Mese: Giugno 2021

Il livello di approssimazione degli strumenti a visione diretta, quali erano gli astrolabi, i quadranti, le balestriglie, non consentiva un progresso nella determinazione del punto nave, in particolare della longitudine. La più evidente necessità era quella di poter traguardare insieme l’orizzonte e un astro o contemporaneamente due astri, un’esigenza che intorno al 1660 trovò un primo tentativo da parte dell’olandese Joost van Breen con l’applicazione di un piccolo specchio al traguardo dell’orizzonte di una balestriglia. Tale strumento, di cui rimangono solo i disegni dell’inventore, chiamato spiegelboog o mirror staff, traducibile come balestriglia con specchio, si rivelò utile a tal punto da trovare impiego per circa 100 anni sulle navi olandesi della VOC (Vereenigde Geoctroyeerde Oostindische Compagnie – Compagnia olandese delle Indie orientali).

Successivamente, nel 1684, anche il grande scienziato inglese Robert Hooke (1635-1703) si cimentò realizzando uno strumento fornito di due regoli a compasso di cui uno costituito da un cannocchiale e l’altro corredato di uno specchio. Puntato con il cannocchiale, ad esempio l’orizzonte, era possibile, ruotando l’altro regolo, affiancare alla prima immagine quella riflessa di un altro oggetto. In teoria tutto sembra di facile impiego, in realtà l’immagine riflessa presentava una notevole instabilità particolarmente critica con i movimenti di una nave. Così dopo alcune prove l’inventore decise di abbandonare l’idea di impiegare uno specchio per la misura di angoli.

Il 6 maggio 1731, in una riunione presso la Royal Society di Londra, l’astronomo Edmond Halley (1656-1742), esponendo i suoi studi sui movimenti lunari che lo avevano convinto della loro utilità per la determinazione della longitudine in mare (si trattava del metodo delle distanze lunari), mise in evidenza l’assenza di uno strumento in grado di misurare agevolmente e con precisione le distanze angolari della Luna rispetto ad altri astri. Alla seduta era presente il suo a mico John Hadley (1682-1744), studioso di ottica, che l’anno prima aveva realizzato un quadrante costituito da due specchi che poteva essere la risposta a quanto lamentato da Halley. Così nella successiva seduta del 13 Hadley presentò le sue ricerche descrivendo lo strumento da lui ideato nell’estate del 1730. Halley, che non aveva partecipato alla seduta del 13, venuto a conoscenza dello strumento dell’amico, si ricordò che Newton già nel 1699 aveva descritto uno strumento di misura quale miglioramento del quadrante di Davis.

In verità Newton, caratterialmente motivato solo dai suoi studi teorici e disinteressato a dare conoscenza pubblica delle sue invenzioni, aveva descritto un quadrante a riflessione in un documento che aveva inviato ad Halley che stranamente lo aveva dimenticato e che comparirà solo dopo la morte dell’astronomo nel 1742. Il documento, corredato anche di un disegno dello strumento (quello da noi riprodotto), fu letto alla riunione della Royal Society il 28 ottobre di quell’anno. Ritornando al 1731, Hadley, incoraggiato dall’amico, dedicò diversi mesi al perfezionamento dello strumento passando da una disposizione orizzontale ad una verticale più maneggevole, ottenendo quello che prese il nome di ottante, così detto per avere il lembo, il bordo dell’arco su cui sono riportati i segni della graduazione, ampio 45°, l’ottava parte di un cerchio (360/8 = 45°).

La volvella, un termine derivato probabilmente dal latino volvere, ruotare (non a caso fu anche la denominazione attribuita alla primitiva bussola), è il nome di particolari artifici costituiti da uno o più dischi di vario materiale, girevoli intorno a un perno, impiegati per svariati scopi, come prodotto ludico, ausilio didattico, come abaco.

Comparse nel Medioevo, la maggiore diffusione delle volvelle si ebbe con l’avvento della stampa (1455), soprattutto nei testi con contenuto “scientifico” (inteso non nell’uso moderno) che nel ‘500 e ‘600 erano ricchi di illustrazioni capaci di estendere e completare quanto veniva trattato dall’autore. Tipicamente di carta o pergamena, la volvella era fissata a una pagina del libro che la conteneva ovvero veniva lasciato al lettore il compito di ritagliarla e costruirla.
Gli argomenti trattati di particolare interesse furono quelli di Cosmografia, un termine risalente alla seconda metà del ‘300, capace di coniugare la geografia con l’astronomia sferica, la parte dell’astronomia indirizzata allo studio delle posizioni apparenti e dei moti dei corpi celesti, con cui apprendere quelle nozioni utili a compilare oroscopi e predire gli effetti delle eclissi solari e lunari sulla salute dell’uomo.

Con le esplorazioni di nuove terre e di nuovi popoli si ebbe un particolare interesse verso l’astronomia da parte di quei lettori (cresciuti con l’avvento della stampa), spesso autodidatti soprattutto nella matematica, desiderosi di accrescere le basi teoriche della navigazione celeste per sentirsi più partecipi delle esplorazioni di regioni del mondo ancora sconosciute.
Così astronomi come l’inglese Johannes de Sacrobosco (1195-1256), il tedesco Petrus Apianus (1495-1552) e l’olandese Gemma Frisius (1508-1555) pubblicarono testi divulgativi di Cosmografia, inserendo diagrammi, illustrazioni e strumenti di carta, appunto le volvelle.

Le immagini qui riportate, tratte dal Cosmographicus liber (1524) di Apianus, riguardano una volvella quale ausilio didattico nella comprensione del notturlabio, indicato come Instrumentum syderale, con cui determinare l’ora di notte. Nel testo l’autore si rivolge in maniera diretta a un pubblico autodidatta offrendo loro, attraverso alcuni dispositivi mobili, la possibilità di compiere autonomamente semplici osservazioni astronomiche. Sotto l’aspetto didattico ed editoriale si trattò di un’idea vincente a tal punto che i metodi didattici di Apianus trovarono un seguito nei primi testi dedicati alla formazione dei marinai e piloti come il Breve compendio de la sphera y de la arte de navegar (1551) dello spagnolo Martín Cortés (1510-1582), un umanista con scarsa esperienza di navigazione e il più completo Arte de navegar (1545) del cartografo e cosmografo reale spagnolo Pedro de Medina (1493-1567).

La clessidra è un dispositivo di misura del tempo di passaggio per caduta di acqua o sabbia tra due ampolle di vetro.
Anticamente noto come clepsidra, termine di origine greca la cui etimologia significa dedurre acqua, essa trovò impiego in epoca classica per segnare lo scandire del tempo in particolari circostanze come turni di guardia e nell’attività forense. Quando poi la sabbia sostituì l’acqua tali orologi furono detti clepsamie, un termine ormai scomparso. In inglese le clessidre sono indicate genericamente come hourglass e poiché quelli a sabbia hanno in effetti soppiantato quelli ad acqua il termine più diffuso nella lingua anglosasone è sandglass.

A causa della fragilità del vetro delle ampolle, non ci sono pervenuti esemplari antecedenti il XVI secolo, mentre rappresentazioni iconografiche ad oggi catalogate si riferiscono al IV secolo. Una successiva testimonianza si ritrova solo nel ‘300 nell’Allegoria del Buon Governo (1338-1339) di Ambrogio Lorenzetti, un affresco della Sala dei Nove nel Palazzo Pubblico di Siena.

Invece le prime notizie documentate della presenza sulle navi di una clessidra (marine sandglass) si ritrovano negli inventari di bordo di unità del XIV secolo, ma con molta probabilità erano in uso già molto tempo prima.
Ne esistevano di varie dimensioni e quindi diverso intervallo e diversa accuratezza e quindi costo.
Vi erano clessidre da 4 ore, alte anche 60 cm, da mezz’ora di circa 30 cm e quelle da mezzo minuto e anche meno, di circa 12 cm.
L’accuratezza dipendeva sia dalla precisione di costruzione sia , soprattutto, dal tipo di sabbia impiegata. Limatura di ferro o guscio d’uovo in polvere, erano le sostanze delle clessidre più economiche, molto sensibili alla salsedine e all’umidità, mentre gli orologi più accurati prevedevano polvere di marmo macinata finemente in un mortaio, quindi bollita nel vino, essiccata, rimacinata e setacciata nove o dieci volte.
In ogni caso la precisione era piuttosto scarsa tanto da ricorrere alla media di due o tre clessidre girate contemporaneamente e non mancarono tentativi di miglioramento come quello di Daniel Bernoulli (1700-1782) di una clessidra sferica con fori distribuiti uniformemente allo scopo di avere uno scorrimento della sabbia il più uniforme possibile anche con diverse inclinazioni della nave.

La clessidra da mezz’ora, posta di lato alla bussola, veniva prontamente voltata dal timoniere. Otto ampollette, così era chiamato tale orologio (in igl. glass), costituivano una guardia (quattro ore). Al termine di ogni mezz’ora era anche rilevato e segnato sul giornale di chiesuola quelli che nell’800 erano detti arie di vento, una delle trentadue divisioni della rosa dei venti per poter calcolare la rotta.
Invece le ampollette più piccole da 30 s e anche meno erano impiegate per valutare la velocità della nave, un dato importante quanto conoscere la rotta indicata dalla bussola, informazioni che, insieme alla stima dello scarroccio e agli effetti delle correnti, permettevano di ottenere il punto stimato (dead reckoning).
Per una misura precisa della velocità erano impegnati due marinai, sincronizzati con opportuni comandi vocali: mentre uno controllava lo scorrere della sabbia l’altro contava lo scorrere dei nodi della sagola della barchetta filata fuori bordo.

L’informazione di velocità veniva quindi annotata, insieme agli altri dati di navigazione, sul giornale di bordo (logbook in ingl. tanto che la clessidra impiegata era detta log glass).

Tra le espressioni marinaresche che fanno riferimento alla clessidra vi era quella dei timonieri che mangiavano la sabbia quando per andare a mangiare o a dormire giravano l’ampolletta prima del tempo.