Il sestante sfrutta il principio della doppia riflessione: se un raggio luminoso subisce una doppia riflessione sullo stesso piano, l'angolo di deviazione è il doppio dell'angolo formato dalle superfici riflettenti. La scala del sestante è di 60° reali ma e graduata in maniera doppia in modo da leggere direttamente il doppio dell'angolo formato dai due specchi. Fu Sir Isaac Newton l'inventore del principio della doppia riflessione negli strumenti di navigazione, ma queste ricerche non furono mai pubblicate. Successivamente, due uomini, indipendentemente l'uno dall'altro, riscoprirono il sestante attorno al 1730 : John Hadley (1682-1744), matematico inglese, e Thomas Godfrey, (1704-1749), inventore americano. Il sestante sostituì l'astrolabio, fino a quel tempo il principale strumento di navigazione.Vantaggi Rispetto all'astrolabio il sestante ha il vantaggio che è possibile traguardare un oggetto rispetto all'orizzonte, piuttosto che in relazione allo strumento, consentendo una misura più precisa. Nel momento in cui l'orizzonte e l'oggetto celeste sono traguardati in realtà sono fermi, anche se l'imbarcazione si sta muovendo. Questo avviene in quanto la collimazione dei due punti avviene tramite la riflessione di due specchi che sottraggono il moto causato dalla nave. Utilizzo"
| | Il Capitano Nemo mentre sta usando un sestante a bordo del Nautilus in Ventimila Leghe Sotto i Mari. |
L'osservazione in un sestante fa collimare due punti di vista. Uno, attraverso lo specchio mobile è il cielo o un oggetto posto nella volta celeste, l'altro, attraverso lo specchio fisso, è l'orizzonte. Attraverso una opportuna regolazione si porta l'immagine della parte bassa dell'oggetto celeste a toccare l'orizzonte. La misura si prende contemporaneamente all'ora e al giorno. Viene poi letto l'angolo di elevazione dalla scala, detta nonio e registrata con la data. La data e l'ora sono utilizzate per estrarre dalle Effemeridi i dati dell'oggetto celeste, utili al calcolo. La misurazione viene poi trasformata in una posizione mediante diverse procedure matematiche. Il metodo più semplice consiste nel disegnare l'elevazione dell'oggetto traguardato su di un globo sferico. L'intersezione di due o più circoli di elevazione, riferiti a due o più oggetti celesti, fornisce una precisa localizzazione. Il sestante è uno strumento delicato. Se dovesse cadere, l'arco, che è la parte più importante, potrebbe piegarsi e di conseguenza comprometterne la precisione. È tuttavia possibile rettificarlo con appositi strumenti di misura, o con ottiche di precisione. Gli specchi, invece, sono calibrati in parallelo mediante distanziatori di precisione posti sulla loro superficie.
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