Suchen

Technik kurz erklärt

Die Entwicklung des Sextanten

| Autor: Bernhard Richter

In unserer Serie „Technik kurz erklärt“ stellen wir jede Woche ein Meisterwerk der Konstruktion vor. Heute: Der Sextant.

Firmen zum Thema

Ein Sextant war lange Zeit das präziseste Instrument zur Navigation auf hoher See.
Ein Sextant war lange Zeit das präziseste Instrument zur Navigation auf hoher See.
(Bild: gemeinfrei / CC0)

Mit einem Sextanten kann der Winkel zwischen den Blickrichtungen zu relativ weit entfernten Objekten bestimmt werden, insbesondere der Winkelabstand eines Gestirns vom Horizont. Dazu wird mithilfe des Winkels und der Zeit, wann er gemessen wurde, eine Positionslinie auf einer nautischen Karte berechnet.

Wie funktioniert ein Sextant?

Für eine Winkelbestimmung muss der Sextant in absolut waagerechter Lage so aufgestellt werden, dass man durch die Einblicköffnung waagerecht in Richtung des Horizonts und in Richtung des angepeilten Gestirns blicken kann. Der Horizontspiegel ist genau auf dieser Horizontebene angebracht und zwar so gekippt, dass er einen vom Indexspiegel kommenden Lichtstrahl in Richtung des Blickrohrs weiterleitet.

Durch Kippen des Indexspiegels kann nun das Gestirn (Sonne, Stern, Planet) angepeilt werden. Dessen Licht fällt dann genau so auf den Indexspiegel, dass dieser exakt die Mitte des Horizontspiegels trifft und dann das Licht durch das Peilrohr ins Auge des Betrachters spiegelt. Wegen des Spiegelgesetzes Einfallswinkel = Reflexionswinkel ist der Einfallswinkel doppelt so groß wie der Schwenkwinkel des Zeigerarms.

Auf der Skala wird deshalb der jeweils doppelte Wert angebracht. Daher genügt auch ein 60° großer Gradbogen für einen Messbereich von 120° – 60° sind ein sechstel von 360°, daher auch der Name „Sextant“.

Den Längengrad mit einem Sextanten bestimmen

Den Längengrad bestimmt man durch die Zeitdifferenz zwischen dem Sonnenhöchststand in Greenwich und dem an der eigenen Position. Man geht bei der Berechnung prinzipiell davon aus, dass in Greenwich 0° der Sonnenhöchststand um 12:00 Uhr UTC ist. Nun liest man aus dem nautischen Jahrbuch den Ortsstundenwinkel der letzten vollen Stunde ab und multipliziert die Differenz zwischen Uhrzeit beim eigenen Sonnenhöchststand und der letzten vollen Stunde mit dem Faktor 0,25°/min. Der Ortsstundenwinkel addiert mit dem gerade errechneten Wert ergibt den Längengrad.

Den Breitengrad mit einem Sextanten bestimmen

Um den Breitengrad zu bestimmen, muss man den Winkel des Sonnenhöchststandes feststellen. Dazu nimmt man zur ungefähren Mittagszeit eine Kurve von Werten auf und bestimmt deren Maximum. Den gemessenen Winkel muss man von 90° abziehen und schließlich zählt man Deklination (+ oder -) hinzu bzw. zieht sie ab – je nachdem, ob man sich im Sommer oder Winter, auf der Nord- oder Südhalbkugel befindet.

Newton entwarf den ersten Sextanten

Das erste Konzept für ein Gerät zur Winkelmessung mit Hilfe von Spiegeln stammt von Isaac Newton, der seinen Entwurf 1700 an die Royal Society einreichte. Seine Skizzen blieben aber unbeachtet und wurden erst 1742 nach seinem Tod veröffentlicht.

Die ersten Sextanten waren noch aus Holz gebaut. Allerdings verzog sich das Holz durch die Luftfeuchtigkeit auf hoher See, so dass die Instrumente schließlich aus Metall gefertigt wurden.

Der Sextant ist ein sehr empfindliches Instrument. Eine kleine Verformung des Zeigers oder eine kleine Verstellung des Spiegels durch mechanische Einwirkung kann zu einer falschen Positionsbestimmung führen, die um viele Kilometer neben der tatsächlichen Position liegt. Um sicher sein zu können, dass das Gerät nicht beschädigt ist, wurde ein Sextant meist neu gekauft und nicht weggegeben.

Bei der Navigation auf See verlor er erst mit der Satellitennavigation an Bedeutung. Alte Sextanten hatten eine Messgenauigkeit von etwa einer Bogenminute – was einer Seemeile entspricht.

Das Video zeigt, wie ein Sextant verwendet wird:

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 45220772)

Über den Autor

Bernhard Richter

Bernhard Richter

Redakteur Online/Print/Video, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht