Sestante

Sestante Strumento ottico usato soprattutto in navigazione, per misurare la distanza angolare fra due astri e l’altezza angolare del Sole e di altri corpi celesti rispetto all’orizzonte. Inventato intorno al 1730, serve in particolare a determinare la latitudine e la longitudine.

Il funzionamento del sestante è basato sulla sovrapposizione delle immagini dei due oggetti (ad esempio, il Sole e l’orizzonte) di cui si vuole misurare la distanza angolare; ciò è possibile per mezzo di un sistema ottico costituito da un cannocchiale e da due specchi, uno fisso e uno mobile.

Nell’illustrazione, il cannocchiale C è fissato sul corpo dello strumento, e viene puntato verso il semispecchio A (trasparente nella parte superiore e argentato in quella inferiore); un secondo specchio B forma un determinato angolo con lo specchio A.

Puntando il cannocchiale sull’orizzonte O, l’osservatore può vederlo attraverso la porzione non argentata dello specchio A, mentre vede l’immagine della stella o del Sole S sulla porzione argentata di A, per doppia riflessione sui due specchi B e A; spostando B (per mezzo della leva L), l’immagine della stella si sovrappone all’immagine dell’orizzonte. La distanza angolare tra la stella e l’orizzonte viene quindi letta sulla scala incisa sopra il corpo del sestante, costituita da un arco di 60° (un sesto di circonferenza): ogni grado sulla scala equivale a due gradi di distanza angolare tra i due oggetti osservati, data la doppia riflessione subita dalla luce proveniente da S.

A bordo di una nave il sestante permette di misurare l’altitudine, mentre sulla terraferma tale misurazione è resa praticamente impossibile dalle irregolarità del terreno: in questo caso si utilizza il cosiddetto “orizzonte artificiale”, costituito dalla superficie di una vaschetta di mercurio o da qualche altra superficie orizzontale riflettente. Osservando la stella e l’immagine della stella nel mercurio si ottiene una lettura equivalente alla metà della reale altitudine della stella.

Quando l’orizzonte non è una linea ben definita, ad esempio a causa di una burrasca, sui velivoli e sulle navi si impiegano i sestanti (o anche gli ottanti, recanti un arco di 45°, ossia un ottavo di circonferenza) a bolla, dotati cioè di un sistema di riferimento proprio che sostituisce l’orizzonte.

Lontano antenato del sestante, il quadrante (così chiamato per la forma a quarto di cerchio) può essere considerato una semplificazione dell’astrolabio: alcune misurazioni, infatti, non richiedono l’angolo di 360°, ma possono essere effettuate utilizzando quello di 90°. Il bordo curvo del quadrante è diviso da 0 a 90° e all’angolo esterno è fisata una corda con un piccolo peso all’altra estremità; su uno dei lati dritti si trovano due mirini. Tenendo il quadrante in verticale e puntando i mirini sul Sole o su una stella, grazie alla posizione della corda tenuta in verticale dal peso si può trovare l’angolo di elevazione sulla scala graduata. Al pari dell’astrolabio, il quadrante era utilizzato in ambito nautico per determinare la latitudine misurando l’altezza del Sole o della stella polare.