Sextant

Een sextant is een hoekmeetinstrument, in de eerste plaats ontwikkelt voor de navigatie op zee. Maar ook voor de luchtvaart bestaan er daarvoor geschikte sextanten. Het is mogelijk om met een sextant de hoek in booggraden te meten van een bijvoorbeeld een gebouw, maar het sextant is vooral bedoeld voor de astronomische navigatie, waarbij de hoek gemeten wordt tussen een hemellichaam aan het firmament en de horizon van de waarnemer.

Alhoewel wij in principe kunnen volstaan met de beginselen van de kustnavigatie, waarbij er wel perioden kunnen zijn van afwezigheid van ‘landzicht’ of ‘bebakening’ en we gebruik maken van het Global Position System is het een uitdaging om de plaatsbepaling op basis van zon en sterren te begrijpen en eigen te maken. Een uitleg van de astronomische navigatie is hier te vinden.

Freiberger sextant

Het moderne sextant zoals onze ‘Freiberger’ bestaat uit een frame met een gradenboog van 120 graden, waaraan een vizier, het ‘oculair’, en een half doorzichtige ‘horizonspiegel’ of ‘kimspiegel’ zijn gemonteerd. Aan het frame bevindt zich een beweegbare arm met fijnafstelling langs de gradenboog, op deze beweegbare arm is een tweede spiegel, de ‘indexspiegel’ gemonteerd welke met de arm meebeweegt. Door het op het oog van de waarnemer scherp te stellen ‘oculair’ heeft de waarnemer zicht op (a) de horizon via de horizon- of kimspiegel en (b) via de indexspiegel op een waar te nemen object of hemellichaam. Bij een hoekmeting van 0° wordt (instrumentfouten niet meegerekend) bijvoorbeeld de horizon in één rechte lijn waargenomen. ‘Kimspiegel’ en ‘indexspiegel’ zijn dan volkomen parallel aan elkaar. De hoogte in booggraden van een hemellichaam wordt vastgesteld door in het vizier zowel de horizon en het hemellichaam beiden in het vizier waar te nemen, aan de hand van de beweegbare arm. Om het oog van de waarnemer te beschermen tegen verblinding bevinden zich zowel voor de ‘horizonspiegel’ als voor de armspiegel filterglazen verschillende sterkten.

Freiberger sextant met de benamingen van de verschillende onderdelen

De benaming ‘sextant’ komt vanwege de omvang van het frame van het instrument, namelijk éénzesde deel van een gehele cirkel van 360°. ‘Sext’ staat voor ‘zes’. Op de schaalverdeling van het instrumentframe treft men bij het sextant echter een boog van 120° , het dubbele aantal. De spiegelwerking verdubbeld de schaal, waardoor er over een boog van 60°, éénzesde deel van een cirkel 120° kunnen worden weergegeven.

De gradenboog van het Freiberger sextant in graden (°) en een fijnafstelling in minuten (‘)

Ooghoogtecorrectie

Wanneer het oog van de Aangenomen waarnemer zich op het aardoppervlak zou bevinden zou er geen correctie plaats hoeven vinden, de schijnbare horizon bevindt zich dan voor de Waarnemer op het vlak van 0°. In de praktijk doet zich dit niet voor, zelfs al zou de Aangenomen Waarnemer zich bevinden in een sloep, zittende dop een doft, dan al zal het oog van de waarnemer al minstens een meter boven het wateroppervlak bevinden. Wanneer de Waarnemer zich op de brug van een zeeschip zou bevinden kan er sprake zijn van tien meter of meer boven het wateroppervlak. Dit vraagt een Ooghoogtecorrectie welke bij de gemeten Zons- of Sterhoogte in mindering moet worden gebracht.

Ooghoogtecorrectie ofwel ‘DIP’

Parallax Correctie

Een Aangenomen Waarnemer meet de hoek tussen een hemellichaam en de Schijnbare Horizon. De Ware Horizon snijdt het Middelpunt van zowel de Aarde als het hemellichaam. Hieruit volgt dat de lijn van de Aangenomen Waarnemer naar het Middelpunt van een hemellichaam niet parallel loopt met de lijn van het Middelpunt van de Aarde naar dat hemellichaam. Hoe meer een hemellichaam in het Zenith van de Aangenomen Waarnemer staat, hoe geringer de afwijking. Een toegepaste correctie op de Parallax levert een nauwkeuriger hoogtemeting op.

Parallax Correctie

Halve Middellijn

Bij de hoogtemeting van de zon met het sextant wordt normaliter de onderrand van de zon ‘op de horizon’ gezet. Maar uit onderstaande tekening blijkt dat daar een correctie nodig is: een nauwkeurige bepaling van Hw gaat uit van het middelpunt van de zon naar het middelpunt Mp van de aarde. Een mogelijkheid is het doen van twee metingen, een Hg van de bovenrand en een Hg van de onderrand. Het verschil van deze twee gedeeld door twee levert Hw op. Een minder nauwkeurige methode is de zon middelen op de evenaar door het vizier van de sextant. Een derde methode is het raadplegen van de Nautical Almanak waar de Semi Diameter SD per datum staat aangegeven.

Het meten van de Halve Middellijn van de zon

Refractie

Wanneer de stralen van de zon de atmosfeer van de Aarde binnentreden worden deze in de richting van het Aardoppervlak afgebogen, de Refractie genoemd. Een Aangenomen Waarnemer ziet de zon onder een bepaalde hoek maar in werkelijkheid staat de zon op een andere hoogte dan de waargenomen hoogte. Recht boven de Aardse Projectie of Geografische Projectie van de zon is de Refractie minimaal, de zonnestralen bereiken het Aardoppervlak in een rechte lijn. Bij het opklimmen of dalen achter de Schijnbare Horizon van de Waarnemer is de Refractie het grootst, de zonnestralen leggen de langste weg af naar de Aangenomen Waarnemer. Een Hoogtemeting van een hemellichaam lager dan 25° is dan ook niet betrouwbaar voor de Astronomische Navigatie.

Refractie

Indexfout of instrumentfout

In een meetinstrument zoals een sextant kunnen zich afwijkingen voordoen: de horizon- en indexspiegel die afwijkingen kunnen hebben, speling op de indexarm of in het schroefdraad van de micrometer, het instrument kan gevallen of gestoten zijn en ogenschijnlijk in orde zijn maar desondanks niet meer zuiver. Verandering van temperatuur kan van invloed zijn, in de tropen of in arctische gebieden, kortom, wanneer de afwijkingen bekend zijn kunnen en horen deze verrekend te worden onder de noemer ‘indexfout’ of ‘instrumentfout’ om tot een zo correct mogelijke gemeten hoogte te komen.

Breedte AW berekening met correcties

GPS Navigatie

Klik op foto
Sluit Menu