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Strumenti Nautici:Ottante,Quadrante riflettente,Octant,Astroscopio di Smith (parte 2)

Ottante alla rovescia.

Ottante, quadrante riflettente, octant, Astroscopio di Smith (parte 2)

*Gli oggetti Nautici sulle navi di ieri e di ogni tempo*

Strumenti Nautici  (Articolo n. 38 nella categoria: cercare altri articoli in “Cerca nel Blog” opp. In  ”Naviga in Filmati di Mare )

Nella foto di copertina:Ottante alla rovescia. Questo lato non viene mostrato, in fotografia, molto spesso. A destra, la vite per regolare l’orizzonte dello specchio. In alto, uno dei piedi su cui poggia l’ottante è appena al di sotto dell’asse del braccio indice. A sinistra il blocco note. Questo piccolo pezzo di avorio fu una delle chiavi di volta di questo strumento. Poco più grande di una miniatura, veniva utilizzato dal navigatore per registrare le sue letture.

Nel precedente articolo abbiamo visto cosa era un ottante, vediamo ora i vantaggi dell’ottante: l’ottante forniva una serie di vantaggi rispetto agli strumenti precedenti.

L’obiettivo era facile da allineare, perché l’orizzonte e le stelle sembravano muoversi insieme alla nave anche in presenza di rollio e beccheggio. Ciò creava anche una situazione in cui l’errore di osservazione era meno dipendente dall’osservatore, potendosi vedere direttamente entrambi gli oggetti in una sola volta.

Con l’uso delle tecniche di fabbricazione disponibili nel XVIII secolo, gli strumenti erano in grado di dare letture di grande precisione. Le dimensioni degli strumenti venne ridotta, senza perdita di precisione. Un ottante poteva essere grande la metà di un quadrante di Davis, senza aumento di errore.

Usando toni di ombreggiatura sui sentieri della luce, si poteva osservare direttamente il sole, mentre le ombre si spostavano fuori dal percorso della luce permettendo al navigatore di osservare stelle deboli. Questo ha reso lo strumento utilizzabile sia di notte che di giorno. Nel 1780, l’ottante ed il sestante avevano quasi completamente eliminato tutti gli strumenti precedenti.

Ottante, attribuito a John Hadley (British, 1682-1744), ca. 1740. Legno, ottone, avorio, 17-1/8 raggio pollici. Independence Seaport Museum, Philadelphia, dono di Austin B. Hepburn

Questo ottante si ritiene sia appartenuto a John Barry (1745-1803), il primo capitano navale nominato dal Presidente Washington e ricordato come il padre della Marina statunitense. Realizzato prima che lui nascesse, Barry l’avrebbe avuto di seconda mano, acquistato a basso prezzo, come un capitano di talento in erba o da un tutore. Si dice che è stato usato da lui, mentre era capitano della Marina a bordo delle navi Continental Lexington e Alliance, ed anche in un viaggio che successivamente ha fatto in Cina.
Ottanti sono stati utilizzati per la navigazione celeste e misurati gli angoli del sole sopra l’orizzonte per trovare la latitudine della nave.

Quadrante riflettente di Newton 

Il quadrante riflettente di Isaac Newton venne inventato intorno al 1699. Una dettagliata descrizione dello strumento venne fatta da Halley ma non venne pubblicata prima della sua morte avvenuta nel 1742. Non è noto il motivo per il quale Halley non pubblicò l’informazione durante il corso della sua vita, ma questo impedì a Newton di ottenere la paternità dell’invenzione che fu attribuita generalmente a Hadley e Godfrey.

Una copia di questo strumento venne realizzata da Thomas Heath e si pensa possa essere stata esposta nella vetrina del suo negozio prima che la notizia venisse pubblicata dalla Royal Society nel 1742.

Lo strumento di Newton usava due specchi, ma questi erano disposti in maniera diversa rispetto ai due specchi che si trovano nei moderni ottanti e sestanti. La figura sotto mostra la configurazione dello strumento.

Disegno di un quadrante riflettente di Newton. Da Memoirs of the Life, Writings, and Discoveries of Sir Isaac Newton di David Brewster, 1855 A-B - telescopio di puntamento C-D - braccio indice G - specchio d'orizzonte H - indice dello specchio P-Q - arco graduato

L’arco di cerchio di 45° (P-Q), era graduato con 90 divisioni di mezzo grado ognuna. Ognuna di queste divisioni era a sua volta suddivisa in 60 parti e ciascuna di queste in sesti. Ciò consentiva che la misurazione di un arco fosse indicata in gradi, minuti e sesti di minuto (dieci secondi). Così lo strumento poteva dare letture interpolate ai 5 secondi d’arco. Questa finezza di lettura era possibile solo per le grandi dimensioni dello strumento – il telescopio di avvistamento da solo era lungo circa 1,2 metri.

Il telescopio di puntamento (A-B), era montato lungo un lato dello strumento. Uno specchio d’orizzonte, era fissato, con un angolo di 45°, di fronte alla lente del telescopio (G). Questo specchio era abbastanza piccolo da consentire all’osservatore di vedere l’immagine nello specchio su un lato e di vedere direttamente avanti dall’altro. Il braccio indice (CD) era dotato di uno specchio indice (H), anch’esso posto a 45° rispetto al bordo del braccio indice. I lati riflettenti dei due specchi, erano nominalmente uno di fronte all’altro, in modo che l’immagine vista nel primo specchio era quella riflessa dal secondo.

Con i due specchi paralleli, l’indice segnava 0°. La vista attraverso il telescopio vede direttamente avanti su un lato e quella dallo specchio (G) vede la stessa immagine riflessa dallo specchio H (vedi particolare nel disegno).

Dettagli degli specchi del quadrante riflettente di Newton, mostranti il percorso del raggio di luce (rosso) attraverso lo strumento. L'immagine è ruotata di 90°, in senso antiorario, rispetto a quella soprastante.

Quando il braccio indice viene spostato da zero a un valore molto elevato, lo specchio indice riflette un’immagine che risulta in direzione della linea diretta di vista. Con l’aumentare dell’indice di movimento del braccio, la linea di vista per lo specchio si sposta verso (S) (a destra nell’immagine di dettaglio). Questo dimostra una carenza lieve con questa posizione dello specchio. Lo specchio orizzonte blocca la vista dello specchio indice quando ci si avvicina ad un angolo di 90°.

La lunghezza del telescopio di puntamento era notevole, in confronto alle piccole dimensioni dei telescopi sugli strumenti moderni. La scelta di Newton fu probabilmente dettata dalla necessità di ridurre le aberrazioni cromatiche. I telescopi a corte focali, prima dello sviluppo delle lenti acromatiche, producevano un livello notevole di aberrazioni, tanto da poter influire sulla percezione della posizione di una stella. Le lunghe focali erano la soluzione e questo telescopio avrebbe probabilmente avuto sia una grande lunghezza focale dell’obiettivo e una grande lunghezza focale dell’oculare. Questo accorgimento riduceva le aberrazioni senza comportare un ingrandimento eccessivo.

Il quadrante riflettente di Hadley. Venne costruito, seguendo le caratteristiche di quello di Newton, dal 1699

Versioni di Hadley :Hadley ne produsse due diverse versioni, ma solo la seconda è conosciuta ed è un ottante come quelli conosciuti oggi.

Quadrante riflettente di Hadley 

La prima versione del quadrante riflettente di Hadley era un semplice strumento con una cornice dotata di un arco di 45°. Nell’immagine a destra, dall’articolo di Hadley su Philosophical Transactions of the Royal Society, si può vedere un esempio della sua forma. Un piccolo telescopio era montato su di un lato della cornice. Un grande specchio indice era montato nel punto di rotazione del braccio dell’indice. Un secondo, più piccolo specchio d’orizzonte era montato sulla cornice, in linea con il telescopio di puntamento. Lo specchio d’orizzonte permetteva all’osservatore di vedere l’immagine dello specchio indice in una metà della vista e vedere un oggetto distante nell’altra metà. Una parte smerigliata, montata al vertice dello strumento, permetteva di osservare un oggetto luminoso. Essa era spostabile, fuori dalle guide, per consentire le osservazioni stellari.

Guardando attraverso il telescopio, il navigatore avrebbe visto un oggetto direttamente di fronte. Il secondo oggetto si sarebbe visto riflesso nello specchio d’orizzonte. La luce nello specchio d’orizzonte era riflessa dallo specchio indice. Muovendo il braccio indice, lo specchio indice poteva essere fatto ruotare in modo da rilevare qualsiasi oggetto fino a 90° rispetto alla linea diretta di vista. Quando entrambi gli oggetti si trovano nella stessa vista, allineandoli insieme permette al navigatore di misurare la distanza angolare tra di loro.

Pochissimi dei progetti originali di quadranti riflettenti hanno poi avuto attuazione pratica e quindi realizzati. Uno, costruito da Baradelle, è nella raccolta del Musée de la Marine a Parigi.

Ottante di Hadley

Il secondo progetto di Hadley ha la forma familiare di un moderno sestante. L’immagine sotto, ricavata da una pubblicazione della Royal Society, mostra tutti i dettagli.

Ottante di Hadley. Ha la forma familiare a chi ha visto un sestante.

Egli montò uno specchio indice sul braccio indice. Vi erano poi due specchi d’orizzonte. Quello superiore, in linea con il telescopio di puntamernto, era sufficiente piccolo da consentire la visione attraverso il telescopio oltre che l’immagine riflessa. L’immagine riflessa era quella proveniente dallo specchio indice. Come nello strumento precedente, la sistemazione degli specchi consentiva all’osservatore di vedere l’immagine dell’oggetto di fronte a lui e contemporaneamente quella riflessa dallo specchio indice a quello d’orizzonte. Il movimento del braccio indice consentiva la visione di qualsiasi oggetto presente in un angolo di 90°.

La differenza significativa di questo progetto era che gli specchi consentivano di tenere lo strumento in posizione verticale anziché in orizzontale e lasciava più spazio per la configurazione degli specchi senza subire interferenze reciproche.

Il secondo specchio d’orizzonte fu una innovazione molto interessante ed il telescopio era rimovibile Poteva essere rimontato in modo tale che il telescopio vedesse il secondo specchio d’orizzonte dal lato opposto del telaio. Montando i due specchi d’orizzonte ad angolo retto, l’uno rispetto all’altro, e permettendo il movimento del telescopio, il navigatore poteva misurare angoli da 0 a 90 ° con uno specchio e da 90 ° a 180 ° con l’altro. Questo rese lo strumento molto versatile, ma per ragioni sconosciute, questa funzione non fu mai implementata negli ottanti generalmente in uso.

Confrontando questo strumento con la foto di un ottante tipico nella parte superiore di questo articolo, si può vedere che le uniche differenze significative nel design più moderno sono:

  • La posizione dello specchio d’orizzonte e del telescopio è più bassa.
  • Il rinforzo interno del telaio è più centrale e robusto.
  • La posizione delle ombreggiature dello specchio indice è nel percorso tra l’indice e gli specchi orizzonte piuttosto che nella parte superiore dello strumento.
  • Sono utilizzate tonalità multiple per consentire diversi livelli di ombreggiatura.
  • Sono implementati toni distinti, sullo specchio d’orizzonte, per avvistare una posizione con sole basso o con un orizzonte molto luminoso.
  • Non è previsto il secondo specchio d’orizzonte.

Ottante di Hadley in legno con scala incisa a mano. 1730 : prof. Fausto CASI

Astroscopio di Smith

Caleb Smith, creò un ottante nel 1734. Lo chiamò Astroscope o Sea-Quadrant. Esso usava un prisma fisso abbinato ad uno specchio indice per inserire elementi di riflessione. I prismi fornivano dei vantaggi rispetto agli specchi dell’epoca in cui la lucidatura dei metalli era modesta e l’alluminatura degli specchi e la produzione di lastre di vetro con facce parallele era molto difficile da realizzare.

Nel disegno sotto, l’elemento d’orizzonte (B) poteva essere uno specchio od un prisma. Sul braccio indice, lo specchio indice (A) ruotava con il braccio. IL telescopio di puntamento era montato sulla cornice (C). L’indice non utilizza un nonio o altro dispositivo in scala (D). Smith chiamò il braccio indice dello strumento etichetta, alla maniera di Elton per il suo mariner’s quadrant.

Disegno dell'Astroscopio di Smith o Sea-quadrant

Diversi elementi dello strumento di Smith, lo resero inferiore all’ottante di Hadley ed esso non venne usato molto. Ad esempio, un problema con lAstroscope era l’angolo di osservazione. Guardando in basso, si aveva grande difficoltà nell’osservare rispetta a quando la testa era in posizione normale.

Articolo correlato:    http://filmatidimare.altervista.org/strumenti-nauticiorizzonte-artificialeartificial-horizon/?doing_wp_cron=1334319695#more-6813

2° Articolo correlato: http://filmatidimare.altervista.org/come-si-naviga-sul-mare-parte-6-sestante-quintante/

3° Articolo correlato: la parte 1°

Video: Paco Lanciano spiega come utilizzare il sestante per seguire una rotta in modo assolutamente preciso.

Video: Sestante tradizionale in ottone con scatola contenitore in legno. Il fascino del mare è rievocato da questo utile ed elegante strumento per la navigazione.

“Articolo a scopo didattico-istruttivo, divulgativo, informativo e ricreativo“

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