반사기구

반사 기구는 거울을 사용하여 측정 능력을 향상시키는 기구를 말한다. 특히 거울을 사용하면 두 물체를 동시에 관찰하면서 물체 사이의 각도 거리를 측정할 수 있다. 반사 기구는 많은 직업에서 사용되지만, 항법 문제, 특히 경도 문제 해결의 필요성이 그 발달의 일차적인 동기였기 때문에 주로 천체 항법 수술과 관련이 있다.

계측기의 목표

반사 기구의 목적은 관찰자가 천체의 고도를 측정하거나 두 물체 사이의 각도 거리를 측정할 수 있도록 하는 것이다. 여기서 논의된 발전의 원동력은 바다에서 자신의 경도를 찾는 문제에 대한 해결책이었다. 이 문제에 대한 해결책은 각도를 측정하는 정확한 방법을 필요로 하는 것으로 보였으며 정확도는 동시에 두 물체를 관찰함으로써 이 각도를 측정하는 관찰자의 능력에 의존하는 것으로 보였다.

이전 기구의 부족은 잘 알려져 있었다. 관찰자에게 두 개의 서로 다른 가시선이 있는 두 개의 물체를 관찰하도록 요구하면 오류가 발생할 가능성이 커졌다. 문제를 고려했던 사람들은 스펙라의 사용(현대식 표현에서의 신기루)이 하나의 시야에서 두 개의 사물을 관찰하는 것을 허용할 수 있다는 것을 깨달았다. 뒤이어 나온 것은 그 정확도가 경도 결정에 필요한 정확도를 초과할 정도로 기구를 정교하게 다듬은 일련의 발명 및 개선이다. 그 이상의 개선에는 완전히 새로운 기술이 필요했다.

조기반사기구

초기 반사 악기 중 일부는 로버트 후크, 아이작 뉴턴과 같은 과학자들에 의해 제안되었다. 이것들은 거의 사용되지 않았거나 광범위하게 건설되거나 시험되지 않았을 수 있다. 밴 브린 악기는 네덜란드인이 사용했다는 점에서 예외였다. 하지만 네덜란드 밖에서는 거의 영향을 받지 않았다.

1660년 네덜란드 주스트 판 브린에 의해 발명된 스피겔부그는 반사적인 크로스 스태프였다. 이 악기는 주로 VOC의 Zeeland Chamber of the Dutch East India Company(더치 동인도 회사)에서 약 100년간 사용되었던 것으로 보인다.^[1]

로버트 후크의 단반사 기구

후크의 악기는 단반사 악기였다. 그것은 하나의 거울을 사용하여 천문학적 물체의 이미지를 관찰자의 눈에 반영했다.^[2] 이 악기는 1666년에 처음 설명되었고 얼마 후 왕립 협회의 회의에서 후크가 작업 모델을 제시하였다.

이 장치는 인덱스 암, 방사형 암, 등급 코드 등 세 가지 주요 구성 요소로 구성되었다. 세 사람은 오른쪽의 이미지와 같이 삼각형으로 배열되어 있었다. 집게 팔에는 망원경으로 보이는 광경이 달려 있었다. 방사형 팔의 회전 지점에는 하나의 거울이 장착되었다. 이 회전 지점은 인덱스 암과 방사형 암 사이의 각도를 변경할 수 있게 했다. 졸업된 화음은 방사형 팔의 반대쪽 끝에 연결되었고 화음은 끝부분을 중심으로 회전할 수 있도록 허용되었다. 화음은 인덱스 암의 먼 끝에 대고 그 쪽으로 미끄러져 갔다. 화음의 눈금은 균일했고, 그것을 사용하여 인덱스 암의 끝과 방사형 암 사이의 거리를 측정함으로써, 그 팔 사이의 각도를 결정할 수 있었다. 화음표는 거리 측정을 각도 측정으로 변환하는 데 사용되었다. 거울을 사용하면 측정 각도가 지수와 반지름 암에 포함된 각도의 두 배가 된다.

방사형 팔의 거울은 관찰자가 망원경의 절반 시야에서 물체의 반사를 볼 수 있을 정도로 작았다. 이를 통해 관찰자는 두 물체를 동시에 볼 수 있었다. 망원경 보기에서 두 물체를 함께 정렬하면 두 물체 사이의 각도 거리가 졸업된 화음에 표시되게 된다.

훅의 악기는 당시 신기하고 어느 정도 관심을 끌었지만, 바다에서 어떤 시험을 당했다는 증거는 없다.^[2] 그 기구는 거의 사용되지 않았고 천문학이나 항해에 큰 영향을 끼치지 않았다.

핼리의 반사 기구

1692년 에드몽 핼리는 왕립 협회에 반사 악기의 디자인을 선보였다.^[2]

이것은 라디오 라티노의 기능성과 이중 망원경을 결합한 흥미로운 악기다. 망원경(접근 영상의 AB)은 한쪽 끝에 아이피스를, 한쪽 끝에는 거울(D)의 길이를 따라 한쪽 끝에 하나의 목표 렌즈를 가지고 있다(B). 거울은 밭의 절반(좌우 또는 우)만 방해하고 다른 한쪽에서 목적을 볼 수 있도록 한다. 거울에 비친 것은 두 번째 목표 렌즈(C)의 영상이다. 이를 통해 관찰자는 두 이미지를 모두 직선으로 볼 수 있고 반사된 이미지를 서로 제외하고 동시에 볼 수 있다. 두 개의 목표 렌즈의 초점 길이가 같고 거울에서 렌즈까지의 거리가 동일해야 한다. 이 조건이 충족되지 않으면 두 이미지를 공통의 초점으로 가져올 수 없다.

미러는 기기의 라디오 라티노 부분의 스태프(DF)에 장착하고 함께 회전한다. 라디오 라티노의 코롬버스의 이 면이 망원경에 가하는 각도는 코롬버스의 대각선 길이를 조정하여 설정할 수 있다. 이를 용이하게 하고 각도를 미세하게 조정할 수 있도록 나사(EC)를 장착하여 관찰자가 두 꼭지점(E와 C) 사이의 거리를 변경할 수 있도록 한다.

관찰자는 직접 렌즈의 시야로 수평선을 보고 거울에 비친 천체를 본다. 나사를 돌려 두 개의 이미지를 직접 인접한 위치에 가져오면 기기가 설정된다. 각도는 E와 C사이의 나사 길이를 취하여 화음표의 각도로 변환하여 결정한다.

핼리는 망원경 튜브가 단면으로 직사각형이라고 명시했다. 이렇게 하면 시공은 쉬워지지만 다른 단면도 수용할 수 있기 때문에 요구 사항은 아니다. 전파 라티노 부분(CD, DE, EF, FC)의 4면(CD, DE, EF, FC)은 망원경과 목표 렌즈 부분(ADC) 사이의 각도가 망원경과 거울(ADF) 사이의 각도의 정확히 두 배(또는 다시 말하면 반사 각도와 동일)가 되도록 길이가 같아야 한다. 그렇지 않으면 계측기 콜리메이션이 손상되어 결과 측정에 오류가 발생할 수 있다.

천체의 입면각은 슬라이더에 있는 스태프의 눈금을 보고 결정할 수 있었지만, 핼리가 악기를 설계한 방법은 아니었다. 이것은 이 악기의 전체적인 디자인이 우연하게도 라디오 라티노와 같았고 핼리가 그 악기에 익숙하지 않았을 수도 있다는 것을 암시할 수 있다.

이 악기가 바다에서 시험된 적이 있는지 없는지는 알 수 없다.^[2]

뉴턴의 반사 사분면

뉴턴의 반사 사분면은 많은 면에서 해들리가 그 뒤를 이은 최초의 반사 사분면과 유사했다.

뉴턴은 1699년경 에드먼드 핼리에게 디자인을 전달했었다. 그러나 핼리는 그 문서를 아무 것도 하지 않았고 그것은 그가 죽은 후에야 발견되기 위해 그의 서류에 남아 있었다.^[3] 하지만, 할리는 1731년 해들리가 반사 사분면을 제시했을 때 왕립 학회의 회원들과 뉴턴의 디자인에 대해 토론했다. Halley는 Hadley의 디자인이 초기 뉴턴 악기들과 상당히 비슷하다고 언급했다.^[2]

이러한 부주의한 비밀의 결과로, 뉴턴의 발명은 반사 계기의 개발에 거의 역할을 하지 못했다.

팔분의 일

옥탄트에서 주목할 만한 것은 단기간에 독립적으로 장치를 발명했던 사람들의 수이다. 존 해들리와 토마스 고드프리 둘 다 옥탄트를 발명한 공로를 인정받는다. 그들은 1731년경 같은 기구를 독자적으로 개발했다. 그러나 그들만이 아니었다.

해들리의 경우 두 개의 악기가 설계되었다. 첫번째는 뉴턴의 반사 사분면과 매우 유사한 악기였다. 두 번째는 본질적으로 현대의 육분의 형태와 같은 형태를 가지고 있었다. 첫 번째 설계는 거의 구성되지 않은 반면, 두 번째 설계는 섹스턴트가 파생된 표준 기구가 되었고, 섹스턴트와 함께 천체 항법에 사용된 모든 이전 항법 기구를 교체했다.

천문학에 관심이 많은 영국의 보험 중개업자 케일럽 스미스는 1734년에 옥탄트를 만들었다. 그는 그것을 아스트로스코프 또는 시 쿼드란트라고 불렀다.^[4] 그는 반사요소를 제공하기 위해 인덱스 미러 외에 고정 프리즘을 사용했다. 광택이 나는 금속 거울이 열악하고 거울의 은화와 평평하고 평행한 표면의 유리의 생산이 어려웠던 시대에 프리즘은 거울에 비해 장점을 제공한다. 그러나 스미스의 악기의 다른 디자인 요소들은 해들리의 옥탄트보다 열등하게 만들었고 크게 쓰이지 않았다.^[3]

프랑스의 수학 교수 겸 천문학자 장 폴 푸치는 1732년에 옥탄트를 발명했다.^[3] 그의 것은 본질적으로 해들리와 같았다. 푸치는 당시 영국의 발전상을 알지 못했는데, 두 나라의 악기 제작자들 사이의 의사소통이 제한되어 있었고, 왕립 협회, 특히 철학적 거래의 출판물들이 프랑스에 배포되지 않고 있었기 때문이다.^[5] 푸치의 옥탄트는 해들리의 그림자에 가려져 있었다.

육분의자리

주요 기사인 Sextant는 항법 시 기기의 사용을 다루고 있다. 이 기사는 계측기의 역사와 발전에 초점을 맞추고 있다.

육분의 기원은 간단하고 논쟁의 여지가 없다. 존 캠벨 제독은 해들리의 옥탄트를 달 거리 방법에 대한 해들리의 해시 실험에서 사용해 본 결과 그것이 부족함을 알게 되었다. 기구의 호에 의해 소계된 90° 각도는 방법에 필요한 각거리의 일부를 측정하기에 불충분했다. 그는 각도를 120°까지 높여 육분의 1을 양보할 것을 제안했다. 존 버드는 1757년에 처음으로 그와 같은 육분의 1을 만들었다.^[6]

육분의 발달로 옥탄트는 제2종 악기 같은 것이 되었다. 옥탄트는, 때때로 완전히 놋쇠로 만들어지지만, 주로 나무로 만든 악기로 남아 있었다. 첨단 재료와 건설 기법의 개발은 대부분 6등분자를 위한 것이었다.

나무로 만든 육분의 예도 있지만 대부분은 놋쇠로 만든 것이다. 프레임이 뻣뻣한 것을 보장하기 위해, 악기 제작자들은 두꺼운 프레임을 사용했다. 이는 기구를 무거워지게 하는 단점이 있었는데, 이는 항해사가 무게에 맞서는 작업을 하면서 손으로 악수를 해서 정확도에 영향을 줄 수 있었다. 이 문제를 피하기 위해 프레임을 수정했다. 에드워드 트루튼은 1788년에 더블 프레임의 섹스턴트를 특허를 얻었다.^[7] 이것은 스페이서와 병렬로 고정된 두 개의 프레임을 사용했다. 그 두 프레임은 1 센티미터 정도 떨어져 있었다. 이것은 프레임의 강성을 크게 증가시켰다. 이전 버전은 거울과 망원경을 고정시키면서 기구의 윗부분만 덮는 두 번째 프레임을 가지고 있었다. 이후 버전에서는 두 개의 전체 프레임을 사용했다. 스페이서가 작은 기둥처럼 생겼기 때문에, 이것들은 기둥 육분제라고도 불렸다.

트루톤은 대체 재료로 실험하기도 했다. 그 비늘은 은, 금, 백금으로 도금되었다. 금과 백금 모두 부식 문제를 최소화했다. 금보다 비싸지는 않지만 금속의 희소성 때문에 백금 도금 기구는 비쌌다. 트루톤은 왕립 협회를 통해 윌리엄 하이드 울라스턴을 알게 되었고, 이로 인해 귀금속과 접촉하게 되었다.^[8] 플래티넘을 사용한 트루튼의 회사의 악기는 액자에 새겨진 플라티나 단어로 쉽게 식별할 수 있다. 이 악기들은 수집가들의 물품으로서 높은 가치를 유지하고 있으며 오늘날에는 제작 당시와 같이 정확하다.^[9]

분할 엔진의 개발이 진행됨에 따라, 섹스턴트는 더 정확했고 더 작게 만들 수 있었다. 버니어판을 쉽게 읽을 수 있도록 소형 돋보기 렌즈를 추가했다. 또, 프레임의 눈부심을 줄이기 위해, 일부는 돋보기를 감싸 빛을 부드럽게 하는 디퓨저를 가지고 있었다. 정확도가 높아지자 원형 아크 버니어를 드럼 버니어로 교체했다.

프레임 설계는 시간이 지남에 따라 수정되어 온도 변화에 의해 악영향을 받지 않는 프레임을 만들었다. 이러한 프레임 패턴은 표준화되었고 많은 다른 제조업체의 많은 계측기에서 동일한 일반적인 모양을 볼 수 있다.

비용을 통제하기 위해, 현대식 육각제는 현재 정밀하게 만들어진 플라스틱으로 이용 가능하다. 이것들은 가볍고 저렴하며 품질이 좋다.

육분의 종류

대부분의 사람들이 sexant라는 말을 들으면 내비게이션에 대해 생각하지만, 이 악기는 다른 직업에서 사용되어 왔다.

네비게이터의 섹스턴트

대부분의 사람들이 sixtant라는 용어를 들으면 생각하는 일반적인 유형의 악기.

사운드링 섹스턴트

이것들은 수직이 아닌 수평으로 사용하기 위해 만들어졌으며 수로 측정에 사용하기 위해 개발되었다.^[6]

측량사 육분의자리

이들은 수평 각도 측정을 위해 육지에서만 사용하기 위해 제작되었다. 그들은 액자에 달린 손잡이 대신 측량기 제이콥의 지팡이를 부착할 수 있는 콘센트를 가지고 있었다.

상자 또는 포켓 식각제

이것들은 금속 케이스 안에 완전히 들어 있는 작은 육분제들이다. 에드워드 트루튼이 처음 개발한 이들은 대개 케이스 안에 있는 대부분의 기계 부품을 가진 황동이다. 망원경은 측면의 구멍에서 뻗어 있다. 케이스 커버를 미끄러뜨리면 인덱스 등이 완전히 가려진다. 크기가 작아서 평가관에게 인기가 있음(일반적으로만 해당) 직경이 6.5~8cm[2+1⁄2–3+1⁄4 인치]이고 깊이가 5cm[2 인치]]인 경우, 호를 졸업하는 데 사용되는 분할 엔진의 개선으로 정확도가 가능해졌다. 호는 너무 작아서 읽을 수 있도록 돋보기를 달았다.^[7]

이러한 종류 외에도 다양한 육분제에 사용되는 용어가 있다.

기둥 섹스턴트는 다음 중 하나가 될 수 있다.

1. 1788년 에드워드 트루튼이 특허를 낸 더블프레임 섹스턴트.
2. 평가관의 직원용 소켓(기둥)을 갖춘 평가관의 부속품.^[10]

전자가 그 용어의 가장 흔한 용법이다.

6분의 1을 넘어서

퀸탕트 등

몇몇 제작자들은 원의 8분의 1이나 6분의 1이 아닌 다른 크기의 악기를 제공했다. 그 중 가장 흔한 것은 원의 5중주 또는 5중주였다(72°에서 144°까지의 원호 판독). 다른 사이즈도 가능했지만, 홀수 사이즈는 결코 흔해지지 않았다. 예를 들어 135°에 이르는 눈금이 있는 계측기가 많이 발견되지만 단순히 sixtants라고 한다. 마찬가지로 100° 옥텟이 있지만, 이러한 옥텟은 고유한 유형의 계측기로 분리되지 않는다.

특수 목적의 훨씬 더 큰 기구에 대한 관심이 있었다. 특히 반사 원과 반복 원으로 분류되는 다수의 풀 서클 악기가 만들어졌다.

반사원

반사 원은 1752년 독일의 지구계 및 천문학자 토비아스 메이어에 의해 발명되었으며,^[6] 세부사항은 1767년에 발표되었다.^[3] 그의 발전은 6번째 연구자보다 먼저 이루어졌고 우수한 조사 기구를 만들 필요성에 의해 동기 부여되었다.^[3]

반사원(reflection circle)은 720°(천체 간 거리를 측정하기 위해 최소 거리는 항상 180° 미만이어야 하므로 180° 이상의 각도를 읽을 필요가 없다.)로 완성된 원형 악기다. 메이어는 경도 위원회에 이 악기에 대한 자세한 설명을 제시했고 존 버드는 이 정보를 사용하여 영국 해군의 평가를 위해 지름 16인치를 구성했다.^[11] 이 악기는 존 캠벨 제독이 달 거리법을 평가하는 동안 사용한 악기 중 하나이다. 360°로 졸업을 했고 벨트에 부착하는 지지대를 장착할 정도로 무거웠다는 점에서 차이가 있었다.^[11] 그것은 해들리 옥탄트보다 더 낫다고 여겨지지 않았고 사용하기에 덜 편리했다.^[3] 그 결과 캠벨은 육분의 건설을 권했다.

장 샤를 드 보르다는 반사 원을 더욱 발전시켰다. 그는 망원경에 상대적인 양쪽에서 이미지를 수신하는 데 거울이 사용될 수 있도록 망원경 시야의 위치를 수정했다. 이를 통해 거울이 0을 읽을 때 정확히 평행하는지 확인할 필요가 없어졌다. 이로써 계측기의 사용이 단순화되었다. 에티엔 레누아르의 도움으로 더 정교하게 다듬었다. 두 사람은 1777년 이 악기를 확정적인 형태로 다듬었다.^[3] 이 악기는 매우 독특해서 보다 서클 또는 반복 서클이라는 이름이 붙여졌다.^[6][12] 보르다와 레누아르는 측지 측량용 계측기를 개발했다. 천체 측정에 사용되지 않았기 때문에 이중반사를 사용하지 않고 두 개의 망원경을 대신했다. 그런 만큼 반사적인 도구가 아니었다. 유명한 악기 제작자인 제시 람스덴이 만든 위대한 테오돌라이트와 대등한 존재라는 점이 눈에 띄었다.

요제프 드 멘도사 이리오스는 보르다의 반사 원을 다시 디자인했다(런던, 1801년). 목표는 왕립학회(London, 1805)에서 발행한 그의 <달음표>와 함께 사용하는 것이었다. 그는 두 개의 동심원 모양과 버니어 눈금으로 설계했으며 오차를 줄이기 위해 세 개의 순차적 판독치를 평균화할 것을 권고했다. 보르다의 체계는 360°의 원이 아니라 400개의 등급에 근거한 것이었다(보다는 400°로 나누어진 원을 가지고 그의 표를 계산하는데 몇 년을 보냈다). 멘도자의 달 테이블은 거의 19세기 내내 사용되었다(달 거리(내비게이션 참조).

에드워드 트루튼도 반사 원을 수정했다. 그는 세 개의 인덱스 팔과 버니어로 디자인을 만들었다. 이로 인해 세 개의 동시 판독이 오류를 평균화할 수 있었다.

항해 도구로서 반사 원은 영국보다 프랑스 해군에게 더 인기가 있었다.^[6]

브리즈 섹스턴트

브리즈 섹스턴트는 진정한 섹스턴트는 아니지만 이중반사 원리에 근거한 참된 반사기구로 일반적인 옥탄트, 섹스턴트와 동일한 규칙과 오류를 따른다. 일반적인 옥탄트 및 육각제와 달리, 브리즈 섹스턴트는 계측기 범위 내에서 어떤 각도를 측정할 수 있는 다른 반사 기구와 달리 몇 개의 특정 각도를 정확하게 측정할 수 있는 고정 각도 기구다. 특히 태양이나 달의 고도를 결정하는 데 적합하다.

측량부문

프란시스 로날드는 1829년에 팔진트를 수정하여 각도를 기록하는 도구를 발명했다. 측량 애플리케이션에서 계측기를 반사하는 단점은 광학에서 두 물체의 각 분리의 절반을 통해 미러와 인덱스 암이 회전하도록 지시한다는 것이다. 따라서 각도를 읽고, 기록하고, 계획에 각도를 그리기 위해 장기자를 채용할 필요가 있다. 로날드의 아이디어는 인덱스 암이 거울의 2배 각도를 통과하여 회전하도록 구성하여, 그 팔을 사용하여 도면에 직접 정확한 각도로 선을 그릴 수 있도록 하는 것이었다. 그는 한 분야를 악기의 기초로 삼아 수평선 유리를 한쪽 끝에 놓고 두 통치자를 연결하는 경첩 근처에 인덱스 미러를 두었다. 두 개의 회전 요소는 기계적으로 연결되었고 거울을 받치고 있는 통은 필요한 각비를 주기 위해 힌지 직경의 두 배였다.^[13]

참조

외부 링크

• 케일럽 스미스 옥탄트를 들고 있는 상선 해군 함장의 국립해양박물관 초상화.