Cirkumzenitál

Hvězdy, které prochází ve východní a v západní části almukantaratu, slouží především k určení zeměpisné délky (času), hvězdy, které prochází v severní a v jižní části almukantaratu slouží především k určení zeměpisné šířky. 

Ve spodní části přístroje se třemi stavěcími šrouby a děleným vodorovným kruhem je umístěn rtuťový horizont. Otočná alhidádová část má vstupní otvor, objektiv, nosič dvou střechově postavených rovinných zrcátek, posunutých ve směru jejich průsečnice, svírajících úhel přibližně 50 ° a zrcátko lomeného dalekohledu v prodloužené části alhidády. Je na ní též pomocná libela pro přibližné urovnání přístroje a odnímatelná okulárová část a hledáček s osminásobným zvětšením.

V přístroji vznikají dva obrazy téže pozorované hvězdy: "přímý" odrazem od jednoho ze střechových zrcátek a "rtuťový" cestou odrazu od rtuťového horizontu a od druhého zrcátka. Tyto obrazy se pohybují proti sobě ve svislém směru. Ze zákona odrazu paprsků od rovinných zrcadel (tj. též od vodorovné hladiny rtuti) a ze součtu úhlů v trojúhelníku (svislý řez sestavou) lze odvodit, že tyto dva svazky paprsků jsou rovnoběžné právě tehdy, když výška hvězdy nad obzorem je rovna úhlu sevřenému rovinami obou zrcátek. V tomto okamžiku oba obrazy splynou.

Způsob registrace okamžiku průchodu byl neustále vyvíjen. V modelu z roku 1922 byly pro zvýšení počtu registrací během průchodu jedné hvězdy danou výškovou kružnicí (almukantaratem) umístěny mezi objektiv a zrcátka dva tenké optické klíny, které jednotlivé pozorované hvězdy rozložily ve dvě složky vzdálené 50" nebo 90". Oba páry obrazů se pohybují vertikálně proti sobě, přičemž zde docházelo ke 4 koincidencím a 3 symetrickým polohám, které byly registrovány.

Posléze byly konstruovány různé mikrometry, které umožňovaly pomocí vhodných optických prvků před dvojicí zrcadel udržet po jistý okamžik dvojici obrazů hvězdy (nerozdělenou žádnými dalšími klíny) vedle sebe. Registrovaly se časy spínání nebo rozpínání kontaktů, spojenými s těmito optickými prvky; časům odpovídaly určité výšky hvězdy.

Mikrometry měly různou konstrukci. Například první soustavně používaný mikrometr prof. Buchara i novější mikrometr Ing. Baueršímy a Ing. Šuráně (s dokonaleji vyloučenými mrtvými chody) měly optický klínek s vodorovnou lámavou hranou, nakláněný kolem vodorovné osy. Mikrometr VÚGTK, který též dokonale odstraňuje mrtvé chody, užívá principu tzv. diasparametru, dvou klínků protiběžně otáčených kolem optické osy. 

V letech 1901 až 1902 vznikl první model cirkumzenitálu z dílen Josefa Jana Friče ve spolupráci s Františkem Nušlem. Model nemá ještě dvojici zrcátek, dvojice obrazů vzniká kombinací odrazů od hranolu a od rtuťového horizontu.

Druhý model konstruktérů Františka Nušla a Josefa Jana Friče pochází z roku 1905.

Poslední model konstruktérů je model z roku 1922. Parametry přístroje: průměr objektivu 60 mm, ohnisková vzdálenost 690 mm, zvětšení 140x, úhel zrcadel 50 ° . Je vybaven dvojicí klínů pro zvýšení počtu registrovaných časových okamžiků. V letech 1924 - 1947 byly tímto modelem určovány zeměpisné souřadnice geodetických bodů v Československé astronomicko-geodetické síti.

V roce 1950 byl prof. Emilem Bucharem opatřen mikrometrem, jehož konstrukční nedokonalosti byly sníženy novou konstrukcí Ing. Baueršímy a Ing. Josefa Šuráně z roku 1962.

V roce 1967 byl vyvinut nový cirkumzenitál z dílen VÚGTK. Je vybaven optickým mikrometrem, jehož princip anuluje mechanický mrtvý chod. Parametry přístroje: průměr objektivu 100 mm, ohnisková vzdálenost 1000 mm, minimální hvězdná velikost 6 mag. Přístroj je používán jako staniční od roku 1970.

V následujících letech bylo vyrobeno několik exemplářů, které byly v letech 1970 až 1990 používány pro určování variací šířky a korekce času na několika observatořích na celém světě. Některé exempláře byly vyrobeny s motorickým pohonem mikrometru a motorickým azimutálním pohonem.

V roce 1977 byly zkonstuovány nové verze cirkumzenitálu, avšak bez podstatných změn v optické cestě a v mikrometru. Byly vytvořeny dvě verze cirkumzenitálu - malá (průměr objektivu 50 mm, ohnisková vzdálenost 500 mm) pro polní astronomické práce a velká (průměr objektivu 100 mm, ohnisková vzdálenost 1000 mm) pro staniční observace.