Wie funktioniert ein Sextant einfach erklärt?

Der Sextant: Himmelsnavigation auf Knopfdruck (oder besser: Spiegelblick)

Der Sextant, ein scheinbar schlichtes Instrument aus Messing und Spiegeln, war lange Zeit der unverzichtbare Begleiter von Seefahrern und Navigatoren. Anders als moderne GPS-Geräte, die ihre Position über Satelliten bestimmen, nutzt der Sextant die präzise Messung der Winkel zwischen dem Horizont und einem Himmelskörper – meist der Sonne, dem Mond oder hellen Sternen – um die geografische Position zu ermitteln. Doch wie funktioniert dieses Wunderwerk der einfachen Mechanik eigentlich?

Im Herzen des Sextants liegt das Prinzip der Spiegelreflexion. Zwei Spiegel, der Horizont- und der Indexspiegel, spielen dabei die Hauptrolle. Der Horizontspiegel ist fest im Sextanten eingebaut und zeigt den Horizont unverfälscht an. Der Indexspiegel, an einem drehbaren Arm befestigt, ist halb verspiegelt. Durch diesen kann der Beobachter gleichzeitig den Horizont (durch den nicht verspiegelten Teil) und den ausgewählten Himmelskörper (durch den verspiegelten Teil) sehen.

Die Messung erfolgt durch präzises Anvisieren. Der Beobachter dreht den drehbaren Arm mit dem Indexspiegel so lange, bis das reflektierte Bild des Himmelskörpers exakt mit dem Horizont übereinstimmt. An dieser Stelle überlagern sich das direkte Bild des Horizonts und das gespiegelte Bild des Himmelskörpers nahtlos. Dieser scheinbare Kontaktpunkt ist entscheidend.

Der Winkel zwischen Horizont und Himmelskörper wird nun direkt an einer Skala abgelesen, die sich an dem drehbaren Arm befindet. Diese Skala ist in Grad und Minuten unterteilt. Der abgelesene Wert entspricht der Höhe (Elevation) des Himmelsobjekts über dem Horizont.

Doch der gemessene Winkel alleine reicht noch nicht zur Positionsbestimmung. Hier kommt die nautische Astronomie ins Spiel. Mit Hilfe nautischer Almanache, die die Positionen von Sonne, Mond und Sternen für jeden Zeitpunkt und jeden Ort genau vorhersagen, lässt sich aus der gemessenen Höhe des Himmelsobjekts und der genauen Uhrzeit (wichtig: die Zeit muss hochpräzise mit einer nautischen Uhr bestimmt werden!) die geografische Breite und, mit zwei Messungen zu unterschiedlichen Zeiten, die geografische Länge berechnen. Diese Berechnungen sind zwar nicht trivial, aber mit Tabellen und Formeln durchaus lösbar.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Der Sextant ist ein elegantes und geniales Werkzeug, das durch die einfache, aber präzise Messung des Höhenwinkels von Himmelskörpern über dem Horizont, in Kombination mit nautischen Tabellen und astronomischen Kenntnissen, eine zuverlässige Positionsbestimmung ermöglicht. Obwohl heute durch GPS weitgehend ersetzt, bleibt der Sextant ein faszinierendes Beispiel für die Leistungsfähigkeit mechanischer Präzision und die Schönheit der mathematisch-astronomischen Navigation.