Un sestante, vedi figura a lato, è composto da una parte fissa costituita da due bracci (A e B) che sostengono un cerchio graduato (C) sul quale scorre un nonio.
Sopra i due bracci sono montati uno specchio semitrasparente fisso con il braccio (A) ed un cannocchiale (braccio B).
Il nonio è solidale con la parte che puo' ruotare (M) e che sostiene uno specchio ( specchio mobile).
Spostando il nonio si posiziona lo specchio mobile in modo da inviare la luce della stella in esame allo specchio fisso che a sua volta lo invia al cannocchiale.
Lo specchio fisso inoltre ,essendo semi trasparente, lascia passare anche un secondo raggio di luce, ad esempio proveniente dall'orizzonte, in modo che le due immagini, stella e orizzonte, si possano vedere contemporaneamente.
Muovendo la parte mobile e quindi il corrispondente specchio, si fa combaciare la luce della stella con quella dell'altra sorgente (orizzonte).
Quando si ottiene la coincidenza delle due fonti luminose
la lettura, in gradi, data dal nonio è l'angolo della stella in esame rispetto alla seconda sorgente.
In altre parole quando l'immagine della stella (sole)
coincide con l'orizzonte il nonio indica l'angolo corrispondente, cioè l'altezza in gradi dell'astro.
Nella seconda figura è schematizzato il funzionamento del nonio dove per semplicita' di disegno la parte graduata è riportata rettilinea mentre in realta' è su una circonferenza.
Se non dovessimo ottenere una lettura estremamente precisa il nonio non sarebbe necessario, al suo posto sarebbe sufficente una tacca di riferimento che consenta di effettuare la lettura sulla scala graduata.
Se questa tacca si posiziona tra due divisioni della scala graduata, ad esempio tra 15°40' e 15°50' ( vedi la sconda figura) potremmo al massimo stimare ad occhio se è piu' vicina alla meta' o ad un estremo, quindi potremmo dire
che la lettura è circa 15°45' avendo stimato che sia a meta' tra le due divisioni ( 15°40' e 15°50'), ma l'errore potrebbe essere molto alto infatti il valore vero potessere essere compreso tra 15°42' e 15°48' piu o meno intorno a 15°50' ma con un errore troppo grande per questo tipo di misura.
Per aumentare la precisione, il nonio al posto di una sola divisione di riferimento porta una scala ridotta in cui la divisione di riferimento ( la prima sul nonio, quella piu' lunga) indica la lettura, in figura 15°40', che si puo' fare con la precisione della scala graduata, mentre le altre divisioni servono a leggere il valore di interpolazione tra le due divisioni della scala a cavallo del riferimento del nonio (15°40' e 15°50').
Dalla figura è evidente che il valore è compreso tra 15°40' e 15°50', il valore completo della lettura sara' 15°40' piu' una frazione indicata dal nonio.
La lettura si fa semplicemente sulla divisione del nonio
che coincide con una qualsiasi della scala ( in figura è la 6 del nonio), quindi la lettura completa è 15°40' sulla scala, piu' 6/10 sul nonio, cioe' 15°40'+6' = 15°46'.
Il valore letto sul nonio è rapportato al numero di divisioni presenti, nell'esempio è rappresentato un nonio
con 10 divisioni, quindi la precisione che consente è 1/10 della scala graduata, se vi fossero 20 divisioni la precisione sarebbe 1/20 ( pari a 0,05') ecc.
Nel caso specifico la scala graduata ha le divioni ogni 10' quindi il nonio consente la lettura di 1'.
In molti casi anche questa approssimazione puo' non essere sufficente, quindi si deve ricorre ad un nonio con un alto numero di divisioni che risulterebbe eccessivamente ingombrante.
Per limitarne l'ingombro,il nonio, viene costruito su un tamburo circolare che sposta un corsore con movimento demoltiplicato e la lettura si esegue su tale tanburo.
