Forrás:
Aleksander Kaszowski: Tengerészeti navigáció (Nawigacja dla żeglarzy)
Wydawnicto Morskie, Gdańsk, 1989. pp. 322-329.
Fordította és némileg gördülékenyebbé átdolgozta: Németh Ferenc
A szextáns rövid leírása és kezelése
A kishajózás során végzendő csillagászati megfigyelések döntő többsége a Nap magasságának mérésén alapul. E méréseket a szextánsnak nevezett navigációs műszerrel végezzük. (A latin sextans szó hatodrészt jelent.)
Egy égitest magasságának mérése azon látószög meghatározását jelenti, ami a rajta átmenő égi hosszúsági körön, az égitestből kiindulva a láthatárral való metszéspontig terjed.
A műszer síkjához arra merőlegesen két tükröt erősítettek: egy állót (N) és egy mozgathatót (M – lásd a 252. ábrát!). A mozgó tükör forgástengelye annak közepán megy át, és merőleges a fősíkra. Ugyane síkhoz látcső van rögzítve, melynek hossztengelye az álló tükörrel állandó β (kb. 75° nagyságú) szöget zár be. Az AMNO fényút MN szakasza az N álló tükörrel (a visszaverődés törvénye miatt) β szöget, az M mozgó tükörrel pedig α szöget zár be. Ez utóbbi szög nagysága a mozgó tükör állásától függ. Az álló tükör egyik fele ablaküveg, melyen át a láthatár W pontját szemlélhetjük, másik fele foncsorozott, és benne az M mozgatható tükör közvetítésével az A égitestet látjuk.
Jelöljük az AOW szöget ω-val: ez éppen a W és A pontok közti emelkedési szög. Jelöljük továbbá γ-val a tükrök által bezárt MBN szöget. Az MNO háromszögből
2 β = 2 α + ω
adódik.
Hasonlóképp az NMB háromszögből
β = α + γ
2 β = 2 α + 2 γ
Ezeket összevetve:
ω = 2 γ
Ez azt jelenti, hogy a műszerről leolvasható szög a keresett emelkedési szög fele. Ha tehát a leolvasás pontosságának javítása végett a skálát kétszeres sűrűségben látjuk el beosztással, akkor egy 60°-os ív birtokában 120°-ot is mérhetünk.
A szextáns (253. ábra) részei: keret a skálával (a), alhidádé (b), forgódob a szögmásodperc-beosztással (c), tükrök (d), látcső (e) és sötétítő üvegek (f).
A készülék kerete 60°-os középponti szögű körcikket formáz. Az egyik oldalról három láb van ráerősítve, melyeken a saját fadobozában nyugszik, illetve egy fanyél, melynél fogva mérés közben tartjuk. A másik oldalához kapcsolódik az alhidádé, a tükrök és a látcső. A keret ívébe van belemetszve a fokbeosztás, más néven limbusz.
Az alhidádé egy tengelyre erősített fémlemez, ami a skála íve által meghatározott körben foroghat. Ugyanezen tengely körül forog az álló tükör is, ami az alhidádé felső végén nyugszik.
Az alhidádé másik vége keretet formáz, amely körülfogja a skála ívének egy darabját és túlnyúlik rajta. E keret alsó felén nyomófogantyú van kiképezve, oldalához pedig mikrométer-beosztású forgódob csatlakozik. A dob egy teljes fordulata 1°-kal tolja el az alhidádét a skála mentén.
Az álló tükör merőlegesen rögzül a szextáns keretére, és a látcső tengelyével β szöget zár be. A tükörnek a kerethez közelebbi fele foncsorozva van, a távolabb eső fele pedig közönséges ablaküveg.
A látcsövet a kerethez gyűrűforma hordozócsavar fogja hozzá. Optikai tengelye éppen az álló tükör foncsorozott és átlátszó fele közti határvonalon megy át. A szextánsban rendszerint univerzális látcsövet használnak, ami csillagászati és földi, nappali és éjszakai használatra egyaránt alkalmas.
A szextánshoz még tartozik két készletre való sötétítő üveg is. Ezek egyike a forgó és az álló tükör között, az őket összekötő egyenesre merőlegesen áll, másika az álló tükör mögött van, és síkja merőleges a látcső tengelyére.
A dobbal ellátott szextánsokon a szög leolvasása egyszerű és könnyű. A skála osztásköze 1°, a mikrométerdob kerületének beosztása pedig ugyanennyinek, azaz 60 szögpercnek felel meg. Ha a dobon található 0 a mutatónyílnál áll, akkor az alhidádé mutatója pontosan a főskála valamelyik egész fokot jelző osztásához fog simulni. Ilyen állapotban akárhová helyezzük is az alhidádét, a fogantyújának elengedésekor a mutatója mindig megmarad valamelyik egész foknál. Az alhidádé beállítását a dob segítségével végezzük. A végleges méréskor az egész fokokat a skálán, a szögperceket a dobon olvassuk le mindkét helyen a mutatónál. A szögértékek percnél finomabb részét szemmértékkel becsüljük; a gyakorlatban 0,2′ pontosság már elegendő.
A szextáns precíziós műszer, és különösen a kishajókon gondos bánásmódot igényel. Óvni kell mindenféle ütéstől és rázkódástól. Dobozából csak mérés végett szabad kivenni, mégpedig az erre szolgáló fogantyúval. A mérés után flanellronggyal letöröljük róla a nedvességet, a sötétítőüvegeket belülre hajtjuk, és így tesszük be a dobozba, melyet ezután satuszerű pofákkal leszorítunk. Az alhidádé rögzítőfogantyúját, a mikrométercsavart és a dobot savmentes olajjal időnként át kell kenni. Soha nem szabad a szextánst házilag javítani.
Noha a szextánsokat különös gonddal készítik, nem mentesek bizonyos hibáktól. Ezek némelyike a gyártás pontatlanságaiból fakad, és megszüntetni nem lehet. Értéküket a dobozban lévő tanúsítványon adják meg. E hibák általában igen kicsik, töredékei magának a mérési hibának, és bízvást elhanyagolhatjuk őket.
Egy másik csoportot alkotnak a bizonyos alkatrészek helytelen beállításából fakadó hibák. Ide tartozik:
– a forgó tükör függőlegességének hibája,
– az álló tükör függőlegességének hibája,
– a látcső párhuzamosságának hibája,
– az index hibája (nullhiba).
Mindenekelőtt a forgó tükör függőlegességi hibáját kell kipuhatolni. Evégett állítsuk az alhidádét a skála közepéhez, és helyezzük a szextánst vízszintesbe úgy, hogy a skála egyszerre legyen látható a forgó tükörből és szabad szemmel. Ha a keresett hiba nem áll fenn, akkor a tükörben látszó és a szabad szemmel látható skála egymáshoz képest nem tolódik el (254/a. ábra). De ha a tükör nem függőleges, akkor a benne látható skála a szabad szemmel látszó helyzetéhez képest fölfelé vagy lefelé eltolva figyelhető meg (254/b. ábra). E hibát a forgó tükör hátulján lévő igazítócsavarral küszöböljük ki. |
Az álló tükör függőlegességének hibáját úgy derítjük fel, hogy az alhidádét és a forgódobot nullára állítjuk, és a látcsövet valamely távoli tárgyra irányítjuk. Ha a megfigyelt tárgy megkettőzve látható, akkor az álló tükör nem függőleges. E hibát a hátulján lévő felső igazítócsavarral küszöböljük ki.
A látcső párhuzamosságának hibáját is ki lehet határozni, de a kishajózás körülményei között a kiküszöbölése nem remélhető. Értékének megállapítása végett a szextánst vízszintesen tartjuk úgy, hogy álló tükre a megfigyelő felé néz, az alhidádé pedig a nulla közelében áll. Az álló tükör középvonalának egybe kell esnie a mozgó tükörben keletkező képének középvonalával. A látcső mindkét tükörben látható középpontjának ekkor mindkét tükör középvonalára kell esnie. Ellenkező esetben a látcsőnek párhuzamossági hibája van.
Az index hibája (i) az említett hibák legfontosabbika, mert minden leolvasott értéket egyöntetűen befolyásol. Ezért mind a nagyságát, mind az előjelét pontosan meg kell határozni. Az index hibáját a kishajózási gyakorlatban a láthatáron állapítjuk meg a következőképpen. Az alhidádét és a forgódobot nullára állítjuk. A látcsövet a szemünk élességéhez igazítjuk. Átnézünk rajta, és a szextánst függőleges síkban tartva a láthatár vonalára irányozzuk. Ha az indexhiba nulla, akkor az egyes tükrökben látható vonaldarabok folytonosan illeszkednek egymáshoz (255/a. ábra). Ha pedig nem nulla, akkor a láthatár vonalai egymáshoz képest eltolódnak (255/b. ábra).
Az index hibájának meghatározásához a szögperc-beosztású dobot addig forgatjuk, míg a láthatárnak az egyes tükrökben szemlélt szakaszai folytonos érintkezésbe nem jutnak. Ha e pillanatban az alhidádé a skála nullájától balra áll, akkor az index hibája negatív, és nagyságát a dobról egyszerűen leolvashatjuk. Ha pedig az alhidádé a skála nullájától jobbra áll, akkor az index hibája pozitív, és értékét úgy állapítjuk meg, hogy a dobon leolvassuk, hány szögperc esik a nulla és a dob melletti nyíl mutatta érték között. Ha a dobon olvassuk le az értéket, akkor ezt 60′-ből ki kell vonni. Az index hibáját több mérés átlagolásával állapítjuk meg. Ajánlatos sűrűn mérni – a megfigyelés napján feltétlenül.
A csillagászati navigáció során a legkomolyabb gyakorlati feladat az égitestek magasságának helyes mérése. A tengerhajózásban leggyakrabban a Nap, néha pedig a Hold vagy a Sarkcsillag magasságát mérjük. A földrajzi helyzetmeghatározás pontossága jelentősen függ a mérés helyes végrehajtásától és a mérési időpont pontos följegyzésétől. Másfelől e “rejtelmes” számítások csak egy bevett séma gépies követését igénylik, és az egész agymunka kimerül néhány szám összeadásában ill. kivonásában.
Ugyanakkor az égitestek magasságának mérése és a mérési pillanat megállapítása bizonyos gyakorlatot igényel. Ezért minden kínálkozó alkalommal érdemes gyakorolni a csillagászati navigációt: nem csupán az óceánra való kihajózás esetén, hanem minden tengerhajózáskor. Emellett sok hajósklubban található szextáns (még a szárazföldiekben is) oktatási célokra, napmagasság-mérésre, esetleg szárazföldi tárgyak magasságának mérésére. Ha a tapasztalatot már ekképpen megszereztük, a hajózási idényben könnyebb dolgunk lesz.
A Nap vagy a Hold magasságának mérésekor az alábbi útmutatásokat kell követni:
A szextánst jobb kézzel fogjuk. Szemünkhöz illesztjük a látcsövét, a láthatárra irányozzuk, és bal kézzel a látásunk élességéhez igazítjuk. Ezután a Napra (Holdra) irányítjuk, és a Nap esetén a fényéhez mérten behajtunk elé egy vagy több sötétítő üveget. Bal kezünkkel megfogjuk az alhidádé nyomófogantyúját, és a szextánst a látószög függőleges síkjában tartva a Nap alsó peremének képét az alhidádé fokozatos mozgatásával a láthatár fölé visszük. Ekkor rányomjuk a skálára alhidádé fogantyúját, és bal kézzel a forgódob mikrométercsavarját fogjuk meg. Jobb kézzel ingamozgásba hozzuk a szextánst a látcső tengelye körül. Így könnyűszerrel megállapíthatjuk a Nap legalacsonyabb helyzetét abban a pillanatban, mikor a szextáns éppen függőleges helyzetben van (256/a. ábra). A mikrométercsavar tekerésével igyekszünk a Nap (Hold) alsó peremét fedésbe hozni a láthatár vonalával (256/b ábra). Mikor a korong alsó pereme érinti a láthatárnak a (másik tükörben látható) vonalát, megállítjuk a másodpercek mérését, és feljegyezzük a mérés pillanatát.
A gyakorlatban használatos magasságmérésnek van egy másik módszere is. Ha a Nap még a delelője előtt jár, az alhidádé mozgatásával vigyük a Nap alsó peremének képét a láthatár vonala alá (256/c. ábra). Azután ingaszerűen mozgatjuk a szextánst, nem mozdítjuk az alhidádét és a mikrométercsavart, és megvárjuk, hogy a Nap megváltoztassa magasságát, és az alsó peremével elérje a láthatár vonalát. Ekkor följegyezzük a pillanatot és a mért magasságot.
A delelőn túljutott Nap (Hold) magasságát e módszer fordítottjával mérjük. Alsó peremét a láthatár fölé visszük, és a szextánst ingaszerűen mozgatva megvárjuk azt a pillanatot, amikor Nap alsó pereme eléri a láthatár vonalát. E módszer rendszerint pontosabb értéket ad.
Előfordulhat, hogy a Nap (Hold) alsó pereme nem látható. Ekkor magasságát a felső peremének megfigyelésével mérhetjük úgy, hogy a korongjának képét a láthatár alá visszük (mintegy a vízbe merítjük). Ezután a mikrométercsavart tekerve érintkezésbe hozzuk a Nap felső peremét a láthatár vonalával (257. ábra). A felső peremet általában akkor használjuk magasságmérésre, ha az ég borult, és csak a napkorong felső része látszik át a felhőrétegen. |
Az ilyen mérést minél gyorsabban végezzük, és ekkor ne alkalmazzuk azt a módszert, amelyben a Nap (Hold) peremét a láthatár fölé visszük, és megvárjuk azt a pillanatot, amikor eléri a láthatár vonalát.
Már tudjuk, hogy minden méréskor fellépnek a készülék hibái, valamint hogy a gyakorlatban a készülék állandó hibáját elhanyagoljuk, viszont mindig figyelembe vesszük az index hibáját (i). Ez utóbbi mellett minden mérés bizonytalanságát növelik a következő okból fellépő hibák:
– a láthatár süllyedése,
– a csillagászati törés,
– a parallaxis,
– a Nap látszó átmérője.
A láthatár süllyedését már ismerjük. Emlékezhetünk, hogy ez az a függőleges síkban lévő szög, amelyet a látszó horizont és a láthatár iránya zár be. Ezért az égitest (Nap) mért magassága mindig nagyobb a valóságosnál, a láthatársüllyedés miatti kiigazítás mindig negatív előjelű. Nagysága néhány szögpercre rúg.
A csillagászati törés (latin szóval: refrakció) az égitest látszólagos és valódi iránya által bezárt szög. Ezt a légkör (helyről helyre) változó sűrűsége okozza, amely folytán a napfény a föld felé domborodó íven halad. A törési hiba annál nagyobb, minél alacsonyabban jár az illető égitest. Ezért nem szabad a Nap magasságát mérni, ha kevesebb, mint 10°-kal van a láthatár fölött.
A parallaxis (a görög szó jelentése: elhajlás) az a szög, amit az égitestet a megfigyelővel összekötő egyenes bezár az égitestet a Föld középpontjával összekötő egyenessel. Minél kisebb az égitest magassága, annál nagyobb a parallaxis, és minél távolabb van a Földtől, annál kisebb. A láthatár magasságában álló Nap parallaxisa 9”.
Elvben a Nap (Hold) magasságát a korongjának közepétől kell mérnünk, ami nem lehetséges, ha e középpontot nem határozzuk meg. Ha tehát az alsó peremének a magasságát mérjük, és a kelleténél kisebb értéket kapunk, akkor a magasságot a Nap látszólagos sugarával növelnünk kell, így e korrekció pozitív előjelű. Ha a felső peremen mérünk magasságot, akkor ez túl nagynak adódik, és a korrekció negatív.
[Ezután a könyv leírja, hogy a fenti korrekciókat nem kell egyenként végrehajtani, hanem érdemesebb az eredményeket táblázatból vett átlagértékekkel korrigálni. Valóságosan figyelembe venni (meghatározni) csak az index hibáját, vagyis a nullhibát kell. Ezután következik az óraszög mérése, az égitestek kelte, nyugta, delelése, a navigációs évkönyvek használata. Ez nem tartozik a szextáns szárazföldi használatához, ezért mellőzöm. – NF]
