Sextant - Définition

Introduction

Un sextant.

Un sextant est un instrument de navigation permettant de relever la hauteur angulaire d’un astre au-dessus de l’horizon. Il est utilisé pour faire le point hors de vue de terre (voir l’article : navigation astronomique). Un usage courant du sextant est de relever la hauteur angulaire du soleil à midi, ce qui donne la latitude du point de l'observateur. Le sextant est toujours utilisé dans l’aéronautique, la marine, les raids terrestres, etc., bien que son usage se restreigne en raison du développement des systèmes de positionnement par satellites.

Histoire

Les Grecs antiques et Byzantins utilisaient déjà pour la navigation des astrolabes et des octants, tels ceux trouvés à Anticythère dans une épave du III^e siècle av. J.-C.; Héron d'Alexandrie (I^er siècle) en fait la description.

Toutefois, le sextant moderne fut inventé dans les années 1730 par deux personnes indépendamment l’une de l’autre: John Hadley (1682-1744), un mathématicien anglais, et Thomas Godfrey (1704-1749), un inventeur américain.

La spécificité du sextant par rapport à l’astrolabe est que les deux directions dont on veut mesurer l’angle sont observées en même temps, rendant la mesure à peu près indépendante des mouvements du navire. Le sextant se tient à hauteur des yeux, alors que l’astrolabe nécessite un point de suspension d’autant plus élevé que l’on vise un astre de site élevé.

Mesure de la hauteur d'un astre au sextant

Mesure avec un sextant

L’observation consiste à « faire descendre » l’image réfléchie de l’astre sur l’horizon et la faire tangenter l’horizon (d’où le mouvement de balancier de la main qui tient le sextant). S’il s’agit du soleil ou de la lune, on fait tangenter son bord inférieur ou supérieur. Pour les étoiles et les planètes, il est conseillé de « monter l’horizon » au voisinage de l’astre en retournant le sextant, puis d’observer normalement.

La hauteur mesurée au sextant doit être corrigée des erreurs instrumentales et d’un certain nombre de paramètres propres à la hauteur de l’observateur au-dessus de l’eau, à la réfraction astronomique et à l’astre visé.

La hauteur vraie est déduite de la hauteur mesurée par la formule

avec :

, l’excentricité du sextant ;

, la collimation du sextant ;

, la dépression de l’horizon, fonction de la hauteur de l’œil de l’observateur, donné par les éphémérides ;

, la réfraction astronomique ;

, la parallaxe (négligeable pour les étoiles et les planètes) ;

, le demi-diamètre (apparent) de la lune ou du soleil, affecté du signe + si on a visé le bord inférieur, du signe - si on a visé le bord supérieur.

Pour le soleil, les éphémérides donnent la valeur journalière de ainsi que la somme  ; étant le demi-diamètre moyen et on applique une deuxième correction : pour le bord inférieur et pour le bord supérieur.

Pour la lune on applique une formule analogue avec des valeurs données par les éphémérides.

Pour les étoiles et planètes : est négligeable ; est négligeable, sauf pour Mars et Vénus. La somme est fournie par les éphémérides ainsi que la valeur de pour Mars et Vénus.

Précision des mesures et réglage

Schéma d’un sextant

La lecture d’un sextant bien réglé permet une précision de 0,2′ d’arc. En théorie, un observateur pourrait donc déterminer sa position avec une précision de 0,2 milles marins (puisque 1 mille correspond à 1′ d’arc de grand cercle), soit environ 370 mètres. Dans la pratique, les navigateurs obtiennent une précision de l’ordre de 1 ou 2 milles marins (mouvements du navire, houle, horizon plus ou moins net, imprécisions de l’heure ou de l’estime entre les visées successives du même astre ou d’astres différents).

Les erreurs instrumentales du sextant sont l’excentricité et la collimation.

• l’excentricité est une donnée propre du sextant à la construction et ne peut être corrigée. Elle est fonction de la hauteur mesurée et est inscrite dans la boîte du sextant ;
• la collimation peut être réglée et il y a lieu de la vérifier avant chaque observation en superposant l’image directe d’un astre et son image réfléchie et inversement, la collimation étant égale à la moyenne de ces deux mesures.

Si la collimation dépasse 3′, il faut vérifier et rectifier :

• l’axe optique (vieux sextants), qui doit être parallèle au plan du limbe, en comparant les visées d’une mire à 30 m. par la lunette et par des cavaliers posés sur le limbe. On agit ensuite sur les vis de réglage du collier porte-lunette ;
• le grand miroir, qui doit être, en comparant la visée directe d’un cavalier avec la visée réfléchie par le grand miroir d’un second cavalier. On agit ensuite sur la vis de réglage du grand miroir ;
• le petit miroir, qui doit être perpendiculaire au plan du limbe et parallèle au grand miroir, en visant un point éloigné ou l’horizon : les deux images doivent être confondues et le rester en inclinant le sextant. On agit sur les vis de réglage du petit miroir.