Oktant (enstrüman) - Octant (instrument)
Octant olarak da adlandırılan, yansıtma kadran , a, ölçüm cihazı temel olarak, kullan . Bir tür yansıtma aracıdır .
etimoloji
Adı octant Latin türemiştir Sekizlik anlam bir dairenin sekizinci bölümünü cihazın yay bir dairenin bir sekizlik çünkü.
Yansıtıcı kadran , ışığın yolunu gözlemciye yansıtmak için aynaları kullanan aletten kaynaklanır ve bunu yaparken ölçülen açıyı iki katına çıkarır. Bu, cihazın bir çeyrek dönüşü veya çeyreği ölçmek için bir dönüşün sekizde birini kullanmasına izin verir .
oktantın kökeni
Newton'un yansıtan kadran
CD – indeks kolu
G – ufuk aynası
H – indeks aynası
PQ – dereceli yay
Isaac Newton'un yansıtıcı kadranı 1699 civarında icat edildi. Aletin ayrıntılı bir açıklaması Edmond Halley'e verildi , ancak açıklama Halley'nin 1742'deki ölümüne kadar yayınlanmadı. Halley'nin hayatı boyunca bilgileri neden yayınlamadığı bilinmiyor. Bu, Newton'un genellikle John Hadley ve Thomas Godfrey'e verilen icadın itibarını kazanmasını engelledi .
Bu enstrümanın bir kopyası Thomas Heath (enstrüman yapımcısı) tarafından yapılmıştır ve 1742'de Royal Society tarafından yayınlanmadan önce Heath'in vitrininde gösterilmiş olabilir.
Newton'un aleti iki ayna kullandı, ancak bunlar modern oktantlar ve sekstantlarda bulunan iki aynadan biraz farklı bir düzende kullanıldı . Sağdaki diyagram, cihazın konfigürasyonunu gösterir.
Aletin (PQ) arasında 45 ° 'lik yay, oldu mezun yarım derece her 90 bölümleri ile. Bu tür her bir bölünme 60 parçaya bölündü ve her bölüm ayrıca altıya bölündü. Bu, yayın derece, dakika ve dakikanın altıda (10 saniye) olarak işaretlenmesiyle sonuçlanır. Böylece alet, 5 saniyelik ark için enterpolasyonlu okumalara sahip olabilir. Derecelendirmenin bu inceliği, yalnızca aletin büyük boyutu nedeniyle mümkündür - tek başına nişan teleskopu üç ila dört fit uzunluğundaydı.
Aletin bir tarafına üç veya dört fit uzunluğunda bir nişan teleskopu (AB) monte edildi. Teleskopun objektif merceğinin (G) önüne 45°'lik bir açıyla bir ufuk aynası sabitlendi . Bu ayna, gözlemcinin aynadaki görüntüyü bir tarafta ve diğer tarafta doğrudan önünü görmesini sağlayacak kadar küçüktü. İndeks kolu (CD), indeks kolunun kenarına 45°'de bir indeks aynasını (H) tuttu. İki aynanın yansıtıcı tarafları nominal olarak karşı karşıyadır, böylece birinci aynada görülen görüntü ikinciden yansıyandır.
İki ayna paralel olduğunda, indeks 0° okur. Teleskoptan gelen görüntü, bir taraftan doğrudan ileriyi görür ve G aynasından gelen görüntü, H aynasından yansıyan aynı görüntüyü görür (sağdaki detay çizime bakın). İndeks kolu sıfırdan büyük bir değere hareket ettirildiğinde, indeks ayna doğrudan görüş hattından uzaktaki bir görüntüyü yansıtır. İndeks kolu hareketi arttıkça, indeks aynasının görüş hattı S'ye doğru hareket eder (ayrıntı görüntüsünde sağa doğru). Bu, bu ayna düzenlemesi ile hafif bir eksikliği gösterir. Ufuk aynası, 90°'ye yaklaşan açılarda indeks aynasının görüşünü engeller.
Modern aletlerdeki teleskopların küçük boyutu göz önüne alındığında, nişan teleskopunun uzunluğu dikkat çekici görünüyor. Bu muhtemelen Newton'un renk sapmalarını azaltmak için bir yol seçimiydi . Kısa odak uzunluklu teleskoplar, akromatik merceklerin geliştirilmesinden önce , sakıncalı derecede bir sapma üretti, öyle ki, bir yıldızın konumunun algılanmasını etkileyebilir. Çözüm, uzun odak uzunluklarıydı ve bu teleskop muhtemelen hem uzun odak uzunluklu bir objektif merceğe hem de uzun odak uzunluklu bir göz merceğine sahip olacaktı . Bu, aşırı büyütme olmadan sapmaları azaltacaktır.
Oktantın mucitleri
İki adam bağımsız olarak 1730 civarında oktantı geliştirdi: İngiliz bir matematikçi olan John Hadley (1682-1744) ve Philadelphia'da bir camcı olan Thomas Godfrey (1704-1749) . Her ikisinin de buluş üzerinde meşru ve eşit bir iddiası olsa da, Hadley genellikle krediden daha fazla pay alır. Bu, Londra ve Kraliyet Cemiyeti'nin on sekizinci yüzyılda bilimsel enstrümanlar tarihinde oynadığı merkezi rolü yansıtır.
Bu dönemde oktanları yaratan diğer iki kişi, astronomiye büyük ilgi duyan bir İngiliz sigorta komisyoncusu olan Caleb Smith (1734'te) ve Fransa'da bir matematik profesörü ve astronom olan Jean-Paul Fouchy'dir (1732'de).
Hadley'in versiyonları
Hadley, yansıtıcı kadranın iki versiyonunu üretti. Sadece ikincisi iyi bilinir ve tanıdık oktandır.
Hadley'in yansıtan kadran
Hadley'nin ilk yansıtmalı kadran, 45°'lik bir yaya yayılan bir çerçeveye sahip basit bir cihazdı. Hadley'nin Royal Society'nin Felsefi İşlemleri'ndeki makalesinden alınan sağdaki resimde, tasarımının doğasını görebilirsiniz. Çerçeveye bir tarafa küçük bir nişan teleskopu monte edildi. İndeks kolunun dönüş noktasına bir büyük indeks aynası monte edilmiştir. Çerçeveye teleskopun görüş hattında ikinci, daha küçük bir ufuk aynası monte edildi. Ufuk aynası, gözlemcinin görüntünün bir yarısında indeks aynanın görüntüsünü ve diğer yarısında uzaktaki bir nesneyi görmesini sağlar. Parlak bir nesneyi gözlemlemek için aletin tepe noktasına bir gölge monte edildi. Gölge, yıldız gözlemleri için yoldan çıkmasına izin vermek için döner.
Navigasyon, teleskopla gözlemleyerek, doğrudan ilerideki bir nesneyi görecektir. İkinci nesne, ufuk aynasındaki yansıma ile görülecektir. Ufuk aynasındaki ışık, indeks aynasından yansır. İndeks kolunu hareket ettirerek, indeks aynası, doğrudan görüş hattından 90°'ye kadar herhangi bir nesneyi gösterecek şekilde yapılabilir. Her iki nesne de aynı görünümde olduğunda, bunları birlikte hizalamak, gezginin aralarındaki açısal mesafeyi ölçmesine olanak tanır.
Orijinal yansıtan kadran tasarımlarından çok azı üretildi. Baradelle tarafından inşa edilen biri, Paris'teki Musée de la Marine koleksiyonunda .
Hadley'nin oktanı
Hadley'nin ikinci tasarımı, modern denizcilerin aşina olduğu bir forma sahipti. Yine Royal Society yayınından alınan sağdaki resim ayrıntıları gösteriyor.
İşaret koluna bir indeks aynası yerleştirdi . İki ufuk aynası sağlandı. Görüş teleskopu doğrultusundaki üst ayna, teleskopun yansıyan görüntüyü olduğu kadar doğrudan önünü de görmesini sağlayacak kadar küçüktü. Yansıyan görüntü, indeks aynasından gelen ışığınkiydi. Önceki enstrümanda olduğu gibi, aynaların düzeni, gözlemcinin aynı anda dümdüz bir cismi görmesine ve indeks aynasında yansıyan bir nesneyi ufuk aynasına ve sonra teleskopa görmesine izin verdi. İndeks kolunu hareket ettirmek, navigatörün doğrudan görüşün 90° içindeki herhangi bir nesneyi görmesini sağladı.
Bu tasarımın en önemli farkı, aynaların aletin yataydan ziyade dikey olarak tutulmasına izin vermesi ve karşılıklı müdahaleden zarar görmeden aynaları yapılandırmak için daha fazla alan sağlamasıydı.
İkinci ufuk aynası ilginç bir yenilikti. Teleskop çıkarılabilirdi. Teleskop ikinci ufuk aynasını çerçevenin karşı tarafından görüntüleyecek şekilde yeniden monte edilebilir. İki ufuk aynasını birbirine dik açılarda monte ederek ve teleskopun hareketine izin vererek, navigatör bir ufuk aynasıyla 0 ila 90° ve diğeriyle 90° ila 180° arasındaki açıları ölçebilir. Bu, enstrümanı çok yönlü hale getirdi. Bilinmeyen nedenlerden dolayı, bu özellik genel kullanımdaki oktanlarda uygulanmadı.
Bu enstrümanı makalenin başındaki tipik bir oktantın fotoğrafıyla karşılaştırdığımızda, daha modern tasarımdaki tek önemli farklılıkların şunlar olduğu görülebilir:
- Ufuk aynasının ve teleskopun veya nişan iğnesinin konumu daha düşüktür.
- Çerçevenin iç desteği daha merkezi ve sağlamdır.
- İndeks aynası için gölgelerin konumu, enstrümanın tepesinden ziyade indeks ve ufuk aynaları arasındaki yoldadır.
- Farklı gölgelendirme seviyelerine izin vermek için çoklu gölgeler kullanılır.
- Çok parlak bir ufuk ile düşük bir güneş konumunu görmek için ufuk aynasında ayrı gölgeler sağlanır.
- İkinci ufuk aynası ve beraberindeki alidade sağlanmamıştır.
Smith'in Astroskobu
.png)
Astronomiye büyük ilgi duyan İngiliz sigorta komisyoncusu Caleb Smith , 1734'te bir oktant yaratmıştı. Ona Astroskop veya Deniz Çeyreği adını verdi . Yansıtıcı öğeler sağlamak için indeks aynaya ek olarak sabit bir prizma kullandı . Cilalı spekulum metal aynaların daha düşük olduğu ve hem aynanın gümüşlenmesinin hem de düz, paralel yüzeyli cam üretiminin zor olduğu bir çağda prizmalar aynalara göre avantajlar sağlar .
Sağdaki çizimde ufuk elemanı (B) bir ayna veya prizma olabilir. İndeks kolunda, indeks aynası (A) kolla birlikte döndürülmüştür. Çerçeveye (C) bir nişan teleskopu monte edildi. İndeks, ölçekte (D) bir verniye veya başka bir cihaz kullanmadı. Smith, aletin indeks kolunu , Elton'ın denizci çeyreği için yaptığı gibi bir etiket olarak adlandırdı .
Smith'in enstrümanının çeşitli tasarım öğeleri, onu Hadley'nin oktantından daha aşağı yaptı ve önemli ölçüde kullanılmadı. Örneğin, Astroskop ile ilgili bir sorun, gözlemcinin görüş açısının bu açısıydı. Aşağı baktığında, başını normal bir yönelimdeyken bir yönelime göre gözlemlemede daha fazla zorluk çekiyordu.
Oktantın avantajları
Oktant, önceki enstrümanlara göre bir takım avantajlar sağladı.
Görünüşü hizalamak kolaydı çünkü ufuk ve yıldız, gemi yalpalayıp yuvarlanırken birlikte hareket ediyormuş gibi görünüyordu. Bu aynı zamanda gözlemdeki hatanın gözlemciye daha az bağımlı olduğu bir durum yarattı, çünkü her iki nesneyi de aynı anda doğrudan görebiliyordu.
18. yüzyılda mevcut olan üretim tekniklerinin kullanılmasıyla aletler çok doğru bir şekilde okuyabiliyordu. Aletlerin boyutu, doğruluk kaybı olmadan küçültüldü. Bir oktant , hata artışı olmadan Davis çeyreğinin yarısı kadar olabilir .
Işık yolları üzerindeki gölgeler kullanılarak, güneş doğrudan gözlemlenebilirken, gölgeleri ışık yolundan uzaklaştırmak, gezginin soluk yıldızları gözlemlemesine izin verdi. Bu, enstrümanı hem gece hem de gündüz kullanılabilir hale getirdi.
1780'e gelindiğinde, oktant ve sekstant, önceki tüm seyir aletlerini neredeyse tamamen yerinden etmişti.
oktan üretimi
Erken oktanlar öncelikle ahşaptan inşa edildi, sonraki versiyonlar fildişi ve pirinç bileşenleri içeriyordu. Düz, paralel yüzeylere sahip gümüş renkli cam aynalar üretme teknolojisi sınırlı olduğundan, en eski aynalar cilalı metaldi . Cam cilalama teknikleri geliştikçe cam aynalar temin edilmeye başlandı. Bu kullanılan cıva içeren kalay amalgam kaplamaları; gümüş veya alüminyum kaplamalar 19. yüzyıla kadar mevcut değildi. Erken cilalanmış spekulum metal aynaların zayıf optik kalitesi, teleskopik manzaraların pratik olmadığı anlamına geliyordu. Bu nedenle, erken oktanların çoğu, bunun yerine basit bir çıplak gözle nişan iğnesi kullandı.
Erken oktanlar , ölçekte enlemesine geçişler gibi arkada ortak olan bazı özellikleri korudu . Bununla birlikte, kazındığı gibi, aletin sadece iki dakikalık ark doğruluğuna sahip olduğunu gösterdiler , arka direğin ise bir dakikaya kadar doğru olduğu görüldü. Verniye ölçeğinin kullanılması, ölçeğin bir dakikaya kadar okunmasına izin verdi, böylece cihazın pazarlanabilirliği arttı. Bu ve eninelere kıyasla vernier yapma kolaylığı, 18. yüzyılda daha sonra üretilen oktanlar üzerinde verniyenin benimsenmesine yol açar.
Octantlar çok sayıda üretildi. Ahşap ve fildişi, tamamen pirinç sekstant ile karşılaştırıldığında nispeten düşük fiyatları onları popüler bir enstrüman haline getirdi. Tasarım, aynı çerçeve stilini ve bileşenleri kullanan birçok üreticiyle standart hale getirildi. Farklı dükkanlar, çerçevelerde ve diğerleri pirinç bileşenlerde uzmanlaşmış ahşap işçileri ile farklı bileşenler yapabilirdi. Örneğin, 1787'den 1840'a kadar İngiltere'de bir bilimsel enstrüman üreticisi olan Spencer, Browning ve Rust ( 1840'tan sonra Spencer, Browning and Co. olarak faaliyet gösteriyordu ) fildişinden dereceli teraziler üretmek için bir Ramsden bölme motoru kullandı . Bunlar başkaları tarafından yaygın olarak kullanılıyordu ve SBR baş harfleri diğer birçok üreticinin oktanlarında bulunabilirdi.
Bu çok benzer oktanların örnekleri bu makaledeki fotoğraflardadır. En üstteki görüntü, detay fotoğraflarındaki ile esasen aynı enstrümandır. Bununla birlikte, bunlar iki farklı enstrüman üreticisindendir - üst kısım Crichton - London olarak etiketlenmiştir , J Berry Aberdeen tarafından satılırken , detay görüntüleri Spencer, Browning & Co. London'dan bir enstrümana aittir . Tek bariz fark, Crichton oktantında diğerinde olmayan ufuk gölgelerinin varlığıdır.
Bu oktanlar birçok seçenekle mevcuttu. Doğrudan ahşap çerçeve üzerinde dereceli temel bir oktant en az pahalıydı. Bunlar yerine tek veya çift delikli bir nişan pinnula kullanılarak teleskopik bir görüş ile dağıtıldı. Fildişi pullar, pirinç indeks kolu veya verniye kullanımı gibi fiyatı artıracaktır.
Oktantın ölümü
1767'de Denizcilik Almanak'ın ilk baskısı ay mesafelerini tablolaştırdı ve denizcilerin güneş ve ay arasındaki açıdan mevcut zamanı bulmasını sağladı. Bu açı bazen 90°'den büyüktür ve bu nedenle bir oktant ile ölçülmesi mümkün değildir. Bu nedenle, ay mesafesi yöntemiyle gemide deneyler yapan Amiral John Campbell , daha büyük bir alet önerdi ve sekstant geliştirildi.
O zamandan beri sekstant, önemli gelişme ve iyileştirmeler yaşayan ve deniz seyrüsefercileri için tercih edilen bir araçtı. Oktant, genellikle daha az doğru ve daha ucuz bir alet olmasına rağmen, 19. yüzyıla kadar üretilmeye devam etti. Oktanın teleskopsuz versiyonları da dahil olmak üzere daha düşük fiyatı, onu tüccar ve balıkçı filolarındaki gemiler için pratik bir araç haline getirdi.
On dokuzuncu yüzyılın sonlarına kadar denizciler arasında yaygın bir uygulama, hem sekstant hem de oktant kullanmaktı. Sekstant büyük bir özenle ve sadece aylar için kullanılırken, oktant güneşin her gün rutin meridyensel yükseklik ölçümleri için kullanıldı. Bu, iyi performans gösterdiği daha uygun fiyatlı oktantı kullanırken, çok doğru ve daha pahalı sekstantı korudu.
kabarcık oktanı
1930'ların başından 1950'lerin sonuna kadar, uçaklarda kullanılmak üzere çeşitli sivil ve askeri kabarcık oktant enstrümanları üretildi. Hepsine, yerden binlerce fit yüksekte uçan bir gezgin için ufku hizalamak üzere ortalanmış bir balon şeklinde yapay bir ufuk takıldı; bazılarının kayıt özellikleri vardı.
Kullanım ve ayar
Oktantın kullanımı ve ayarlanması, esasen navigasyonun sekstantı ile aynıdır .
Diğer yansıtıcı enstrümanlar
Hadley'ninki ilk yansıtan kadran değildi. Robert Hooke 1684'te bir yansıtıcı kadran icat etti ve 1666 gibi erken bir tarihte bu kavram hakkında yazmıştı. Hooke'unki tek yansıtmalı bir araçtı. Diğer oktanlar, 1730'ların başında Jean-Paul Fouchy ve Caleb Smith tarafından geliştirildi, ancak bunlar navigasyon cihazlarının tarihinde önemli hale gelmedi.
Ayrıca bakınız
Referanslar
Dış bağlantılar
Octants at Wikimedia Commons ile ilgili medya