Al igual que el cuadrante de Davis, el sextante permite medir los objetos celestes con respecto al horizonte, en lugar de hacerlo con respecto al instrumento. Esto permite una excelente precisión. Además, a diferencia del báculo, el sextante permite la observación directa de las estrellas. Esto permite el uso del sextante por la noche cuando es difícil utilizar el báculo. Para las observaciones solares, los filtros permiten la observación directa del sol.
Como la medición es relativa al horizonte, el puntero de medición es un haz de luz que llega hasta el horizonte. Por lo tanto, la medición está limitada por la precisión angular del instrumento y no por el error del seno de la longitud de una alidada, como ocurre en un astrolabio de marinero o un instrumento similar más antiguo.
Un sextante no requiere una puntería completamente fija, porque mide un ángulo relativo. Por ejemplo, cuando se utiliza un sextante en un barco en movimiento, la imagen del horizonte y del objeto celeste se moverá en el campo de visión. Sin embargo, la posición relativa de las dos imágenes permanecerá estable, y mientras el usuario pueda determinar cuándo el objeto celeste toca el horizonte, la precisión de la medición seguirá siendo alta en comparación con la magnitud del movimiento.
El sextante no depende de la electricidad (a diferencia de muchas formas de navegación modernas) ni de nada que dependa de señales controladas por el hombre (como los satélites GPS). Por estas razones, se considera una herramienta de navegación de apoyo eminentemente práctica para los barcos.
DiseñoEdit
El marco de un sextante tiene la forma de un sector que es aproximadamente 1⁄6 de un círculo (60°), de ahí su nombre (sextāns, -antis es la palabra latina para «un sexto»). Se utilizan (o utilizaban) instrumentos más pequeños y más grandes: el octante, el quintante (o pentante) y el cuadrante (doblemente reflectante) abarcan sectores de aproximadamente 1⁄8 de círculo (45°), 1⁄5 de círculo (72°) y 1⁄4 de círculo (90°), respectivamente. Todos estos instrumentos pueden denominarse «sextantes».
Adjuntados al marco están el «espejo del horizonte» un brazo de índice que mueve el espejo de índice, un telescopio de avistamiento, parasoles, una escala graduada y un calibre de tambor micrométrico para realizar mediciones precisas. La escala debe estar graduada de forma que las divisiones de grados marcadas registren el doble del ángulo por el que gira el brazo índice. Las escalas del octante, el sextante, el quintante y el cuadrante están graduadas desde abajo de cero hasta 90°, 120°, 140° y 180° respectivamente. Por ejemplo, el sextante que se muestra al lado tiene una escala graduada de -10° a 142°, por lo que se trata básicamente de un quintante: el marco es un sector de un círculo que subtiende un ángulo de 76° (no 72°) en el pivote del brazo índice.
La necesidad de la lectura de la escala duplicada se desprende de la consideración de las relaciones del rayo fijo (entre los espejos), el rayo objeto (del objeto avistado) y la dirección de la normal perpendicular al espejo índice. Cuando el brazo índice se desplaza un ángulo, digamos 20°, el ángulo entre el rayo fijo y la normal también aumenta 20°. Pero el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión, por lo que el ángulo entre el rayo objeto y la normal también debe aumentar en 20°. Por lo tanto, el ángulo entre el rayo fijo y el rayo objeto debe aumentar en 40°. Este es el caso que se muestra en el gráfico de al lado.
Hay dos tipos de espejos de horizonte en el mercado hoy en día. Ambos tipos dan buenos resultados.
Los sextantes tradicionales tienen un espejo de medio horizonte, que divide el campo de visión en dos. En un lado, se ve el horizonte; en el otro, el objeto celeste. La ventaja de este tipo es que tanto el horizonte como el objeto celeste son brillantes y lo más claros posible. Esto es superior en la noche y en la bruma, cuando el horizonte y/o la estrella que se está viendo pueden ser difíciles de ver. Sin embargo, hay que barrer el objeto celeste para asegurarse de que la extremidad más baja del objeto celeste toca el horizonte.
Los sextantes de horizonte completo utilizan un espejo de horizonte medio silenciado para proporcionar una visión completa del horizonte. Esto hace que sea fácil ver cuando la extremidad inferior de un objeto celeste toca el horizonte. Dado que la mayoría de las vistas son del sol o de la luna, y la niebla es rara sin nublado, las ventajas del espejo de medio horizonte con poca luz rara vez son importantes en la práctica.
En ambos tipos, los espejos más grandes proporcionan un mayor campo de visión, y por lo tanto hacen más fácil encontrar un objeto celeste. Los sextantes modernos suelen tener espejos de 5 cm o más, mientras que los sextantes del siglo XIX rara vez tenían un espejo de más de 2,5 cm (una pulgada). En gran parte, esto se debe a que los espejos planos de precisión se han vuelto menos costosos de fabricar y de platearse.
Un horizonte artificial es útil cuando el horizonte es invisible, como ocurre en la niebla, en las noches sin luna, en una calma, al avistar a través de una ventana o en un terreno rodeado de árboles o edificios. Hay dos diseños comunes de horizonte artificial. Un horizonte artificial puede consistir simplemente en un charco de agua protegido del viento, que permite al usuario medir la distancia entre el cuerpo y su reflejo, y dividirla por dos. Otro diseño permite el montaje de un tubo lleno de líquido con burbuja directamente en el sextante.
La mayoría de los sextantes también tienen filtros para utilizarlos cuando se ve el sol y reducir los efectos de la bruma. Los filtros suelen consistir en una serie de cristales progresivamente más oscuros que se pueden utilizar por separado o en combinación para reducir la bruma y el brillo del sol. Sin embargo, también se han fabricado sextantes con filtros polarizadores ajustables, en los que el grado de oscuridad se ajusta girando el marco del filtro.
La mayoría de los sextantes montan un monocular de 1 o 3 potencias para la visión. Muchos usuarios prefieren un tubo de mira simple, que tiene un campo de visión más amplio y luminoso y es más fácil de usar por la noche. Algunos navegantes montan un monocular amplificador de luz para ayudar a ver el horizonte en las noches sin luna. Otros prefieren utilizar un horizonte artificial iluminado.
Los sextantes profesionales utilizan una medida de grados con tope de clic y un ajuste de tornillo sin fin que lee a un minuto, 1/60 de grado. La mayoría de los sextantes también incluyen un nonio en el dial del tornillo sin fin que lee hasta 0,1 minutos. Dado que un minuto de error equivale a una milla náutica, la mayor precisión posible de la navegación celeste es de aproximadamente 0,1 millas náuticas (200 m). En el mar, son aceptables los resultados dentro de varias millas náuticas, bien dentro del alcance visual. Un navegante muy hábil y experimentado puede determinar la posición con una precisión de unas 0,25 millas náuticas (460 m).
Un cambio de temperatura puede deformar el arco, creando imprecisiones. Muchos navegantes compran estuches resistentes a la intemperie para que su sextante pueda ser colocado fuera de la cabina para que se equilibre con las temperaturas exteriores. Se supone que los diseños estándar de las monturas (véase la ilustración) igualan el error angular diferencial de los cambios de temperatura. El mango está separado del arco y de la montura para que el calor del cuerpo no deforme la montura. Los sextantes para uso tropical suelen estar pintados de blanco para reflejar la luz solar y permanecer relativamente frescos. Los sextantes de alta precisión tienen un marco y un arco de invar (un acero especial de baja expansión). Algunos sextantes científicos se han construido con cuarzo o cerámica con expansiones aún más bajas. Muchos sextantes comerciales utilizan latón o aluminio de baja expansión. El latón tiene menor expansión que el aluminio, pero los sextantes de aluminio son más ligeros y menos cansados de usar. Algunos dicen que son más precisos porque la mano tiembla menos. Los sextantes con armazón de latón macizo son menos susceptibles de tambalearse con vientos fuertes o cuando el barco trabaja con mar gruesa, pero como se ha dicho son sustancialmente más pesados. También se han fabricado sextantes con marcos de aluminio y arcos de latón. Esencialmente, un sextante es intensamente personal para cada navegante, y éste elegirá el modelo que tenga las características que más le convengan.
Los sextantes de avión están ahora fuera de producción, pero tenían características especiales. La mayoría tenían horizontes artificiales para permitir tomar una vista a través de una ventana aérea al ras. Algunos también contaban con promediadores mecánicos para realizar cientos de mediciones por mira para compensar las aceleraciones aleatorias del fluido del horizonte artificial. Los sextantes de aviones más antiguos tenían dos trayectorias visuales, una estándar y otra diseñada para su uso en aviones de cabina abierta que permitía ver directamente sobre el sextante en el regazo. Los sextantes de aviones más modernos eran periscópicos con sólo una pequeña proyección por encima del fuselaje. Con ellos, el navegante calculaba previamente su vista y luego anotaba la diferencia entre la altura observada y la prevista del cuerpo para determinar su posición.
Tomando una vistaEditar
Una vista (o medida) del ángulo entre el sol, una estrella o un planeta, y el horizonte se realiza con el «telescopio estelar» instalado en el sextante utilizando un horizonte visible. En un barco en el mar, incluso en días de niebla, se puede realizar una vista desde una altura baja sobre el agua para obtener un horizonte más definido y mejor. Los navegantes sostienen el sextante por su mango en la mano derecha, evitando tocar el arco con los dedos.
Para una vista de sol, se utiliza un filtro para superar el resplandor como «sombras» que cubren tanto el espejo índice como el espejo del horizonte diseñado para evitar daños en los ojos. Al poner la barra de índice a cero, se puede ver el sol a través del telescopio. Al soltar la barra de índice (ya sea soltando un tornillo de sujeción o, en los instrumentos modernos, utilizando el botón de liberación rápida), la imagen del sol puede bajarse hasta aproximadamente el nivel del horizonte. Para poder ver el horizonte, es necesario girar hacia atrás la pantalla del espejo del horizonte y, a continuación, el tornillo de ajuste fino situado en el extremo de la barra de índice se gira hasta que la curva inferior (el limbo inferior) del sol toque justo el horizonte. «Al girar el sextante sobre el eje del telescopio se asegura que la lectura se realiza con el instrumento en posición vertical. El ángulo de la mira se lee entonces en la escala del arco, utilizando la escala micrométrica o vernier suministrada. También se debe anotar simultáneamente la hora exacta de la vista y registrar la altura del ojo sobre el nivel del mar.
Un método alternativo consiste en estimar la altitud actual (ángulo) del sol a partir de las tablas de navegación, luego se ajusta la barra de índice a ese ángulo en el arco, se aplican sombras adecuadas sólo al espejo de índice y se apunta el instrumento directamente al horizonte, barriéndolo de lado a lado hasta que se vea un destello de los rayos del sol en el telescopio. A continuación, se realizan los ajustes finos como en el caso anterior. Este método es menos probable que tenga éxito para avistar estrellas y planetas.
Las vistas de estrellas y planetas se toman normalmente durante el crepúsculo náutico al amanecer o al atardecer, mientras que tanto los cuerpos celestes como el horizonte del mar son visibles. No es necesario utilizar sombras ni distinguir el limbo inferior, ya que el cuerpo aparece como un mero punto en el telescopio. La luna se puede avistar, pero parece moverse muy rápido, parece tener diferentes tamaños en diferentes momentos, y a veces sólo se puede distinguir el miembro inferior o superior debido a su fase.
Después de tomar una vista, se reduce a una posición observando varios procedimientos matemáticos. La reducción de la vista más sencilla consiste en dibujar el círculo de igual altitud del objeto celeste avistado en un globo terráqueo. La intersección de ese círculo con una pista de remonte muerto, o con otro avistamiento, da una localización más precisa.
Los sextantes pueden utilizarse con mucha precisión para medir otros ángulos visibles, por ejemplo entre un cuerpo celeste y otro y entre puntos de referencia en tierra. Utilizado horizontalmente, un sextante puede medir el ángulo aparente entre dos puntos de referencia, como un faro y la aguja de una iglesia, lo que puede utilizarse para encontrar la distancia hacia el mar (siempre que se conozca la distancia entre los dos puntos de referencia). Utilizado verticalmente, una medición del ángulo entre la linterna de un faro de altura conocida y el nivel del mar en su base también puede utilizarse para la distancia hacia el mar.
AjusteEdición
Debido a la sensibilidad del instrumento es fácil desajustar los espejos. Por esta razón, un sextante debe ser revisado con frecuencia para detectar errores y ajustarlos en consecuencia.
Hay cuatro errores que pueden ser ajustados por el navegante, y deben ser eliminados en el siguiente orden.
Error de perpendicularidad Esto es cuando el espejo índice no es perpendicular al marco del sextante. Para comprobarlo, coloque el brazo del índice a unos 60° en el arco y sostenga el sextante horizontalmente con el arco alejado de usted a la distancia del brazo y mire el espejo índice. El arco del sextante debe parecer que continúa sin interrupción en el espejo. Si hay un error, entonces las dos vistas parecerán estar rotas. Ajuste el espejo hasta que el reflejo y la vista directa del arco parezcan continuos. Error lateral Se produce cuando el cristal/espejo del horizonte no es perpendicular al plano del instrumento. Para comprobarlo, primero ponga a cero el brazo índice y luego observe una estrella a través del sextante. A continuación, gire el tornillo tangente hacia delante y hacia atrás de forma que la imagen reflejada pase alternativamente por encima y por debajo de la vista directa. Si al cambiar de una posición a otra, la imagen reflejada pasa directamente por encima de la imagen no reflejada, no existe error lateral. Si pasa a un lado, existe error lateral. El usuario puede mantener el sextante de lado y observar el horizonte para comprobar el sextante durante el día. Si hay dos horizontes existe error lateral; ajuste el cristal/espejo del horizonte hasta que las estrellas se fundan en una imagen o los horizontes se fundan en uno. El error lateral es generalmente intrascendente para las observaciones y puede ser ignorado o reducido a un nivel meramente inconveniente. Error de colimación Se produce cuando el telescopio o monocular no es paralelo al plano del sextante. Para comprobarlo hay que observar dos estrellas separadas 90° o más. Haga coincidir las dos estrellas a la izquierda o a la derecha del campo de visión. Mueva el sextante ligeramente para que las estrellas se desplacen al otro lado del campo de visión. Si se separan hay un error de colimación. Como los sextantes modernos rara vez utilizan telescopios ajustables, no necesitan ser corregidos por el error de colimación. Error de índice Se produce cuando los espejos índice y horizonte no son paralelos entre sí cuando el brazo índice se pone a cero. Para comprobar el error de índice, ponga a cero el brazo de índice y observe el horizonte. Si la imagen reflejada y la directa del horizonte están alineadas, no hay error de índice. Si una está por encima de la otra, ajuste el espejo índice hasta que los dos horizontes se fusionen. Esto se puede hacer de noche con una estrella o con la luna.
Entrenamiento moderno de la ArmadaEditar
Después de un interregno de 15 años, la Armada de los Estados Unidos comenzó a entrenar de nuevo el sextante como dispositivo de navegación de apoyo según las instrucciones del 30º Jefe de Operaciones Navales en la medida en que no depende de los sistemas eléctricos.