Sextants

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Sextant

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Un sextant.

Un sextant est un instrument de navigation permettant de relever la hauteur angulaire dun astre au-dessus de lhorizon. Il est utilisé pour faire le point hors de vue de terre (voir larticle : navigation astronomique). Un usage courant du sextant est de relever la hauteur angulaire du soleil à midi, ce qui donne la latitude du point de l'observateur. Le sextant est toujours utilisé dans laéronautique, la marine, les raids terrestres, etc., bien que son usage se restreigne en raison du développement des systèmes de positionnement par satellites.

Sommaire

Histoire

Les grecs antiques et byzantins utilisaient déjà pour la navigation des astrolabes et des octants, tels ceux trouvés à Anticythère dans une épave du IIIe siècle av. J.-C.; Héron dAlexandrie (Ier siècle) en fait la description.

Toutefois, le sextant moderne fut inventé dans les années 1730 par deux personnes indépendamment lune de lautre: John Hadley (1682-1744), un mathématicien anglais, et Thomas Godfrey (1704-1749), un inventeur américain.

La spécificité du sextant par rapport à lastrolabe est que les deux directions dont on veut mesurer langle sont observées en même temps, rendant la mesure à peu près indépendante des mouvements du navire. Le sextant se tient à hauteur des yeux, alors que lastrolabe nécessite un point de suspension dautant plus élevé que lon vise un astre de site élevé.

Précision des mesures et réglage

Schéma dun sextant

La lecture dun sextant bien réglé permet une précision de 0,2darc. En théorie, un observateur pourrait donc déterminer sa position avec une précision de 0,2 milles marins (puisque 1 mille correspond à 1darc de grand cercle), soit environ 370 mètres. Dans la pratique, les navigateurs obtiennent une précision de lordre de 1 ou 2 milles marins (mouvements du navire, houle, horizon plus ou moins net, imprécisions de lheure ou de lestime entre les visées successives du même astre ou dastres différents).

Les erreurs instrumentales du sextant sont lexcentricité et la collimation.

  • lexcentricité est une donnée propre du sextant à la construction et ne peut être corrigée. Elle est fonction de la hauteur mesurée et est inscrite dans la boîte du sextant ;
  • la collimation peut être réglée et il y a lieu de la vérifier avant chaque observation en superposant limage directe dun astre et son image réfléchie et inversement, la collimation étant égale à la moyenne de ces deux mesures.

Si la collimation dépasse 3′, il faut vérifier et rectifier :

  • laxe optique (vieux sextants), qui doit être parallèle au plan du limbe, en comparant les visées dune mire à 30 m. par la lunette et par des cavaliers posés sur le limbe. On agit ensuite sur les vis de réglage du collier porte-lunette ;
  • le grand miroir, qui doit être, en comparant la visée directe dun cavalier avec la visée réfléchie par le grand miroir dun second cavalier. On agit ensuite sur la vis de réglage du grand miroir ;
  • le petit miroir, qui doit être perpendiculaire au plan du limbe et parallèle au grand miroir, en visant un point éloigné ou lhorizon : les deux images doivent être confondues et le rester en inclinant le sextant. On agit sur les vis de réglage du petit miroir.

Mesure de la hauteur d'un astre au sextant

Mesure avec un sextant

Lobservation consiste à « faire descendre » limage réfléchie de lastre sur lhorizon et la faire tangenter lhorizon (d le mouvement de balancier de la main qui tient le sextant). Sil sagit du soleil ou de la lune, on fait tangenter son bord inférieur ou supérieur. Pour les étoiles et les planètes, il est conseillé de « monter lhorizon » au voisinage de lastre en retournant le sextant, puis dobserver normalement.

La hauteur mesurée au sextant doit être corrigée des erreurs instrumentales et dun certain nombre de paramètres propres à la hauteur de lobservateur au-dessus de leau, à la réfraction astronomique et à lastre visé.

La hauteur vraie h_v\, est déduite de la hauteur mesurée h_m\, par la formule

h_v = h_m + \varepsilon + c - d - R + P \pm\delta\,
avec :
\varepsilon\, , lexcentricité du sextant ;
c\, , la collimation du sextant ;
d\, , la dépression de lhorizon, fonction de la hauteur de lœil de lobservateur, donné par les éphémérides ;
R\, , la réfraction astronomique ;
P\, , la parallaxe (négligeable pour les étoiles et les planètes) ;
\delta\, , le demi-diamètre (apparent) de la lune ou du soleil, affecté du signe + si on a visé le bord inférieur, du signe - si on a visé le bord supérieur.

Pour le soleil, les éphémérides donnent la valeur journalière de \delta\, ainsi que la somme - d - R + P + \delta_m\, ; \delta_m\, étant le demi-diamètre moyen et on applique une deuxième correction : +(\delta - \delta_m)\, pour le bord inférieur et -(\delta + \delta_m)\, pour le bord supérieur.

Pour la lune on applique une formule analogue avec des valeurs données par les éphémérides.

Pour les étoiles et planètes : \delta\, est négligeable ; P\, est négligeable, sauf pour Mars et Vénus. La somme -(d + R)\, est fournie par les éphémérides ainsi que la valeur de P\, pour Mars et Vénus.

Autres usages

Distance d'un amer

On mesure au sextant la hauteur angulaire dun amer dont on connaît la hauteur. Il convient toutefois dêtre prudent :

  • lédifice doit être complètement visible : il ne doit pas avoir les pieds dans leau et ne pas être en partie derrière lhorizon ;
  • il ne faut pas confondre la hauteur de lédifice avec lélévation du foyer dun phare ou dun feu, qui seule est mentionnée sur les cartes marines et comptée depuis le niveau des hautes mers de vives-eaux (coefficient 95).

La distance D\, en nautiques :  D = 1,852 \frac{H}{h_i}\, avec H\, la hauteur de lédifice en mètres et h_i\, la hauteur instrumentale en minutes.

Angles horizontaux

En utilisant le sextant dans le plan horizontal, il est possible de mesurer langle entre deux objets. Cette méthode permet de faire un point par arcs capables ; voir larticle : Navigation côtière.

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

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