CX. Verbesserungen an den Sextanten, Quadranten und Kreisen zur Vornahme von Beobachtungen und Messungen, worauf sich David Rowland, Mechaniker in Crawford Street, Grafschaft Middlesex, am 20. Decbr. 1833 ein Patent ertheilen ließ. Aus dem London Journal of arts. Januar 1838, S. 240. Mit Abbildungen auf Tab. VII. Rowland's verbesserte Sextanten zur Vornahme von Beobachtungen und Messungen. Die unter diesem Patente begriffenen Verbesserungen bestehen lediglich darin, daß der gewoͤhnliche Sextant oder Kreis mit einem zweiten Zeiger und mit einem Horizontglase mit graduirtem Bogen ausgestattet wird, damit der Beobachter auch noch einen anderen Winkel zu messen im Stande ist, waͤhrend er mit dem eigentlichen Bogen des einen oder des anderen dieser Instrumente einen solchen mißt. Man erhaͤlt dann durch Addition dieser beiden Winkel das Maaß des einen, wie groß derselbe auch seyn mag. Der Patenttraͤger sagt: „Jedermann, der mit dem Gebrauche des Quadranten und Sextanten, und ich moͤchte beifuͤgen, auch des Kreises bekannt ist, weiß, daß uͤber gewisse Graͤnzen hinaus die Messung der Winkel durch Reflection keine Sicherheit mehr gewaͤhrt. So mißt der Quadrant keinen Winkel, der mehr dann 90, und der Sextant keinen der mehr als 120° hat. Mit dem Kreise reicht man allerdings weiter; allein die durch verschiedene Ursachen bedingten Irrthuͤmer in der Reflection nehmen mit der Stumpfheit des Winkels so außerordentlich zu, daß man wenig oder gar kein Vertrauen in das erlangte Resultat sezen kann. Theilt man den Winkel hingegen in zwei spize, so fallen diese Irrthuͤmer weg, und man bringt es zu der mit diesen Mitteln moͤglichen Genauigkeit.“ „Beim Messen eines Winkels zwischen zwei Objecten mit Huͤlfe irgend eines Reflectionsinstrumentes sieht man das eine Object, und zwar meistens das zur Linken, direct durch das Horizontglas, waͤhrend das Bild des anderen, welches von dem Zeigerglase reflectirt wurde, wieder von dem Horizontglase zuruͤkgeworfen und damit in Coincidenz gebracht gesehen wird.“ „Wenn man sich der Reflectionsinstrumente bedient, so sieht man eines der entfernten Objecte, zwischen denen der Winkel gemessen werden soll, direct durch den oberen durchsichtigen Theil eines Horizontglases, dessen unterer Theil versilbert ist, waͤhrend das andere Object durch Reflection von dem Zeigerspiegel in diesem versilberten Theile erscheint. Der Zeigerspiegel hat eine solche Stellung, daß seine Flaͤche auf jener des Instrumentes senkrecht und mit der Oberflaͤche des Horizontglases parallel steht, wenn sich der Zeiger auf Zero befindet. Stellt man eine Beobachtung an, so wird der Zeigerspiegel so lange umgedreht, bis die Flaͤche des Zeigerglases in eine zur Aufnahme des Bildes des zur Rechten befindlichen Objectes geeignete Stellung gelangt, wo dann das reflectirte Bild dieses Objectes auf den Spiegel des Horizontglases uͤbergetragen wird. Da der Zeiger des Instrumentes auf diese Weise so lange bewegt wird, bis der Beobachter beide Objekte auf dem Sehfelde des Fernrohres in genauer Coincidenz sieht, so entspricht der Grad, auf den der Zeiger an dem graduirten Bogen deutet, dem zwischen den beiden Objecten befindlichen Winkel. An dem doppelten Sextanten sind die arbeitenden Theile zweier Sextanten oder zweier anderer aus irgend einem Kreistheile bestehender Reflectionsinstrumente zu einem zusammengesezten Reflectionsinstrumente verbunden, an welchem jeder arbeitende Theil dasselbe Geschaͤft hat, aber nach entgegengesezten Richtungen wirksam ist, d.h. das Instrument besizt saͤmmtliche Theile eines vollkommenen Reflectionsinstrumentes eigenthuͤmlicher Art; und außerdem noch einen Huͤlfszeigerspiegel, der sich an einem anderen Drehpunkte befindet, als das Hauptinstrument und der das Bild eines Objectes von der einen Seite der Collimationslinie aufnimmt und es auf ein Huͤlfshorizontglas uͤbertraͤgt. Der erwaͤhnte Huͤlfszeigerspiegel kann sich um einen Centralzapfen nach beiden Richtungen bewegen, und mittelst eines Huͤlfszeigers, der mit einem Vernier ausgestattet ist, auf einem Huͤlfsgradbogen, der in einer der Eintheilung des Gradbogens des urspruͤnglichen Instrumentes entgegengesezten Richtung graduirt ist, einen wechselnden Winkel andeuten. Das Huͤlfshorizontglas ist wie das andere versilbert, nur in umgekehrter Ordnung; und die Versilberung beider Horizontglaͤser ist so angebracht, daß zwischen der unteren Linie des Spiegels des einen Horizontglases und der oberen Linie des Spiegels des anderen Horizontglases ein durchsichtiger Raum bleibt: eine Einrichtung, bei der ein entferntes Object durch beide Horizontglaͤser in dem Sehfelde des Fernrohres gesehen werden kann. Der Zwek bei dieser Einrichtung des Reflectionsinstrumentes ist: den Beobachter in Stand zu sezen, einen großen Winkel in zwei kleinere zu theilen, und beide entweder mit oder ohne Huͤlfe eines zwischen den beiden Objecten, deren Angularentfernung gemessen werden soll, befindlichen Objectes zu messen. D.h. 1) wenn drei Objecte im Gesichte sind, und die Angularentfernung des einen von dem anderen gesucht werden soll, so richtet man das Fernrohr auf das intermediaͤre Object, welches, wie gesagt, durch beide Horizontglaͤser sichtbar ist. Der Winkel zwischen dem intermediaͤren und einem der zur Rechten gelegenen Objecte kann nach der gewoͤhnlichen Methode gemessen werden. Wenn dann der Zeiger mit seiner Schraube fixirt worden ist, so wird der Winkel zwischen dem intermediaͤren und dem zur Linken befindlichen Objecte gemessen, indem man das Object in das Feld des Huͤlfszeigerspiegels bringt und den Huͤlfszeiger so lange dreht, bis das Bild des Objectes genau mit den beiden anderen Bildern, die bereits in dem Sehfelde des Fernrohres in Coincidenz gebracht worden sind, coincidiren. Die Summe der beiden, auf diese Weise gemessenen Winkel, welche gleichzeitig auf den Gradbogen des doppelten Instrumentes angedeutet werden, gibt den zwischen den beiden aͤußeren Objecten befindlichen Winkel. 2) wenn bloß der zwischen zwei Objecten befindliche Winkel gesucht wird, und dieser Winkel den Umfang irgend eines der gewoͤhnlichen oder einfachen Reflectionsinstrumente, z.B. 180°, uͤbersteigt; und wenn kein intermediaͤres Object sichtbar ist, mit dessen Huͤlfe der ganze Winkel durch zwei mit einem gewoͤhnlichen Instrumente angestellte Beobachtungen gemessen werden koͤnnte. In diesem Falle bedient man sich naͤmlich des einen der Zeigerspiegel, um das Bild des einen Objectes in das entsprechende Horizontglas zu reflectiren; und wenn dieß geschehen ist, so bringt man das Fernrohr in die Linie irgend eines imaginaͤren, zwischen den beiden Objecten gelegenen Punktes, der z.B. von dem einen Objecte um 85 und von dem anderen um 95 Grad entfernt ist. Hierauf bedient man sich des anderen Zeigerspiegels, um das Bild des anderen Objectes in sein Horizontglas zu reflectiren, so daß die reflectirten Bilder beider Objecte in dem Felde des Fernrohres in genaue Coincidenz kommen. Die Summe der auf den Gradbogen abzulesenden Winkel gibt den ganzen, zwischen den beiden Objecten befindlichen Winkel. In Fig. 71 ist A, A. der Gradbogen des Sextanten, der von Null bis 120 in Grade und Viertelsgrade eingetheilt ist. In dessen Mitte bewegt sich um einen Zapfen der Zeiger B, der mit einem auf gewoͤhnliche Art eingetheilten Vernier versehen ist. C ist der Zeigerspiegel und D das Horizontglas, dessen unterer Theil versilbert ist, waͤhrend der obere Theil durchsichtig ist. E sind die dunklen Glaͤser zur Beobachtung der Sonne oder anderer hell glaͤnzender Koͤrper. F ist das in das Ocular G geschraubte Teleskop oder Fernrohr, welches sich in einer Roͤhre schiebt, und zum Behufe der Adjustirung seiner Hoͤhe mittelst einer Schraube hoͤher oder tiefer gestellt werden kann. K ist die Tangentenschraube mit dem gewoͤhnlichen Apparate, womit man den Zeiger langsam in Bewegung sezen kann, und eine Bindeschraube zur Fixirung des Zeigers an irgend einer Eintheilung des Gradbogens. L, L, L ist das Gestell des Instrumentes und O die Handhabe, an der man es haͤlt, wenn man sich seiner bedienen will. Die correspondirenden kleinen Buchstaben deuten die erwaͤhnten Huͤlfstheile an, auf deren Verbindung mit dem gewoͤhnlichen Sextanten, wie gesagt, die Erfindung des Patenttraͤgers beruht. Alle diese Huͤlfstheile sind wie die Theile eines gewoͤhnlichen Sextanten gebaut und auch mit Adjustirungen ausgestattet, die jenen der entsprechenden Theile eines gewoͤhnlichen Sextanten aͤhnlich sind. Der Gradbogen a, a ist von der Rechten zur Linken von Null bis 120 in Grade und Viertelsgrade getheilt, waͤhrend die Gradeintheilung an dem Gradbogen A von der Linken zur Rechten laͤuft. Der aus einer flachen Messingstange bestehende Zeiger b dreht sich um einen Zapfen, der aus dem Gestelle l, l, l hervorragt. Lezteres ist durch die Traͤger 1, 2, 3 mit dem gewoͤhnlichen Sextanten in Verbindung gebracht. Das Ende des Zeigers b ist mit einem Vernier ausgestattet, der uͤblicher Maßen eine zum Ablesen der Bruchtheile dienende Eintheilung hat. An demselben Ende befindet sich auch eine Tangentenschraube k, womit der Zeiger langsam vor- und ruͤkwaͤrts bewegt werden kann. Gesezt nun man haͤtte zwischen zwei auf verschiedenen Hoͤhen gelegenen Thuͤrmen, zwischen denen sich kein sichtbares Object befindet, einen horizontalen Winkel von 140° zu messen, so waͤre folgender Maßen zu verfahren. Man erfaßt das Instrument bei seinem Griffe und haͤlt dasselbe so, daß dessen Flaͤche so viel als moͤglich mit einer Flaͤche, welche durch die Objecte, deren Winkel gesucht werden soll, gelegt ist, parallel laͤuft. Dann sucht man mit dem Auge irgend einen imaginaͤren Punkt in der Flaͤche der beiden Objecte, wodurch der Gesammtwinkel in zwei Winkel von entsprechender Groͤße getheilt wird. Wenn man hierauf das Fernrohr auf diesen imaginaͤren Punkt gerichtet, so dreht man den Zeiger so lange nach Rechts, bis das Bild jenes Thurmes, der sich rechts von der Gesichtslinie befindet, von dem Zeigerspiegel C in den Horizontspiegel D und von diesem auf das Auge zuruͤkgeworfen wird. Dann fixirt man den Zeiger B an dieser Stelle des Gradbogens; und wenn dieß geschehen ist, so dreht man den Zeiger b so lange von Null aus nach Links, bis der zur Linken der Gesichtslinie befindliche Thurm von dem Huͤlfszeigerspiegel c auf das Huͤlfshorizontglas d reflectirt wird, worauf man denselben Thurm mittelst der Tangentenschraube in dem Sehfelde des Fernrohres mit dem Bilde des anderen Thurmes genau in Coincidenz bringt. Wenn nunmehr auch der Zeiger b an seiner Stelle fixirt worden ist, so liest man die beiden Winkel von dem Gradbogen ab, wo man dann durch Addition dieser Ablesungen den zwischen den beiden Thuͤrmen befindlichen und gesuchten Winkel von 140° erhalten wird. Ist der zu suchende Winkel ein senkrechter anstatt eines waagerechten, so besteht der ganze Unterschied in der Anstellungsweise der Beobachtung darin, daß das Instrument mit seiner Flaͤche senkrecht gehalten werden muß, und daß man das Bild des uͤber der Gesichtslinie befindlichen Objectes mit dem Zeigerspiegel des Gradbogens A in das Sehfeld des Fernrohres herabzubringen hat, waͤhrend das Bild des unter der Gesichtslinie befindlichen Objectes durch den Zeigerspiegel des Gradbogens a in eben dieses Sehfeld emporgeschafft werden muß. Wir wollen als Beispiel annehmen, es handle sich an der Kuͤste um Messung der Sonnenhoͤhe mit einem kuͤnstlichen Horizonte, wenn die Sonne 10° vom Zenithe entfernt ist oder mit dem Horizonte einen Winkel von 80° macht: eine Hoͤhe, die sich mit dem gewoͤhnlichen Sextanten nicht messen laͤßt, weil der zu messende Totalwinkel 160° betraͤgt und mithin außer den Graͤnzen des Instrumentes gelegen ist. In diesem Falle nun richte man das Fernrohr auf irgend einen geeigneten imaginaͤren Punkt, der halben Weges zwischen der Sonne und ihrem in den kuͤnstlichen Horizont reflectirten Bilde gelegen ist. Dann bringe man das von dem kuͤnstlichen Horizonte reflectirte Bild der Sonne mittelst des Zeigers b so empor, daß es in dem Sehfelde des Fernrohres das Auge trifft, waͤhrend man das Bild der Sonne selbst mitelst des anderen Zeigers B so herabbringt, daß es mit dem reflectirten Bilde derselben zusammenfaͤllt. Wenn beide Bilder in dem Sehfelde des Fernrohres in vollkommener Coincidenz sind, so gibt die Summe der beiden Winkel, welche man auf den Gradbogen des doppelten Instrumentes angedeutet findet, den Gesammtwinkel zwischen der Sonne und dem Bilde derselben in dem kuͤnstlichen Horizonte, und die Haͤlfte dieses Winkels ist das Maaß der scheinbaren Sonnenhoͤhe. In einigen Faͤllen duͤrfte es zwekmaͤßiger sepn, sich des Instrumentes zu bedienen, nachdem man den Zeiger des einen oder anderen Gradbogens vorher auf einen constanten Winkel gerichtet. Wenn z.B. der Zeiger b des Huͤlfssextanten auf 90° gestellt ist, so halte man, wenn zwischen zwei Objecten ein Winkel von 140° gemessen werden soll, das Instrument in einer Flaͤche, welche mit der durch die beiden Objecte laufenden Flaͤche parallel ist, und bewege es in dieser Flaͤche so lange, bis man den Reflex des linken oder des unteren Objectes durch das Fernrohr in dem Horizontglase d sieht. Der Huͤlfsquadrant oder Sextant muß uͤbrigens an dem gewoͤhnlichen Instrumente so angebracht seyn, daß man dieses auch fuͤr sich allein zum Messen eines Winkels benuzen kann. Ferner muͤssen an dem doppelten Instrumente die beiden Zeigerglaͤser eine solche Adjustirung haben, daß, wenn die Zeiger auf Null stehen, die Flaͤchen der Zeigerglaͤser mit den Flaͤchen ihrer Horizontglaͤser in Parallelismus sind. Was den Kreis betrifft, so sieht man in Fig. 72 einen sogenannten englischen oder Troughton'schen Reflectionskreis. A, A ist der graduirte Kreisbogen. B, B, B der dreifache Zeiger, der an jedem Ende mit einem Vernier, mit einer Tangentenschraube und mit einem zur langsamen Bewegung dienen den Apparate ausgestattet ist; C das Zeigerglas; D das Horizontglas, und E, F die dunklen Glaͤser des Zeiger- und Horizontglases. Alle diese Glaͤser projectiren wie gewoͤhnlich von jener Oberflaͤche des Kreises, die der Oberflaͤche, auf der sich die Graduirung befindet, gegenuͤber liegt. L, L, L, ist das Gestell des Kreises, und M, M ist ein secundaͤres Gestell, wie es sich gewoͤhnlich am Ruͤken der Reflectionskreise befindet, und zum Behufe der Unterstuͤzung der Glaͤser mit Zapfen daran befestigt ist. Die beiden Kreise sind mit ihren Ruͤken gegen einander gekehrt. Die kleinen Buchstaben bezeichnen an dem zweiten oder Huͤlfskreise Theile, welche den an dem ersten Kreise mit großen Buchstaben bezeichneten Theilen entsprechen. Es gibt mancherlei Faͤlle, in denen es sich um genaue Messung großer Bogen handelt, und in denen man aus der eben beschriebenen Vorrichtung Nuzen ziehen kann. In der Astronomie dient sie z.B. zum Messen der Entfernung zwischen Sonne und Mond, uͤber die groͤßte, im Nautical Almanac angegebene Distanz hieraus. So lange die Distanz klein ist, kann man die Mondhoͤhe nur mit einem Bogen messen; zu gleicher Zeit kann man aber auch die Distanz mit dem anderen beobachten, indem man die Stellung der Flaͤche des Instrumentes veraͤndert, und den Rand des Mondes nicht aus dem Gesichte laͤßt, waͤhrend der Horizont unterhalb auf ihn reflectirt wird. Ferner laͤßt sich mir dem kuͤnstlichen Horizonte jede erreichbare Hoͤhe eines Koͤrpers wessen. Zum Messen großer Angulardistanzen zwischen zwei Sternen ist das Instrument gleichfalls ganz passend; ebenso kann man die Meridianhoͤhe der Sonne damit finden, indem man deren Supplement zum gegenuͤberliegenden Horizonte mißt, wenn jener unterhalb durch Land verstekt seyn sollte. Bei geodaͤtischen Operationen kann man mit dem Instrumente nicht nur große Winkel messen, sondern der Geometer kann damit auch in einem und demselben Zeitmomente zu beiden Seiten eines Zwischenobjectes einen Winkel messen, wodurch allein eine Station fixirt werden kann. Da sich hiebei die versilberten Theile des Horizontglases nicht dicht an beide Seiten der durch das Auge des Beobachters gebenden Flaͤche annaͤhern, so sezt der zwischen ihnen befindliche Raum den Geometer in Stand, das intermediaͤre Object deutlich zu sehen, und sich also zu uͤberzeugen, daß er eine genaue Coincidenz der reflectirten Bilder mit demselben erzielt hat.