Sextant
Ein Sextant (Spiegelsextant, auch Sixtant) ist ein optisches Messinstrument, mit dem man den Winkel zwischen dem Beobachter und zwei weit entfernten Objekten bestimmen kann. Er wird hauptsächlich zur Höhenmessung von Gestirnen für die astronomische Navigation auf See verwendet, seltener auch in der Luftfahrt und bei Expeditionen. Früher fand er auch Anwendung in der Astronomie und der Landvermessung.
Der Name Sextant kommt von der Winkelskala, die 60° (ein Sechstel eines Kreises) umfasst. Der ältere Oktant hatte eine Skala von nur 45° (ein Achtel eines Kreises), womit Winkel bis 90° bestimmt werden konnten. Hingegen ist der Quadrant ein Winkelmesser bezüglich der Lotrichtung.
Table of contents |
2 Handhabung 3 Genauigkeit 4 Entwicklung |
Eine wesentliche Eigenschaft ist die doppelte Spiegelung im Strahlengang, wodurch das Bild stabilisiert wird und genaue Winkelmessungen auch auf schwankendem Boden kleiner Schiffe möglich sind.
Die grundlegenden Komponenten des Sextanten sind:
Bei der Höhenmessung von Gestirnen wird mit dem Fernrohr durch den Horizontspiegel hindurch der Horizont angepeilt. Der drehbare Spiegel wird solange verstellt, bis das gespiegelte Bild des Himmelskörpers ebenfalls auf den Horizontspiegel trifft und sich genau mit dem Horizont deckt. Bei exakt senkrechter Ausrichtung des Sextanten läßt sich der Höhenwinkel des Gestirns über dem Horizont am Gradbogen ablesen. Bevor der gemessene Winkel zur Navigation verwendet werden kann, sind noch mehrere rechnerische Korrekturen erforderlich, u.a. für die Verfälschung der Gestirnshöhe durch atmosphärische Lichtbrechung und für (vorher zu bestimmende) Gerätefehler.
Schon zu Zeiten der Segelschifffahrt hatten Sextanten eine Messgenauigkeit von etwa einer Bogenminute (1/60 Grad), was einer Positionsgenauigkeit von einer Seemeile entspricht. Moderne Sextanten können eine mechanische Genauigkeit von 10-20 Bogensekunden erreichen.
In der nautischen Praxis ist die Handhabung des Sextanten v.a. durch Wellengang erschwert, so dass die tatsächliche Meßgenauigkeit selten besser als eine Bogenminute ist; unter schwierigen Bedingungen kann eine Messung mit einem Fehler von fünf Bogenminuten noch als gut gelten.
In der Luftfahrt führt die hohe Geschwindigkeit des Flugzeugs zu Ungenauigkeiten, da sich das Flugzeug bereits während des Messvorgangs um einen Betrag bewegt, der über der Genauigkeit des Instruments liegt. Durch "Bracketing" (Stern A - B - A) lässt sich dieser Fehler großteils eliminieren.
Aufbau und Funktionsweise
Weitere Komponenten:
Handhabung
Genauigkeit
Sextant auf der ehemaligen 10 DM Banknote |
Das erste Konzept für ein Gerät zur Winkelmessung mit Hilfe von Spiegeln stammt von Isaac Newton, der seinen Entwurf 1700 an die Royal Society einreichte. Seine Skizzen blieben jedoch unbeachtet und wurden erst 1742, nach seinem Tod, veröffentlicht.
Um 1730 entwickelten unabhängig voneinander John Hadley (1682-1744), englischer Astronom und Mathematiker, und Thomas Godfrey (1704-1749), Optiker und Erfinder in den britischen Kolonien in Amerika, den Sextant und reichten ihre Entwürfe an die Royal Society ein.
Hadleys Konstruktion, damals ein Oktant, erwies sich als die zweckmäßigere und wurde der Vorläufer aller weiteren Sextanten. Beide Versionen galten aber als gleichwertig und so teilten sich beide Erfinder einen Preis, der für die genaue Positionsbestimmung auf See ausgesetzt worden war.
Die ersten Sextanten waren noch aus Holz gebaut. Auf See verzog sich das Holz durch die Luftfeuchtigkeit, so dass die Instrumente bald aus Metall gefertigt wurden. Der Sextant ist ein recht empfindliches Instrument.
Eine kleine Verformung des Zeigers oder eine kleine Verstellung des Spiegels durch ein Fallenlassen kann zu einer falschen Positionsbestimmung führen, die um viele Kilometer neben der tatsächlichen Position liegt. Um sicher sein zu können, dass das Gerät nicht beschädigt ist, wurde ein Sextant nur selten aus der Hand gegeben und in der Regel neu gekauft. Neuere Instrumente lassen sich an den Halterungen der Spiegel justieren.
Der Sextant ersetzte schnell den Jakobstab und das Astrolabium. Im Bereich der Landvermessung wurde er später vom Theodoliten abgelöst. Bei der Navigation auf See verlor der Sextant erst mit der Satellitennavigation (GPS) an Bedeutung.
In der Luftfahrt war der Sextant nur kurze Zeit in Gebrauch und wurde bald durch Funknavigation, Trägheitsnavigation und Kreiselkompasse, heute ebenfalls durch Satellitennavigation ersetzt.
Entwicklung
Beurteilung:
Exzellenter Artikel