
2. отстопорив алидаду, установить ее на отсчет ≈ 40°-50°;
3. на азимутальный лимб секстана у отсчетов ~ 0° и ~ 120° установить диоптры (1, 2);
4. посмотреть на секстан со стороны большого зеркала (Б. З.) таким образом, чтобы:
   ✓ луч зрения проходил через правый срез большого зеркала и был параллелен плоскости рамы;

   ✓ правый срез большого зеркала «скрывал» левую половину левого (1) диоптра (наблюдается прямовидимо только правая половина левого диоптра);
5. перемещая правый диоптр (2) по азимутальному лимбу, добиться такого его положения, чтобы на правом срезе большого зеркала наблюдалась и половина отраженного изображения правого диоптра (половина левого диоптра находится все это время в поле зрения). Если наблюдаемые верхние срезы диоптров будут на одном уровне (рис. 9, б) → большое зеркало перпендикулярно плоскости азимутального лимба.

Если наблюдаемые верхние срезы диоптров не совпадают (рис. 9, в) → вращением регулировочного винта (5) большого зеркала (6), совместить края диоптров так, как показано на рис. 9, б).

Примечание: Регулировочный ключ (5) «вставляется» в специальное гнездо 14 (рис. 7) с тыльной стороны большого зеркала.

Проверка перпендикулярности малого зеркала плоскости азимутального лимба

Проверка перпендикулярности малого зеркала плоскости азимутального лимба также производится перед каждыми наблюдениями.

Эта последняя (третья) выверка секстана выполняется или по Солнцу или по звезде. Для выполнения ее по Солнцу необходимо:

1. Навести зрительную трубу на резкость, и установить ее на штатное место в специальное гнездо секстана.
2. Алидаду и угломерный барабан установить точно на отсчет «0°00,0′» (рис. 10).
3. Подобрать и установить перед большим зеркалом и за малым зеркалом темные светофильтры.
4. Навести зрительную трубу на Солнце – в поле зрения наблюдаем (рис. 11)
5. В первом случае (рис. 11, а), при вращении угломерного барабана одно изображение светила строго проходит через его другое изображение и, в какой-то момент, эти изображения накладываются одно на другое, что и свидетельствует о том, что малое зеркало перпендикулярно плоскости азимутального лимба.
6. В двух других случаях (рис. 11, б,в) малое зеркало неперпендикулярно плоскости азимутального лимба. Для устранения неперпендикулярности необходимо:
   • вращая угломерный барабан, установить изображения светила на одной горизонтали;
   • вращая верхний регулировочный винт 12 (рис. 7) малого зеркала, добиться точного наложения изображений светила.

Примечание: Аналогично (кроме п. 3) эта выверка выполняется и по звезде.

Определение поправки индекса навигационного секстанта

Отсчет углов, измеренных секстаном, производится по лимбу и угломерному барабану, причем отсчет равный «0°00,0′» соответствует параллельному положению большого и малого зеркал. На заводе-изготовителе нуль шкалы наносят для вполне определенного положения малого зеркала. Однако, под влиянием различных механических воздействий, а также в связи с изменением температуры, малое зеркало может изменить свое положение.

Поэтому перед наблюдениями необходимо определять поправку индекса секстана.

Поправка индекса навигационного секстана (i) – это алгебраическая разность между нулем шкалы и отсчетом при совмещении прямовидимого и дважды отраженного изображений одного и того же светила (отдаленного предмета).

Место нуля на лимбе может получиться и слева и справа от нуля шкалы, нанесенного на азимутальный лимб заводским способом. Поэтому на азимутальном лимбе секстана справа от нуля (360°) нанесены пять неоцифрованных градусных делений, соответствующих отсчетам 359°, 358°, 357°, 356°, 355°.

В практике используют три способа определения поправки индекса секстана:

• по звезде;
• по Солнцу;
• по видимому горизонту.

Определение поправки индекса секстана по звезде

Поправка индекса секстана (i) по звезде определяется, как правило, перед наблюдениями звезд в утренние навигационные сумерки (или после наблюдений звезд в вечерние навигационные сумерки).

Для определения поправки индекса секстана (i) по звезде необходимо:

• навести зрительную трубу на резкость и установить ее на секстан;
• алидаду и угломерный барабан секстана установить точно на отсчет «0°00,0′» (рис. 12);
• навести зрительную трубу на звезду. В поле зрения наблюдаем (рис. 13);
• в первом случае (рис. 13, а), вращением верхнего регулировочного винта малого зеркала, устранить неперпендикулярность малого зеркала плоскости азимутального лимба;
• в случаях б) или в) (рис. 13), вращая угломерный барабан, добиться точного совмещения (прямовидимого и дважды отраженного) изображений звезды и снять отсчет секстана ОС = 359°57,8′ (рис. 14);
• рассчитать поправку индекса секстана по формуле:

Для нашего примера:

Способ определения поправки индекса по звезде достаточно точный. Для исключения промахов рекомендуется повторить наблюдения по другой звезде.

Определение поправки индекса секстана по Солнцу

Для определения поправки индекса секстана по Солнцу необходимо:

1. навести зрительную трубу на резкость и установить ее на секстан;
2. алидаду и угломерный барабан секстана установить точно на отсчет «0°00,0′» (рис. 12);
3. подобрать и установить темные светофильтры перед большим и за малым зеркалами;
4. навести зрительную трубу на Солнце. В поле ее зрения наблюдаем (рис. 15);
5. в первом случае (рис. 15, а), вращением верхнего регулировочного винта малого зеркала, устранить неперпендикулярность малого зеркала плоскости азимутального лимба;
6. в случаях б) или в) (рис. 15), вращая угломерный барабан, добиться соприкосновения изображений Солнца (рис. 17) и снять первый отсчет секстана ОС₁ = 360°37,0′ (рис. 16);
7. вращая угломерный барабан, добиться смены изображений Солнца (рис. 19) и снять второй отсчет секстана ОС₂ = 359°33,2′ (рис. 18);
8. рассчитать поправку индекса секстана по формуле:

Для нашего примера:

Контроль точности определения поправки индекса секстана по Солнцу

Точность снятия отсчетов секстана (ОС₁ и ОС₂) и правильность расчетов при определении поправки индекса секстана по Солнцу можно проконтролировать (рис. 20).

Из рис. 20 следует, что при точном совмещении краев изображений Солнца в обоих случаях (рис. 17, 19) отсчеты секстанов (ОС₁ и ОС₂) должны отличаться друг от друга на величину, равную значению четырех радиусов Солнца, т. е.:

Значение радиуса Солнца известно на любой день наблюдений (табл. 1).

Для контроля точности определения поправки индекса секстана по Солнцу необходимо:

1. из ЕТ МАЕ таблицы 1 или Приложения 6 по дате наблюдений (25.09) выбрать значение радиуса Солнца (R⊙ = 16,0′) и рассчитать значение «4R⊙» (64,0′);
2. рассчитать разность между первым и вторым (большим и меньшим) отсчетами секстана:
r = OC₁ – OC₂ = 360°37,0^′ − 359°33,2^′ = 63,8^′;
3. сравнить величины «4R⊙» (64,0′) и r (63,8′) и:
✓ если разность Δ = (4R⊙ – r) не превышает значения ±0,5′, то значения отсчетов секстана (ОС₁ и ОС₂) соответствуют действительным значениям и поправка индекса секстана определена правильно;
✓ если разность Δ = (4R⊙ – r) более чем +0,5′ (4R⊙ > r), то замеры выполнены некачественно → края изображений Солнца не соприкасались, а накладывались одно на другое (рис. 21) и поправка индекса секстана не соответствует ее действительному значению;
✓ если разность Δ = (4R⊙ – r) более чем -0,5′ (4R⊙ < r), то замеры также выполнены некачественно → между краями изображений Солнца имелся разрыв (зазор) (рис. 22) – и поправка индекса секстана также не соответствует ее действительному значению;
4. при случаях б) (рис. 21) или в) (рис. 22) необходимо повторить определение поправки индекса по Солнцу.

Для нашего примера: Δ = +0,2^′ < ±0,5^′ – замеры выполнены достаточно точно.

В практике принято, чтобы значение поправки индекса секстана (i) не превышало ±5,0′. Для уменьшения значения «i» служит нижний регулировочный винт (13 рис. 7) малого зеркала, с помощью которого при OC = 0°00,0′ совмещают изображения светила.

После регулировки «i» необходимо повторно произвести проверку перпендикулярности малого зеркала плоскости азимутального лимба и повторить определение поправки индекса секстана.

Определение поправки индекса секстана по видимому горизонту

Способ определения поправки индекса секстана по видимому горизонту неточен и применяется крайне редко перед наблюдениями звезд в вечерние навигационные сумерки.

Для определения поправки индекса секстана (i) по видимому горизонту необходимо:

1. навести зрительную трубу на резкость и установить ее на секстан;
2. алидаду и угломерный барабан секстана установить точно на отсчет 0°00,0′;
3. навести зрительную трубу на видимый горизонт. В поле ее зрения наблюдаем (рис. 23, а):
4. вращая угломерный барабан секстана, добиться такого положения, чтобы линия видимого горизонта в поле зрения зрительной трубы наблюдалась без разрыва как сплошная линия (рис. 23, б) и снять отсчет секстана (ОC = 360°02,5′);
5. рассчитать поправку индекса секстана по формуле: i = 360° – ОС. Для нашего примера: i = 360° – 360°02,5^′ = -2,5^′.

Измерение высот светил и углов навигационным секстаном

Измерение высоты звезды навигационным секстаном производится во время утренних или вечерних навигационных сумерек, когда звезды и видимый горизонт одновременно наблюдаются визуально.

Для измерения высоты звезды навигационным секстаном необходимо:

1. Подготовить секстан к наблюдениям (выполнить его выверки и определить его поправку индекса).
2. Установить по азимутальному лимбу и угломерному барабану секстана отсчет 0°00,0′.
3. Навести зрительную трубу на избранную звезду. В поле зрения наблюдаем (рис. 24);
4. «Отстопорить» алидаду и плавно передвигать ее левой рукой на увеличение отсчета (от себя) и…
5. Следить зрительной трубой за тем изображением звезды (дважды отраженным), которое «уходит» из поля зрения вверх (зрительная труба опускается – отсчет секстана увеличивается).
6. При появлении в поле зрения трубы линии видимого горизонта (рис. 25), «застопорить» алидаду.
7. Вращением угломерного барабана добиться касания дважды отраженного изображения звезды линии видимого горизонта.
8. Покачивая секстан относительно оси зрительной трубы («вправо» – «влево»), убедится, что дважды отраженное изображение звезды касается линии видимого горизонта в единственной точке (рис. 26, б) и дать команду второму наблюдателю с часами “Товсь!” и, в момент касания, – «Ноль!».
9. Снять отсчет секстана (ОС₁) с точностью до «0,1′» и передать его значение для записи второму наблюдателю.
10. Повторить еще дважды действия пп. 7-9 (ОС₂ и ОС₃).
11. Второй наблюдатель, по команде «Ноль!» первого наблюдателя, фиксирует по рабочим часам и записывает точное время измерения каждой высоты (T₁, T₂, T₃) с точностью до «±0,5 с», а также все значения отсчетов секстана (OC₁, OC₂, OC₃), переданные ему первым наблюдателем.
12. Рассчитать:
✓ среднее время замера высоты звезды по формуле:
${Т}_{СР} = \frac{{Т}_1 + {Т}_2 + {Т}_3}{3}$
✓ средний отсчет секстана по формуле:
$О{С}_{СР} = \frac{О{С}_1 + О{С}_2 + О{С}_3}{3}$
13. Рассчитать значение измеренной высоты светила по формуле:

где:

• i – поправка индекса секстана, определенная непосредственно до измерения высоты или сразу после наблюдений;
• S – инструментальная поправка секстана, выбранная из формуляра по значению «ОС_CP»;
• (i + S) – поправка секстана.

Измерение высоты нижнего края Солнца

Измерение высоты светила навигационным секстаном заключается в точном совмещении дважды отраженного его изображения с прямовидимым горизонтом и снятии отсчета по азимутальному лимбу и угломерному барабану секстана с точностью до 0,1′ (1-й наблюдатель) с фиксацией времени замера с точностью до 0,5 с (2-й наблюдатель).

Для измерения высоты нижнего края Солнца

$\underline{\odot }$

необходимо:

1. Подготовить секстан к наблюдениям (выполнить его выверки и определить его поправку индекса).
2. Установить по азимутальному лимбу и угломерному барабану секстана отсчет 0°00,0′.
3. Подобрать и установить темные светофильтры перед большим и за малым зеркалами.
4. Навести зрительную (установленную на секстан) трубу на Солнце. В поле зрения наблюдаем (рис. 27).
5. «Отстопорить» алидаду и плавно двигать ее на увеличение отсчета (от себя) и…
6. Следить зрительной трубой за тем изображением Солнца (дважды отраженным), которое «уходит» из поля зрения вверх (зрительная труба опускается – отсчет секстана увеличивается).
7. При горизонтальном положении зрительной трубы – отпустить стопор алидады («застопорить» алидаду) и убрать темный светофильтр позади малого зеркала (при «ярком» горизонте установить дымчатый светофильтр). В поле зрения зрительной трубы наблюдаем (рис. 28).
8. ращением угломерного барабана добиться касания дважды отраженного изображения Солнца линии горизонта (рис. 29).
9. Покачивая секстан относительно оси зрительной трубы («вправо-влево»), убедиться, что такое касание происходит только в одной точке (рис. 29, б) и дать команду второму наблюдателю «Товсь!» и, в момент касания – «Ноль!».
10. Снять отсчет секстана (ОС₁) с точностью до «0,1′» и передать его значение для записи второму наблюдателю.
11. Повторить еще дважды действие пп. 8-10 (ОС₂, ОС₃).
12. Второй наблюдатель, по команде «Ноль!» первого наблюдателя, фиксирует по рабочим часам и записывает точное время измерения каждой высоты (T₁, T₂, T₃) с точностью до «±0,5 с», а также все значения отсчетов секстана, переданные ему первым наблюдателем.
13. Рассчитать среднее время замера высоты светила по формуле:
    ${Т}_{СР} = \frac{{Т}_1 + {Т}_2 + {Т}_3}{3}$

    и средний отсчет секстана по формуле:

    $О{С}_{СР} = \frac{О{С}_1 + О{С}_2 + О{С}_3}{3}$

Примечание:

1. Высота нижнего края Луны (

   $\stackrel{☾}{\nabla }$

   ) измеряется аналогично, кроме п. 3.

2. При измерении высоты верхнего края Солнца (

   $\stackrel{∆}{\odot }$

   ) или верхнего края Луны (

   $\stackrel{☾}{☾}$

   ) видимый диск светила касается линии горизонта «из воды» (рис. 30).

Измерение горизонтального угла между ориентирами

Измерение горизонтальных углов между земными навигационными ориентирами производят для целей навигации при определении места судна по двум горизонтальным углам или по пеленгу и горизонтальному углу.

При подготовке навигационного секстанта к измерению горизонтальных углов необходимо:

• проверить перпендикулярность большого зеркала плоскости азимутального лимба;
• закрепить зрительную трубу на секстан, предварительно отфокусировав ее по ориентиру;
• проверить перпендикулярность малого зеркала плоскости азимутального лимба;
• определить поправку индекса секстана (i) по горизонту или по Солнцу и установить ОС = 0°00,0′.

Для измерения горизонтального угла секстан берут в правую руку и располагают азимутальным лимбом вверх в плоскости измеряемого угла (плоскость рамы секстана горизонтальна).

Зрительную трубу секстана наводят на левый ориентир (рис. 31, а,б).

Затем, освободив стопор алидады, перемещают ее (на увеличение отсчета) до тех пор, пока в поле зрения трубы секстана не появится изображение правого ориентира (рис. 31, в).

Застопорив алидаду, вращением отсчетного барабана точно совмещают прямовидимый (левый) и дважды отраженный (правый) ориентиры (рис. 31, г) и снимают отсчет секстана (ОС).

Если правый ориентир виден плохо, можно расположить секстан в левой руке вниз зеркалами (плоскость рамы секстана также горизонтальна) и направить зрительную трубу на правый предмет (ориентир). Далее, с помощью алидады и отсчетного барабана, подводят к прямовидимому изображению правого ориентира дважды отраженное изображение левого ориентира и совмещают их (рис. 31, г).

Для получения значения горизонтального угла «α» необходимо полученный отсчет секстана (ОС) исправить инструментальной поправкой (S), выбранной из формуляра секстана по значению «ОС», и поправкой индекса секстана (i), то есть:

Измерение вертикального угла ориентира

Измерение вертикального угла ориентира производят для целей навигации для расчета расстояния до ориентира, вертикальный угол которого измеряется.

При подготовке навигационного секстана к измерению вертикального угла необходимо:

• проверить перпендикулярность большого зеркала плоскости азимутального лимба;
• закрепить на секстане зрительную трубу, предварительно отфокусировав ее по ориентиру;
• проверить перпендикулярность малого зеркала плоскости азимутального лимба;
• определить поправку индекса секстана по Солнцу или по горизонту;
• установить отсчет по азимутальному лимбу и барабану ОС = 0°00,0′.

Для измерения вертикального угла ориентира, с целью расчета расстояния до него, направить зрительную трубу на ориентир, расстояние до которого нужно определить (плоскость рамы секстана вертикальна). С помощью алидады и отсчетного барабана, подводят к линии видимого горизонта у основания прямовидимого изображения ориентира, дважды отраженное изображение верхней части (вершины) ориентира (рис. 32, б).

Для получения значения угла β необходимо полученный отсчет секстана (ОС) исправить инструментальной поправкой секстана S, поправкой индекса (i) и поправкой (если D_y > D_e) за наклонение видимого горизонта (d), то есть:

Значение поправки за наклонение видимого горизонта (d) или выбирается из табл. 11, а «МТ- 5» (с. 221) по высоте глаза наблюдателя над уровнем моря в метрах (е_М), или рассчитывается по формуле: d^′ = -1,76√е_М, или измеряется наклономером «Н-5».

Например:

Расстояние в милях до ориентира можно определить с помощью табл. 29 «МТ-75» (с. 289-293) или табл. 2.7 «МТ-2000» (с. 261) по значению угла β и значению разности высоты ориентира над уровнем моря (НМ) и высотой глаза наблюдателя над уровнем моря (е_М).

Выдержка из табл. 29 «МТ-75» (с. 289) или табл. 2.7 «МТ-2000» (с. 261)

Секстант – это ручной оптический прибор, который используется для измерения высоты небесных тел над горизонтом, а также для измерения горизонтальных и вертикальных углов между различными объектами. Это позволяет определить местоположение наблюдателя.

Принцип работы секстанта основан на законах отражения света от зеркал. Перед использованием секстанта необходимо провести ряд проверок, чтобы обеспечить точность измерений.

Предлагается к прочтению: Морская навигация и подробные инструкции работы устройств EPIRB и Furuno GP-150

Измерение высоты небесного тела считается выполненным, когда его изображение совмещается с линией горизонта. Горизонтальный угол между двумя объектами измеряется, когда они находятся на одной вертикали в поле зрения наблюдателя. Вертикальный угол измеряется путем совмещения основания прямовидимого изображения объекта с вершиной его отраженного изображения.

Автор

Ольга Несветайлова

Фрилансер

Литература

1. Астрономический календарь. Постоянная часть. Изд. 7-е. М.: Наука, 1981, 704 с.
2. Бакулин П. И. и др. Курс общей астрономии. – М., Госфизматиздат, 1983 г., 558 с.
3. Морской астрономический ежегодник («МАЕ») текущего года. – ГУНиО МО (№ 9002), 320 с.
4. Морской энциклопедический словарь т. 3 Р-Я. СПб.: Судостроение, 1994, 488 с.
5. Генри Джи – Очень краткая история жизни на Земле: 4,6 миллиарда лет в 12 лаконичных главах, 2023.