EQUINOZIO DI PRIMAVERA - 21 Marzo 2010

 

IL CALCOLO DELLA LONGITUDINE

Il meridiano 0° nel parco dell’osservatorio di Greenwich

 

 

Il problema della determinazione della longitudine è rimasto insoluto, e ha pesantemente condizionato la vita e l’attività dei naviganti, sin dalla più remota antichità, e non è stato risolto che in  tempi relativamente recenti;  la fine del XVIII secolo.

I grandi matematici , astronomi e cartografi greci, avendo ormai raggiunta la conoscenza della sfericità della terra, compresero che per determinare la posizione di una nave in mare aperto era necessario creare un reticolo intorno alla sfera terrestre, e iniziarono a tracciare sulle loro mappe quelli che diventeranno i paralleli e i meridiani.

Ma mentre per i paralleli esisteva una soluzione logica, in quanto si poteva considerare come parallelo “0°” l’equatore e parallelo “90°” il polo, non era invece possibile stabilire quale fosse il meridiano “0°”, in quanto la sfera non dava alcun punto di riferimento fisico.

Inoltre, nonostante l’esistenza di una elementare cartografia, basata su osservazioni dirette di naviganti e viaggiatori, era necessario stabilire le dimensioni della sfera terrestre.

Fu Eratostene di Cirene (276 - 194 a.c.) il primo ad effettuare un calcolo della lunghezza dell’equatore terrestre, con osservazioni della posizione del sole, giungendo incredibilmente ad un risultato quasi perfetto. Stabilì infatti che l’equatore misurava 257.142 stadi ( 1 stadio = 157,5 metri), pari a 40.500 Km.

In realtà l’equatore misura 21.638,8 miglia marine pari a 40.075 Km.

Questa misurazione permise di tracciare mappe geografiche e nautiche più precise, avendo un’idea della distanza tra due punti conosciuti, ma non portò alcun progresso sul calcolo della latitudine in mare aperto.

Già dai tempi dei Fenici, e poi con le continue progressive osservazioni della sfera celeste e del moto degli astri, era possibile calcolare la latitudine in maniera sufficientemente valida. Si era infatti notato che mentre tutti gli astri sorgevano e tramontavano, la stella polare non sorgeva e non tramontava mai e che la sua altezza sull’orizzonte variava se si navigava più a Sud (ad esempio lungo le coste mediterranee dell’Africa) o a Nord (ad esempio lungo le coste della Turchia). Anche l’altezza del sole sull’orizzonte  al culmine del suo arco diurno  (passaggio al meridiano – mezzodì astronomico) poteva dare un’indicazione della latitudine, per cui era possibile navigare per parallelo e, con l’esperienza di migliaia di osservazioni, sapere quale terra si sarebbe incontrata su quel parallelo.

Il calcolo della longitudine continuava però a rimanere un mistero.  Mistero che portò al naufragio di un numero grandissimo di navi  e alla perdita di innumerevoli vite umane.

Tolomeo (100 – 178 d.c.), matematico, astronomo, cartografo greco fu probabilmente il primo a stabilire il meridiano “0°”, facendolo passare per la terra conosciuta più occidentale, le Isole Fortunate (le attuali Canarie), e a creare un reticolo di meridiani e paralleli sulle terre allora conosciute.

Ricostruzione del planisfero di Paolo Dal Pozzo Toscanelli, sul quale è stata inserita, in grigio, la reale posizione delle Americhe.

Purtroppo però, calcolando la lunghezza dell’equatore giunse alla conclusione che la misura corrispondeva a 179.428 stadi pari a 28.260 Km. e questa misura fu accettata per secoli da molti cartografi, soprattutto veneziani, e influenzò in maniera determinante il grande cartografo fiorentino Paolo dal Pozzo Toscanelli (1397 – 1482) che tracciò in maniera estremamente precisa, dal punto di vista delle forme, le mappe del mondo conosciuto, dal Zipango (Giappone) alle Isole Canarie e Azzorre.

E fu basandosi su queste carte, un vero e proprio planisfero, inviate da Toscanelli al Re del Portogallo, Alfonso V,  che Cristoforo Colombo basò la sua convinzione di “buscar el levante por el poniente”, considerando la navigazione verso ponente per parallelo la via più breve per raggiungere il Zipango, calcolando la distanza in 2700/3200 miglia.  Questo errore di calcolo portò Colombo alla convinzione di aver raggiunto le Indie.

Ancora agli inizi del 1700, quando ormai la navigazione commerciale aveva assunto aspetti importanti nella vita e nell’economia delle grandi nazioni marinare europee, il problema del calcolo della longitudine continuava ad assillare i naviganti, senza una soluzione accettabile per la loro sicurezza; molte erano ancora le navi che si schiantavano sugli scogli di coste che secondo i calcoli dei loro Capitani non avrebbero dovuto trovarsi in quelle acque, con la perdita di un gran numero di vite.

    Molti  astronomi e matematici tra i più brillanti d’Europa, quali  Galileo Galilei, Jan Dominique Cassini, Sir Isaac Newton, Edmond Halley (quello della famosa cometa), avevano prodigato ogni possibile sforzo per la soluzione del problema, diventato armai di primaria importanza, riuscendo anche a risolverlo con macchinosi e astrusi calcoli astronomici, fondati sulle fasi e la distanza apparente della luna da alcune stelle fisse o sulle orbite dei satelliti di Giove, ma questi calcoli eseguiti in laboratorio non erano di nessuna utilità per la soluzione del calcolo della longitudine sui velieri, soggetti a continui movimenti di rollio e beccheggio, i cui capitani erano ottimi marinai, poco avvezzi però a calcoli complessi  e, soprattutto, non disponevano degli strumenti  utilizzati negli osservatori astronomici.

Furono tentate anche soluzioni empiriche, talmente fantasiose e inutili, che non vale la pena di ricordare.

Nel 1707, l’ammiraglio di Sua Maestà, Sir Clowdisley, perse quattro delle cinque navi al suo comando e oltre duemila uomini dell’equipaggio sulle scogliere delle Isole Shilly, all’ingresso della Canale della Manica, in prossimità di Lands End. Il disastro era stato causato da un errore nella stima della longitudine.

Questo disastro, certamente non unico, perché molte erano ancora le navi che si perdevano per errori nel calcolo della posizione, ebbe  grande rilevanza nell’opinione pubblica e nei ristretti ambiti dell’Ammiragliato, per cui il Parlamento di Sua Maestà, nel 1714 istituì il famoso “Longitude act” che riuniva in un consesso posto sotto il controllo diretto del Parlamento, gli astronomi e i matematici più rinomati d’Europa, al fine di dare una soluzione all’annoso problema del calcolo della longitudine, stanziando inoltre quale premio a chi l’avesse risolto, l’astronomica cifra di 20.000 sterline (circo 20 miliardi delle vecchie lire).

Il gruppo di astronomi così costituito, coordinato dall’astronomo reale,  iniziò gli studi con grande solerzia, motivato anche dall’ingente somma messa a disposizione dalla Corona, seguendo però ancora la via astronomica e matematica, già tracciata dagli illustri predecessori sopra nominati, ma a risolvere il problema fu un semplice orologiaio, di umili origini, l’inglese John Harrison.

John Harrison

  Egli capì che per calcolare la longitudine era sufficiente che ogni nave fosse dotata di un orologio in grado di segnare sempre l’ora “esatta”, quella di Londra, per esempio, ed un semplice confronto con l’ora di bordo, avrebbe istantaneamente fornito il meridiano sul quale si trovava la nave, e quindi la sua longitudine.

Vediamo ora, nella maniera più semplice possibile il ragionamento seguito da John Harrison; poiché la terra impiega 24 ore per compiere un’intera rotazione di 360°, un’ora equivale ad un 24esimo di giro, ovvero 15°di longitudine e, ancora più particolarmente, 4 minuti equivalgono a 1°.

La difficoltà consisteva ora nel costruire un orologio che potesse dare l’ora esatta a bordo di un veliero, soggetto a continui movimenti di rollio e beccheggio, a temperature, umidità, condizioni atmosferiche generali fortemente differenziate nel corso di un viaggio.  Tale orologio non esisteva neppure a terra, infatti gli orologi del tempo erano basati sulla legge del pendolo che non poteva assolutamente essere utilizzato a bordo.

John Harrison, uomo di bassi natali, senza alcuna conoscenza astronomica o matematica, iniziò la sua battaglia contro gli uomini più insigni e famosi del tempo, inimicandosi in particolare il Reverendo Nevil Maskelyne, l’astronomo reale, che contestò sino alla fine l’idea di Harrison, usando sporche manovre verbali in seno alla Commissione nonché un tentativo di sabotaggio dell’opera del rivale.

L’astronomo reale Rev.do Nevil Maskelyne

John Harrison iniziò la costruzione del suo orologio, un macchinario quasi privo di attriti, che non abbisognava di lubrificazione, eseguito con materiali inattaccabili alla ruggine, in grado di mantenere le parti mobili in perfetto equilibrio reciproco, anche in  condizioni di forti movimenti del veliero, usando per gli ingranaggi sia il legno, soprattutto il “legno santo”, durissimo e autolubrificante, che metalli diversi che compensavano tra loro  la dilatazione e la contrazione dovuta alle differenti temperature.

il Cronometro H1

Dopo oltre 19 anni di lavoro, nel 1735, Harrison presentò alla Commissione della Longitude act, il suo orologio, denominato “H1”, perché venisse accertata la sua efficienza su una nave di Sua Maestà.  Il nuovo congegno aveva notevoli dimensioni e il suo peso superava i 38 Kg., ma la sua precisione era veramente straordinaria.  Dopo molte insistenze, sempre avversato dagli studiosi della Commissione, l’H1 venne imbarcato sulla H.M.S. CENTURION per una traversata da Londra a Lisbona. Il risultato fu più che soddisfacente, ma la minima differenza di longitudine tra i due scali, fece buon gioco ai suoi avversari e detrattori che considerarono l’esperimento privo di valore. 

Harrison ottenne però un modesto anticipo, per continuare nei suoi tentativi di costruire una macchina del tempo affidabile e maneggevole.

il Cronometro H2

Un secondo modello, denominato”H2”, con caratteristiche e ingombro molto simili al precedente, ma con interessanti miglioramenti tecnici e meccanici, fu presentato alla commissione nel 1739, ma le sue prove in mare risultarono difficili perché l’Inghilterra era in guerra con la Francia.  Harrison decise di costruire un terzo orologio,  denominato “H3”, che presentò alla Commissione nel 1741. Ottenne ancora un altro anticipo per continuare il suo lavoro e arrivare alla costruzione di un cronometro di dimensioni e ingombro contenuti, di facile utilizzo e massima precisione.  Harrison non chiese di provare il suo “H3” ma si dedicò alla costruzione di un cronometro, molto più piccolo dei precedenti che completò nel 1759. Si trattava di un orologio praticamente perfetto; circolare, con un diametro di appena 12 centimetri,  un peso di  soli 1300 grammi, e una incredibile precisione.

  

il Cronometro H3

All’interno delle sue due custodie d’argento finemente cesellate c’era la meraviglia dei suoi minuscoli ingranaggi che giravano sorretti da rubini e diamanti per limitare l’attrito.

Finalmente,nel 1762, Harrison ottenne l’appoggio che gli occorreva per dimostrare che con il suo cronometro il “problema del calcolo della longitudine” poteva considerarsi definitivamente risolto, con un metodo semplice, facilmente applicabile ai fini della navigazione, senza la necessità di avere una profonda conoscenza della matematica e dell’astronomia. L”H4” fu imbarcato sulla H.M.S. DEPTFORD , custodito dal figlio di John Harrison, William. La traversata atlantica durò quasi tre mesi, con condizioni di tempo molto avverse, ma quando la commissione, inviata da Londra per controllare l’esattezza del cronometro, salì a bordo, poté constatare che in 81 giorni di navigazione il cronometro aveva perso solo 4 secondi!

il Cronometro H4

L’H4 tornò a Londra, sempre custodito da William Harrison, sulla H.M.S. MERLIN. Il viaggio di ritorno fu particolarmente travagliato dal tempo avverso ma quando, il 24 marzo 1762 , la nave giunse in porto, il cronometro era ancora perfettamente funzionante.

  Tutte le condizioni poste dal Longitude act erano state completamente adempiute da John Harrison, ma ancora una volta la Royal Society e la Commissione non vollero concedergli la somma di 20.000 sterline che pur si era così evidentemente meritata.

Ricevette solo un premio di 1500 sterline in quanto la Commissione considerò che “ gli esperimenti finora condotti sull’Orologio non erano stati sufficienti per determinare la Longitudine”.

Fu  organizzata  una  seconda  prova  per H4 che  venne  imbarcato  sulla  H.M.S. TARTAR,  in partenza

il 28 marzo 1764, da Portsmouth per le Barbados dove giunse,  dopo cinque mesi di viaggio, accusando un errore di soli 15 secondi.

Ormai il problema della longitudine era effettivamente risolto, ma John Harrison non ricevette mai l’intero premio, nonostante una petizione accolta favorevolmente da Re Giorgio III.

John Harrison morì il 24 marzo 1776, all’età di 83 anni.

Risolto il problema della longitudine restava ora solo quello di costruire cronometri marini meno costosi e in tempi più rapidi.   A questo si dedicarono orologiai inglesi e francesi con costante successo, tanto che la produzione di cronometri di bordo passò da uno nel 1737 a oltre cinquemila nel 1815.

La Compagnia delle Indie fu la prima a dotare tutte le sue navi di cronometro, ma considerati  i grandi vantaggi, soprattutto di natura economica, ottenuti con l’uso del cronometro che permetteva di conoscere sempre la posizione, rendendo i viaggi più veloci, con una notevole diminuzione delle perdite di naviglio, lo strumento entrò a far parte delle dotazioni di bordo come ogni altra cosa essenziale, quali la bussola e il sestante.

L’osservatorio di Greenwich

Solo nell’ottobre del  1884, la "Commissione Internazionale dei Meridiani", riunita a Washington, stabilì che il meridiano passante per l’Osservatorio di Greenwich sarebbe stato considerato in tutto il mondo quale  “meridiano fondamentale o meridiano zero “ e che tutte le longitudini sia ad est che ad ovest sarebbero state calcolate a partire da questo meridiano da 0° a 180°.

Anche il giorno universale sarebbe iniziato alla mezzanotte di Greenwich  e misurato su un orologio di 24 ore(il famoso GMT – Greenwich Mean Time). Tutti paesi avrebbero adottato la data universale.

 

Nel nostro Museo sono esposti cinque cronometri marini, tutti  provenienti da bastimenti camoglini, in buono stato di conservazione:

N° 1 Cronometro PORTHAUSE & FRENCH – luogo di costruzione Londra – anno 1868 – donato da Clorinda

         Lanata.

N° 2 Cronometro NEIL BROTUERS – luogo di costruzione Belfast – donato da Luigi Bozzo.

N° 3 Cronometro JOHN POLE – luogo di costruzione Londra – donato da G.Prospero Costa.

N° 4 Cronometro JOHN HUTTON- luogo di costruzione Londra – anno 1868 – donato da Angelina Degregori

        Repetto.

l'"Angolo del Narcissus"

N° 5 Cronometro JOSEPH SIMMON – luogo di costruzione Londra – anno 1850.  

il cronometro

JOSEPH SIMMON

   

Quest’ultimo cronometro ci è particolarmente caro; donato dai nipoti dell’armatore Lazzaro Bertolotto si ritiene sia stato a bordo del Narcissus, la nave di Conrad.

Restaurato nel 2008, è perfettamente funzionante e tutte le mattine, anche quando il Museo osserva il giorno di chiusura, viene caricato dal nostro collaboratore volontario Gino Anselmi.

In questi tempi di cronometri elettronici il nostro Gino è forse l’ultimo uomo al mondo a caricare giornalmente, ogni mattina, il cronometro come si è fatto su ogni nave dal 1800 sino a pochi anni fa, e di questo compito va particolarmente fiero.

 

 

 

 

 

BIBLIOGRAFIA:

La scoperta della determinazione della longitudine – Com.te Ernani Andreatta Conservatore del Museo Marinaro Tommasino/Andreatta Chiavari.

Longitudine – Dava Sobel – Edizione Rizzoli – 1995.

Gli strumenti dei velieri di Camogli – Pro Schiaffino – Quaderni del Museo 7 – 10  Nuova Editrice Genovese 1993.

Il Mondo – Il Primo Meridiano di Greenwich – La misura della Longitudine - Globalgeografia.com.

 

----------------------------------------------------------------------------------------------------