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Il Sestante
Il
sestante è uno strumento utilizzato per misurare
l'angolo di elevazione di un oggetto celeste sopra
l'orizzonte. Tecnicamente la misura si effettua
traguardando l'oggetto. La data e l'angolo di misura
sono utilizzati per calcolare una specifica posizione su
una mappa nautica o areonautica, e si usa per esempio
traguardando a mezzogiorno il sole per individuare la
latitudine.
La scala di un sestante è di 60°, pari ad 1/6 di
circonferenza ; è da qui che deriva il suo nome, mentre
un ottante, invece, è un dispositivo simile, ma dispone
di una scala più piccola pari ad 1/8 di circonferenza, o
45°. Questo dispositivo fu utilizzato fino al 1767 in
quanto, in quell'anno, venne pubblicata la prima
edizione dell'almanacco nautico sul quale erano
riportate le distanze lunari che consentivano ai
navigatori dell'epoca, di individuare la data corrente
in relazione all'angolo tra il sole e la luna. Tuttavia,
quest'angolo, qualche volta superava i 90°, rendendo
impossibile l'utilizzo dell'ottante, e spianando la
strada all'utilizzo del sestante.
Fu Sir Isaac Newton l'inventore del principi della
doppia riflessione negli strumenti di navigazione, ma
queste ricerche non furono mai pubblicate.
Successivamente, due uomini, indipendentemente l'uno
dall'altro, riscoprirono il sestante attorno al 1730 :
John Hadley (1682-1744), matematico inglese, e Thomas
Godfrey, (1704-1749), inventore americano. Il sestante
sostituì l'astrolabio, fino a quel tempo il principale
strumento di navigazione.
Vantaggi
Rispetto
all'astrolabio il sestante ha il vantaggio che è
possibile traguardare un oggetto rispetto all'orizzonte,
piuttosto che in relazione allo strumento, consentendo
una misura più precisa. Nel momento in cui l'orizzonte e
l'oggetto celeste sono traguardati in realtà sono fermi,
anche se l'imbarcazione si sta muovendo. Questo avviene
in quanto la collimazione dei due punti avviene tramite
la riflessione di due specchi che sottraggono il moto
causato dalla nave.
Utilizzo
Il Capitano Nemo mentre sta usando un sestante a
bordo del Nautilus in Ventimila Leghe Sotto i MariL'osservazione
in un sestante fa collimare due punti di vista. Uno,
attraverso gli specchi è il cielo o un oggetto posto
nella volta celeste, l'altro è l'orizzonte. Attraverso
una opportuna regolazione si porta l'immagine della
parte bassa dell'oggetto celeste a toccare l'orizzonte.
La misura si prende contemporanamente all'ora e al
giorno. Viene poi letto l'angolo di elevazione dalla
scala, detta nonio e registrata con la data.
La misurazione viene poi trasformata in una posizione
mediante diverse procedure matematiche. Il metodo più
semplice consiste nel disegnare l'elevazione
dell'oggetto traguardato su di un globo sferico.
L'intersezione di quel circolo con la traccia della
posizione, fornisce una precisa localizzazione.
Il sestante è uno strumento delicato. Se dovese cadere,
l'arco, che è la parte più importante, potrebbe piegarsi
e di conseguenza comprometterne la precisione. È
tuttavia possibile rettificarlo con appositi strumenti
di misura, o con ottiche di precisione. Gli specchi,
invece, sono calibrati in parallelo mediante
distanziatori di precisione posti sulla loro superficie.
Anatomia
di un sestante
Il braccio muove gli specchi indice. L' Indicatore
punta sull' arco per mostrarne la misurazione. Il telaio
lega tutti i componenti.
Vi sono due tipi di sestante, danno entrambi buoni
risultati, per cui è solo questione di preferenze
personali.
Il sestante tradizionale ha uno specchio a orizzonte
parziale o mezzo-orizzonte. Divide il campo di visuale
in due. Su di un lato è visibile l'orizzonte, sull'altro
è visibile l'oggetto celeste da traguardare. Il
vantaggio è che, sia l'orizzonte, che l'oggetto celeste
sono illuminati e quindi il più possibile visibili.
Questo viene utilizzato soprattutto di notte e in caso
di nebbia, dove l'orizzonte è difficile da vedere.
Tuttavia, è necessario assicurarsi che la parte bassa
del braccio dell'oggetto celeste tocchi l'orizzonte.
Il sestante a orizzonte totale utilizza uno specchio
semi-argentato che consente una visione totale
dell'orizzonte. Questa caratteristica rende più agevole
osservare il momento in cui la parte inferiore braccio,
in corrispondenza dell'oggetto celeste, tocca
l'orizzonte.
E ovvio che in entrambe le tipi, uno specchio di
dimensioni più grandi consente un maggior campo visuale,
e di conseguenza una ricerca più agevole dell'oggetto
celeste. I moderni sestanti possiedono specchi di 5 cm
di diametro, mentre nel secolo precedente raramente
superavano i 2.5 cm.
Quando l'orizzonte non è visibile si utilizza un
orizzonte artificiale : nel caso di nebbia, di notti
senza luna, quando si osserva attraverso una finestra, o
quando l'orizzonte è nascosto dietro alberi o edifici. I
sestanti professionali montano orizzonti artificiali di
solito costituiti da uno specchio che punta a una bolla
d'aria situata in tubo pieno di fluido. Molti di essi
possiedono anche filtri per traguardare il sole e
ridurre gli effetti della nebbia.
Molti tipi di sestante montano da 1 a 3 monoculari.
Molti utenti professionisti preferiscono un singolo
oculare, che consente un ampio e luminoso campo di
visuale utilizzabile anche di notte. Alcuni montano
degli amplificatori monoculari per incrementare la
luminosità soprattutto nel caso di notti senza luna.
Altri preferiscono usare un orizzonte artificiale
illuminato.
I sestanti professionali sono in grado di misuarare fino
a 1 minuto di grado, pari 1/60 di grado. Con i più
precisi si possono effettuare misurazioni, tramite un
nonio, fino a 0.2 minuti di grado. Dato che un minuto di
grado di errore, corrisponde a circa un miglio nautico,
la maggiore precisione che si può ottenere dalla
navigazione celeste è di circa 0.1 miglia nautiche, che
corrispondono a circa 200 yarde, pari a circa 186 metri.
Un
cambiamento di temperatura può deformare l'arco del
sestante, creando delle imprecisioni. Molti navigatori
lo collocano solitamente in una custodia a tenuta
stagna, in grado di mantenerlo il più possibile in
equilibrio rispetto alla temperatura esterna.
Di solito un telaio standard è in grado di stabilizzare
gli errori causati da un cambiamento di temperatura. Le
manopole sono separate dall'arco e dal telaio che in
questo modo non si deformano.
I Sestanti utilizzati ai tropici sono spesso dipinti di
bianco per riflettere la luce del sole; in questo modo
rimangono relativamente freschi. Quelli di alta
precisione sono costruiti in una lega speciale chiamata
invar, la cui proprietà principale è possedere un basso
coefficiente di dilatazione termica. Sono stati persino
costruiti dei sestanti al quarzo o di ceramica, soggetti
ad una bassissima dilatazione termica. L'ottone ha una
dilatazione termica minore dell'alluminio, ma
quest'ultimo è più leggero e ci si affatica meno
nell'utilizzarlo.
I Sestanti aerei, sono attualmente fuori produzione, ma
ai loro tempi possedevano particolari caratteristiche :
un orizzonte artificiale, dei dispositivi meccanici in
grado di memorizzare centiaia di misurazioni per
traguardo, per compensare le accelerazioni casuali del
fluido dell'orizzonte artificiale. I sestanti aerei più
antichi possedevano un doppio traguardo visuale, uno
standard, e un'altro concepito per la cabina di
pilotaggio. |