Το λήμμα δεν περιέχειπηγές ή αυτές που περιέχει δεν επαρκούν.Μπορείτε να βοηθήσετε προσθέτοντας την κατάλληλη τεκμηρίωση. Υλικό που είναι ατεκμηρίωτο μπορεί να αμφισβητηθεί και να αφαιρεθεί. Η σήμανση τοποθετήθηκε στις 24/05/2010.
Οεξάντας είναι γωνιομετρικό όργανο, χαρακτηριζόμενο καιαστρονομικό. Χρησιμοποιείται στηναυσιπλοΐα, από τους ναυτιλλομένους, για τη μέτρηση υψώνουρανίων σωμάτων, καθώς και κατακόρυφων ή οριζόντιωνγωνιών γήινων, ή επίγειων σταθερών αντικειμένων. Βασικά, χρησιμοποιείται στη μέτρηση της γωνίας (ύψους) ενός σκοπούμενου ουράνιου σώματος (π.χ.Ήλιος,Σελήνη,πλανήτες,αστέρες), από τονορίζοντα.
Οι παλιότεροι θαλασσοπόροι προσδιόριζαν τη θέση του πλοίου τους στην ανοικτή θάλασσα με τημέτρηση των γωνιών που σχημάτιζαν ταουράνια σώματα, δηλαδή οΉλιος, ηΣελήνη, ή ταάστρα, με τον ορίζοντα. Τα πρώτα όργανα που χρησιμοποιήθηκαν για τη μέτρηση αυτών των γωνιών ήταν οιαστρολάβοι. Στις περισσότερες περιπτώσεις με τον αστρολάβο, ήταν απαραίτητη η σκόπευση ταυτόχρονα και του αστέρα και του ορίζοντα, από τοκατάστρωμα του πλοίου, οδηγώντας έτσι συχνά σε ανακριβείς υπολογισμούς. Η συσκευή που αντικατέστησε τουςαστρολάβους ήταν ο εξάντας.
Πρόδρομη συσκευή του εξάντα ήταν οοκτάντας, που εφευρέθηκε από τονΤζον Χάντλεϊ το 1731. Διέφερε στον σχεδιασμό από τον εξάντα μόνο στην τοξοειδή κλίμακα που έχουν τα δυο όργανα: ο οκτάντας έχει κλίμακα ενός ογδόου του κύκλου, δηλαδή 45μοιρών, ενώ ο εξάντας έχει κλίμακα ενός έκτου του κύκλου, δηλαδή 60 μοιρών. Τα δυο όργανα μετρούν τη γωνία της προσπίπτουσας φωτεινής ακτίνας (π.χ. από έναν αστέρα) σε σχέση με τον ορίζοντα, αλλά ο οκτάντας φτάνει να μετρά μέχρι 90 μοίρες γωνία, ενώ ο εξάντας μέχρι 120 μοίρες. Ο εξάντας εφευρέθηκε, ως εξέλιξη του οκτάντα, από τον Άγγλο αξιωματικό του ΝαυτικούΤζον Κάμπελ το 1757.
Ο εξερευνητήςΤζέιμς Κουκ εκμεταλλεύτηκε πλήρως τις δυνατότητες του εξάντα για τη μέτρηση, όχι μόνο κατακόρυφων γωνιών, αλλά και γωνιών με οποιαδήποτε κλίση. Μετρώντας τη γωνία μεταξύ της σελήνης και ενός δοσμένου αστέρα, και με τη βοήθεια πινάκων της κίνησης της σελήνης, μπορούσε να υπολογίζει ακριβή χρόνο, που του έδινε τη δυνατότητα να βρίσκει τογεωγραφικό μήκος καιπλάτος της θέσης του πλοίου του. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιήθηκε για τηχαρτογράφηση τηςΝέας Ζηλανδίας στη διάρκεια του ταξιδιού του 1768-1771.
Η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης (θ = θ΄).Διάγραμμα διπλής ανάκλασης.Χρήση της στροφής του εξάντα.
Η αρχή λειτουργίας του εξάντα βασίζεται κυρίως στο φαινόμενο τηςανάκλασης και στους νόμους που διέπουν αυτή. Είναι γνωστό από τηνοπτική ότι η γωνία πρόσπτωσης μιας οπτικής ακτίνας επί ενός επιπέδου είναι ίση με τη γωνία ανάκλασής της.
Ειδικότερα όμως στον εξάντα για τη μέτρηση των γωνιακών αποστάσεων εφαρμόζεται η αρχή της λεγόμενηςδιπλής ανάκλασης που επιτυγχάνεται με δύοκάτοπτρα, ένα μεγάλο κινητό και ένα μικρότερο ακίνητο, τα οποία φέρει το όργανο και με τα οποία γίνονται οι παρατηρήσεις από το φερόμενο μικρότηλεσκόπιο.
Στον συνηθέστεραορειχάλκινο ήαλουμινένιο σκελετό του εξάντα (frame), σχήματος κυκλικού τομέα, φέρονται τα ακόλουθα μέρη και εξαρτήματα (σχετ. εικόνα δεξιά):
Ηίτυς (της ίτυος, arc) που είναι το κάτω μέρος του σκελετού που φέρει βαθμολογημένο τόξο από 0° μέχρι 140°, (αριστερά του 0), και από 0° μέχρι 5°, (δεξιά του μηδενός). Η κάτω πλευρά της ίτυος είναι οδοντωτή, όπου κάθε δόντι αντιστοιχεί σε γωνία 1° μοίρας. Το σημείο του τόξου όπου έχει χαραχθεί το 0 ως αρχή μέτρησης των γωνιών ονομάζεταισημείο συρρινισμού του εξάντα. Σημειώνεται ότι η θέση αυτή αντιστοιχεί στην παραλληλία των φερομένων κατόπτρων.
ΟΚανόνας (index bar), που φέρεται έκκεντρος στην κορυφή του οργάνου και που ολισθαίνει επί του τομέα της ίτυος με ειδικά κομβία (clamps) απελευθέρωσης.
Τομικρομετρικό τύμπανο (m. drum), που φέρεται στην μπροστινή κάτω άκρη του κανόνα που είναι υποδιαιρεμένο σε 60΄ (πρώτα της μοίρας).
Οβερνιέρος, μικρομετρικό τύμπανο πίσω από το προηγούμενο που φέρει είτε 10 υποδιαιρέσεις που καθεμιά αντιστοιχεί σε 6΄΄ (60΄:10 = 6΄΄), ή σε 6 υποδιαιρέσεις όπου καθεμιά αντιστοιχεί σε 10΄΄ (60΄:6 = 10΄΄).
Τομεγάλο κινητό κάτοπτρο, (index mirror), που χρησιμεύει για την πρώτη ανάκλαση των ακτίνων του αντικειμένου. Αυτό φέρεται στο πάνω μέρος του κανόνα και κάθετα στο επίπεδο του οργάνου. Στρέφεται με την ολίσθηση του κανόνα.
Τομικρό ακίνητο κάτοπτρο, (horizon mirror), που χρησιμεύει για τη δεύτερη ανάκλαση των ακτίνων του αντικειμένου, καθώς και για την απ΄ ευθείας σκόπευση. Φέρεται μόνιμα στερεωμένο επί του σκελετού του οργάνου χαμηλότερα και πιο μπροστά του κινητού κατόπτρου.
Ταχρωματιστά γυαλιά, (shade glasses), διάφορης μεταβλητής απόχρωσης που φέρονται μόνιμα στο στέλεχος και όπου παρεμβάλλονται αν χρειαστεί μεταξύ των δύο κατόπτρων για την ελάττωση της έντασης του φωτός σε παρατηρήσεις του Ήλιου και την προστασία του παρατηρητή.
Τοτηλεσκόπιο, (telescope), που φέρεται μόνιμα ακίνητο επί του σκελετού και παράλληλα προς το επίπεδο του στελέχους. Με κατάλληλη εστίαση παρέχει αρκετή διαύγεια του ορίζοντα. Πολλοί εξάντες φέρουν και δύο τηλεσκόπια.
Ηλαβή που φέρεται στο δεξιό μέρος του σκελετού, από ξύλο ή πλαστικό από την οποία κρατείται ο εξάντας κάθετα στην παρατήρηση ουρανίων σωμάτων. Πολλοί εξάντες διαθέτουν, στο εσωτερικό της λαβής, μπαταρίες που συνδέονται με μικρόλαμπτήρα ανάγνωσης του βερνιέρου.
Η λειτουργία του εξάντα βασίζεται στη χρήση ενός ζεύγουςκατόπτρων, που ανακλούν το είδωλο ενός αστέρα και πρέπει να έρθει στην ίδια ευθεία με τον ορίζοντα. Αυτός που χειρίζεται το όργανο, σε όρθια θέση, παρατηρεί μέσα από ένα μικρό τηλεσκόπιο τον ορίζοντα και το είδωλο ταυτόχρονα, διότι το ένα κάτοπτρο είναι κατά το ήμισυ επαργυρωμένο (ενώ το άλλο μισό είναι απλό γυαλί), ενώ το άλλο περιστρέφεται με τη βοήθεια μιας ράβδου. Βλέπει μια διπλή εικόνα, το είδωλο του αστέρα στη μια μεριά και τον ορίζοντα στην άλλη, και με κίνηση της ράβδου προσπαθεί να φέρει τις δυο εικόνες στην ίδια ευθεία. Το άλλο άκρο της ράβδου καταλήγει σε ένα δείκτη και δείχνει στην τοξοειδή κλίμακα του εξάντα. Η βαθμολόγηση της κλίμακας είναι τέτοια που δείχνει αριθμητικά τη γωνία που σχηματίζεται ανάμεσα στον αστέρα και στον ορίζοντα. Αυτή η γωνία του αστέρα με τον ορίζοντα χρησιμεύει στον προσδιορισμό τουγεωγραφικού πλάτους.
Σε έναν εξάντα συχνά θα παρατηρήσει κανείς φίλτρα για την ελάττωση της λαμπρότητας του ήλιου κατά την παρατήρηση. Έχουν κατασκευαστεί επίσης εξάντες για την αεροναυτιλία (με διαφορετικό τρόπο για την εύρεση της πραγματικής οριζοντίου) και για την ξηρά, όπου ο ορίζοντας παρέχεται με ένα μικρό κάδο υδραργύρου μέσα στον εξάντα.
Όπως όλα τα όργανα ακριβείας και ο εξάντας υπόκειται σε σφάλματα που προσδιορίζονται σε επτά, από τα οποία τα μεν πρώτα τέσσερα ρυθμίζονται, (διορθώνονται), μόνο από ειδικά επιστημονικά εργαστήρια, ενώ τα άλλα τρία μπορούν να ρυθμιστούν και από τους ναυτιλλόμενους αξιωματικούς. Τα σφάλματα που μπορεί να παρουσιάσει ένας εξάντας είναι:
Σφάλμα υποδιαιρέσεων (τόξου, ή του μικρομετρικού τυμπάνου ή του βερνιέρου)
Σφάλμα έκκεντρης θέσης του κανόνα
Σφάλμα παραλληλότητας όψεων των κατόπτρων
Σφάλμα παραλληλότητας οπτικού άξονα τηλεσκοπίου
Σφάλμα καθετότητας μεγάλου κατόπτρου
Σφάλμα καθετότητας μικρού κατόπτρου
Σφάλμα παραλληλότητας των κατόπτρων στο «σημείο συρρινισμού».
Ο συνδυασμός όλων, ή μερικών, των παραπάνω συνιστά τοεργαλειακό σφάλμα του εξάντα που θεωρείται ανεκτό μέχρι 3΄ (πρώτα της μοίρας).
Η χρήση του εξάντα στη σύγχρονη ναυτιλία γίνεται εναλλακτικά, καθώς σήμερα χρησιμοποιούνται ηλεκτρονικά μέσα προσδιορισμού τουστίγματος, δηλαδή δέκτες σημάτων απόδορυφορικά δίκτυα εντοπισμού θέσης.
