Il sestante nautico

Alle altezze osservate con il sestante nautico vengono applicate due correzioni per gli errori di cui può essere affetto: la correzione istrumentale e quella per l'errore d'indice. Successivamente con altre due correzioni (per le stelle) o tre (per il Sole) si arriva a determinare l'altezza vera.

Tabella correzioni altezze misurate con il sestante nautico

Correzione istrumentale di un sestante nautico

E' da apportare per un insieme di imperfezioni di costruzione che il sestante ha: errore di eccentricità dovuto alla non perfetta coincidenza dell'asse di rotazione dell'alidada con il centro del sestante, errore di prismatismo degli specchi e dei filtri (vetri colorati), errori di graduazione del lembo o del nonio.

Tutti questi errori vengono raggruppati nell'errore istrumentale e non sono da noi determinabili. Su un sestante nautico di fascia alta o medio-alta vengono comunicati dal costruttore e riportati in una tabella (di calibrazione): l'utente finale dovrà semplicemente ricavarlo in funzione dell'altezza letta sullo strumento. La tabella è a corredo del certificato di acquisto che in genere è esposto all'interno della cassetta di trasporto. L'entità della correzione è espressa generalmente in secondi d'arco e non supera i 6"-30" (ovviamente deve essere convertita in primi e decimi ... 0,1' - 0,5').

Quelli di fascia alta e medio-alta sono realizzati in metallo ed hanno specchi e filtri in vetro. Nella fascia alta dobbiamo citare quelli delle ditte Cassens & Plath e Freiberger. Alcuni, i Cassens & Plath, vengono dichiarati dal costruttore privi di errore istrumentale per fini nautici! I "Freiberger" sono un poco più spartani ma meno delicati: sono l'ideale per i velisti. I "Celestaire" si pongono un gradino al di sotto. I "Davis" invece sono realizzati in "materiale plastico" non appartengono alla fascia "professionale" e sono considerati "didattici"; l'errore istrumentale non viene dichiarato: è sconosciuto e molto variabile nel tempo anche in funzione della temperatura!

Tabella di calibrazione di un "Freiberger"

 Definizione e correzione degli errori di un sestante nautico (perpendicolarità,parallelismo degli specchi ed errore d'indice).

Prima di trattare l'errore d'indice e la sua correzione è necessario precisare che prima si deve verificare la presenza di altri due errori. La sequenza delle verifiche e degli interventi deve essere sempre rispettata:

1. perpendicolarità specchio grande
2. perpendicolarità specchio piccolo (rotondo e composto da metà vetro trasparente e metà specchio)
   
3. parallelismo dei due specchi (errore d'indice)

Perpendicolarità dello specchio grande (mobile)

Tale specchio (di forma rettangolare) deve essere perpendicolare al piano del lembo (telaio). E' la condizione essenziale del principio ottico su cui si basa il sestante. Nei Freiberger la verifica è molto semplice. Si pone lo strumento in posizione orizzontale ( imbracciato o appoggiato su di un tavolo ). Si posiziona l'alidada in corrispondenza di un arco di 35° - 45°. Si osservano le due parti del lembo: l'immagine diretta del tratto di lettura 70°-92° sulla destra e quella riflessa sullo specchio 110°-122° sulla sinistra). I due tratti di arco devono apparire continui come in figura:

Se si nota invece uno "scalino" questo deve essere eliminato agendo con la chiavetta sulla vite di regolazione " a " posta sul retro dello specchio mobile:

 Il passo successivo (2) è :

Perpendicolarità dello specchio piccolo (fisso)

La verifica della perpendicolarità dello specchio piccolo rispetto al piano del lembo è estremamente semplice. Si posizionano l'alidada ed il nonio in prossimità dello zero. Si osserva attraverso il cannocchiale una stella estremamente piccola. Si muove lentamente il tamburo in entrambe le direzioni (ad avvitare ed a svitare). La stella riflessa (R rossa) nel suo movimento in verticale verso il basso e verso l'alto deve transitare perfettamente sulla stella diretta (D gialla):

 se invece la traiettoria della stella riflessa (rossa) non transita sull'immagine diretta della stella (gialla) :

  si dovrà intervenire sulla vite di regolazione " b " posta sullo specchio piccolo (rotondo) :

 L'ultimo passo (3) è rappresentato dalla verifica del:

Parallelismo dei due specchi (errore d'indice o γ)

Se questi non sono paralleli assisteremo alla presenza di un errore costante sulle misurazioni delle altezze che non muta al variare delle diverse altezze osservate. In linea di massima lo si accerta durante il giorno con l'orizzonte (preferibile) o con il sole. Con l'alidada ed il nonio che indicano esattamente 0° 00,0' si osserva attraverso il cannocchiale un orizzonte nitido e perfetto (assenza di moto ondoso).

fig. 1 - nessun errore d'indice

fig. 2 errore d'indice presente

Fig. 1 : l'immagine diretta dell'orizzonte (a sinistra) coincide perfettamente con l'immagine riflessa (a destra) - gli specchi sono fra loro paralleli . L'errore d'indice è " zero "

Fig. 2 : si nota un dislivello tra le due immagini - gli specchi NON sono fra loro paralleli . E' presente un errore d'indice. Lo si determina muovendo il nonio sino ad ottenere un orizzonte "continuo". La lettura sul nonio indicherà l'errore: la correzione da apportare alle altezze misurate è, ovviamente, di segno opposto. Si deve interviene sulla vite di regolazione " c " quando l'errore è superiore ai 2.5' - 3.0' per ridurlo o azzerarlo completamente. Per valori inferiori non si procede con nessuna regolazione ma in fase di correzione delle altezze misurate si tiene conto della correzione per l'errore d'indice.

Considerazione importante ogniqualvolta si agisce sulla vite c per diminuire l'errore d'indice si interviene minimamente, inconsapevolmente, anche sulla vite b. Questo avviene perchè l'asse sul quale agisce la vite c non è perfettamente ortogonale a quello della vite b. Per questo motivo per un paio di volte sarà necessario ripetere l'intervento prima su b poi su c.

Volendo effettuare un ultimo controllo di notte si posiziona lo strumento con l'alidada a 0° e relativo tamburo a 0,0'. Osservando una stella molto piccola attraverso il cannocchiale si dovrà vedere una sola immagine (stella diretta e stella riflessa si dovranno sovrapporre).

Correzioni da  apportare alle altezze osservate

Depressione dell'orizzonte (elevazione sul mare)

L'errore è dovuto all'altezza dell'osservatore sul livello del mare, è sempre di segno negativo ed è calcolato con la seguente formula:

depressione = 1,7725 √ e         dove " e " è l'elevazione dell'osservatore sul mare espressa in metri

Rifrazione astronomica

L'errore è provocato dalla deviazione che subisce il raggio ottico (astro-osservatore) passando attraverso i vari strati di aria sopra la superficie terrestre che hanno diverse densità.

rifrazione = 60,4” cot h                      h = altezza apparente dell'astro

il valore è calcolato  per una temperatura di 10° C ed una pressione atmosferica di 1010 mb, un piccolo coefficiente moltiplicativo dovrebbe essere applicato alla rifrazione (60,4” cot h) per differenti temperature e pressioni:

(pressione attuale in mb/1010) ∙ 283/(temperatura attuale in C° + 273)

Semidiametro

E' una correzione da applicare solamente al Sole. Abitualmente si osserva solo il lembo inferiore del Sole: in questo caso il valore del semidiametro deve essere sempre sommato. 

S.D. = ( 1/sen1’ ) ∙ ( r / d )     r = raggio del Sole     d = distanza della Terra dal Sole

Le tavole per le correzioni delle altezze osservate sono scaricabili dalla pagina delle Effemeridi Nautiche

esempio di correzione delle altezze misurate

Si suppone che :

• lo strumento utilizzato abbia un errore d'indice = 2,0’ (correzione = -2.0’) e che la correzione per l'errore istrumentale dichiarato dal costruttore sia pari a -1,2’ (dal certificato di calibrazione nel range 35° - 50° di altezze misurate)
• che l'osservatore si trovi a 2,5 metri sopra il livello del mare (ad esempio una barca a vela)
• e che si siano osservati nel mese di Giugno il Sole h = 35° 25,9’ (lembo inferiore) ed una stella h = 48° 28,8’

Cura, manutenzione e lubrificazione del sestante nautico

Dovrebbe apparire inutile ricordarlo che qualsiasi urto o caduta potrebbero danneggaire irrimediabilmente lo strumento.

Da rimuovere subito :

• polveri: con pennello a setole morbide, meglio con aria compressa
• salsedine: anche se impercettibile si deposita in presenza di vento e tende a danneggiare l'amalgama degli specchi
• condensa su vetri/specchi: si manifesta quando la temperatura dello strumento contenuto nella sua cassetta è differente da quella esterna. Asciugare delicatamente con panno pulito. 

In teoria si potrebbe dire che non necessita di lubrificazione. Negli strumenti realizzati in metallo o leghe (non plastiche) viene effettuata solo quando la vite senza fine scorre con difficoltà semplicemente applicando alcune (poche!!... 3-4 in totale) gocce di olio lungo la cremagliera stessa e sulla vite senza fine (Cassens & Plath, Astra etc.). Sui Freiberger solamente sulla cremagliera (per evitare di smontare il blocco contenente la vite senza fine). Ovviamente sui Davis (realizzati in "plastica") ... nessuna lubrificazione.

Da evitare comunque ed assolutamente una eccessiva lubrificazione: oltre a sporcare le mani dell'operatore favorisce l'aderenza di polvere sugli ingranaggi. Olio da utilizzare: " Synthetic clock oil 140B " sul sito di Celestaire.com oppure " Huile pour sextants" sul sito di Navastro.fr. In alternativa nel passato veniva utilizzato l'olio di Jojoba (l'unico olio di origine vegetale che non inacidisce con il passare degli anni). Un piccolo flacone da 7 ml. è sufficiente per lubrificare più strumenti per diversi decenni !

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