Balestriglia e quadrante di Davis
La necessità di misurare l'altezza degli astri sull'orizzonte, per determinare la latitudine e quindi la propria posizione in mare, è stata avvertita fin dall'Antichità.
Gli strumenti più antichi e più approssimativi furono l'astrolabio e la balestriglia, a visione diretta. Quest'ultima, chiamata anche scala di Giacobbe, consisteva in un bastone parallelepipedo perfettamente squadrato, lungo circa 70 cm, con quattro traverse chiamate castagnole, di lunghezza proporzionata alle quattro facce del bastone.
L'uso della balestriglia, da Gli strumenti a riflessione per misurare angoli, di G. B. Magnaghi (Milano, Napoli e Pisa, 1875), trattato ancora oggi fondamentale nel suo genere e consultabile presso la Biblioteca dell'Istituto Idrografico.
Dalla balestriglia si evolse - più efficace nel permettere una più accurata misurazione delle altezze degli astri - il quadrante di Davis, realizzato dall'esploratore inglese John Davis (1550-1605), quello stesso che, tra il 1585 e il 1587, effettuò una spedizione polare alla ricerca di un passaggio a Nord-ovest dell'America, scoprendo in quell'occasione lo Stretto che porta il suo nome, tra la Groenlandia e l'isola di Baffin. Nel 1594 egli pubblicò un'opera intitolata The seaman's secret, in cui dava la descrizione dello strumento da lui inventato.
Le figure mostrano come si impugnasse il quadrante di Davis, sia per osservare le altezze rispetto all'orizzonte del mare, sia con l'aiuto di un filo a piombo (da Gli strumenti a riflessione cit.)
Il quadrante è chiamato in inglese back-staff, perché si utilizza con le spalle rivolte al sole per evitare di esserne abbagliati, nel misurarne l'altezza sull'orizzonte. Si compone di due archi circolari graduati, aventi il centro in comune e raggi di lunghezza diversa, di cui quello di raggio minore ha un'ampiezza di 60° e quello con raggio maggiore di 30°.
Per osservare con l'orizzonte del mare, si dispone il mirino scorrevole dell'arco di raggio più corto secondo l'altezza del sole e si fa coincidere l'ombra del mirino al vertice dello strumento con il mirino sull'arco. Su quest'ultimo è praticata una larga fessura che lascia scorgere l'orizzonte in modo che, quando il mirino dell'arco si trova in un punto dove l'occhio scorge sia l'orizzonte sia la coincidenza dell'altro mirino, la somma delle letture eseguite in corrispondenza dei mirini sui due settori dà la distanza zenitale, perché le graduazioni cominciano dall'alto sul settore di 60°, e dal basso sul settore di 30°.
