SEXTANTE: Historia y fundamentos
Durante siglos se han utilizado diversos instrumentos para determinar altura de los astros y planetas y de este modo determinar su situación: ballestilla, cuadrante de Davis, astrolabio, octante, quintante, sextante …etc
Hasta la aparición de los
sistemas de posicionamiento satelital, el sextante junto con unas tablas (almanaque)
y un cronómetro, era el único aparato con el que se podría saber una posición
en el mar sin referencias terrestres.
 |
| OCTANTE |
El octante de Hadley, era un instrumento compuesto por un sector circular de 45º, cuyos radios estaban provistos de un anteojo y dos espejos, mediante esta disposición, lograba reunir en una sola línea de mira dos objetos: el astro y el horizonte.
El sector del octante de 45° permitía medir ángulos de
altura de astros hasta 90°, pero la necesidad de medir mayores distancias angulares
hizo que se modificase el octante, dando lugar a dos nuevos instrumentos el
quintante y el sextante.
El sextante es un aparato
que permite medir la separación angular entre dos objetos, tales como
dos puntos de una costa o un astro, generalmente el Sol y
el horizonte.
Conociendo la elevación del Sol y
la hora del día se puede determinar la latitud a la que se
encuentra el observador. Esta determinación se efectúa con bastante precisión
mediante cálculos matemáticos sencillos a partir de las lecturas obtenidas con
el sextante. (Wikipedia)
LIMBO o ARCO GRADUADO: borde graduado
del armazón o bastidor.
ALIDADA MÓVIL: radio del sector
que se desliza sobre el limbo para determinar direcciones y medir ángulos. Gira
sobre el centro del sector y se desplaza sobre el limbo.
La alidada lleva grabado un índice también conocido como línea de fe,
que puede llevar acoplado un nonio para poder apreciar fracciones. Dispone de
un tambor (graduado para efectuar mediciones) y de un dispositivo de bloqueo.
ESPEJO MAYOR O
DE ÍNDICE: espejo grande muy
pulido que refleja la luz. Implantado perpendicularmente a la alidada y
coaxialmente con el eje de esta. Es solidario con la alidada. El soporte
de este espejo también incorpora unos tornillos de ajuste en su parte
posterior.
ESPEJO MENOR O SECUNDARIO O DE HORIZONTE: es un cristal muy pulido
que refleja la luz, situado en el bastidor y perpendicular al plano del
sextante, tiene una mitad transparente y otra mitad espejo. Su situación es tal
que cuando la alidada está sobre el cero de la escala del limbo, ambos espejos,
mayor y menor, tienen que estar rigurosamente paralelos.
TORNILLO DE REGULACIÓN DEL ESPEJO
MENOR: pieza utilizada para ajustar el espejo menor. El soporte de
este espejo lleva dos tornillos para ajustar su posición si fuera oportuno.
ANTEOJO o VISOR:
A la derecha del bastidor y a la altura del espejo de horizonte va montado
un anteojo. El centro del anteojo debe estar alineado con la divisoria espejo-cristal,
del espejo horizonte. A través de él se realizan las observaciones. Su el
eje de colimación coincidente con el centro del espejo menor.
FILTROS DE CRISTAL:
Cristales-filtro de distintos colores situados delante de cada espejo. Son
cuatro delante del espejo de índice y tres delante del espejo de horizonte. Los
colocados delante del espejo de índice reducen la luminosidad del sol,
estrellas y la luna, mientras que los colocados
delante del espejo de horizonte se emplean para evitar brillos sobre el
horizonte. Los filtros pueden girar para ponerse delante de los espejos.
MANGO: Situado en la parte posterior del
bastidor, sirve para asirlo cómodamente durante las observaciones.
PATAS: Por la parte posterior del bastidor y perpendiculares al mismo hay dos patas para colocar el sextante apoyado sobre una mesa horizontal. Usándose para mediciones de ángulos horizontales
FUNDAMENTOS FÍSICOS DEL SEXTANTE
El funcionamiento del sextante se basa en los principios
ópticos de reflexión de la luz:
1.-
Cuando un rayo de luz incide sobre una superficie reflejante plana, el
ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. Se llama ángulo de
incidencia al que forma el rayo incidente con la recta normal al plano
reflejante y se llama ángulo de reflexión al que forma el rayo
reflejado con la normal al plano reflejante.
2.- El
ángulo incidente y el ángulo reflejado están en un mismo plano y este es
perpendicular a la superficie reflejada.
Mediante la aplicación de estos
dos principios (como veremos a continuación), tenemos el principio
óptico de la doble reflexión, que dice:
“Si un rayo de luz sufre dos reflexiones en el mismo
plano, el ángulo entre su primera y última dirección es igual al doble del
ángulo formado por las dos superficies reflectoras”.
En la figura se representa esquemáticamente un sextante: visor, espejos, alidada y sector circular.
En
dicha figura las líneas azules son perpendiculares a los espejos en el punto de
reflexión del rayo, por lo que los ángulos α formados por rayo incidente, normal y rayo reflejado,
en el espejo mayor, son iguales. De la misma manera son iguales los ángulos β formados en el espejo menor.
El
ángulo a es el formado por el
horizonte y el astro. El ángulo Ꝕ es la lectura que marca el fiel
de la alidada sobre el sector circular, que
es igual al ángulo formado por las
normales de los espejos los puntos de reflexión, por tener lados
perpendiculares.
El ángulo superior del triángulo marcado es igual a:
180°- (2β + a)
Por tanto, 180 = 2α + 180 – (2β + a)
2α = 2β + a
El ángulo superior del triángulo marcado es igual a:
180°- (β + Ꝕ)
Luego,
180 = α + 180 – (β + Ꝕ)
α = β + Ꝕ
De manera que:
2 (β + Ꝕ) =
2β + a
|
Dos
veces el ángulo marcado por el sextante es igual a la altura del astro.
Los
sectores circulares de los sextantes están graduados de 0°a
120°, el doble de lo que indica su nombre
“sextante, 60°”
Ajustes
del sextante
Antes
de su utilización debemos realizar una serie de ajustes para lograr unas
mediciones lo más fiables posibles.
Los
espejos son las únicas partes ajustables, teniendo el espejo grande un tornillo
y el espejo pequeño dos. Con ellos se podrán ajustar las perpendicularidades
con el limbo y los paralelismos mutuos, y también corregir el llamado "Error de
Índice".
Ajustes:
Error de perpendicularidad: el espejo grande no es perpendicular al plano
del bastidor.
Comprobación: con el sextante horizontal se coloca la alidada marcando aproximadamente 50°- 60° . Mirando por el espejo desde la parte opuesta al limbo se va moviendo poco a poco la alidada, viendo el limbo y su reflejo. Si el arco real y el reflejado presentan continuidad no hay error. Si presentan discontinuidad hay error, teniendo que corregir con el tornillo hasta que la imagen reflejada y la visión directa del arco sean continuas.
Para comprobarlo se ajusta la alidada a 0° y se enfoca el sextante a un astro o a un punto lejano, se realizan ajustes con los tornillos hasta que las dos imágenes (real y reflejada) queden superpuestas.
Error de índice: Producido por la falta de paralelismo de los espejos, cuando el dial de la alidada marca 0º.
Se comprueba igual que el error lateral,
llevando el índice a 0°y visando el horizonte a un
punto lejano, si la imagen directa y la reflejada no coinciden existe error de
índice.
Se ajusta mediante el tornillo que hay detrás
del espejo pequeño más cercano al bastidor hasta que el horizonte real y el reflejado
formen una línea recta.
Al realizar este ajuste se tiene que tener
presente que puede aparecer un error lateral, este se detecta girando el sextante
alrededor del eje óptico del telescopio.
Si al girar el sextante las imágenes están
alineadas, no hay nuevo error lateral, pero si presentan una interrupción existe
error que hay que volver a eliminar.
Error de colimación, falta de
paralelismo del eje óptico con el plano del bastidor, el anteojo no está bien
alineado con el eje óptico.
Error de prismatismo, debido a que las
caras de los espejos o los filtros no son perfectamente planas, viendo imágenes
distorsionadas.
 |
| Sextante español de 1805 (Museo Naval de Madrid) |
Un saludo
No hay comentarios:
Publicar un comentario