Sekstant

Sekstant, nazywany mylnie sekstansem, to taki trochę bardziej wypasiony kątomierz. Chociaż został wynaleziony dawno temu, przetrwał do dziś w niemal niezmienionej formie, co dowodzi faktu, że naprawdę dobre konstrukcje nie potrzebują ani upgradów, ani aktualizacji. Co zatem powinniśmy wiedzieć (a często, niestety, nie wiemy) o tym nie całkiem prostym, za to genialnym urządzeniu?

Po co komu sekstant?

Hmmm, dobre pytanie. W zasadzie, w czasach, gdy nie ruszamy się z domu bez telefonu, GPS’a i innych bajerów, tak archaiczne urządzenie, jak kątomierz, może nam się przydać chyba tylko dla szpanu. Dla takich morskich hipsterów, co to gardzą plastikiem, wracają do korzeni i ogólnie mają gdzieś tak zwany system.

Niestety, wszelkie nowoczesne sprzęty mają pewną zasadniczą wadę, a właściwie to dwie: po pierwsze, niezależnie od zdobiącego je logo (nawet takiego z jabłkiem), produkowane są przez tego samego, kiepsko opłacanego Azjatę, co nieuchronnie skutkuje pewną awaryjnością oraz legendami na temat wspaniałej chińskiej jakości. Po drugie, wszystkie te cuda techniki wymagają jakiegoś źródła zasilania; również produkowanego przez rzeczonego Chińczyka. Niekiedy też nie przepadają za wodą, nawet taką ostrożnie dawkowaną. Sekstant za to jest doskonale odporny na wszelkie powyższe niedogodności, a jedynym sposobem, by przestał działać, jest potraktowanie go młotkiem. Albo wyrzucenie za burtę, co zresztą podziała również na współczesne przyrządy nawigacyjne. Jak by nie patrzeć, jeden zero dla hipsterów.

Do czego służy sekstant?

Generalnie, do mierzenia wysokości ciał niebieskich nad horyzontem oraz kątów pomiędzy obiektami na ziemi. Rzecz jasna, mierzymy je nie po to, by zaspokoić własną ciekawość, ale by wykreślić tak zwane linie pozycyjne i dzięki temu w miarę precyzyjnie określić nasze położenie.

Dziś sekstant bywa urządzeniem pomocniczym na żaglowcach szkoleniowych, a tak zwana astronawigacja (czyli w praktyce, nauka dotycząca obsługi sekstantu i zagadnień z dziedziny optyki oraz astronomii) stanowi obowiązkowy element całkiem aktualnego programu nauczania na wielu kierunkach nawigacyjnych. Wbrew pozorom, nie wynika to jedynie z chęci dokopana studentom i nauczenia ich zupełnie przestarzałej oraz zbytecznej metody pomiarów. Z obsługą sekstantu jest trochę tak, jak z nauką tabliczki mnożenia – niby stać nas na kalkulator, ale „w razie wu” lepiej ją znać; pamiętajmy też, że GPS można albo zakłócić, albo nawet wyłączyć, a położenia Słońca już raczej nie.

Co więcej, sekstant przydaje się jeszcze bardziej, jeśli zbłądzimy nieopatrznie na wody okołobiegunowe, bowiem w tamtych okolicach działanie systemów nawigacyjnych nie jest już tak dokładne, jak powinno, co wynika głównie z mniejszej ilości śmigających tam satelitów (taki satelita trochę kosztuje, więc naprawdę lepiej, by zarabiał na siebie gdzieś nad cywilizowanymi regionami świata, zamiast przyświecać po nocy miśkom polarnym czy innym pingwinom).

Konstrukcja sekstantu

Na sekstant składa się przede wszystkim kątomierz, obejmujący wycinek około 1/6 koła (w praktyce jest to nieco więcej, niż 60^o). Na łuku kątomierza, czyli na tak zwanym limbusie, naniesiona jest podziałka w stopniach, biegnących od prawej do lewej strony. Środek koła, którego wycinkiem jest sekstant (czyli ta „dziobata” część urządzenia) jest też środkiem obrotu lusterka, połączonego z ruchomym ramieniem, nazywanym alidadą. Żeby było ciekawiej, lusterka na sekstancie są dwa, z czego jedno (to nieruchome) jest lusterkiem tylko do połowy. Druga część jest bowiem przezroczysta. Alidada może swobodnie przesuwać się po podziałce limbusa, a umieszczony na niej wskaźnik pokazuje kąt przesunięcia alidady w stosunku do położenia zerowego. Sekstant posiada też lunetkę, a śruby mikrometryczne (aby zwiększyć dokładność) a także specjalne szkiełka przyćmiewające (zioranie prosto w słońce może zepsuć nasz najlepszy przyrząd, czyli wzrok, a ślepy nawigator, to kiepski nawigator).

Jak to działa?

OK., wiemy już, jak wygląda sekstant – pozostaje wiec pytanie, jak tego sprzętu użyć? Zasadniczo, aby określić nasze położenie, musimy wyznaczyć albo kąt pomiędzy obiektami, jakie widzimy na brzegu, albo kąt pomiędzy jakimś ciałem niebieskim a horyzontem.

Jak tego dokonać? Jeżeli chcemy wyznaczyć kąt poziomy pomiędzy obiektami, musimy ustawić alidadę w taki sposób, by rzeczywisty obraz jednego z obiektów, jaki widzimy przez przezroczystą część lusterka, pokrył się z obrazem drugiego obiektu, odbitym od ruchomego i stałego lusterka. Jeśli natomiast chcemy określić kąt wzniesienia jakiegoś ciała niebieskiego nad horyzontem, powinniśmy wycelować lunetkę w horyzont i obracać alidadą tak, by obraz obserwowanego obiektu, odbity w obu zwierciadłach, pokrył się z horyzontem, widzianym przez przezroczystą część zwierciadła.

W obu przypadkach określenie kąta polega na odczytaniu go ze skali na limbusie, co jednak nie jest wcale proste: tak się  składa, że rzeczywista wartość, jaka nas interesuje, jest dwukrotnością kąta przesunięcia alidady. Aby uniknąć skomplikowanych obliczeń, podziałkę zagęszczono – z tego powodu zakres pomiarowy sekstantu wynosi w rzeczywistości 120 stopni, chociaż wycinek koła, jaki on obejmuje, to zaledwie 60. Pomiar jest oczywiście obarczony pewnymi błędami, co wynika z niedoskonałości wykonania przyrządów (nawet, jeśli nie pochodzą z Chin). Ogólnie przyjmuje się, że błąd sekstantu wynosi ok. 0,1min kątowych, co pozwala na określenie położenia z dokładnością do 185 m. O ile mamy szczęście, bowiem w praktyce błąd bywa trochę grubszy.

Inne poprawki

Dokonując pomiaru, powinniśmy też wziąć poprawki na parę innych szczegółów, które mogą nam nieco namieszać w obliczeniach. Pierwszą sprawą jest… wzrost mierzącego, z czego wprost wynika fakt, na jakiej wysokości znajdą się jego oczy, a co za tym idzie – sekstant.

Dość istotnym elementem jest także „poprawka na promień ciała niebieskiego” (w praktyce Słońca lub Księżyca), a także dwie tajemnicze kwestie, nazywane roboczo refrakcją i paralaksą. Pierwsza z nich polega głównie na tym, że w dolnych partiach atmosfery (czyli tych, w jakich przebywamy – i dokonujemy pomiarów) promienie świetlne wcale nie rozchodzą się po liniach prostych: ich rzeczywista droga zależy od temperatury, ciśnienia oraz wysokości ciała niebieskiego nad horyzontem. Paralaksa polega zaś w wielkim skrócie na tym, że znajdujemy się na powierzchni Ziemi – a nie w jej jądrze. Do naszych pomiarów należy wiec dodać kąt, zależny od średnicy naszej planety.

Mimo wszystkich tych poprawek, nasze obliczenia nadal będą jedynie przybliżone. Na pocieszenie warto dodać, że sygnał GPS również nie jest ustawiony idealnie, i jest to działanie jak najbardziej zamierzone: w końcu nie wiadomo, kiedy jakiś szaleniec postanowi go wykorzystać, by skierować zmajstrowaną w piwnicy rakietkę w jakiś ciekawy obiekt.

Etymologia

Nazwa sekstant brzmi jakoś tak… starożytnie, co jest dość niezwykłe, jeśli weźmiemy pod uwagę fakt, iż niejaki pan John Hadley stworzył go dopiero w 1731 roku.

John był jednak uczonym i wynalazcą, a przy okazji – Anglikiem. Gdyby żył dzisiaj i pochodził gdzieś spod Pcimia, pewnie nazwałby swój przyrząd z angielska. Żył jednak trochę wcześniej i wówczas rolę, jaką dziś pełni język angielski, spełniała łacina. Znacznie fajniej było więc nazwać nowe urządzenie w tym szacownym i starożytnym języku, niż w rodzimym. Pan Hadley mianował zatem swoje dzieło sekstantem, od łacińskiego słówka sexta, oznaczającego jedną szóstą; dlaczego, to już chyba wiecie.

Żeby było jeszcze weselej, rok wcześniej John wynalazł podobne (chociaż nie tak fajne, jak sekstant) urządzenie. Nazwał je… oktant. Od jednej ósmej, rzecz jasna. Prawdziwi starożytni używali natomiast jeszcze innego (i mniej dokładnego) przyrządu, a mianowicie – kwadrantu. Kto zgadnie, jaką część koła obejmował?