mini|Ein oktant. Ein oktant (av octans, ‘⅛ av ein sirkel’) eller ein reflekterande kvadrant er eit geometrisk måleinstrument som først og fremst vert bruka i navigasjon. Namnet oktant kjem av at sjølve bogen på måleinstrumentet utgjer ein åttedels sirkel, og namnet reflekterande kvadrant viser til instrumentet brukar spegel for å doble den observerte vinkelen til ein fjerdedels sirkel. Andre namn som har vore bruka i mindre grad inkluderer astroskop og sjøkvadrant. Oktantane kom i bruk som navigasjonsinstrument i 1730-åra og tok etterkvart over den rolla som kvadranten, og i mindre grad òg framleis jakobsstaven, hadde hatt tidlegare. Etter at måling av månevinklar kom i vanleg bruk kring 1760-åra, kom oktanten etterkvart til å tape terreng for sekstanten, ettersom sekstantar kan måle vinklar på opp til 120 °, det vil seie 30 ° meir enn oktantar kan. I og med at oktantane var mykje billigare å framstille, fortsette likevel mange fiskefartøy og handelsfartøy å bruke oktantar til langt inn på 1800-talet.
Opphav
1660: Det første reflekterande instrumentet I 1660 fann den nederlandske Joost van Breen opp den reflekterande jakobsstaven. Han kalla oppfinninga de spiegelboog, og den reflekterande jakobsstaven hans ser ut til å ha vore i bruk fram til midten av 1700-talet, og da særleg i Zeeland-avdelinga av Det nederlandske Ostindia-kompaniet.
1666: Robert Hooke sin reflekterande kvadrant Robert Hooke skreiv første gong om reflekterande kvadrantar som teoretisk konsept så tidleg som i 1666,Cotter, Charles H.: «The Mariner’s Sextant and the Royal Society», i Notes and Records of the Royal Society of London, vol. 33 (1978), nr. 1, s. 23–36. og nokre år seinare, truleg i 1684, viste han fram ein prototype på den reflekterande kvadranten sin for the Royal Society i London. Hook sin kvadrant var eit enkeltreflekterande instrument. Denne reflekterande kvadranten kom, som Isaac Newton sin, ikkje til å spele noka praktisk rolle i navigasjonshistoria.
1699: Isaac Newton sin reflekterande kvadrant mini|Teikning av Newton sin reflekterande kvadrant. Frå Memoirs of the Life, Writings, and Discoveries of Sir Isaac Newton av David Brewster, 1855. A-B - teleskopsikte C-D - indeksarm G - horisontspegl H - indeksspegl P-Q - gradert boge Isaac Newton sin reflekterande kvadrant vart oppfunnen kring 1699. Ei detaljert skildring av måleinstrumentet vart gjeven åt Edmond Halley, og skildringa vart ikkje utgjeven før etter at Halley døydde i 1742.Newton, I.: «Newton’s Octant» (posthum skildring), Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 42, s. 155, 1742. Det er ikkje kjent kvifor Halley ikkje publiserte informasjonen medan han levde, men i praksis tyder det at Newton ikkje fekk æra for denne oppfinninga – i staden vert Hadley og Godfrey hugsa som oppfinnarane av den reflekterande kvadranten.
Eit eksemplar av Isaac Newton si oppfinning vart bygd av Thomas Heath (1719-1773) og kan ha vorte framvist i Heath sitt butikkvindauge føre det oppfinninga vart gjort kjent av The Royal Society i 1742.Taylor, E.G.R.: The Haven-finding Art : a History of Navigation from Odysseus to Captain Cook. London : Hollis & Carter, 1971. ISBN 0-370-01347-6
Newton sitt instrument bruka to speglar, men dei var oppsette på ein noko annan måte enn det som er vanleg i nyare oktantar og sekstantar. Diagrammet til høgre viser korleis instrumentet var oppsett.Brewster, David: Memoirs of the Life, Writings, and Discoveries of Sir Isaac Newton. Edinburgh : Thomas Constable & Co., 1855.
Den 45° bogen på instrument (P-Q) var gradert med 90 hovudpunkt som kvar var ½ grad. Kvart slikt hovudpunkt var underdelt i 60 delar, og kvar av desse delane att underdelt i seks. Resultatet var at bogen var inndelt i gradar, minutt og ⅙-minutt (10 bogesekund). Dermed kunne instrumentet verte bruka til å interpolere målingar ned til fem bogesekund. Denne presisjonen var berre mogleg på grunn av størrelsen på instrumentet; teleskopsiktet åleine var kring ein meter langt.
Lengda på teleskopsiktet kan sjå overdriven ut når ein samanliknar med dei småe teleskopsikta på moderne instrument. Truleg var dete Newton sin måte å redusere den kromatiske aberrasjonen på. Føre akromatiske linser vart oppfunne, hadde teleskop med kort fokallengd så mykje kromatisk aberrasjon at det kunne gje feilobservasjon av stjerneposisjonar. Lange fokallengder var løysinga, og dette teleskopet hadde truleg lang fokallengd både på objektivlinsa og på augestykket. Dette ville redusere aberrasjonane utan for stor forstørring.
1730-åra: Oktanten To menn fann opp oktanten uavhengig av kvarandre kring 1730 eller 1731: John Hadley (1682–1744), ein engelsk matematikar og Thomas Godfrey (1704-1749), ein glasmakar frå Philadelphia i Pennsylvania. Sjølv om begge desse i like stor grad kunne hevde å vere oppfinnaren, vert Hadley generelt rekna som hovudoppfinnaren. Dette viser den sterke rolla London og The Royal Society inntok i utviklinga av vitskaplege instrument på 1700-talet. Dei som ikkje høyrte til dei sosiale sirklane kring London og The Royal Society fekk generelt ikkje den historiske oppmerksamheita dei fortente.
To andre personar konstruerte òg oktantar i denne perioden: Caleb Smith, ein engelsk forsikringsmeklar og hobbyastronom, konstruerte det han kalla eit astroskop eller ein sjøkvadrant i 1734Bedini, Silvio: «History Corner : Benjamin King of Newport, R.I.-Part II», i Professional Surveyor Magazine, vol. 17 (1997), nr. 6] – sjå nedanfor. Konstruksjonen hans inkluderte eit fast prisme som reflekterande element saman med speglar. Konstruksjonen elles hadde ein del svakheiter samanlikna med Hadley sin oktant, og Smith sitt astroskop vart derfor relativt lite bruka.Daumas, Maurice: Scientific Instruments of the Seventeenth and Eighteenth Centuries and Their Makers. London : Portman Books, 1989. ISBN 978-0-7134-0727-3
Jean-Paul Fouchy, ein matematikkprofessor og astronom in Frankrike, fann opp ein oktant i 1732. Utforminga var i det store og heile den same som Hadley si. På grunn av lite kontakt mellom instrumentmakarane i England og Frankrike på den tida, så vel som på grunn av at utgjevingane frå The Royal Society ikkje vart distribuerte i Frankrike, kjente ikkje Fouchy til Hadley si oppfinning.Fauque, Danielle: «Un instrument à réflexion pour la marine : deux propositions successives de Fouchy», presentert på Colloque Grandjean de Fouchy den 23. mars 2007 ved Observatoire de Paris. Fouchy sin oktant vart overskygga av den Hadley hadde funne opp.
Godfrey sin reflekterande kvadrant mini|Teikning av ein Godfrey-oktant. Han er ganske lik Hadley-instrumentet (sjå nedanfor). Ramma består av ein enkelt radialkomponent med ein boge i ein ende.
Thomas Godfrey sin reflekterande kvadrant vert vist på teikninga til høgre.May, William Edward: A History of Marine Navigation. Henley-on-Thames, Oxfordshire : G. T. Foulis & Co. Ltd., 1973, ISBN 0-85429-143-1 Ho består av ei enkel ramme med ei radialarm (B-C) og ein boge på 45° gradert til 90°. Indeksarmen (A-D) har ein indeksspegel i ein ende (A) og ein enkel visar på den graderte skalaen. Ingen nonieskala vart bruka. Radialarmen held eit teleskopsikte ved bogeenden (C). Den urørlege horisontspegelen (B) dekkjer berre halve synsfeltet på teleskopsiktet, slik at brukaren kan sjå horisonten dierkte. Den andre helvta av synsfeltet ser det reflekterte bildet av den rørlege indeksspegelen.
Bruken av instrumentet var den same som skildra for Hadley sin reflekterande kvadrant.
Dette instrumentet vart overskygga av Hadley-kvadranten og vart ikkje mykje bruka.
Hadley sine versjonar Hadley laga to ulike utgåver av den reflekterande kvadranten. Berre den andre av dei, som er oktanten vi kjenner i dag, er velkjent.
mini|venstre|Hadley sin reflekterande kvadrant. Dette instrumentet samsvarar i hovudtrekk med forma på Isaac Newton sin reflekterande kvadrant frå kring 1699. Hadley sin reflekterande kvadrant Den første reflekterande kvadranten Hadley fann opp var eit enkelt instrument med ei ramme som spente over ein 45° boge. På bildet til venstre, som er henta frå Hadley sin artikkel i the Philosophical Transactions of the Royal Society,, ser vi grunnstrukturen: Eit lite teleskopsikte var montert på ramma langs eine sida. Ein stor indeksspegel var montert på rotasjonspunktet av indeksarmen. Ein andre, mindre horisontspegel var montert på ramma i synslina til teleskopet. Horisontspegelen lét brukaren sjå bildet av indeksspegelen i eine helvta av synsfeltet og eit fjernt objekt i den andre helvta. Ein skygge var montert på spissen av instrumentet slik at brukaren kan observere lysterke objekt. Denne skyggen kan dreiast unna når brukaren skal observere lyssvake objekt som stjerner.
Når navigatøren ser gjennom teleskopet, kan ein sjå eit objekt rett fram. Det andre objektet kan sjåast ved refleksjon i horisontspegelen. Lyset i horisontspegelen vert reflektert frå indeksspegelen. Ved å flytte indeksarmen, kan indeksspegelen bringe til syne kva objekt som helst som finst opp til 90 ° frå den direkte synslina. Når begge objekta visest saman, kan navigatøren justere dei til å vere akkurat på line. Ein kan da lesa av vinkelavstanden mellom dei.
Svært få av dei opphavlege reflekterande kvadrant-planene vart nokon gong produserte. Eitt eksemplar, konstruert av Baradelle, finst i samlinga til Musée de la Marine i Paris.
mini|Hadley sin oktant. Dette er den forma som er kjent for dei som har sett seinare oktantar så vel som sekstantar.
Hadley-oktanten Den andre utgåva av Hadley sin reflekterande kvadrant, Hadley-oktanten, har i alle hovudtrekk den forma oktanten kom til å få opp mot nyare tid. Bildet til høgre, som òg er teke frå Royal Society-publikasjonen hans,Hadley, John: «Hadley’s Octant.» Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 37, article 25, p. 147, 13. mai 1731. viser detaljane.
Han plasserte ein indeksspegel på indeksarmen. Det finst to horisontspeglar; den øvre spegelen, i line frå teleskopsiktet, er lite nok til at ein kan sjå rett fram samtidig som ein kan sjå det reflekterte bildet frå indeksspegelen. Som på det førre instrumentet er speglane oppsette slik at navigatøren kan sjå både eit objekt rett fram og eit reflektert i indeksspegelen til horisontspegelen og deretter inni teleskopsiktet. Ved å røre på indeksarmen kan navigatøren stille inn siktet til kva objekt som helst som finst innanfor 90 ° av det direkte siktefokuset.
Dei avgjerande skilnadene med denne utgåva var at speglane tillét instrumentet å verte halde vertikalt heller enn horisontalt og at det var meir rom for å stille inn kvar spegel utan å skiple nabospeglane.
Den andre horisontspegelen var ei interessant nyvinning. Teleskopsiktet er mogleg å ta av og sette på att så teleskopet viser den andre horisontspegelen frå den motsette sida av ramma. Ved å montere dei to horisontspeglane i rett vinkel til kvarandre og å la teleskopsiktet verte snudd, kan navigatøren måle vinklar frå 0 ° til 90 ° med éin horisontspegel og frå 90 ° til 180 ° med den andre, noko som gjorde denne utgåva av oktanten svært allsidig. Av ukjente grunnar vart ikkje denne funksjonen inkludert på oktantane som vart produserte for allmenn bruk.
Når vi samanliknar Hadley sin prototype med fotografiet av ein typisk oktant øvst i denne artikkelen, ser vi at dei einaste vesentlege skilnadene i utforminga av dei meir moderne oktantane er:
Plasseringa av horisontspegelen og teleskopsiktet eller holsiktet er lågare. Den indre avstivinga av ramma er meir sentralt plassert og robust. Posisjonen åt skyggane for indeksspegelen er i banen mellom indeks- og horisontspeglane heller enn på toppen av instrumentet. Fleire skyggar er bruka for ulike lysnivå. Separate skyggar finst ved horisontspegelen for å peile ein låg solposisjon mot ein lyssterk horisont. Den andre horisontspegelen med den tilhøyrande alidaden er ikkje inkludert.
Smith sitt astroskop mini|Teikning av astroskopet eller sjøkvadranten til Smith.