В статье автор знакомит нас с основными принципами работы секстанта и создает действующую модель прибора.
Ключевые слова : астрономический прибор, секстант, измерения с помощью секстанта.
Секстант (от лат. sextans, род. падеж sextantis — шестой) угломерный зеркально-отражательный инструмент для измерения высот небесных светил над горизонтом или углов между видимыми предметами (на берегу) с целью определения координат места наблюдателя. Секстантом можно измерять углы до 140°. Для определения места положения обычно измеряют высоты нескольких небесных светил над линией видимого горизонта. [3].
Принцип работы секстанта был изобретён Исааком Ньютоном в 1699 году, но не был опубликован. Два ученых независимо изобрели секстант в 1730: английский математик Джон Хадли и американский изобретатель Томас Годфри.
Секстант вытеснил астролябию как главный навигационный инструмент [3].
Работа секстанта [1] основывается на повороте алидады с закрепленным зеркалом и совмещении действительного изображения и дважды отраженного. Поворачивая алидаду до момента совмещения изображений, можно увидеть угол, который показывает дуга секстанта. Такой угол «β» в два раза меньше истинного угла «α» (рис.1). Зная истинный угол, возможно найти высоту объекта, расстояние до него, используя тригонометрические функции, такие как тангенс, так и свои координаты, пользуясь специальными таблицами [4].
Шкалы секстанта составляет 60 0 . Дуга секстанта, на которой располагается шкала, называется лимбом . Дуга секстанта в длину по чертежу будет составлять около 32 см, а боковая сторона секстанта одновременно с длиной алидады составляет 29 см. Вид секстанта представлен на рис. 2
Для изготовления секстанта [2] использовали ФК 4 мм березовая фанера, поскольку данный материал наиболее простой в обработке и достаточно доступный в сравнении с другими. Также фанера вполне прочна для выполнения основной детали секстанта. Из ФК 4 мм фанеры изготавливаем раму , в которой высверливаются три отверстия для крепления : 1- зеркала, 2- алидады, 3- системы линз . С одной стороны рамы прикручивается саморезами деревянная ручка . Вырезается выступ для крепления светофильтров , необходимых для затемнения дважды отраженного изображения, чтобы возможно было смотреть на солнце . На полученную раму наклеивается шкала , разделенная на 60° алидаде крепится нить , чтобы отмерять угол. После создания рамы, следует добавить зеркала , за счет которых, происходит работа секстанта, а также систему линз, необходимых для наблюдения и измерения далеких объектов. В данной модели две линзы будут образовывать «Трубу Галилея», достаточно простую в изготовлении и дающую результат. Прежде всего, закрепляется «Труба Галилея», созданная из одной собирающей и одной рассеивающей лин зы. Окуляром в данном случае является рассеивающая линза D=7 дптр, а объективом — собирающая D=4,65 дптр.
Оптический прибор собран таким образом, что расстояние между линзами возможно менять, тем самым увеличивая или уменьшая увеличение. Приблизительное увеличение данной подзорной трубы составляет примерно 1,5 раза (рис. 3) Далее добавляются два зеркала. Одно неподвижно крепится к алидаде и в идеале должно превосходить второе по размерам, однако в изготовлении данной модели участвовали два одинаковых по размеру зеркала.
После этого закрепляется второе зеркало. Закрепляется оно подвижно, чтобы было возможно регулировать и отраженное изображение. Оба зеркала закрепляются на металлические уголки для большей прочности конструкции. После этого, между двумя зеркалами закрепляются несколько тонированных стекол для затемнения отраженного изображения. Для удобства, тонированные стекла остаются съемными (рис. 4).
Проверка работоспособности модели секстанта:
Проводится эксперимент по измерению высоты здания. Известно, что высота здания по техническим данным — 6,9 метра.
Экспериментатор с секстантом отходит на измеренное расстояние 5 м и смотрит на него через секстант. Далее двигаес алидаду, параллельно наблюдая изменение дважды отраженного изображения. Алидада двигается до тех пор, пока на дважды отраженном изображении не появится желаемый объект, в данном случае — крыша здания.
▲Важно отметить, что секстант необходимо держать параллельно земле, так как при расчетах будет использоваться прямоугольный треугольник и правильное расположение инструмента увеличивает точность измерений [4].
После того, как показалась крыша здания, необходимо посмотреть, какой угол показывает алидада на шкале. Следует помнить, что указанный угол в два раза меньше истинного.
Производятся вычисления по формуле): tg(А) =
К вычисленному значению прибавляем рост экспериментатора примерно 1,7 м. Полученное значение — 6,88 м близко к истинному значению высоты (6,9 м).
Вывод: произведенная модель секстанта способна достаточно точно измерять угол и пригодна к использованию по назначению.
Литература:
- Чебан А. Мореходная астрономия.: СПБ.:Судостроение, 2001, ISBN 5–7355–0585–8.
- Секстант устройство и принцип работы https://instruments24.ru/izmerenie/sekstant-kak-polzovatsya.html
- 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.
- Брадис В. М. Четырехзначные математические таблицы: Дрофа — 2018 г 96 стр.
