Великите изобретения на човечеството: Секстант

1731 г.

УРЕД ЗА НАВИГАЦИЯ ПО ВСИЧКИ ГЕОГРАФСКИ ШИРИНИ

Търсенето на прецизен уред за измерване на географската ширина, което завършва с изнамирането на секстанта, започва с португалските изследователски пътешествия покрай африканските брегове през ХV век.

Откакто човекът се впуска в морето, той се стреми да усъвършенства не само плавателните съдове, но и навигационните си умения за безпогрешно ориентиране в обстановка, където няма никакви надеждни репери.

Крайбрежното плаване в посока север – юг изисква командирите на ескадри да разполагат със средство, което им позволява да определят правилно положението си спрямо екватора. Трябва да се изчака заобикалянето на Африка от Бартоломеу Диаш през 1487 г. и откриването на Америка от Христофор Колумб през 1492 г. да ги заставят да намерят начин за определяне на положението по оста изток – запад или географската ширина.

Заедно с компаса и морския хронометър секстантът образува тройката основни уреди за навигация в епохата на модерните времена: докато първият показва посоката на северния магнитен полюс, а вторият – географската дължина, третият позволява да се определи ъгловото разстояние по отношение на екватора, т.е. географската ширина.

/ ОТ АСТРОЛАБИЯТА…

Два начина на измерване на географската ширина съществуват още от Античността: единият, измислен от гръцките астрономи и моряци Анаксагор и Питеас от Марсилия, се състои в определяне разстоянието на Слънцето над хоризонта в деня на лятното слънцестоене.

За да може този метод да се използва през цялата година, астрономите трябва да изчисляват таблици за отклонението на Слънцето. Първите имат арабско – мюсюлмански произход и датират от ХІ век, но Западът започва да ги използва едва от ХІІІ век. Другият метод се състои в измерване на отклонението на различни звезди. За тези два вида измерване астролабията е отличен уред; но астролабиите, специално пригодени за мореплаването, наречени морски, не са практични: умалените им размери ги правят не толкова точни, колкото са големите астролабии, използвани в астрономическите обсерватории. Надлъжното и страничното клатене на кораба пречи да се вземе правилна извадка: грешки от порядъка на 4-5 градуса са чести, дори неизбежни.

…ДО СЕКСТАНТА

Едновременно се използва и друг измервателен уред – алидада (подвижен ъгломер, наречен арбален или арбалестрин на старинен френски, поради приликата си с едноименното оръжие).

Първоначално използван от астрономите в Античността, той е донесен на Запад през Средновековието и бързо е приспособен в мореплаването. От този уред през ХVІІІ век се доразвива секстантът. Състои се от разграфена линия и визьор, което позволява с невъоръжено око да се измерват вертикалните ъгли. Главният му недостатък е – както и на астролабията, че трябва да се гледа направо в слънцето, а това заслепява наблюдателя. Едва през 1607 г. един изобретателен англичанин Джон Дейвис, описва в труд озаглавен The Seaman`s Secrets („Тайните на моряка”) алидада, която позволява да се снеме разстоянието от хоризонта до слънцето, като му се обърне гръб, поради което той го нарича back-staff.

/ ОГРАНИЧЕНИТЕ ВЪЗМОЖНОСТИ НА АЛИДАДАТА

Но алидадата е зле разграфена и се получава изхабяване на означенията върху линията поради постоянното плъзгане на курсорите при работа, която пречи на доброто сцепление и може да доведе до значителни грешки и неточно измерване на ъгловото разстояние.

Затова Дейвис разработва нов инструмент, който е подобен на алидада. При него курсорите са трайно закрепени и само прицелът на визьора се движи. През 1729 г. французинът Пиер Буге предлага разновидност на усъвършенстван квадрант: чрез разместване на огледала Слънцето бива доведено над хоризонта, а това позволява веднага да се определи ъгловата височина (определяна преди чрез сбор на измерени две отделни ъглови разстояния).

/ СИНТЕЗ НА ТЕХНИКИТЕ

Това остроумно подобрение на свой ред е изместено от секстанта на англичанина Джон Хадли, също използващ принципа на отражението на слънчевата светлина върху огледала, описан в едно съобщение на Кралското общество с дата 13 май 1731 г. Апаратът на Хадли е, по-точно казано, октант: дъгата му е 45˚, а не 60˚, както на съвременните секстанти, на които той прилича напълно. Заслугата на английския техник е, че е съчетал в един уред най-сполучливите нововъведения отпреди това. Така той го снабдява с телескопичен визьор, принцип, замислен от французина Жан Пикар през 1669 г. От друга страна, светлинният интензитет на Слънцето при секстанта е смекчен от комбинация от опушени стъкла, използвани при морската алидада преди изобретяването на back-staff, чийто секстант подема основната идея, а именно възможността да се наблюдава слънцето с гръб към него, когато ъгловата височина на звездата е по-голяма от 90˚.

Хадли умее да бъде новатор: той добавя към своя телескопичен визьор разграфен микрометър за изключително точни измервания; опростява и рационализира системите за плъзгане: прави взаимно обвързани всички части на уреда, поради което те не са чувствителни към вибрациите на кораба. Един специфично приспособен към мореплаването секстант е успешно тестван на 30 август 1731 г. на борда на яхтата „Chatham”. Отклоненията наблюдавани с уреда, след като са сравнени с данните, вписани в обсерваторията в Гринуич, не надхвърлят 30 ъглови секунди. Да се определи географската ширина, на която се намира корабът, вече не е проблем.

< ГЕОГРАФСКАТА ШИРИНА ПО ЗВЕЗДИТЕ >

Какво става, ако Слънцето не свети или човек иска нощем да определи географската ширина, на която се намира? Древните са решавали проблема, като са се ориентирали по съзвездията Малка и Голяма мечка, „единствените звезди, които никога не се потапят в банята на Океана, а се въртят на място, причаквайки Орион”, ако се възползваме от красивия израз на Омир. Наистина в Античността тези съзвездия са били доста по-близо до Северния полюс, отколкото са в наше време, и са описвали ежедневно кръг около него.

Гръцките мореплаватели са измервали височината на зенита на една от звездите в тези съзвездия, която отговаря твърде приблизително на височината на небесния полюс спрямо наблюдателя и дава географската ширина на мястото, макар и изключително неточно.

Напротив, Полярната звезда, поради възвратно движение на равноденствените точки, е била много отдалечена от сегашното си положение, на около 1˚ от небесния северен полюс.

Едва през Средновековието започват да я използват като звезда за ориентиране, като правят необходимите корективи, вземайки предвид отдалеченото й спрямо северния небесен полюс положение.

През ХV век тя е разположена на 3˚ и 30̀̀ от него.

Из едноименният труд на Мишел Ривал.