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Il Sestante


Visitatore Marcuzzo

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Visitatore Marcuzzo

Un sestante è uno strumento utilizzato per misurare l'angolo di elevazione di un oggetto celeste sopra l'orizzonte. Tecnicamente la misura si effettua facendo collimare l'oggetto con l'orizzonte. La data e l'angolo di misura sono utilizzati per calcolare una specifica posizione su una mappa nautica o aeronautica, 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.

 

Principio di funzionamento

 

Il sestante sfrutta il principio della doppia riflessione: se un raggio luminoso subisce una doppia riflessione sullo stesso piano, l'angolo di deviazione è il doppio dell'angolo formato dalle superfici riflettenti. La scala del sestante è di 60° reali ma e graduata in maniera doppia in modo da leggere direttamente il doppio dell'angolo formato dai due specchi. Fu Sir Isaac Newton l'inventore del principio 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

 

L'osservazione in un sestante fa collimare due punti di vista. Uno, attraverso lo specchio mobile è il cielo o un oggetto posto nella volta celeste, l'altro, attraverso lo specchio fisso, 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 data e l'ora sono utilizzate per estrarre dalle Effemeridi i dati dell'oggetto celeste, utili al calcolo.

 

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 due o più circoli di elevazione, riferiti a due o più oggetti celesti, fornisce una precisa localizzazione.

 

Il sestante è uno strumento delicato. Se dovesse 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 detto "alidada" muove lo " specchio mobile". L' Indicatore o "linea di fede" punta sul "lembo o arco" per mostrarne la misurazione. Lo "specchio fisso" è solidale con l'armatura ed è di vari tipi. Il telaio lega tutti i componenti. Solidale al telaio , opposto allo specchio fisso, c'è il "cannocchiale".

 

Vi sono due tipi di sestante, danno entrambi buoni risultati, per cui è solo questione di preferenze personali.

 

Il sestante tradizionale ha uno specchio fisso a orizzonte parziale o mezzo-orizzonte. Divide il campo di visuale in due. La parte esterna è trasparente ed è visibile l'orizzonte, La parte interna è riflettente ed è visibile l'oggetto celeste da traguardare, riflesso anche dallo specchio mobile . Il vantaggio è che, sia l'orizzonte, che l'oggetto celeste sono illuminati e quindi il più possibile visibili. Questo viene utilizzato soprattutto di giorno, con il sole, o ai crepuscoli, con le stelle, quando l'orizzonte è facile da vedere. Tuttavia, è necessario assicurarsi che la parte bassa 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 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 misurare 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 centinaia 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.

 

560px-Sestante_Marino.svg.png

 

Il sestante "Bris"

 

Sven Yrvind sviluppò il suo sestante, chiamato "Bris", a basso costo, dotato di un equipaggiamento spartano e utilizzato per gli attraversamenti oceanici. Il "Bris" è molto preciso, funziona ad intervallo fisso, pur essendo dotato di una tecnica costruttiva a basso impatto tecnologico. È costituito da tre specchi stretti e piatti, rigidamente montati a forma di V. Quando il sole o la luna vengono traguardati attraverso la V, vengono suddivisi in otto immagini. Il Sestante è piccolo, abbastanza robusto da essere tenuto in una custodia di 2cm di raggio per 3cm di altezza e appeso al collo con una cordicella.

 

Il "Bris" si calibra su posizioni geografiche conosciute, con un buon orologio e un almanacco nautico. Il Sole e la luna possiedono la stessa ampiezza angolare se osservati dalla superficie della terra, pertanto possono essere utilizzati entrambi per la calibrazione.

 

Mentre si usa, si attende finché il bordo dell'immagine tocca l'orizzonte, poi si registra il tempo e si riduce la mira usando l'angolo registrato per quel bordo dell'immagine.

 

Using_sextant_swing.gif

 

Tratto da Wikipedia

Modificato da Marcuzzo
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  • 3 weeks later...

:s12: :s12: L'argomento é per me di particolare interesse perchè proprio in questi giorni stò cercando di capire leggendo quà e là, l'uso del sestante,ma la confusione è tanta.

 

Prima cosa da fare è averne uno e usarlo in pratica , ma visti i prezzi anche dell'usato,mi chiedevo se fosse il caso di utilizzare uno dei modelli economici che ho visto realizzati in mat. plastico,ma temo che siano solo giocattoli.

 

Ma il mio problema più grande confesso, è che non ho capito la faccenda dell'orologio a bordo,che ora dovrebbe seguire, quella di Greenwich? Potrei ottenere la differenza con l'ora del mezzogiorno locale semplicemente così? Ma se io riconosco il mezzogiorno locale seguendo il sole salire fino allo zenith a che mi servono le effemeridi? E se a maggior ragione ci si trovasse per assurdo in una zona totalmente sconosciuta?

Perdonate l'ignoranza quasi totale, ma l'argomento è per me nuovo totalmente.

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Visitatore Marcuzzo

In navigazione l'orario utilizzato è quello UTC, cioè quello di Greenwich, per questo motivo si fa riferimento a tale orario. L'utilizzo di un sestante non professionale da luogo a grossolani errori data la mancanza di precisione. Costano piccioli, infatti io mi sono accontentato di una riproduzione (per ora) ma in futuro si vedrà.

Le effemeridi ti indicano l'esatta posizione degli astri in un dato giorno dell'anno. Non riguardano soltanto il sole ma anche le stelle, dato indispensabile (i fenici si metterebbero a ridere) per l'utilizzo corretto del sestante.

 

Quanto sopra è esposto in modo sintetico, ma per gli approfondimenti sarebbe necessario Vadro.

Al momento credo sia in navigazione, altrimenti si sarebbe già fatto sentire!!!

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Grazie per la tua attenzione Marcuzzo, certo mi rendo conto che la materia è assai complessa,e mentre aspetto che Vadro torni, cercherò un testo adatto anche ai principianti.Un pò alla volta capirò.

 

NON CHI COMINCIA MA QUEL CHE PERSEVERA. :s01:

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Visitatore Marcuzzo
NON CHI COMINCIA MA QUEL CHE PERSEVERA.

 

Quoto in pieno. Provo a spiegare in modo più semplice l'uso del sestante, anche se è compito arduo:

 

Maneggio del sestante:

 

- si porta l'indice di lettura sullo zero del settore graduato;

- si impugna il sestante con la mano destra e lo si mantiene verticale nella direzione dell'astro del quale si vuol misurare l'altezza;

- mediante lenta manovra (e sempre che il rolla e/o il beccheggio non ci scassino le scatole) dell'alidata lungo il settore graduato e contemporaneamente abbassando lo strumento, l'immagine dell'astro o dell'oggetto (ad esempio un faro) verrà portata a collimare con la linea dell'orizzonte.

 

In tal modo, dato che lo specchio piccolo è amalgamato solo per metà, l'osservatore vedrà direttamente con il cannocchiale, attraverso la metà trasparente , la linea dell'orizzonte marino nello stesso tempo in cui, dall'altra metà amalgamata, gli arriva riflessa l'immagine osservata, come puoi vedere dall'immagine animata nel primo post.

 

Il numero dei gradi, primi e secondi che si leggono sul settore graduato, sarà l'altezza h dell'astro sull'orizzonte marino (es. 74°21,3'N, il giorno 06/09/2003 alle ore 11.32) all'istante della misura - ore, minuti e secondi - indicati dal cronometro di bordo.

E' a tal punto che ricorrendo alle Effemeridi, riportandoci al giorno e ore dette, che troveremo la relativa d (declinazione, dato facente parte delle coordinate celesti) poniamo Dec 23°11.1.

 

Con successivi calcoli si determinano le coordinate della nave.

 

Comprendo che il rilevamento delle proprie coordinate per mezzo del sestante non è una cosa facile, infatti mi sono limitato ad enunciarne il normale uso. Per comprenderlo appieno è necessario fare un post di navigazione astronomica a cui sto già lavorando, ma ci vorrà tempo in quanto non è cosa facile riportare su un post, lungo per quanto possa essere, le basi di tale, affascinante argomento.

Spero cmq di averti chiarito un pò le idee.

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Caro Marcuzzo,

 

hai descritto il sestante in maniera esauriente. Purtroppo questo strumento non viene più usato come si dovrebbe, io che non mi considero vecchissimo, (40 anni....)insieme a quelli della mia generazione lo abbiamo studiato a scuola ed in Accademia in maniera esauriente. A bordo ogni sera al crepuscolo con le stelle ed a mezzogiorno con il sole gli Allievi Uff.li o, quando ero in MM, gli Asp. GM, facevano il punto nave astronomico che veniva controllato dal Com.te. Una volta presa la mano si fa in maniera veloce e abbastanza precisa. E' un ottimo metodo per controllare la posizione data da altri strumenti, come ad esempio il GPS o DGPS.

 

Brevemente, il problema del tempo è necesario per calcolare la longitudine, il grande problema infatti era non tanto calcolare la latitudine usando il sestante, ma sapere quanto ad Est od ad Ovest del primo meridiano si era. Una volta inventato un orologio preciso, si riusci a calcolare con precisione la longitudine. C'è una grande letteratura su questo argomento, vi rimando ai libri di testo!

 

Un saluto marinaro,

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