Секстант

Секстант е математически инструмент, който измерва ъгъла между две небесни тела за определяне на географските координати на наблюдателя. Най-често обектите, чрез които се определят координатите, са Слънцето или някоя друга звезда и точка от хоризонта. В миналото секстантът е имал широко приложение в корабоплаването и в астрономията. Името му има латински произход и означава „една шеста“ (sextāns), тъй като заема 1/6 от окръжността, дъгата на скалата е 60 градуса. Инструментът може да измерва ъгли до 120 градуса.

Произход и предназначение

Първият секстант е изобретен в Англия в през XVIII век. По това време мореплавателите имали проблем с навигацията в открито море, тъй като често се обърквали и не можели да определят географската си ширина и дължина. Липсата на ориентир водела до чести корабокрушения. Това не само било причина за смъртта на много моряци, но и имало големи политически и икономически последици вследствие на изгубени ценни товари.

Първият секстант е създаден през 1757 г. от английския астроном – Джон Бърд.

Преди изобретяването му идеи за подобен уред са имали и други физици и изобретатели. В периода между 1643 и 1727 година Исак Нютон измисля принципа на работа на навигационен инструмент с двойно отражение на лъчите и така създава първата скица на октанта. Октантът е предшественик на секстанта. Той измерва разстоянието от 45 градуса между Слънцето и друго небесно тяло и е 1/8 от окръжност, представляваща дъга от 45 градуса. Също се е използвал в морската и въздушна навигация за наблюдение височината на звездите и измерване ъгъла на тяхното отстояние. Трудът на Нютон остава непубликуван в следващите 20 години. Около 30-те години на XVIII век двама учени едновременно създават октанти – Джон Хедли и Томас Годфри.

Адмирал Джон Кембъл, британски морски офицер и навигационен експерт, използвайки октанта на Хадли в морски изпитания по метода на лунните разстояния, установява, че ъгълът от 90 градуса, положен на дъгата на инструмента не е достатъчен за измерване на някои ъглови разстояния, необходими за този метод. Той предлага ъгълът да бъде увеличен до 120 градуса, като това дава началото на секстанта и изобретението на първия такъв от Бърд. С развитието на секстанта, октантът се превръща във второкласен навигационен уред.

Описание и приложение

Основната част на на един секстант е скала, заемаща 1/6 част от окръжност. Скалата е разделена с градуси като транспортир. Други важни елементи на секстанта са:

  • телескоп;
  • парче стъкло – наполовина прозрачно и наполовина огледално (нарича се хоризонтално стъкло);
  • подвижна ръка с друго огледало, фиксирано към нея.

Телескопът се използва за измерване ъгъла между два далечни обекта, фиксирайки ясно изображението на единия обект, посредством парчето стъкло, което е наполовина прозрачно и наполовина огледално. Едновременно с наблюдението на първия обект и фиксирането му се регулира подвижната ръка, докато отражението на втория обект за измерване стане видимо до първия обект. Втория обект става видим, защото се отразява първо в огледалото в края на подвижната ръка и след това в огледалната част на стъклото на хоризонта. Отражението на втория обект трябва да бъде подравнено точно до изображението на първия обект. След като обектите бъдат изравнени, може да бъде измерен ъгълът между тях в измервателната скала.

Въпреки, че първият секстант е изобретен през XVIII век, подобни на него се правят и днес. Те се ползват от моряците като навигация при спешни случаи, включващи срив на връзката със спътника, проблеми с обхвата или проблеми с електричеството.

През XX век, преди изобретяването на сателитната навигация, в самолетите са използвани по-сложни електронни версии на секстанти. Електронни секстанти са поставяни и в ракети, тъй като им позволявали да установяват позицията си, без да се налага да разчитат на външни радиосигнали от спътници, които могат да бъдат компрометирани от противника.

Всички тези различни видове секстанти, колкото и сложни да са те, правят една елементарна математическа операция. Това е измерването на ъгъла между два далечни обекта.

Навигацията в наши дни – GPS

Съвременната навигационна система е познатият на всички GPS. Global Positioning System (GPS), първоначално NAVSTAR GPS, e сателитно базирана радионавигационна система, собственост на САЩ. Това е една от глобалните навигационни спътникови системи (GNSS), която предоставя информация за геолокация и време, навсякъде където има безпрепятствена видимост към четири или повече GPS спътника. Препятствия могат да бъдат планини и сгради и да доведат до блокиране на сравнително слабите GPS сигнали.

Една от най-разпространените технологии, които използваме всеки ден, независимо дали пътуваме или просто използваме определени приложения в своя смартфон, е GPS-ът. Тази съвременна технология за позициониране и синхронизация се е превърнала в основна навигация по суша, море и въздух. Как обаче да разберем дали работи правилно? Удивително е това, че старомодният неелектронен секстант идва на помощ.

Приложение за телефон

Съществува приложение за смартфони, наречено GPS Anti Spoof от небесния навигационен експерт – Франк Рийд.  То позволява използването на обикновен секстант, за да определи точните координати.

Работата с приложението е изключително лесна и интуитивна. То използва актуалните GPS координати на потребителя на смартфона, за да генерира точно прогнозирана стойност за необработеното отчитане на секстанта. За да изчисли координатите ви, е необходимо да снимате слънцето, да натиснете пауза в приложението и да ги сравните. Ако наблюдаваната височина съвпада (в разумни граници), получената GPS позиция е в съответствие с небесното наблюдение, което е напълно независимо от електронното положение.

Приложението просто приема всички данни и ги изчислява автоматично. Сравнението между показаната стойност и секстантното отчитане е мигновено. Това позволява чести и бързи проверки със секстант, които не изискват почти никакво време. Освен това изчислената височина включва множество малки фактори, които се игнорират от почти всички други приложения и софтуерни решения.

Тъй като приложението предоставя незабавно сравнение между два независими източника на информация, то може да се използва и за тестване от наблюдател на секстант, вместо GPS приемник. С други думи, приложението функционира на второ място като ефективен „визуален“ помощник при усъвършенстване работата със секстант. Този вид незабавна обратна връзка помага да се развият умения за използване на секстант, които обикновено отнемат часове и дори дни за практика и изчисления.

За разлика от секстанта, който е имал ясно приложение в корабоплаването и астрономията, GPS се използва и за много други цели. Технологията се прилага в транспорта, науката и изследователската дейност, селското стопанство, комуникациите, както и за проследяване и контрол на транспортни средства, хора и животни.

Инструменти

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *