Costruzione di un sestante

A cura della classe 3^aC della Scuola Media Statale "Nicola Festa" di Matera

IL SESTANTE

In ogni tempo alcune civiltà hanno trovato il coraggio di abbandonare la terra ferma e di avventurarsi in mare aperto,  senza alcun contatto visivo con la costa e questo era possibile solo con la capacità di sapersi orientare utilizzando qualvolta qualche piccolo segnale o la osservazione attenta del cielo stellato o del movimento del Sole.  In epoca antichissima i Fenici navigarono tutto il Mediterraneo,  ma la cosa sorprendente è che molti di essi riuscivano anche a tornare a casa;  nell’antica Roma e nell’ancor più antica Grecia si navigava abitualmente nel Mediterraneo e già ci fu qualcuno che si spinse oltre le colonne d’Ercole  (Stretto di Gibilterra) ;  ma anche i Vichinghi della Scandinavia raggiunsero le Americhe,  gli Egizi anche con alcune imbarcazioni di papiro,  ma è sorprendente la capacità di navigare con delle piccolissime imbarcazioni degli indigeni della Polinesia.  Il più semplice strumento di navigazione ci viene dalla Cina:  la Bussola,  di cui parleremo in seguito.

 Lo strumento che serve a misurare l’altezza del Sole sull’orizzonte è il SESTANTE.

PRINCIPIO ASTRONOMICO

Posto il Sole a Mezzogiorno, all’equatore esattamente sulla verticale dell’osservatore,  cioè a 90° , per ogni grado di allontanamento verso nord o verso SUD si avrà una corrispondente diminuzione dell’altezza del Sole sull’orizzonte.(questa osservazione va fatta il giorno dell'equinozio) .

Es. : nello steso momento che il Sole è a 90° sull’equatore risulterà per l’osservatore spostato di 5° rispetto all’equatore, il Sole risulterà alto sull’orizzonte di  (90 – 5°) 85°.  Questa misura ci consente di trovare facilmente la nostra latitudine, cioè distanza di un punto dall’equatore.  Il calcolo è reso più complesso dal dover considerare la posizione del Sole durante l’anno, in quanto solo nei due giorni dell’equinozio il Sole è perpendicolare sull’Equatore, per il resto dell’anno il suo moto regolare lo porta a transitare sul Tropico del Cancro o sul Tropico del Capricorno,  entrambi a circa 23, 5° , che rappresenta l’inclinazione dell’asse terrestre sul piano di rivoluzione della Terra intorno al Sole.

  La osservazione sarà ricavata il 21 Marzo,  giorno dell’equinozio con una strumentazione molto,  molto approssimata che consente comunque di allineare con una certa esattezza i raggi solari spostando opportunamente due tubi in modo da far proiettare su una tavoletta di controllo esattamente l’ombra della sezione dei due tubi sovrapposti.

 Alla lettura sulla tavoletta deve essere visibile un 8 perfetto e in quella posizione si dovrà poter leggere su un goniometro l’angolo di inclinazione del tubo.  Tale angolo è l’angolo di incidenza dei raggi solari. Da questo valore si potrà ricavare la latitudine dell’osservatore. Come?

Di fatto osserviamo che considerando la luce come fascio di energia luminosa parallela a sé stessa otterremo che nello stesso momento in cui il raggio di Sole è perpendicolare  (90°) all’equatore, in quello stesso momento il raggio di Sole è inclinato di 10° rispetto ai 90° in un punto che sia a 10° di latitudine NORD o SUD.

Quindi la latitudine sarà corrispondente al punto  (90-10)=80°

Lo strumento riportato in disegno ha modificato il sistema di puntamento con tre matite sovrapposte, come ben si individua nel disegno.         

Nota illustrativa sul funzionamento:

procedere per fasi distinte (vedi relazione) alla predisposizione       dell'angolo di lettura. Tale angolo si rileva quando appaiono i raggi sul lettore nero, alzando progressivamente il listello superiore.

RELAZIONE

Nell'ambito di un più vasto studio dell'astronomia, iniziato già negli anni scorsi, abbiamo proceduto alla costruzione delle costellazioni con diversi metodi. Lo strumento allegato è una elaborazione effettuata per la misurazione dell'altezza del Sole nel giorno dell'equinozio

Costruiamo uno strumento  per misurare l'altezza del sole  sull'orizzonte

Materiale occorrente:

- Listello di legno  sagomato lungo cm. 70 , largo cm 3 , alto cm 1

- Listello di legno sagomato  lungo cm 50 , largo cm 3 , alto cm 1

- Listello di legno sagomato lungo cm 10 , come sopra.

- Cerniera di metallo  per anta a 180°

- tre matite senza mina

- goniometro in squadretta nautica

- elastici, nastro gommato, punes, un chiodo

Modalità di funzionamento per fasi

I°)  Allineamento sul piano orizzontale

2°)  Allineamento sulla direzione del fascio di luce solare

Per allineare lo strumento con la direzione della luce solare abbiamo posto un chiodo all'estremo di una linea mediana del listello di legno di base e quindi osserveremo l'ombra dello stesso chiodo.

Facendo ruotare lo strumento sul piano del banco, faremo collimare, cioè coincidere l'ombra del chiodo con questa linea.

3°)  Allineamento del secondo listello con i raggi solari

Per allineare il secondo listello con i raggi solari, solleveremo quest'ultimo sulla sua cerniera fin quando vedremo apparire sul riquadro nero i tre cerchietti solari che hanno attraversato perfettamente i cilindri vuoti rappresentati dai corpi delle matite.

- A questo punto si procederà alla lettura del goniometro con la base inferiore del secondo listello (quello mobile).

 Questo valore rappresenta l'altezza in gradi del sole sull'orizzonte; il valore angolare complementare , rappresenta la latitudine dell'osservatore, sempre nel giorno dell'equinozio.

Negli altri giorni si dovrà fare il calcolo, un po’ più complesso, ma non tanto, del dover tener conto dello spostamento del sole tra i due tropici.

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