Lección 3.12. Sextante

1. 3.12.1. Definición, descripción y funcionamiento.

• Definición: Instrumento de reflexión para medir ángulos, cuyo principio se basa en la doble reflexión de la luz sobre dos espejos, lo que permite medir un ángulo de hasta 120° (aunque la escala solo marca 60° o un sexto de círculo, de ahí su nombre).

• Funcionamiento (Principio de Doble Reflexión): El rayo de luz que viene del astro (o punto lejano) incide en el espejo de índice, se refleja hacia el espejo de horizonte y de ahí al ojo del observador. El rayo que viene directamente del horizonte pasa por la parte no plateada del espejo de horizonte y llega al ojo. El sextante está calibrado para que el ángulo medido en el limbo (Altura Instrumental) sea igual al ángulo verdadero que se forma entre los dos objetos.

2. 3.12.2. Partes del sextante.

• Armadura o Bastidor (Frame): La estructura rígida, generalmente metálica, sobre la que se montan el resto de los componentes.

• Limbo o Arco Graduado (Arc): El sector circular graduado de 0° a 120° (aunque físicamente son 60°), donde se lee la medida de los ángulos.

• Índice o Alidada (Index Arm): Barra móvil que gira sobre el centro del bastidor, llevando consigo el espejo de índice y el nonius o tambor micrométrico. Podremos moverla para tomar lecturas con los apretando los tornillos de presión que permiten su giro..

• Espejo de Índice (Index Mirror): Espejo fijado a la parte superior del índice, perpendicular al plano del instrumento. Recibe la luz del astro.

• Espejo de Horizonte (Horizon Mirror): Espejo semi-plateado, montado en el bastidor, que está fijo. Permite ver el horizonte directamente (a través de la parte no plateada) y el astro reflejado (en la parte plateada).

• Anteojo (Telescope): Dispositivo óptico, a menudo intercambiable (de bajo o alto aumento), que se acopla al bastidor y se utiliza para alinear el astro con el horizonte.

• Tambor Micrométrico y Nonius (Micrometer Drum and Vernier): Mecanismo de lectura fina que permite determinar los minutos y segundos de arco (décimas de minuto) en el limbo, complementando la lectura de los grados.

• Filtros Solares (Shades): Cristales oscuros, tanto en el espejo de índice como en el de horizonte, que se utilizan para proteger la vista al observar el Sol.

3. 3.12.3. Errores en la perpendicularidad de los espejos.

Los errores de perpendicularidad son aquellos que desalinean los espejos con respecto al plano del sextante y deben eliminarse antes de obtener el Error de Índice.

• Primer Error: Error de Perpendicularidad del Espejo de Índice.

• Causa: El espejo de índice no es perpendicular al plano del bastidor.

• Comprobación: Colocar el índice en 60° y mirar la armadura del sextante a través del espejo de índice. Si la imagen reflejada del limbo parece una continuación directa de la imagen real del limbo (sin saltos), el error es nulo.

• Eliminación: Se corrige con el primer tornillo de ajuste (el más cercano al bastidor) del espejo de índice.

• Segundo Error: Error de Paralelismo del Espejo de Horizonte (Error Lateral).

• Causa: El espejo de horizonte no es perpendicular al plano del bastidor cuando el índice se coloca en cero.

• Comprobación: Colocar el índice en 0° y observar un punto lejano en el horizonte con líneas verticales (una torre o un faro por ejemplo). Si existe una duplicidad horizontal en la imagen tendremos error lateral.

• Eliminación: Se corrige con el segundo tornillo de ajuste (el tornillo lateral) del espejo de horizonte.

4. 3.12.4. Obtención del error de índice y su eliminación.

• Error de Índice (e.i.): En principio cuando la línea de fe de la Alidada está puesta en 0°, la imagen reflejada en el espejo de horizonte ha de tener continuidad entre los dos cristales y en caso contrario existirá Error de Índice y deberíamos ajustar el espejo hasta que la línea de horizonte se vea recta y contínua es decir, hasta que los dos espejos sean paralelos. Se puede comprobar si persiste el error balanceando el eje vertical del sextante y confirmando si el horizonte sigue teniendo continuidad.
  En caso de errores de índice pequeños, (menores de 5´) en lugar de ajustar los espejos se mide el error y se plantea en los cálculos.

• Obtención del Error:

1. Poner el índice aproximadamente en 0° (o donde la línea del limbo se alinea con la del nonius).

2. Mirar el horizonte a través del anteojo y mover el tambor hasta que la imagen directa del horizonte y la imagen reflejada por los espejos coincidan exactamente (ambas como una sola línea).

3. Si la lectura es cero (0° 0',0), no hay error.

4. Si la lectura está por debajo de 0° el error es Positivo (+).

5. Si la lectura está por encima de 0° el error es Negativo (-).

• Eliminación del Error: El error de índice es el último de los errores que se corrige en el sextante. Se elimina aplicando el ajuste final al instrumento con el tornillo situado junto al espejo de horizonte como se ha explicado, de modo que la lectura sea exactamente 0° 0',0 al hacer coincidir el horizonte directo y el reflejado. Alternativamente y para errores pequeños, se aplica a la altura instrumental (a.i.) como corrección, con la convención de signos indicada (que es de signo opuesto del de la lectura).

5. 3.12.5. Errores Astrales

Para obtener la Altura Verdadera (a.v.), que es la que utilizamos en los cálculos del triángulo de posición, debemos aplicar una serie de correcciones a la altura medida con el sextante. Estas correcciones eliminan los errores derivados de la posición del observador, la atmósfera y la naturaleza del astro. Dichas correcciones se encuentran tabuladas en el Almanaque Náutica para utilizar en nuestros cálculos como hemos visto en unidades anteriores.

Depresión del Horizonte

Se produce porque el observador no se encuentra al nivel del mar, sino a una determinada elevación.

• Causa: La curvatura de la Tierra y la altura del puente de mando.

• Corrección: Es siempre negativa. Se obtiene en las tablas del Almanaque Náutico entrando con la altura del ojo en metros.

Refracción Atmosférica 

Es el desvío que sufren los rayos de luz al atravesar las distintas capas de la atmósfera, que tienen diferentes densidades. Este efecto hace que veamos los astros más elevados de lo que realmente están.

• Causa: La densidad del aire, que curva la trayectoria de la luz. Es máxima cuando el astro está cerca del horizonte (alturas bajas). 

• Corrección: Se tabula en función de la altura aparente del astro.

Paralaje 

El paralaje es la diferencia en ángulo entre dos líneas de observación a un objeto desde dos puntos separados (como por ejemplo los dos ojos humanos) En navegación astronómica se plantea la diferencia entre la observación del astro entre dos puntos separados por el radio de la Tierra, la superficie de la misma y su centro, donde se presupone el Horizonte Racional y se centra los sistemas de coordenadas que utilizamos . Sólo se considera para los astros cercanos (especialmente la Luna, y en menor medida el Sol y planetas); para las estrellas es despreciable.

• Causa: La diferencia entre observar desde la superficie de la Tierra (situación del observador) y desde el centro de la misma (centro de la esfera celeste).

• Corrección: Tabulada en el Almanaque. Se suma para reducir la observación al centro de la Tierra.

Semidiámetro 

Al observar el Sol o la Luna, el sextante no mide la altura de su centro, sino la de su limbo inferior o superior (el borde que tangenciamos con el horizonte).

• Causa: El tamaño aparente del disco del astro debido a su proximidad.

• Corrección: El valor exacto figura en las páginas diarias del Almanaque Náutico.

6. 3.12.6. Cómo realizar observaciones.

La observación consiste en medir la altura del astro sobre el horizonte:

1. Ajuste y Calibración: Verificar y corregir el Error de Índice, asegurando que todos los errores de perpendicularidad hayan sido eliminados previamente.

2. Selección del Astro y Filtros: Seleccionar el astro a observar. Si es el Sol, usar los filtros solares adecuados para el espejo de índice y el espejo de horizonte.

3. Localización del Astro: Poner el índice en 0°. Mirar al horizonte a través del anteojo. Soltar el índice y apuntar hacia el astro.

4. Descenso del Astro: Mover el índice y girar el sextante gradualmente hasta que la imagen reflejada del astro (la imagen "brillante" que cae desde el espejo de índice) descienda hasta el horizonte visible.

5. Alineación Final (Técnica de balanceo): Mover el sextante lentamente a la derecha y a la izquierda (balanceo). La imagen del astro trazará un arco. Mover el tambor micrométrico hasta que el borde inferior del astro (Limbo Inferior) o el centro del astro (si es una estrella) toque tangencialmente el horizonte en el punto más bajo del arco.

6. Lectura: Detener el sextante y leer la Altura Instrumental (a.i.) en el limbo y el tambor micrométrico. Registrar la hora exacta de la observación.

7. 3.12.7. Cuidados mínimos

• Limpieza: Limpiar las lentes y los espejos solo con productos y paños específicos para óptica.

• Almacenamiento: Guardar el sextante en su caja de madera o estuche acolchado, preferiblemente en un lugar seco y a temperatura constante, con el índice ajustado a aproximadamente 60° para evitar que el nonius o tambor roce el limbo de forma prolongada.

• Manejo: Sujetar siempre el sextante por el mango o bastidor, evitando tocar las partes graduadas o los espejos. Evitar golpes.

• Revisión: Verificar y corregir los errores de ajuste antes de cada observación o serie de observaciones.