סקסטנט


הסקסטנט הוא מכשיר מכני - אופטי המשמש למדידת זויות, או בלשון אחרת מד - זוית ידני נישא (מטלטל). שמו בא לו מהמילה הלטינית Sexstas שפרושה שישית 1/6 וזאת משום שהדגמים האשונים של מכשיר זה היו בעלי קשת מדידה של שישית מעגל, 60 מעלות. עם פיתוח ושלוב של טכנולוגיוה אופטית הוכפלה בשניים קשת המדידה ל120 מעלות, אך שמו השתמר.
הסקסטנט מודד זויות בשיטה שבה שני עצמים הנמצאים על שני שוקי הזוית הנמדדת, מתאחדים בעין הצופה כקודקוד הזוית. לצרכי הנווט הימי הסקסטנט משמש למדידת 3 סוגים של זויות,
א. זויות אנכיות שבין גורמי שמיים והאופק.
ב. זוויות אנכיות שבין נקודת גובה ביבשה או מעל הים ובין בסיסה שבגובה פני הים.
ג. זויות אופקיות שבין שני עצמים המזוהים במישור האופקי.

מכל עזרי הנווט הסקסטנט הוא שמיצג ומסמל את יכולתו של האדם לנווט בלב ים, ללא כל קשר אל חוף מוכר.
עם התפתחות אמצעי הנווט האלקטרוניים הלך ופחת השימוש בסקסטנט, למרות שהתקנים השונים עדיין מחייבים את למודו ונשיאתו בכלי שייט שונים.

חלקי הסקסטנט

1. מסגרת
2. זרוע המציינת
3. קשת המעלות
4. תוף מיקרומטר וכוון עדין
5. תפש עצירה של הזרוע
6. משקפת הגדלה וקירוב
7. צואר תפיסה למשקפת
8. מראת הזרוע ממציינת Index Glass
9. בורג כוון ראשון
10. מראת האופק Horizon Glass
11. בורג כוון שני
12. בורג כוון שלשי
14 - 13. מסנני אור

הסבר על ברגי הכוון 9 11 12

מסגרת משולשת שבסיסה התחתון הוא קשת בעלת שנתות עם סמוני מעלות(1). בקודקוד המשולש מחוברת זרוע ובחלקה העליון(2) מראה הנקראת מראת האינדקס או מראת הזרוע (2).
בחלקו השמאלי (בציור זה) מראה הנקראת מראת האופק.(10) מראה זו מחולקת אנכית לשני חצאים כשחלקה האחד הוא מראה והשני זכוכית שקופה.

עקרון הפעולה
כדי להסביר את עקרון הפעולה נתיחס לתרשים ולסימונים אשר מיצגים את פעולתו העיקרית כמד זוית.
האות A מיצגת את הזרוע, והיא נעה סביב ציר בנקודה N. כאשר משחררים את תפש הזרוע ומניעים אותה לאורך קשת המעלות.
בתרשים מראת הזרוע שנמצאת גם היא בנקודה N והשטח המחזיר שלה פונה לכוון המסומן ב X (השטח שאינו מחזיר מונה לנקודה Y).
מראת האופק המסומנת ב B והיא קבועה במקומה. למראה זו רק חצי שטח מחזיר אור וחציה השני שקוף ומאפשר צפייה אל האופק כאשר עין הצופה בנקודה P. כפי שמסביר התרשים הבא.

מבנה המראה Horizon Glass כאשר בצידה האחד נראה האופק ובחלקה השני משתקפת השמש
גם מהתבוננות ללא הסבר ניתן לראות שגוף S שיראה על ידי החזרות האור בנקודה P יתלקד עם קו האופק שנמצא בנקודה H דרך הכלק השקוף של מראת האופק B

שני החוקים המסבירים את פעולת הסקסטנט שתוארה לעיל, הם שני חוקים מתורת האור,
1. כאשר קרן אור פוגעת במישור מחזיר החזרה מלאה, זוית ההחזרה שווה לזוית הפגיעה, בתרשים הסמון a הוא הסימון של זוית הפגיעה וההחזרה, והציר XY מאונך למישור ההחזרה ומבדיל ביניהן.
2. כאשר קרן אור עוברת שתי שבירות רצופות, זוית היציאה b תהיה חצי מזוית הכניסה a .
על סמך ידע בסיסי בהנדסת המישור והתרשים הנתון אפשר בקלות להוכיח את הקביעה הנ"ל. כמו כן ניתן לראות ולהוכיח שבין שני הקוים המקבילים XY ו OP הזוית OYX שווה לזוית B כזויות מתחלפות וכן נ שווה ל לזוית b כמאונכות בהתאמה.
עובדה זו ש b=a/2 או 2b=a מסבירה מדוע קשת המעלות של הסקסטנט בת 60 המעלות מחולקת בעצם ל120 חלוקות, שהרי הצופה P מעוניין בערך הזוית a שבין S והאופק H.

לחץ לשם הדגמת אנימציה של הסקסטנט

השמוש בסקסטנט בנווט אסטרונומי Sight

רום Altitude
רום של גורם שמימי הוא גובהו הזויתי מעל האופק. נראה את כיפת השמים כחצי כדור ובו נעים גורמי השמים, שמש, ירח, כוכבים וכוכבי לכת. כאשר גורם שמימי כל שהוא זורח או שוקע גובהו הזויתי מעל האופק הוא 0 מעלות ואילו כאשר הוא נמצא בנקודה שמעל ראשינו Zenith גובהו 90 מעלות.
בכדי לקבוע את מיקומינו הגיאוגרפי, אחת הדרכים היא על ידי מציאת גובהו של הגורם מעל האופק.

את גובהו של הגורם השמימי נמצא על ידי הבאת השתקפותו אל גובה האופק. חשוב לזכור שבמדידת הרום של שמש וירח אנחנו מתיחסים לנקודת המרכז שלהם, אך באופן מעשי לא יהיה מדוייק "להביא" את נקודת המרכז אל האופק, המדידה תהיה על ידי השקת השפה התחתונה (בדרך כלל) או העליונה עם האופק, ואת הרדיוס נצטרך לתקן חישובית.

שגיאות הסקסטנט
בעת חישוב רום הגורם השמימי, פעולה הנקראת Sight חייבים להתחשב במספר שגיאות, וכמובן לתקנן.

Index Error IE
שגיאה שנוצרת בגלל אי דיוק באיפוס הסקסטנט, שגיאה זו מתבטאת בקריאה לא נכונה של הסקלה בה אנחנו רואים את רום האביקט שגיאה זו חייבת להיות מחושבת לפני לקיחת ה Sight ומתוקנת חשבונית אחריו.
למציאת שגיאת הIE יש מספר שיטות, השיטה הפשוטה והקלה היא זו:
רצוי לעשות פעולה זו בצד הנגדי לכוון השמש, כלומר השמש תהיה בגבך היות ובדרך כלל האופק יותר "חד" וברור בכוון זה.
הבא את זרוע הסקסטנט למצב 0. צפה אל האופק מבעד למשקפת, יתקבל האופק שנראה ישירות דרך החלק השקוף של מראת האופק ולידו האופק המשתקף בשתי המראות.
אם קו האופק הוא קו רצוף, שגיאת האינדקס, IE היא 0.
אם הקו אינו רצוף, על ידי סבוב המיקרומטר הבא את שני קוי האופק לאיחוד, שיהיוו קו רצוף.
עכשיו לפי הקריאה במיקרומטר קובעים את גודל השגיאה:
הקריאה מורה על ערך שלילי - השגיאה היא OFF THE ARC - חייבים לחבר אותה לקריאה לאחר לקיחת הSight
הקריאה מורה על ערך חיובי - השגיאה היא ON THE ARC - חייבים לחסר אותה לקריאה לאחר לקיחת הSight

גובה העין Hight of the Eye H.E.
ככל שגובה הצופה גבוה יותר כך גודלת השגיאה שבין גובה העין ובין "גובה" האופק שהוא בעצם 0. השגיאה נקראת DIP שגיאה זו חייבים להחסיר מקריאת הסקסטנט. שגיאה זו מופיעה בעמוד הראשון שבאלמנק

רדיוס השמש (או הירח, אבל עליו לא נדבר) Semi Diameter S.D.
כזכור "לקחנו" את השמש בפאתה התחתונה, אבל הרום הוא גובה מרכז השמש מעל האופק, לכן עלינו לתקן הבדל זה על ידי הוספת רדיוס השמש. ערך ה S.D. נמצא באלמנק בתחתית עמודת השמש וערכו הוא בערך 16 דקות קשת.
חשוב לציין שלעיתים לוקחים את הפאה העליונה של השמש, כאשר מעונן והחלק התחתון אינו גלוי או במקרה של ירח, כאשר פאתו התחתונה אינה נראית. במקרה זה נחסר את הSD מקריאת הסקסטנט.
איך נזכור?
o האופק נראה מתחת לשמש, מזכיר את הסימן +

Refraction (השתברות קרני האור)
מקדם שבירת קרני האור של האטמוספירה הוא גדול כמובן מאשר מקם השבירה בחלל, כאשר קרן האור חודרת לאטמוספירה היא "נשברת". ככל שזוית הפגיעה של קרן האור באטמוספירה יהי חד יותר כך השבירה תהיה גדולה יותר. כאשר זוית הפגיעה היא אנכית השבירה תהיה 0. ואילו כאשר הזוית בין קרן האור ובין האטמוספירה קטנה ומתקרבת ל0, תהיה השבירה גדולה יותר.

PARALLAX
פרלקס היא הזוית (השגיאה) הנוצרת בגלל שמיקומו של הצופה הוא על מעטפת כדור הארץ ולא במרכזו. חישובי הניווט מתיחסים בעצם למרכז כדור הארץ כך שלפי הציור נראה שגודל השגיאה גדל ככול שהגוף השמימי קרוב אלינו יותר. היות והירח הוא הקרוב מכולם השגיאה שהוא יוצר היא הגדולה מכון, אך כאמור על הירח לא נדבר כאן.
תיקון לשתי השגיאות Refraction ו Parallax נמצא בטבלה בעמוד הראשון של האלמנק

שם השגיאה מיקום התיקון
Index Error IE בדיקת השגיאה לפני לקיחת ה Sight חיבור או חיסור
Semi Diameter SD בתחתית הדף היומי o חיבור
גובה הצופה Dip טבלה DIP דף ראשון באלמנק חיסור
Refraction Ref דף ראשון באלמנק טבלה משולבת חיסור
Parallax דף ראשון באלמנק טבלה משולבת חיסור