Sulla cresta dell'onda

Strumenti nautici a riflessione

Il bisogno di rendere più accurate le misurazioni degli angoli richiedeva strumenti più precisi della balestriglia e del quadrante di Davis; sul finire del Seicento, appare il primo documento che accenna al principio della riflessione degli specchi piani, applicato alla misura degli angoli, ossia la Storia della Società Reale di Londra di Birch. Vi si menziona lo strumento a riflessione di Robert Hooke (1635-1703), ideato intorno al 1665 e presentato alla comunità scientifica l'anno successivo. Quest'ultimo era tuttavia munito di un solo specchio che consentiva la riflessione semplice, e quindi era inadeguato allo scopo, essenzialmente per l'instabilità delle immagini dell'orizzonte e dell'astro.

Hooke si rese conto dell'inconveniente e non riuscì a perfezionare il suo strumento, abbandonando il principio della riflessione e presentando, anni dopo, un quadrante con cannocchiali e specchi, che tuttavia non era applicabile all'uso nautico.

Strumento di Hooke
Lo strumento di Hooke da Gli strumenti a riflessione di G. B. Magnaghi (presso la biblioteca dell'Istituto Idrografico), che ne dà un'esauriente descrizione.

L'idea di avvalersi della riflessione degli specchi fu presa in considerazione da altri ricercatori, che studiarono il modo di correggere gli inconvenienti dello strumento di Hooke. Nel 1731, John Hadley (1682-1744) presentò alla Royal Society di Londra il suo ottante, a doppia riflessione mediante due specchi e un cannocchiale, formato da un arco di 45°, diviso in 90 mezzi gradi, ognuno dei quali corrisponde a un grado nelle osservazioni.

Ottante di Hadley
L'ottante di Hadley da Gli strumenti a riflessione cit., che ne dà un'esauriente descrizione.

L'astronomo Halley, che assisteva alla presentazione di Hadley, informò la Royal Society che Isaac Newton, intorno all'anno 1700, aveva già menzionato la sua invenzione di uno strumento analogo, di cui tuttavia non aveva fornito la descrizione. Tale omissione può trovare una spiegazione nella nota ritrosia di Newton a rendere pubbliche le sue invenzioni, e pertanto il merito del "primato" di Hadley resta immutato. Solo nel 1742, infatti, i discendenti di Newton scoprirono tra le sue carte uno scritto che conteneva tale descrizione, illustrata da un disegno, di cui fu data lettura il 28 ottobre alla Royal Society.

Ottante di Newton
L'ottante di Newton da Gli strumenti a riflessione cit.

Nel 1732 l'Ammiragliato britannico metteva a disposizione lo yacht Chatman per sperimentare in navigazione lo strumento di Hadley, che riscosse il plauso degli più insigni astronomi del tempo, dai fratelli Halley all'astronomo reale Bradely, da Flamsteed a G. B. Airy, direttore dell'Osservatorio di Greenwich.

Il merito di aver inventato gli strumenti a riflessione viene attribuito dagli Statunitensi a Thomas Godfrey, di Filadelfia, il quale sul finire del 1730 costruì uno strumento simile a quello di Hadley, presentato alla Royal Society due anni dopo. Ma né la Society né lo stesso Godfrey misero mai in dubbio l'originalità dell'invenzione di Hadley, comprovata da documenti inoppugnabili.

Ottante di Godfrey
L'ottante di Godfrey, da Gli strumenti a riflessione cit.

In Francia l'ottante fu usato nel 1736 durante una navigazione verso l'Estremo Oriente, e fu descritto nel 1739 dall'esploratore Jean-Baptist d'Aprés de Mannevillette, idrografo della Compagnia delle Indie. I primi esemplari francesi dovevano tuttavia essere all'incirca contemporanei alla produzione di Hadley, perché l'Istituto Idrografico della Marina possiede un ottante prodotto dal matematico francese Nicolas Bion (1652-1733), "ingegnere del Re" e costruttore rinomato di strumenti nautici, topografici e ottici, e di sfere armillari e terrestri. Tale strumento, firmato sul lembo graduato, è oggi privo degli specchi di riflessione ma non per questo è meno interessante, perché della vasta produzione di Bion pochi strumenti si sono salvati, tra i quali non sembrano essere noti altri ottanti.

Ottante di Bion
L'ottante di N. Bion, firmato sul lembo inciso, di proprietà dell'Istituto Idrografico della Marina

Un secondo ottante di proprietà dell' Istituto Idrografico, realizzato in legno di rovere, è firmato da William Duff ed è munito di due specchi, mentre la collimazione avviene attraverso tre forellini praticati nell'apposito mirino di ottone. La graduazione è incisa su avorio ed è numerata da 0° a 90°.

Ottante di Duff
L'ottante di Duff (XVIII secolo) di proprietà dell'Istituto Idrografico.

Nel 1757, dietro suggerimento del capitano di mare J. Campbell, alcune modifiche vennero apportate all'ottante, che assunse la forma del sestante, nel quale l'ampiezza dell'arco graduato è portata da 45° a 60°; inoltre il cannocchiale, applicato a un collare fissato al raggio di destra da cui inizia il lembo graduato, è puntato sullo specchio fisso in direzione pressoché normale a tale raggio, mentre precedentemente era fissato lungo il raggio al quale era applicato lo specchio fisso.

I primi strumenti erano costruiti in legno pregiato, generalmente ebano, e avevano la graduazione in avorio. Successivamente furono sostituiti da strumenti in ottone o bronzo, con gli assi di rotazione in acciaio, mentre la graduazione era incisa su una striscia d'argento, incastrata nell'arco metallico del lembo. Negli strumenti dotati di questo tipo di lembo la graduazione, molto delicata, si estendeva da 0° a 130° o 140°, valori massimi dell'angolo misurabile, ed era ottenuta con procedimenti di gran precisione, perfezionati nel tempo.

Dapprima si usarono raggi piuttosto grandi, come quello lungo tre piedi che Newton proponeva per il suo ottante; in seguito l'arte di dividere i cerchi in graduazioni sempre più precise progredì, specialmente per opera di costruttori inglesi e tedeschi - quali Ramsden, Reichembach,Throughton, Pistor e Martins - fino agli alti gradi di perfezione che sono stati raggiunti negli ultimi tipi di sestanti, ancora in uso fino a pochi anni orsono: questi hanno le graduazioni in argento con le più piccole divisioni di 10' e sono forniti di vernieri con microscopio, che consentono di effettuare le letture approssimate ai 10'', essendo in realtà i rispettivi valori di 5' e 5'', per effetto del raddoppiamento effettuato nella numerazione, onde tener conto del principio ottico dello strumento.

Sestante austriaco
Uno dei sestanti di proprietà dell'Istituto Idrografico, sul quale è ben leggibile la scritta incisa "K.K.M . N°201". Probabilmente di fattura austriaca, a suo tempo è evidentemente appartenuto alla marina austro-ungarica, come indicano le iniziali che stanno a significare "REAL IMPERIAL MARINA".

Sestante usato da Luigi Amedeo di Savoia
Sestante dell'Istituto Idrografico. Fu impiegato da Luigi Amedeo di Savoia, duca degli Abruzzi che, nel 1899-1900, navigò verso il Polo Nord con la "Stella Polare", come fu rinominata la baleniera "Jason" che, anni prima, aveva condotto F. Nansen in Goenlandia. I risultati dell'impresa furono poi elaborati presso l'Istituto Idrografico, che aveva fornito gli strumenti e la cartografia necessaria all'impresa.

Sestante Plath
SESTANTE PLATH, dell'Istituto Idrografico della Marina. Nei sestanti moderni il dispositivo di lettura a nonio è stato definitivamente sostituito da quello a rullo, meno pregevole del precedente ma molto più pratico.
Il Sestante Plath, interamente in ottone e custodito nell'apposita cassetta di mogano, è fornito di monocolo prismatico 6 x 30 e incorpora un dispositivo d'illuminazione con alimentazione a batteria.
A cura di Paola Presciuttini
en