آلة السدس

السدس هو أداة ملاحية عاكسة مزدوجة تقيس المسافة الزاوية بين جسمين مرئيين. ويُستخدم بشكل أساسي لقياس الزاوية بين جرم سماوي والأفق في الملاحة الفلكية .

يُعرف تقدير هذه الزاوية، أي الارتفاع، باسم رصد أو تحديد موقع الجسم . ويمكن استخدام الزاوية والوقت الذي تم قياسها فيه لحساب خط الموقع على الخريطة البحرية أو الجوية - على سبيل المثال، رصد الشمس عند الظهر أو نجم القطب الشمالي ليلاً (في نصف الكرة الشمالي) لتقدير خط العرض (مع مراعاة تأثير الرصد ). كما أن رصد ارتفاع معلم بارز يُعطي قياسًا للمسافة ، ويمكن استخدام السدس، عند حمله أفقيًا، لقياس الزوايا بين الأجسام لتحديد موقعها على الخريطة . ^{[ 1 ]} ويمكن أيضًا استخدام السدس لقياس المسافة القمرية بين القمر وجسم سماوي آخر (مثل نجم أو كوكب) لتحديد توقيت غرينتش ، وبالتالي خط الطول .

تم تطبيق مبدأ الجهاز لأول مرة حوالي عام 1731 من قبل جون هادلي وتوماس جودفري ، ولكن تم العثور عليه لاحقًا أيضًا في كتابات إسحاق نيوتن غير المنشورة. ^{[ 2 ]}

في عام 1922، قام الملاح البرتغالي والضابط البحري كارلوس فييغاس غاغو كوتينيو بتعديل السدس لأغراض الملاحة الجوية.

على غرار ربع دائرة ديفيس ، يسمح السدس بقياس الأجرام السماوية بالنسبة للأفق، بدلاً من قياسها بالنسبة للجهاز نفسه، مما يتيح دقة فائقة. كما أنه، على عكس المسطرة الخلفية ، يسمح السدس بالرصد المباشر للنجوم، مما يتيح استخدامه ليلاً عندما يصعب استخدام المسطرة الخلفية. أما بالنسبة لرصد الشمس، فتتيح المرشحات رصدها مباشرةً.

بما أن القياس نسبي للأفق، فإن مؤشر القياس عبارة عن شعاع ضوئي يصل إلى الأفق. وبالتالي، فإن القياس محدود بالدقة الزاوية للجهاز وليس بخطأ جيب الزاوية لطول جهاز التوجيه ، كما هو الحال في الأسطرلاب البحري أو الأجهزة القديمة المشابهة.

لا يتطلب السدس توجيهًا ثابتًا تمامًا، لأنه يقيس زاوية نسبية. فعلى سبيل المثال، عند استخدام السدس على متن سفينة متحركة، ستتحرك صورة كل من الأفق والجرم السماوي في مجال الرؤية. ومع ذلك، سيظل الموضع النسبي للصورتين ثابتًا، وطالما استطاع المستخدم تحديد لحظة ملامسة الجرم السماوي للأفق، ستظل دقة القياس عالية مقارنةً بمقدار الحركة.

لا يعتمد السدس على الكهرباء (على عكس العديد من وسائل الملاحة الحديثة) أو أي إشارات يتحكم بها الإنسان (مثل نظام تحديد المواقع العالمي GPS). لهذه الأسباب، يُعتبر أداة ملاحة احتياطية عملية للغاية للسفن.

إطار السدس على شكل قطاع دائري يُمثل سدس دائرة تقريبًا ( 60 درجة)، ^{[ 3 ]} ومن هنا جاء اسمه ( السدس، كلمة لاتينية تعني "سدس"). استُخدمت (أو لا تزال تُستخدم) أدوات أصغر وأكبر: الثُمن ، والخُمس ( أو البنتان )، والربع (ذو الانعكاس المزدوج) ^{[ 4 ]،} والتي تُغطي قطاعات تُمثل ثمن دائرة تقريبًا ( 45 درجة)، وخُمس دائرة تقريبًا (72 درجة)، وربع دائرة تقريبًا ( 90 درجة )، على التوالي. ويمكن تسمية جميع هذه الأدوات بـ"السدس" .

يُثبّت على الإطار "مرآة الأفق"، وذراع مؤشر يُحرّك مرآة المؤشر ، وتلسكوب للرؤية ، وواقيات من الشمس، ومقياس مُدرّج، ومقياس أسطواني دقيق لقياسات دقيقة. يجب أن يكون المقياس مُدرّجًا بحيث تُسجّل كل علامة من علامات الدرجات ضعف الزاوية التي يدور بها ذراع المؤشر. تُدرّج مقاييس الثُمن والسدس والخُمس والربع من أقل من الصفر إلى 90° و120° و140° و180° على التوالي. على سبيل المثال، يحتوي السدس الموضح على مقياس مُدرّج من -10° إلى 142°، وهو في الأساس خُمس: الإطار عبارة عن قطاع دائري يُقابل زاوية 76° عند محور ذراع المؤشر.

تنشأ ضرورة مضاعفة قراءة المقياس من دراسة العلاقة بين الشعاع الثابت (بين المرآتين)، وشعاع الجسم (من الجسم المرئي)، واتجاه العمودي على مرآة المؤشر. فعندما يتحرك ذراع المؤشر بزاوية، ولتكن 20°، تزداد الزاوية بين الشعاع الثابت والعمودي بمقدار 20° أيضًا. ولكن بما أن زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس، فلا بد أن تزداد الزاوية بين شعاع الجسم والعمودي بمقدار 20°. وبالتالي، يجب أن تزداد الزاوية بين الشعاع الثابت وشعاع الجسم بمقدار 40°. وهذا ما يوضحه الرسم البياني.

يوجد نوعان من مرايا الأفق في السوق اليوم. وكلا النوعين يعطي نتائج جيدة.

تحتوي السدسيات التقليدية على مرآة نصف أفقية تقسم مجال الرؤية إلى قسمين. يُرى الأفق من جهة، والجرم السماوي من الجهة الأخرى. وتكمن ميزة هذا النوع في وضوح كل من الأفق والجرم السماوي قدر الإمكان، وهو أمر بالغ الأهمية ليلاً وفي حالات الضباب، حيث يصعب رؤية الأفق أو النجم المراد رصده. مع ذلك، يتطلب الأمر تحريك السدس بدقة للتأكد من أن طرفه السفلي يلامس الأفق.

تستخدم السدسيات ذات الأفق الكامل مرآة أفق نصف فضية لتوفير رؤية كاملة للأفق. وهذا يُسهّل رؤية متى يلامس الطرف السفلي لجرم سماوي الأفق. ولأن معظم المشاهدات تكون للشمس أو القمر، ولأن الضباب نادر الحدوث في غياب الغيوم، فإن مزايا مرآة نصف الأفق في الإضاءة المنخفضة نادراً ما تكون ذات أهمية عملية.

في كلا النوعين، توفر المرايا الأكبر مجال رؤية أوسع، مما يُسهّل العثور على الأجرام السماوية. غالبًا ما تحتوي السداسيات الحديثة على  مرايا بحجم 5 سم أو أكبر، بينما نادرًا ما كانت السداسيات في القرن التاسع عشر تحتوي على مرآة أكبر من 2.5  سم (بوصة واحدة). ويعود ذلك في جزء كبير منه إلى انخفاض تكلفة تصنيع المرايا المسطحة الدقيقة وطلائها بالفضة .

يُعدّ الأفق الاصطناعي مفيدًا عندما يكون الأفق غير مرئي، كما هو الحال في الضباب، أو في الليالي المظلمة، أو في الأجواء الهادئة، أو عند النظر من خلال نافذة، أو على أرض محاطة بالأشجار أو المباني. يوجد تصميمان شائعان للأفق الاصطناعي. أحدهما عبارة عن حوض ماء محمي من الرياح، يسمح للمستخدم بقياس المسافة بين الجسم وانعكاسه، ثم قسمة الناتج على اثنين. أما التصميم الآخر فيتيح تركيب أنبوب مملوء بسائل مزود بفقاعة مباشرة على السدس.

تحتوي معظم السداسيات أيضًا على مرشحات تُستخدم عند رصد الشمس وتقليل تأثيرات الضباب. تتكون هذه المرشحات عادةً من سلسلة من العدسات الزجاجية ذات درجات عتامة متدرجة، ويمكن استخدامها منفردة أو مجتمعة لتقليل الضباب وسطوع الشمس. مع ذلك، صُنعت أيضًا سداسيات مزودة بمرشحات استقطاب قابلة للتعديل، حيث يتم ضبط درجة العتامة عن طريق تدوير إطار المرشح.

تُزود معظم أجهزة السدس بمنظار أحادي العدسة بقوة تكبير 1 أو 3 للرؤية. يفضل العديد من المستخدمين أنبوب رؤية بسيط، يتميز بمجال رؤية أوسع وأكثر سطوعًا، كما أنه أسهل استخدامًا في الليل. يستخدم بعض الملاحين منظارًا أحادي العدسة مُكبِّرًا للضوء للمساعدة في رؤية الأفق في الليالي المظلمة. بينما يفضل آخرون استخدام أفق اصطناعي مضاء.

تستخدم السدسيات الاحترافية مقياسًا للدرجات مع نقرات توقف، وقرصًا دوديًا للضبط يقيس بدقة تصل إلى دقيقة واحدة (1/60 من الدرجة) . وتحتوي معظم السدسيات أيضًا على مقياس فرنييه على القرص الدودي يقيس بدقة تصل إلى 0.1 دقيقة. وبما أن دقيقة واحدة من الخطأ تعادل ميلًا بحريًا تقريبًا ، فإن أفضل دقة ممكنة للملاحة الفلكية تبلغ حوالي 0.1 ميل بحري (190 مترًا) . وفي البحر، تُعد النتائج التي تقع ضمن نطاق عدة أميال بحرية، ضمن مدى الرؤية، مقبولة. ويمكن للملاح الماهر والخبير تحديد الموقع بدقة تصل إلى حوالي 0.25 ميل بحري (460 مترًا) . ^{[ 5 ]}  

قد يؤدي تغير درجة الحرارة إلى تشوه القوس، مما يُسبب عدم دقة في القياس. لذا، يشتري العديد من الملاحين حافظات مقاومة للعوامل الجوية ليتمكنوا من وضع السدس خارج المقصورة حتى يتوازن مع درجات الحرارة الخارجية. من المفترض أن تُعادل تصاميم الإطار القياسية (انظر الرسم التوضيحي) الخطأ الزاوي التفاضلي الناتج عن تغيرات درجة الحرارة. يُفصل المقبض عن القوس والإطار حتى لا تتسبب حرارة الجسم في تشوه الإطار. غالبًا ما تُطلى السدسيات المُخصصة للاستخدام في المناطق الاستوائية باللون الأبيض لعكس ضوء الشمس والحفاظ على برودتها نسبيًا. تتميز السدسيات عالية الدقة بإطار وقوس مصنوعين من الإنفار (فولاذ خاص منخفض التمدد). صُنعت بعض السدسيات العلمية من الكوارتز أو السيراميك بمعاملات تمدد أقل. تستخدم العديد من السدسيات التجارية النحاس الأصفر أو الألومنيوم منخفض التمدد. يتميز النحاس الأصفر بمعامل تمدد أقل من الألومنيوم، لكن السدسيات المصنوعة من الألومنيوم أخف وزنًا وأقل إرهاقًا في الاستخدام. يقول البعض إنها أكثر دقة لأن اليد ترتجف بشكل أقل. تتميز السدسيات ذات الإطار النحاسي الصلب بمقاومتها للاهتزاز في الرياح العاتية أو عند إبحار السفينة في البحار الهائجة، ولكنها، كما ذُكر، أثقل وزنًا بشكل ملحوظ. كما صُنعت سدسيات بإطارات من الألومنيوم وأقواس نحاسية. في جوهر الأمر، يُعد السدس أداةً شخصيةً للغاية لكل ملاح، وسيختار النموذج الذي يضم الميزات التي تناسبه على أفضل وجه.

توقفت صناعة السدسيات المستخدمة في الطائرات ، لكنها كانت تتميز بخصائص فريدة. فقد احتوت معظمها على أفق اصطناعي يسمح بالرؤية من خلال نافذة علوية مستوية. كما احتوت بعضها على أجهزة حساب متوسطات ميكانيكية لإجراء مئات القياسات لكل رؤية لتعويض التسارعات العشوائية في سائل الأفق الاصطناعي. كانت السدسيات القديمة للطائرات مزودة بمسارين بصريين، أحدهما قياسي والآخر مصمم للاستخدام في الطائرات ذات قمرة القيادة المفتوحة، مما يسمح بالرؤية مباشرة من فوق السدسية الموضوعة على حجر الطيار. أما السدسيات الحديثة، فكانت من نوع المنظار، حيث لا يظهر سوى نتوء صغير فوق جسم الطائرة . وباستخدام هذه السدسيات، كان الملاح يحسب رؤيته مسبقًا، ثم يقارن بين الارتفاع المرصود والارتفاع المتوقع للجسم لتحديد موقعه.

تُجرى عملية تحديد (أو قياس ) الزاوية بين الشمس أو نجم أو كوكب والأفق باستخدام " تلسكوب النجوم" المُثبّت على السدس ، وذلك بالاعتماد على الأفق المرئي. وعلى متن سفينة في عرض البحر، حتى في الأيام الضبابية ، يُمكن إجراء التحديد من ارتفاع منخفض فوق سطح الماء للحصول على أفق أكثر وضوحًا ودقة. يمسك الملاحون السدس من مقبضه باليد اليمنى، متجنبين لمس القوس بالأصابع. ^{[ 6 ]}

لرصد الشمس، يُستخدم مرشح للتغلب على الوهج، مثل "المظلات" التي تغطي كلاً من مرآة المؤشر ومرآة الأفق، والمصممة لحماية العين من التلف. في البداية، مع ضبط شريط المؤشر على الصفر وتغطية المرآتين بالمظلات، يُوجَّه السدس نحو الشمس حتى تظهر على كلتا المرآتين من خلال التلسكوب، ثم يُخفَض عموديًا حتى يظهر جزء الأفق أسفلها مباشرةً على كلتا المرآتين. من الضروري قلب مظلة مرآة الأفق للخلف لرؤية الأفق بوضوح أكبر. بتحرير شريط المؤشر (إما بفك برغي التثبيت، أو باستخدام زر التحرير السريع في الأجهزة الحديثة)، وتحريكه نحو قيم أعلى على المقياس، ستظهر صورة الشمس مجددًا على مرآة المؤشر، ويمكن محاذاتها تقريبًا مع مستوى الأفق على مرآة الأفق. بعد ذلك، يُدار برغي الضبط الدقيق الموجود في نهاية شريط المؤشر حتى يلامس المنحنى السفلي ( الحافة السفلية ) للشمس الأفق. يضمن تحريك السدس حول محور التلسكوب أخذ القراءة مع تثبيت الجهاز عموديًا. ثم تُقرأ زاوية الرؤية من المقياس الموجود على القوس، باستخدام مقياس الميكرومتر أو مقياس الورنية المرفق. يجب أيضًا تسجيل وقت الرؤية بدقة في الوقت نفسه، وتسجيل ارتفاع العين فوق مستوى سطح البحر. ^{[ 6 ]}

ثمة طريقة بديلة تتمثل في تقدير الارتفاع الحالي (زاوية) الشمس من جداول الملاحة، ثم ضبط مؤشر التلسكوب على تلك الزاوية على القوس، وتطبيق مظلات مناسبة على مرآة المؤشر فقط، وتوجيه الجهاز مباشرة نحو الأفق، مع تحريكه من جانب إلى آخر حتى يُرى وميض من أشعة الشمس في التلسكوب. بعد ذلك، تُجرى تعديلات دقيقة كما ذُكر سابقًا. هذه الطريقة أقل نجاحًا في رصد النجوم والكواكب. ^{[ 6 ]}

تُجرى عمليات رصد النجوم والكواكب عادةً خلال الشفق البحري عند الفجر أو الغسق ، عندما تكون الأجرام السماوية وأفق البحر مرئية. ولا حاجة لاستخدام النظارات الشمسية أو تمييز الطرف السفلي، إذ يظهر الجرم السماوي كنقطة صغيرة في التلسكوب. ويمكن رصد القمر ، لكنه يبدو سريع الحركة، ويظهر بأحجام مختلفة في أوقات مختلفة، وأحيانًا لا يمكن تمييز سوى طرفه السفلي أو العلوي بسبب طوره . ^{[ 6 ]}

بعد رصد الجرم السماوي، يُحدد موقعه بدقة من خلال عدة عمليات حسابية. أبسط هذه العمليات هي رسم دائرة متساوية الارتفاع للجرم المرصود على مجسم الكرة الأرضية. ويُعطي تقاطع هذه الدائرة مع مسار تقريبي، أو رصد آخر، موقعًا أكثر دقة.

يمكن استخدام السدسيات بدقة عالية لقياس الزوايا المرئية الأخرى، على سبيل المثال بين جرم سماوي وآخر، وبين المعالم على اليابسة. عند استخدامها أفقيًا، يمكن للسدس قياس الزاوية الظاهرية بين معلمين، مثل منارة وبرج كنيسة ، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك لتحديد المسافة إلى البحر (شريطة معرفة المسافة بين المعلمين). عند استخدامها رأسيًا، يمكن أيضًا استخدام قياس الزاوية بين فانوس منارة ذات ارتفاع معروف ومستوى سطح البحر عند قاعدتها لتحديد المسافة. ^{[ 6 ]}

نظراً لحساسية الجهاز، فمن السهل أن تخرج المرايا عن ضبطها. لهذا السبب، ينبغي فحص السدس بشكل متكرر للتأكد من خلوه من الأخطاء وتعديله وفقاً لذلك.

هناك أربعة أخطاء يمكن تعديلها بواسطة الملاح، ويجب إزالتها بالترتيب التالي.

خطأ التعامد

يحدث هذا عندما لا تكون مرآة المؤشر عمودية على إطار السدس. لاختبار ذلك، ضع ذراع المؤشر بزاوية 60 درجة تقريبًا على القوس، وامسك السدس أفقيًا مع إبقاء القوس بعيدًا عنك على مسافة ذراع، ثم انظر في مرآة المؤشر. يجب أن يظهر قوس السدس متصلًا دون انقطاع في المرآة. في حال وجود خطأ، سيبدو المشهدان متقطعين. اضبط المرآة حتى يصبح انعكاس القوس ومنظره المباشر متصلين.

خطأ جانبي

يحدث هذا عندما لا يكون زجاج/مرآة الأفق عموديًا على مستوى الجهاز. لاختبار ذلك، قم أولًا بضبط ذراع المؤشر على الصفر، ثم راقب نجمًا من خلال السدس. بعد ذلك، قم بتدوير برغي المماس ذهابًا وإيابًا بحيث تمر الصورة المنعكسة بالتناوب أعلى وأسفل مجال الرؤية المباشر. إذا مرت الصورة المنعكسة فوق الصورة غير المنعكسة مباشرةً عند الانتقال من وضع إلى آخر، فلا يوجد خطأ جانبي. أما إذا مرت إلى أحد الجانبين، فهناك خطأ جانبي. بدلاً من ذلك، يمكن للمستخدم إمساك السدس على جانبه ومراقبة الأفق للتحقق من السدس خلال النهار. إذا كان هناك أفقان، فهناك خطأ جانبي. في كلتا الحالتين، اضبط زجاج/مرآة الأفق حتى تندمج صورتا النجم أو الأفق في صورة واحدة. عادةً ما يكون الخطأ الجانبي غير مؤثر على عمليات الرصد، ويمكن تجاهله أو تقليله إلى مستوى غير مزعج.

خطأ في التوجيه

يحدث هذا عندما لا يكون التلسكوب أو المنظار أحادي العدسة موازيًا لمستوى السدس . للتحقق من ذلك، عليك رصد نجمين يفصل بينهما 90 درجة أو أكثر. اجعل النجمين متطابقين إما على يسار أو يمين مجال الرؤية. حرّك السدس قليلًا بحيث ينتقل النجمان إلى الجانب الآخر من مجال الرؤية. إذا انفصلا، فهذا يعني وجود خطأ في المحاذاة . ولأن السدسات الحديثة نادرًا ما تستخدم تلسكوبات قابلة للتعديل، فلا داعي لتصحيح خطأ المحاذاة فيها.

خطأ في الفهرسة

يحدث هذا عندما لا يكون مؤشر المرآة ومرآة الأفق متوازيين عند ضبط ذراع المؤشر على الصفر. لاختبار خطأ المؤشر، اضبط ذراع المؤشر على الصفر وراقب الأفق. إذا كانت صورة الأفق المنعكسة والمباشرة على خط واحد، فلا يوجد خطأ في المؤشر. أما إذا كانت إحداهما أعلى من الأخرى، فاضبط مرآة المؤشر حتى يندمج الأفقان. بدلاً من ذلك، يمكن اتباع الإجراء نفسه ليلاً باستخدام نجم أو القمر بدلاً من الأفق.

• مكتب التقويم البحري لجلالة الملكة، مؤرشف بتاريخ ٢١ فبراير ٢٠١١ في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
• تاريخ مكتب التقويم البحري لجلالة الملكة ( مؤرشف بتاريخ 24 يونيو 2016 في أرشيف الإنترنت )
• الفصل السابع عشر من النسخة الإلكترونية لكتاب " الملاح العملي الأمريكي" لناثانيال بوديتش
• فهم الفرق بين السدس العتيق والنسخة المقلدة ( مؤرشف بتاريخ 17 أغسطس 2017 في أرشيف الإنترنت )
• سي دي-سيكستانت - اصنع سيدستانتك بنفسك . مشروع بسيط يمكنك تنفيذه بنفسك.
• موقع Lunars الإلكتروني. حسابات عبر الإنترنت
• كتاب كامل عن نظرية الملاحة الفضائية، بما في ذلك القمر