ASTROLABIO, SESTANTE ed EFFEMERIDI

L’astrolabio è un antico strumento astronomico che permette di determinare la posizione dei corpi celesti (Sole, Luna, pianeti e stelle). Infatti, in greco antico significa “afferrare l’astro”. Per molti secoli, fino all’invenzione del sestante, è stato uno strumento di navigazione fondamentale per determinare la posizione di una nave. L’utilizzo di questi due strumenti è collegato alle effemeridi astronomiche (dalla parola greca ephemeris = giornaliero), ossia tavole numeriche, precompilate dagli astronomi, che riportano giorno per giorno la posizione prevista per gli astri. Le tavole sono utili per indirizzare le osservazioni visuali o astronomiche e per permettere ai naviganti di avere informazioni orarie in ogni  parte del globo. Anche il sestante, come il solcometro, sono entrati nella letteratura: Jules Verne lo fa utilizzare al  Capitano Nemo a bordo del Nautilus in “Ventimila Leghe Sotto i Mari.

L’astrolabio si basa sulla proiezione stereografica (proiezione di una sfera vista dal polo Nord su un piano che può essere il piano equatoriale o quello tangente alla sfera nel suo punto antipodale ad N chiamato S o polo Sud) e indica le posizioni degli astri e l’ora rispetto a una rete di coordinate. La sua invenzione è spesso attribuita a Ipparco di Nicea, (II secolo a.C.), uno dei massimi astronomi della storia, che contribuì allo sviluppo della teoria degli epicicli per spiegare il moto dei corpi celesti, presupponendo la Terra immobile e al centro dell’Universo. Al perfezionamento dell’astrolabio lavorarono Tolomeo, Teone, Ipazia, Eratostene, astronomi arabi e il viaggiatore e geografo arabo Leone l’Africano (1485-1554), che svolse in pieno Rinascimento un importante ruolo di mediazione tra l’Islam e il mondo occidentale.

Il sestante è uno strumento utilizzato per misurare l’angolo di elevazione di un oggetto celeste sopra l’orizzonte e si usa per stabilire la latitudine sulla base di un principio ottico. Il nome sestante deriva dal fatto che possiede una scala di 60°, pari ad 1/6 di circonferenza (analogamente, il precedente ottante è un dispositivo simile ma con una scala pari ad 1/8 di circonferenza, 45°). La scala del sestante, di 60° reali, è graduata in maniera doppia in modo da leggere direttamente il doppio dell’angolo formato dai due specchi montati sullo strumento che sfruttano il principio della doppia riflessione. Se un raggio luminoso subisce una doppia riflessione sullo stesso piano, allora l’angolo di deviazione (l’angolo tra il raggio incidente sul primo specchio e il raggio emergente riflesso dal secondo specchio) è il doppio dell’angolo formato dalle superfici riflettenti (δ =2α).

Sir Isaac Newton inventò il principio della doppia riflessione negli strumenti di navigazione, ma le sue ricerche non furono mai pubblicate. Successivamente due uomini, indipendentemente l’uno dall’altro, riscoprirono il sestante attorno al 1730: John Hadley (1682-1744), matematico inglese, e Thomas Godfrey, (1704-1749), inventore americano. Il sestante sostituì l’astrolabio, perché ha il vantaggio di traguardare un oggetto rispetto all’orizzonte, e non in relazione allo strumento, consentendo una misura più precisa. Quando l’orizzonte e l’oggetto celeste sono traguardati, sono fermi anche se l’imbarcazione si sta muovendo. Questo dipende dal fatto che l’osservazione in un sestante fa collimare due punti di vista: uno è un oggetto posto nella volta celeste attraverso lo specchio mobile, l’altro è l’orizzonte attraverso lo specchio fisso. Tramite una opportuna regolazione si porta l’immagine della parte bassa dell’oggetto celeste a toccare l’orizzonte. Viene poi letto l’angolo di elevazione dalla scala graduata. La misura si prende contemporaneamente all’ora e al giorno che sono utilizzate per estrarre dalle effemeridi i dati dell’oggetto celeste, utili al calcolo della posizione.

7531_3123_1589-006_944ASTROLABIO NAUTICO (Museo Galileo, FI, Francisco de Goes, 1608 Portogallo)  459px-Sestante_Marino.svgSESTANTE MARINO (wikipedia)
Un cerchio graduato come un goniometro e chiamato “madre” alloggia al centro le altre parti dello strumento:

  •  Un “braccio” rotante detto alidada
  • Una “lamina” su cui è incisa la proiezione di punti della sfera celeste ad una determinata latitudine (la lamina si cambia a seconda della latitudine più prossima).
  • La “rete”, una struttura ruotabile che si sovrappone alla lamina e indica, tramite le punte (o “fiamme”), la posizione di 20 – 30 stelle “fisse” ben note.
Il telaio lega tutti i componenti.

  • Solidale ad esso e opposto allo specchio fisso, si trova il “cannocchiale” utilizzato dall’osservatore per puntare gli oggetti.
  • Lo “specchio fisso” che è diretto verso l’orizzonte è solidale con l’armatura.
  • Il braccio detto “alidada” muove lo ” specchio mobile” che è diretto verso gli oggetti celesti.
  • L’Indicatore o “linea di fede” punta sull’arco per mostrarne la misurazione.

I sestanti professionali montano orizzonti artificiali, in cui lo specchio punta ad una bolla d’aria situata in tubo pieno di fluido, utili nel caso l’orizzonte sia nascosto e filtri per ridurre gli effetti della nebbia. Inoltre, sono in grado di misurare fino a 1 minuto di grado, che corrisponde a circa un miglio nautico, come abbiamo già visto. Un cambiamento di temperatura o un urto può deformare l’arco del sestante creando delle imprecisioni. Pertanto, è importante il materiale con cui è costruito e le modalità di conservazione.

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Informazioni su elenacosi

Insegnante di Scienze Naturali (Biologia, Chimica, Geologia, Astronomia) presso la scuola secondaria superiore
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