육분의
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1. 개요
육분의는 항해에서 고도와 각거리를 측정하는 데 사용되는 도구이다. 사분의를 개선하여 1731년경 존 해들리와 토마스 고드프리에 의해 처음 제작되었으며, 아이작 뉴턴이 육분의의 원리를 언급한 미발표 서신이 발견되기도 했다. 육분의는 부채꼴 모양의 틀, 눈금, 거울, 망원경 등으로 구성되며, 지평선을 기준으로 천체의 고도를 측정하여 위치를 파악하는 데 사용된다. 데이비스 사분의과 달리 별을 직접 관측할 수 있으며, 전기나 GPS에 의존하지 않아 실용적인 백업 항해 도구로 사용된다. 육분의는 정밀한 측정을 위해 주기적인 조정이 필요하며, 수직도, 측면, 콜리메이션, 지시 오차를 확인하고 수정해야 한다.
항해에서 고도와 각거리를 측정하기 위해 사분의가 더 오래전부터 사용되었다. 선원에 의한 사분의 사용 기록은 적어도 1200년대(13세기)까지 거슬러 올라가며, 천체의 고도 측정에 사용된 기록은 프톨레마이오스의 『알마게스트』(서기 150년경 저술)까지 거슬러 올라간다.
2. 역사
1730년 존 해들리에 의해 팔분의(옥탄트)가 개발되었으나, 측정 가능 각도가 작다는 단점이 있었다. 1731년경 존 해들리와 Thomas Godfrey (inventor)|토머스 고드프리영어에 의해 항해용 육분의가 처음으로 실제로 만들어졌다. 아이작 뉴턴이 미발표 서신에서 육분의의 원리를 언급한 것도 나중에 발견되었다.
일본에서는 에도 시대 미우라 바이엔이 안에이 7년(1778년) 나가사키에서 팔분의를 직접 보았고, 가에이 6년(1853년) 서문의 사십로 고우미츠 편 『육분원기량지수인초』에 따르면, 분세이 연간부터 육분의가 사용되었다.[9]
2. 1. 초기 역사
항해에서 고도와 각거리를 측정하기 위해, 단순한 구조의 사분의가 더 오래전부터 사용되었다. 선원에 의한 사분의 사용 기록은 적어도 1200년대(13세기)까지 거슬러 올라갈 수 있다. 더 나아가, 사분의를 천체의 고도 측정에 사용한 기록이라면 프톨레마이오스의 『알마게스트』(서기 150년경 저술)까지 거슬러 올라간다.
1730년, 존 해들리에 의해 팔분의(옥탄트)가 개발되었다. 하지만, 팔분의는 측정할 수 있는 각도가 작다는 단점이 있었기 때문에, 항해용 육분의가 1731년경 존 해들리(1682년-1744년)와 Thomas Godfrey (inventor)|토마스 고드프리영어(1704년-1749년)에 의해 처음으로 실제로 만들어졌다.
아이작 뉴턴(1643년-1727년)이 미발표 서신에서 육분의의 원리를 언급하고 있는 것도 나중에 발견되었다.
일본에서는 에도 시대, 미우라 바이엔이 안에이 7년(1778년)에 나가사키에서 팔분의를 직접 보았다. 가에이 6년(1853년) 서문의 사십로 고우미츠 편 『육분원기량지수인초』에 따르면, 분세이 연간부터 육분의가 사용되고 있었음을 알 수 있다.[9]
2. 2. 팔분의와 육분의의 개발
1730년 존 해들리에 의해 팔분의(옥탄트)가 개발되었는데, 팔분의는 측정할 수 있는 각도가 작다는 단점이 있었다. 1731년경 존 해들리(1682년-1744년)와 Thomas Godfrey (inventor)|토마스 고드프리영어(1704년-1749년)에 의해 항해용 육분의가 처음으로 실제로 만들어졌다. 아이작 뉴턴(1643년-1727년)이 미발표 서신에서 육분의의 원리를 언급하고 있는 것도 나중에 발견되었다.
일본에서는 에도 시대 미우라 바이엔이 안에이 7년(1778년)에 나가사키에서 팔분의를 직접 보았다. 가에이 6년(1853년) 서문의 사십로 고우미츠 편 『육분원기량지수인초』에 따르면, 분세이 연간부터 육분의가 사용되고 있었음을 알 수 있다.[9]
3. 구조 및 원리
육분의는 부채꼴 모양의 틀(frame)에 각종 부품이 부착된 구조이다. 주요 부품은 다음과 같다.
육분의는 주로 천문항법에 사용되며, 작동 원리는 다음과 같다.
1. 육분의를 관측 대상(예: 태양)이 있는 쪽 수평선으로 향하게 한다. 수평 거울의 투명 유리를 통해 수평선을 직접 보고, 동시에 두 거울(인덱스 미러와 수평 거울)에 반사된 수평선을 본다.
2. 인덱스 바의 클램프를 눌러 푼다.
3. 두 거울에 반사된 태양 영상이 수평선에 닿도록 인덱스 바를 회전.
4. 태양 하단부가 수평선에 거의 닿으면 클램프를 풀고 마이크로미터 드럼을 돌려 정확한 위치 조정.
5. 육분의를 흔들어 태양 위치를 확인.
6. 아크와 마이크로미터 드럼의 각도를 읽어 측정값을 얻음.
육분의는 기구 자체가 아닌 지평선을 기준으로 천체를 측정하므로 정밀도가 높다. 별을 직접 관측할 수 있어 야간에도 사용 가능하다. 상대 각도를 측정하므로 움직이는 환경에서도 비교적 정확한 측정이 가능하다. 지평선과 천체의 영상이 함께 움직이더라도 상대적 위치는 안정적으로 유지되기 때문이다. 또한 전기나 GPS 같은 외부 신호에 의존하지 않아 선박의 백업 항해 도구로 유용하다.
3. 1. 육분의의 구조
육분의의 프레임은 부채꼴 모양이며, 그 각도는 원의 약 1/6 (60도)이다.[11] "육분의"라는 이름은 여기서 유래한다.
육분의의 프레임(frame)에는 수평경[12](horizon mirror), 동경[12](index mirror)과 이를 움직이는 지시자[12](index arm, index bar), 망원경(telescope), 차광필터(shade glasses), 눈금이 새겨진 호[12](arc), 정확한 측정을 위한 마이크로미터 드럼(micrometer drum)이 있다. 눈금은 지시자의 회전 각도의 2배가 되도록 새겨야 한다. 예를 들어, 옆에 표시된 육분의의 눈금은 -10도부터 142도까지이며, 기본적으로는 오분의이다. 틀은 76도의 각도를 이루는 부채꼴이다.
눈금을 지시자의 회전 각도의 2배로 해야 하는 것은 (거울 사이의) 고정 광선, (조준 대상물에서 나오는) 물체 광선, 그리고 동경에 수직인 법선의 방향 관계를 고려함으로써 발생한다. 예를 들어 지시자가 20도 움직이면 고정 광선과 법선 사이의 각도도 20도 증가한다. 하지만 입사각은 반사각과 같으므로 물체 광선과 법선 사이의 각도도 20도 증가한다. 따라서 고정 광선과 물체 광선 사이의 각도는 40도 증가하게 된다. 이는 옆 그림에 나타난 예이다.
오늘날 시장에 나와 있는 육분의의 수평경에는 두 가지 종류가 있다. 어느 쪽을 사용해도 좋은 관측 결과를 얻을 수 있다.
어느 유형이든 거울이 클수록 시야가 넓어져 천체를 찾기 쉬워진다. 19세기 육분의에서는 1인치(약 2.5cm)를 넘는 큰 거울이 달린 것은 거의 없었지만, 현대 육분의는 대부분 5cm 이상의 거울을 가지고 있다. 이는 주로 정밀 평면 거울의 제조 비용과 은의 비용이 낮아졌기 때문이다.
안개 속, 달이 없는 밤, 창문 너머, 나무나 건물에 둘러싸여 있을 때 등 지평선이 보이지 않을 때는 인공 지평선(artificial horizon)이 유용하다. 전문가용 육분의는 수평경 대신 인공 지평선을 장착할 수 있다. 인공 지평선은 일반적으로 액체로 채워진 튜브 안에 기포가 들어 있는 것이다.
대부분의 육분의는 태양을 볼 때나 안개의 영향을 줄이기 위한 필터를 가지고 있다. 일반적으로 단독 또는 조합하여 사용할 수 있는 단계적으로 색이 진해지는 일련의 필터 세트로 구성되어 있다. 또한 조절 가능한 편광 필터를 가진 육분의도 제작되고 있으며, 어두움의 정도를 필터의 프레임을 돌려 조절할 수 있다.
대부분의 육분의는 1배에서 3배의 망원경을 탑재하고 있다. 많은 사용자는 시야가 더 넓고 밝으며 야간에도 사용하기 쉬운 간단한 조준관을 선호한다. 달이 없는 밤에 지평선을 보는 것을 돕기 위해 광 증폭 단안경을 탑재하는 사용자도 있다.
전문가용 육분의에는 클릭으로 각도를 고정하는 장치와 1분(1/60도)까지 읽는 웜 조정 장치가 있다. 대부분의 육분의는 0.1분까지 읽는 웜 다이얼의 버니어를 가지고 있다. 1분의 오차는 약 1해리이므로 천측항법의 가능한 최고 정확도는 약 이다. 해상에서는 수 해리 이내의 오차는 시야의 범위 내이며 허용 범위 내이다. 고도로 숙련된 베테랑 항해사는 약 의 정확도로 위치를 결정할 수 있다.[13]
온도 변화에 따라 호에 왜곡이 생겨 부정확해질 수 있다. 많은 항해사는 내후성이 있는 케이스를 구입하여 육분의를 선실 밖에 보관하여 외부 기온과 평형을 이루도록 하고 있다. 표준 프레임(그림 참조)은 온도 변화에 따른 각도 차이 오차를 균등화하도록 설계되어 있다. 손잡이는 호나 프레임에서 분리되어 있으므로 체온에 의해 프레임이 왜곡되지 않는다. 열대 지방에서 사용하는 육분의는 햇빛을 반사하기 위해 흰색으로 칠해져 비교적 저온을 유지한다. 고정밀 육분의는 프레임과 호가 인바(특수한 저팽창강)로 만들어져 있다. 많은 과학용 육분의는 더 낮은 팽창률을 가진 석영이나 세라믹으로 구성되어 있다. 많은 시판 육분의는 저팽창 황동이나 알루미늄을 사용하고 있다. 알루미늄보다 황동의 팽창이 작지만, 알루미늄 육분의는 가볍고 사용해도 피로하지 않다. 그래서 알루미늄 육분의가 손떨림이 적어 더 정확하다고 말하는 사람도 있다. 꽉 찬 황동 프레임의 육분의는 강풍이나 거친 파도에도 영향을 받기 어렵지만, 앞서 언급한 대로 상당히 무겁다. 알루미늄 프레임과 황동 호를 가진 육분의도 제작되고 있다.
3. 2. 육분의의 측정 원리
육분의는 천체와 수평선 사이의 각도를 측정하는 기구이다. 측정 원리는 다음과 같다(오른쪽 동영상 참조).
1. 육분의를 태양이 있는 쪽의 수평선으로 향하게 한다. 왼쪽으로는 수평 거울의 투명 유리를 통해 수평선이 관측자의 눈에 비치고, 오른쪽으로는 두 개의 거울(인덱스 미러와 수평 거울의 미러)에 반사된 수평선이 눈에 보이게 된다.
2. 클램프를 눌러 인덱스 바를 풀어준다.
3. 두 개의 거울을 통해 반사된 태양의 영상이 수평선까지 오도록 인덱스 바를 아크를 따라 회전시킨다.
4. 태양의 하단부가 수평선에 거의 닿는다. 클램프를 풀고 마이크로미터 드럼을 돌려서 태양의 위치를 정확히 조정한다.
5. 태양의 위치를 보다 확실히 하기 위해 육분의를 흔들어준다.
6. 아크의 각도 및 마이크로미터 드럼의 각도를 읽는다. (오른쪽 그림에서는 40°15'으로 측정됨)[2]
데이비스 사분의와 마찬가지로, 육분의는 천체를 기구 자체가 아닌 지평선을 기준으로 측정할 수 있게 해준다. 이는 뛰어난 정밀도를 가능하게 한다. 또한, 백스태프와 달리 육분의는 별을 직접 관측할 수 있어 야간에도 사용 가능하다. 태양 관측 시에는 필터를 사용하여 직접 관측할 수 있다.[2]
측정은 지평선을 기준으로 하므로, 측정 포인터는 지평선까지 도달하는 빛의 빔이다. 따라서 측정은 항해용 천구의나 이와 유사한 구형 기구에서처럼 알리다드의 길이에 따른 사인 오차가 아니라 기구의 각도 정확도에 의해 제한된다.[2]
육분의는 상대 각도를 측정하기 때문에 완벽하게 안정된 조준이 필요하지 않다. 예를 들어, 움직이는 배에서 육분의를 사용할 때, 지평선과 천체의 영상 모두 시야에서 움직인다. 그러나 두 영상의 상대적 위치는 안정적으로 유지되며, 사용자가 천체가 지평선에 닿는 시점을 판단할 수 있는 한, 움직임의 크기에 비해 측정의 정확도는 높게 유지된다.[2]
육분의는 전기(현대 항해의 많은 형태와 달리)나 GPS와 같은 인간이 제어하는 신호에 의존하지 않으므로, 선박의 실용적인 백업 항해 도구로 간주된다.[2]
4. 항해용 육분의
항해용 육분의는 천문항법에 주로 사용되었으며, 다른 종류의 육분의에도 적용되는 많은 특징을 가지고 있다.
데이비스 사분의와 마찬가지로 육분의는 기기 자체가 아닌 수평선을 기준으로 천체를 측정하여 정밀도를 높였다.[2] 또한, 백스태프와 달리 별을 직접 관측할 수 있어 야간에도 사용 가능하다. 태양 관측 시에는 필터를 사용하여 직접 관측할 수 있다.
육분의는 상대 각도를 측정하므로 완벽하게 안정된 조준이 필요하지 않다. 움직이는 배에서 사용하더라도 지평선과 천체의 영상의 상대적 위치는 안정적으로 유지되며, 사용자가 천체가 지평선에 닿는 시점을 판단할 수 있는 한, 움직임의 크기에 비해 측정 정확도는 높게 유지된다.
육분의는 전기나 전지구측위시스템(GPS)와 같은 외부 신호에 의존하지 않아 선박의 실용적인 백업 항해 도구로 간주된다.
육분의는 원의 약 1/6 (60°)에 해당하는 부채꼴 모양이며, 이름도 여기에서 유래했다. (''sextāns, sextantis''는 "6분의 1"을 의미하는 라틴어 단어이다.)[2] 육분의에는 수평 거울, 지시 눈금을 움직이는 지시 팔, 조준 망원경, 태양 차광막, 눈금이 새겨진 눈금자, 그리고 정확한 측정을 위한 마이크로미터 드럼 게이지가 부착되어 있다. 눈금은 지시 팔이 회전하는 각도의 두 배에 해당하는 눈금으로 표시된다.
눈금의 값이 두 배가 되어야 하는 이유는 고정 광선(거울 사이), 물체 광선(관측 대상으로부터), 그리고 지시 거울에 수직인 법선의 관계를 고려하면 알 수 있다. 지시 팔이 20° 움직이면, 고정 광선과 법선 사이의 각도도 20° 증가한다. 입사각은 반사각과 같으므로, 물체 광선과 법선 사이의 각도도 20° 증가해야 한다. 따라서 고정 광선과 물체 광선 사이의 각도는 40° 증가해야 한다.
온도 변화는 육분의의 호를 휘게 하여 부정확성을 초래할 수 있다.[4]
4. 1. 항해용 육분의의 특징
Backstaff|백스터프영어(데이비스 사분의)와 마찬가지로, 육분의는 기기 자체가 아닌 수평선에 대해 상대적으로 천체를 측정할 수 있게 해준다. 이로써 뛰어난 정밀도가 가능해진다. 하지만 백스터프와 달리, 육분의는 별을 직접 관측할 수 있다. 이는 백스터프에서는 사용이 어려운 야간 사용을 가능하게 한다. 필터를 장착하면 태양을 직접 관측하는 것도 가능하다.
측정은 지평선에 대해 상대적이기 때문에, 측정점은 지평선에 도달하는 광선이다. 따라서 측정은 기기의 각도 정밀도에 의해 제한되지만, 항해용 항해용 아스트롤라베와 같은 구형 기기처럼 알리다드의 길이에 따른 Abbe sine condition|아베의 정현 조건|label=정현 오차영어의 제약을 받지 않는다.
육분의는 상대적인 각도를 측정하는 것이므로, 완전히 고정된 조준을 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 육분의를 움직이는 배에서 사용하는 경우, 수평선과 천체의 두 이미지 모두 시야 안에서 움직이게 된다. 하지만 두 이미지의 상대적 위치는 안정적인 상태를 유지하며, 천체가 지평선에 언제 접촉하는지를 사용자가 결정할 수 있는 한, 측정의 정밀도는 움직임의 크기에 비해 높은 상태를 유지한다.
육분의는 현대 항해술의 많은 형태와 달리 전기에 의존하지 않으며, 전지구측위시스템(GPS) 인공위성과 같은 인간이 제어하는 것에 의존하지 않는다. 이러한 이유로, 육분의는 선박에서 매우 실용적인 항해 장치의 백업으로 간주되고 있다. 21세기에도 미국 해군은 전지구측위시스템(GPS)이 파괴되거나 방해받는 것을 가정하여, 육분의를 사용하는 훈련을 도입하고 있다.[10]
4. 2. 종류
육분의는 원의 1/6 (약 60°)에 해당하는 부채꼴 모양을 하고 있으며, 이름도 라틴어 "sextāns, sextantis" (6분의 1을 의미)에서 유래되었다.[2] 육분의 외에도 원의 1/8 (45°)에 해당하는 팔분의, 1/5 (72°)에 해당하는 오분의, 1/4 (90°)에 해당하는 사분의[3] 등 다양한 크기의 기구들이 "육분의"로 통칭된다.육분의는 "수평 거울", 지시 눈금을 움직이는 "지시 팔", 조준 망원경, 태양 차광막, 눈금이 새겨진 눈금자, 마이크로미터 드럼 게이지 등으로 구성된다. 눈금은 지시 팔이 회전하는 각도의 두 배에 해당하는 값으로 표시되는데, 이는 고정 광선, 물체 광선, 지시 거울의 법선 사이의 관계 때문이다. 팔분의, 육분의, 오분의, 사분의의 눈금은 각각 0° 미만부터 90°, 120°, 140°, 180°까지 표시된다.
수평 거울은 전통적인 방식과 전수평 방식 두 가지가 있다. 전통적인 육분의는 반수평 거울을 사용하여 시야를 둘로 나누어 한쪽에는 지평선, 다른 쪽에는 천체를 보여준다. 전수평 육분의는 반투명 수평 거울을 사용하여 지평선 전체를 볼 수 있게 한다.
현대 육분의는 5cm 이상의 큰 거울을 사용하는 경우가 많지만, 19세기에는 2.5cm를 넘는 경우가 드물었다. 이는 정밀 평면 거울 제조 및 은도금 비용이 저렴해졌기 때문이다.
인공 지평선은 지평선이 보이지 않을 때 유용하며, 물웅덩이나 액체로 채워진 관을 사용하는 방식이 있다. 대부분의 육분의에는 태양 관측을 위한 필터가 있으며, 일부는 조절 가능한 편광 필터를 사용한다.
전문가용 육분의는 클릭 정지 각도 측정 장치와 분 단위까지 읽는 웜 조절 장치를 사용하며, 버니어를 통해 0.1분까지 읽을 수 있다. 1분의 오차는 약 해리에 해당하며, 숙련된 항해사는 약 0.25nmi의 정확도로 위치를 결정할 수 있다.[4]
온도 변화는 육분의의 정확도에 영향을 줄 수 있으므로, 많은 항해사들은 외부 온도와 평형을 이루도록 방수 케이스를 사용한다. 열대 지방용 육분의는 흰색으로 칠해지기도 하며, 고정밀 육분의는 인바르나 석영, 세라믹으로 제작되기도 한다. 상용 육분의는 황동이나 알루미늄을 사용하는데, 알루미늄 육분의가 더 가볍다.
항공기 육분의는 현재 생산되지 않지만, 인공 지평선, 기계적 평균기 등 특수 기능을 갖추고 있었다. 구형 항공기 육분의는 두 개의 시각 경로를 가졌고, 현대적인 항공기 육분의는 잠망경식으로 동체 위에 작은 돌출부만 있었다.
4. 3. 구성
육분의는 프레임, 아크, 인덱스 바, 인덱스 미러, 마이크로미터 드럼, 수평 거울, 망원경, 차광 유리 등으로 구성된다. 각 부분의 명칭과 역할은 다음과 같다. (오른쪽 그림 참조)
| 명칭 | 역할 |
|---|---|
| 프레임 (frame) | 부채꼴 모양의 틀로, 각종 부품이 부착되어 있다. |
| 아크 (arc) | 0°부터 140°까지 측정할 수 있도록 1° 간격으로 눈금이 새겨져 있다. |
| 인덱스 바 (index bar) | 아크의 중심을 회전축으로 하여 아크를 따라 회전하면서 인덱스 미러를 움직인다. |
| 인덱스 미러 (index mirror) | 인덱스 바의 상부에 부착되어 있으며, 천체 또는 물체의 상을 반사한다. |
| 마이크로미터 드럼 (micrometer drum) | 인덱스 바의 하부, 왼쪽 끝부분에 부착되어 있다. 보다 정밀한 각도 측정을 위해 사용되며, 드럼의 눈금은 60등분 되어 있다. 드럼을 1회전시키면 인덱스 바는 아크를 따라 1° 움직인다. |
| 수평 거울 (horizon mirror) | 왼쪽 절반은 투명 유리로 되어 있어 수평선 또는 목표물이 관측자의 눈에 직접 보인다. 오른쪽 절반은 거울로 되어 있어 인덱스 미러에서 반사된 영상이 다시 반사되어 망원경을 통해 관측자의 눈에 보인다. |
| 망원경 (telescope) | 프레임에 평행으로 부착되어 있다. |
| 차광 유리 (shade glasses) | 인덱스 미러와 수평 거울의 앞쪽을 가리는 것으로, 태양의 고도를 관측할 때 관측자의 눈에 이르는 빛의 세기를 조절한다. |
육분의는 데이비스 사분의와 마찬가지로 천체를 기구 자체가 아닌 지평선을 기준으로 측정하여 정밀도를 높였다. 또한, 백스태프와 달리 별을 직접 관측할 수 있어 야간에도 사용 가능하다. 태양 관측 시에는 필터를 사용하여 직접 관측할 수 있다.
육분의는 상대 각도를 측정하므로 완벽하게 안정된 조준이 필요하지 않다. 움직이는 배에서 사용하더라도 지평선과 천체의 영상의 상대적 위치는 안정적으로 유지되며, 사용자가 천체가 지평선에 닿는 시점을 판단할 수 있는 한, 움직임의 크기에 비해 측정 정확도는 높게 유지된다.
육분의는 전기나 GPS와 같은 외부 신호에 의존하지 않아 선박의 실용적인 백업 항해 도구로 간주된다.
육분의의 골조는 원의 약 1/6 (60°)에 해당하는 부채꼴 모양이며,[2] 이름도 여기에서 유래했다. (''sextāns, sextantis''는 "6분의 1"을 의미하는 라틴어 단어이다.)
골조에는 수평 거울, 지시 눈금을 움직이는 지시 팔, 조준 망원경, 태양 차광막, 눈금이 새겨진 눈금자, 그리고 정확한 측정을 위한 마이크로미터 드럼 게이지가 부착되어 있다. 눈금은 지시 팔이 회전하는 각도의 두 배에 해당하는 눈금으로 표시되어야 한다.
눈금의 값이 두 배가 되어야 하는 이유는 고정 광선(거울 사이), 물체 광선(관측 대상으로부터), 그리고 지시 거울에 수직인 법선의 관계를 고려하면 알 수 있다. 지시 팔이 20° 움직이면, 고정 광선과 법선 사이의 각도도 20° 증가한다. 입사각은 반사각과 같으므로, 물체 광선과 법선 사이의 각도도 20° 증가해야 한다. 따라서 고정 광선과 물체 광선 사이의 각도는 40° 증가해야 한다.
현재 시중에는 두 가지 유형의 수평 거울이 있다.
- 전통적인 육분의: 시야를 둘로 나누는 반수평 거울이 있다. 한쪽에는 지평선이, 다른 쪽에는 천체가 보인다. 지평선과 천체가 모두 밝고 선명하게 보여 야간이나 안개 낀 날씨에 유용하다.
- 전수평 육분의: 반투명 수평 거울을 사용하여 지평선 전체를 볼 수 있다. 천체의 아랫부분이 지평선에 닿는 순간을 쉽게 확인할 수 있다.
두 유형 모두 거울이 클수록 시야가 넓어져 천체를 찾기가 더 쉬워진다. 현대의 육분의는 5cm 이상의 거울을, 19세기 육분의는 2.5cm(1인치)를 넘는 경우가 드물었다. 이는 정밀한 평면 거울의 제조 및 은도금 비용이 저렴해졌기 때문이다.
인공 지평선은 안개, 달 없는 밤, 잔잔한 바다 등 지평선이 보이지 않을 때 유용하다. 인공 지평선은 바람으로부터 보호되는 물웅덩이로 구성될 수 있으며, 사용자는 천체와 그 반사체 사이의 거리를 측정하고 2로 나눈다. 또는 기포가 있는 액체로 채워진 관을 육분의에 직접 장착할 수도 있다.
대부분의 육분의에는 태양 관측 및 안개의 영향을 줄이기 위한 필터가 있다. 필터는 일반적으로 안개와 태양의 밝기를 줄이기 위해 단독 또는 조합하여 사용할 수 있는 일련의 점점 더 어두운 유리로 구성된다. 필터 프레임을 돌려 농도를 조절하는 조절 가능한 편광 필터가 있는 육분의도 제조되었다.
대부분의 육분의에는 1배율 또는 3배율 단안경을 장착하여 관측한다. 일부 사용자는 시야가 더 넓고 밝은 조준관을 선호하며, 달 없는 밤에 지평선을 보기 위해 광증폭 단안경을 장착하기도 한다.
4. 4. 온도 변화의 영향
온도 변화는 육분의의 호를 휘게 하여 부정확성을 초래할 수 있다.[4] 많은 항해사들은 육분의를 선실 외부에 두어 외부 온도와 평형을 이루도록 방수 케이스를 구입한다. 표준 골조 디자인(그림 참조)은 온도 변화로 인한 미분 각도 오차를 균등화하도록 설계되어 있다.[13] 손잡이는 호와 골조로부터 분리되어 체온이 골조를 휘게 하지 않는다. 열대 지방에서 사용되는 육분의는 햇빛을 반사하고 비교적 시원하게 유지하기 위해 종종 흰색으로 페인트된다. 고정밀 육분의는 인바(특수 저팽창강) 골조와 호를 사용한다. 일부 과학용 육분의는 팽창률이 더 낮은 석영이나 세라믹으로 제작되었다. 많은 상용 육분의는 저팽창 황동이나 알루미늄을 사용한다. 황동은 알루미늄보다 팽창률이 낮지만, 알루미늄 육분의는 더 가볍고 사용하기에 피로도가 덜하다. 어떤 사람들은 손의 떨림이 적기 때문에 더 정확하다고 말한다. 황동 골조 육분의는 강한 바람이나 거친 파도 속에서 흔들림에 덜 취약하지만, 앞서 언급했듯이 상당히 무겁다. 알루미늄 골조와 황동 호를 가진 육분의도 제조되었다.5. 육분의 조정
육분의는 정밀한 기기이므로 거울이 쉽게 조정 상태에서 벗어날 수 있다. 따라서 육분의를 사용할 때는 자주 오차를 확인하고 조정해야 한다.[1]
사용자는 네 가지 오차를 조정할 수 있으며, 반드시 정해진 순서대로 조정해야 한다.
5. 1. 조정해야 할 오차
육분의는 민감한 기기이므로 거울의 조정이 쉽게 틀어질 수 있다. 따라서 육분의는 자주 오차를 확인하고 그에 따라 조정해야 한다.항해사가 조정할 수 있는 네 가지 오차가 있으며, 다음 순서대로 제거해야 한다.[1]
- 수직도 오차: 지시 거울이 육분의 프레임에 수직이 아닌 경우 발생한다. 이를 확인하려면 지시 팔을 호의 약 60°에 놓고, 호를 등 뒤로 하여 팔을 뻗어 수평으로 육분의를 잡고 지시 거울을 들여다본다. 육분의의 호는 거울 속으로 끊김 없이 계속 이어져 보여야 한다. 오차가 있으면 두 시야가 끊어져 보입니다. 반사된 영상과 직접 보이는 호가 연속적으로 보일 때까지 거울을 조정한다.
- 측면 오차: 지평선 유리/거울이 기기의 평면에 수직이 아닌 경우 발생한다. 이를 확인하려면 먼저 지시 팔을 0으로 맞춘 다음 육분의를 통해 별을 관측한다. 그런 다음 접선 나사를 앞뒤로 회전하여 반사된 영상이 직접 보이는 영상의 위아래로 번갈아 지나가게 한다. 한 위치에서 다른 위치로 변경할 때 반사된 영상이 비반사된 영상 바로 위를 지나가면 측면 오차가 없다. 한쪽으로 지나가면 측면 오차가 있다. 또는 사용자는 육분의를 옆으로 잡고 지평선을 관찰하여 낮 동안 육분의를 확인할 수 있다. 두 개의 지평선이 보이면 측면 오차가 있다. 두 경우 모두 별 또는 지평선의 이중 영상이 하나로 합쳐질 때까지 지평선 유리/거울을 조정한다. 측면 오차는 일반적으로 관측에는 중요하지 않으며 무시하거나 단순히 불편한 수준으로 줄일 수 있다.
- 콜리메이션 오차: 망원경 또는 단안경이 육분의의 평면에 평행하지 않은 경우 발생한다. 이를 확인하려면 90° 이상 떨어진 두 개의 별을 관측해야 한다. 시야의 왼쪽이나 오른쪽에 두 별을 일치시킨다. 육분의를 약간 움직여 별이 시야의 반대쪽으로 이동하게 한다. 별이 분리되면 콜리메이션 오차가 있다. 최신 육분의는 조정 가능한 망원경을 거의 사용하지 않으므로 콜리메이션 오차에 대해 수정할 필요가 없다.
- 지시 오차: 지시 팔이 0으로 설정되었을 때 지시 거울과 지평선 거울이 서로 평행하지 않은 경우 발생한다. 지시 오차를 확인하려면 지시 팔을 0으로 맞추고 지평선을 관찰한다. 반사된 지평선과 직접 보이는 지평선이 일직선상에 있으면 지시 오차가 없다. 하나가 다른 하나 위에 있으면 두 지평선이 합쳐질 때까지 지시 거울을 조정한다. 또는 밤에 지평선 대신 별이나 달을 사용하여 동일한 절차를 수행할 수 있다.
5. 2. 오차 확인 및 조정 방법
육분의는 민감한 기기이므로 거울 조정이 쉽게 틀어질 수 있다. 따라서 육분의는 자주 오차를 확인하고 그에 따라 조정해야 한다. 항해사가 조정할 수 있는 네 가지 오차는 다음과 같으며, 제시된 순서대로 제거해야 한다.[1]- 수직도 오차: 지시 거울이 육분의 프레임에 수직이 아닌 경우 발생한다. 지시 팔을 호의 약 60°에 놓고, 호를 등 뒤로 하여 팔을 뻗어 수평으로 육분의를 잡고 지시 거울을 들여다보면, 육분의의 호는 거울 속으로 끊김 없이 계속 이어져 보여야 한다. 오차가 있으면 두 시야가 끊어져 보이므로, 반사된 영상과 직접 보이는 호가 연속적으로 보일 때까지 거울을 조정한다.[1]
- 측면 오차: 지평선 유리/거울이 기기의 평면에 수직이 아닌 경우 발생한다. 지시 팔을 0으로 맞춘 다음 육분의를 통해 별을 관측하고, 접선 나사를 앞뒤로 회전하여 반사된 영상이 직접 보이는 영상의 위아래로 번갈아 지나가게 한다. 반사된 영상이 비반사된 영상 바로 위를 지나가면 측면 오차가 없는 것이다. 한쪽으로 지나가면 측면 오차가 있는 것이므로, 별 또는 지평선의 이중 영상이 하나로 합쳐질 때까지 지평선 유리/거울을 조정한다. 육분의를 옆으로 잡고 지평선을 관찰하여 낮 동안에도 확인할 수 있는데, 두 개의 지평선이 보이면 측면 오차가 있는 것이다. 측면 오차는 일반적으로 관측에 중요하지 않으며 무시하거나 단순히 불편한 수준으로 줄일 수 있다.[1]
- 콜리메이션 오차: 망원경 또는 단안경이 육분의의 평면에 평행하지 않은 경우 발생한다. 90° 이상 떨어진 두 개의 별을 관측하여 시야의 왼쪽이나 오른쪽에 두 별을 일치시킨 후, 육분의를 약간 움직여 별이 시야의 반대쪽으로 이동하게 한다. 별이 분리되면 콜리메이션 오차가 있는 것이다. 최신 육분의는 조정 가능한 망원경을 거의 사용하지 않으므로 콜리메이션 오차에 대해 수정할 필요가 없다.[1]
- 지시 오차: 지시 팔이 0으로 설정되었을 때 지시 거울과 지평선 거울이 서로 평행하지 않은 경우 발생한다. 지시 팔을 0으로 맞추고 지평선을 관찰하여 반사된 지평선과 직접 보이는 지평선이 일직선상에 있으면 지시 오차가 없는 것이다. 하나가 다른 하나 위에 있으면 두 지평선이 합쳐질 때까지 지시 거울을 조정한다. 밤에는 지평선 대신 별이나 달을 사용하여 동일한 절차를 수행할 수 있다.[1]
6. 현대적 응용 및 중요성
Backstaff영어 (데이비스 사분의)와 마찬가지로, 육분의는 계기 자체가 아닌 수평선에 대해 상대적으로 천체를 측정할 수 있게 해준다. 이로써 뛰어난 정밀도가 가능해진다. 하지만 백스터프와 달리, 육분의는 별을 직접 관측할 수 있다. 이는 백스터프에서는 사용이 어려운 야간 사용을 가능하게 한다. 필터를 장착하면 태양을 직접 관측하는 것도 가능하다.
측정은 지평선에 대해 상대적이기 때문에, 측정점은 지평선에 도달하는 광선이다. 따라서 측정은 기기의 각도 정밀도에 의해 제한되지만, 항해용 항해용 아스트롤라베와 같은 구형 기기처럼 알리다드의 길이에 따른 Abbe sine condition|정현 오차영어의 제약을 받지 않는다.
육분의는 상대적인 각도를 측정하는 것이므로, 완전히 고정된 조준을 필요로 하지 않는다. 예를 들어, 육분의를 움직이는 배에서 사용하는 경우, 수평선과 천체의 두 이미지 모두 시야 안에서 움직이게 된다. 하지만 두 이미지의 상대적 위치는 안정적인 상태를 유지하며, 천체가 지평선에 언제 접촉하는지를 사용자가 결정할 수 있는 한, 측정의 정밀도는 움직임의 크기에 비해 높은 상태를 유지한다.
육분의는 현대 항해술의 많은 형태와 달리 전기에 의존하지 않으며, 전지구측위시스템(GPS) 인공위성과 같은 인간이 제어하는 것에 의존하지 않는다. 이러한 이유로, 육분의는 선박에서 매우 실용적인 항해 장치의 백업으로 간주되고 있다. 21세기에도 미국 해군은 전지구측위시스템(GPS)이 파괴되거나 방해받는 것을 가정하여, 육분의를 사용하는 훈련을 도입하고 있다.[10]
참조
[1]
논문
Line of Position from a Horizontal Angle
1968-06
[2]
서적
Great Collections : treasures from Art Gallery of NSW, Australian Museum, Botanic Gardens Trust, Historic Houses Trust of NSW, Museum of Contemporary Art, Powerhouse Museum, State Library of NSW, State Records NSW.
Museums & Galleries NSW
[3]
문서
Quadrant (instrument)
[4]
서적
Dutton's Navigation and Piloting
Naval Institute Press
[5]
서적
Basic Astro Navigation
Adlard Coles
[6]
문서
관측점과, それ以外の任意の点ふたつとをそれぞれ直線で結んだとき、その二直線のなす角度。二点間を線で結んだときの長さ（距離）とは別の概念である
[7]
문서
등대
[8]
논문
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http://journals.camb[...]
1968-06
[9]
웹사이트
附属図書館 > 総合図書館 > 特別展示会 > 2009年：日本の天文学の歩み > 展示資料 六分円器量地手引草
https://www.lib.u-to[...]
2021-06-12
[10]
뉴스
「GPSを使わない戦争、米軍が想定」
https://www.afpbb.co[...]
AFP
2021-06-12
[11]
서적
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Museums & Galleries NSW
[12]
웹사이트
4．六分儀の使い方
http://atl-publishin[...]
エイティエル出版
2019-01-23
[13]
서적
Dutton's Navigation and Piloting
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[14]
서적
Basic Astro Navigation
Adlard Coles
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