STEP 18: IL FRANCOBOLLO



Come già riportato nel "POST 6 : I SIMBOLI" , il francobollo raffigura il cerchio ripetitore di Borda (in tedesco "Borda-Kreis", scritta a sinistra del disegno). Fu emesso dalla Deutsche Bundespost (DBP, 1947-1989), amministrazione postale della Germania Ovest, il 10 aprile 1981 ( "FUR DIE JUGEND 1981" letteralmente "per i giovani 1981"). Il prezzo di emissione era 40+20 Pfenning, vecchia moneta tedesca.

STEP 16: ANATOMIE


Fig.1 : cerchio ripetitore nella sua totalità, in funzione, pronto per le misurazioni e in posizione verticale
Fig.2 : piccolo triangolo "regolatore" che permette alla vite centrale di compiere movimenti lenti e precisi.
Fig.3 : strumento visto dall'alto e "aperto" per mostrare i telescopi.
Fig.4 : bobèches per supportare le candele durante l'osservazione notturna.
Fig.5 : cerchio azimutale.
Fig.6 e Fig7. : due viste delle pinze in posizioni differenti disposte in base alla misurazione.
Fig.8 : nonio di una delle alidade imperniata sul cerchio graduato.
Fig.9 : grande molla chiusa che tiene il cerchio fermo, al centro si può anche vedere la vite senza fine che permette il movimento.
Fig.10 : molla aperta in modo che il cerchio possa ruotare liberamente.


STEP 15: I NUMERI

  •  60 : il cerchio graduato era in gradi sessagesimali, cioè in base 60, partendo dal grado, il primo sessantesima parte del grado e secondo sessantesima parte del primo e 1/3600 del grado.
  • 360 : i gradi angolari disponibili sul cerchio graduato.
  • 551'584.7 : la lunghezza , in tese, misurata da Delambre e Mechain, dell'arco di meridiano di Parigi, da Dunkerque a Barcellona. Misurazione ottenuta con il cerchio ripetitore.
  • 90 : i triangoli risolti nella misurazione effettuata da Delambre e Mechain.
  • 500'000 : gli angoli misurat da Delambre e Mechain con il cerchio ripetitore.
  • 1/10'000'000 : frazione del meridiano misurato da Delambre e Mechain originariamente adottata per definire il metro come unità di misura.

STEP 14: TASSONOMIA

Cliccando sul link qui sotto è possibile vedere l'albero tassonomico del nostro strumento: ho scelto di non riportarlo direttamente nel post perchè lo spazio disponibile non sarebbe stato sufficiente per visionarlo al meglio.



STEP 7: IL MITO

Fin dai tempi antichi l'uomo ha sempre cercato di capire e studiare il pianeta terra e la sua forma. Intorno alla metà del XIX secolo questa ricerca è nel clou, grazie allo sviluppo e progettazione di nuovi strumenti e metodologie. In questo contesto un gruppo di sei scienziati, tre russi e tre inglesi dalle ideologie e personalità totalmente differenti e talvolta contrastanti, intraprende una avventurosa e pionieristica spedizione nell'Africa Australe per misurare con precisione il meridiano terrestre. Il viaggio incomincia bene e i sei scienziati iniziano a condividere una buona amicizia, ma quando è il momento di prendere le prime misurazioni e svolgere i primi calcoli si generano dissapori. In particolare i francesi volevano fare a loro modo e con i loro strumenti, viceversa i russi, patriottici e orgogliosi della propria nazione, erano intenzionato ad utilizzare solamente metodologie del proprio paese : non si riusciva a trovare una soluzione e i giorni passavano senza ottenere misurazioni e dati concreti. Un giorno, mentre per l'ennesima volta Murray e Zorn, il primo inglese l'altro russo, discutevano su quale strumento utilizzare, passa li vicino un uomo, viandante, povero, ma ricco di conoscenza. Egli suggerisci ai due litiganti di usare uno strumento che chiama "cerchio che si ripete", che aveva visto utilizzare in uno dei suoi viaggi. Murray subito capisce che stava parlando del cerchio ripetitore e lo propone agli altri membri del gruppo: per la prima volta sono tutti d'accordo e grazie a questo strumento, arrivato tramite il viandante nel momento del bisogno, riescono a portare a termine la missione e tornare in patria vittoriosi. 














Storia tratta da: Jules VERNE, Aventures de trois Russes et de trois Anglais dans l'Afrique australe, Francia: Hetzel, 1872.

https://it.wikipedia.org/wiki/Avventure_di_tre_russi_e_tre_inglesi_nell%27Africa_australe

STEP 13: LA PUBBLICITA'

Non sono state rivenute pubblicità relative allo strumento, ma si può pensare alle caratteristiche che le avrebbero contraddistinte. Sicuramente una pubblicità sul cerchio ripetitore avrebbe dovuto mostrate un'immagine disegnata dello strumento con riportate alcune caratteristiche dimensionali e costruttive, il nome dei costruttori o dell'officina costruttrice e infine il prezzo. A mio parere non sarebbe stato necessario descrivere le sue funzionalità e modalità d'uso poichè si tratta di un oggetto diretto non a tutta la popolazione, bensì a un ristretto gruppo di scienziati/esperti già dotti sotto gli aspetti più tecnici.

STEP 12: NEL CINEMA

Dopo una lunga ricerca non sono stato in grado di trovare una narrazione cinematografica che contenesse il nostro strumento, ma in merito ho trovato interessante riportare il libro "La Meridienne" scritto da Denis Guedj che tratta delle vicende di Delambre e Mechain durante il loro viaggio per misurare il meridiano terrestre da Dunkerque a Barcellona. Ancor più interessante è che esso stava per divenire un film, con sceneggiature e copioni già pronti. Alla fine, però, Guedj non riuscì mai a realizzarlo. 

STEP 11: I COSTRUTTORI

Come già descritto nel post sugli inventori, il primo vero e proprio costruttore dello strumento fu Etienne Lenoir nel 1784 a Parigi (di cui si è precedentemente parlato nello STEP 9). In seguito furono Georg Friedrich von Reichenbach, nella sua officina. e Joseph von Fraunhofer a realizzare nei primi anni del XIX secolo la loro versione dello strumento a Monaco, in Germania. In Italia fu Giovan Battista Amici , verso la metà del XIX secolo, a costruirne una sua versione. Di fondamentale importanza, in questo ambito, fu anche la Troughton & Simms fondata da Edward Troughton e William Simms nel 1826 :situata a Londra, diventò, durante il 1800, una delle più importanti compagnie produttrici di strumenti scientifici di misurazione, tra cui il cerchio ripetitore. 


























Edward Troughton

William Simms (immagine non disponibile)

STEP 10: I LIBRI

Alcuni libri e articoli che citano lo strumento e ne tracciano il suo percorso nella storia:

Jean-Dominique CASSINIExposé des opérations faites en France en 1787 pour la jonction des observatoires de Paris et de Greenwich, Paris: De l'Imprimerie de l'Institution des Sourds-Muets, près l'Arsenal 1789.

cercle de Bordat. II, Paris : Baudoin, 

Edward TROUGHTON, An Account of the Repeating Circle and of the Altitude and Azimuth Instrument, London : printed by Arthur and Richard Taylor, 1821.

Scientific Instruments of the Seventeenth and Eighteenth Centuries and Their Makers, London: Portman Books, 1989.

Ken ALDER, The Measure Of All Things, New York : Free Press, 2002.


STEP 8: APPROFONDIMENTO SU BRONZO E OTTONE

 Il bronzo è composto da rame (Cu) e stagno (Sn); il suo primo utilizzo e anche più diffuso si registra nel "età del bronzo", periodo storico tra il 3400 a.C. e 600 a.C., in cui era impiegato per attrezzi, armi e corazze molto più leggere e resistenti dei materiali visti fino a quel momento. Presto cedette il passo al ferro ("età del ferro"). 





L'ottone è composto da rame (Cu) e zinco (Zn), si divide in ottoni ternari ottoni quaternari; Omero fu il primo a parlarne , mettendolo in relazione con Afrodite, dea della bellezza e dell'amore, denominandolo ορειχαλκος ovvero "rame della montagna" o "rame d'oro". Dal Medioevo in poi viene ampiamente utilizzato per costruire strumenti musicali grazie alle sue proprietà acustiche.

STEP 9: GLI INVENTORI

Jean-Charles de Borda e Etienne Lenoir inventarono, nel 1784, il cerchio ripetitore. Essi partirono dal cerchio di riflessione di Mayer modificandolo e perfezionandolo. Il nuovo strumento soppiantò completamente l'utilizzo del quadrante mobile nel campo della navigazione e dell'astronomia. Nella collaborazione tra i due possiamo considerare Borda come "la mente" mentre Lenoir come "il braccio" : infatti fu il primo ad assumere quest'ultimo per mettere in pratica i suoi progetti. Siamo in Francia alla fine del XVIII secolo; secolo in cui essa era una delle più grandi potenze del continente, ma caratterizzato da diverse guerre. In quest'epoca la navigazione e lo studio della superficie terrestre erano centrali: l'invenzione di Borda-Lenoir diede un grande contributo in entrambi gli ambiti.

                                                                                                            



 

 Biografia Borda  


STEP 8: I MATERIALI

Per costruire il cerchio ripetitore si decise di utilizzare leghe metalliche solide e performanti : in particolare bronzo e ottone. Il primo fu usato per la colonna principale che sostiene tutto lo strumento: infatti esso , oltre ad essere discretamente resistente agli sforzi meccanici, è molto elastico e resistente alla corrosione, soprattutto da acqua di mare, caratteristica fondamentale per l'uso molto frequente su imbarcazioni. Il secondo invece costituiva il cerchio graduato e la parte esterna del cannocchiale : ha notevoli proprietà meccaniche, possiede elevata durezza e resistenza a corrosione; inoltre molto adatto alla lavorazione e alle incisioni (cerchio graduato) per la sua duttilità e malleabilità. Le lenti del cannocchiale sono invece costruite in vetro, materiale trasparente e ideale per svolgere questa funzione. 

Bronzo

STEP 6: IL SIMBOLO

In questo step ho riportato due simboli rappresentanti il cerchio ripetitore: il primo presente su un francobollo e vera e propria immagine dello strumento, il secondo più astratto, che secondo me racchiude bene la sua funzione e utilizzo.

1. Simbolo del cerchio ripetitore raffigurato su un francobollo delle poste tedesche: Francobollo

2. Simbolo semplice e intuitivo che ho scelto per rappresentare lo strumento:


Come si può notare dall'immagine riportata, infatti, il simbolo è caratterizzato da una circonferenza che rappresenta il nostro cerchio e da due frecce con versi opposti che danno l'idea di ripetitività caratteristica della procedura di utilizzo.

STEP 5: APPROFONDIMENTO SU FUNZIONAMENTO E PROCEDURA DI MISURAZIONE (VIDEO)

Ho deciso di riportare questo video breve e molto interessante sul funzionamento dello strumento e la procedura di ripetizione utilizzata:



STEP 5: IL PRINCIPIO FISICO

Il cerchio ripetitore funziona grazie a un principio tanto semplice quanto efficace : si tratta di una procedura ripetitiva in cui, spostando i cannocchiali, si va a misurare più volte l'angolo tra due punti tramite lettura sul cerchio graduato. Eseguendo più volte la suddetta misura si è in grado di diminuire al massimo l'errore ed aumentare l'accuratezza. In particolare la procedura si può dividere in tre fasi: 

  1. I due telescopi sono allineati ciascuno ad uno dei due punti considerati e viene letto l'angolo corrispondente sul cerchio graduato (in figura angolo x).
  2. In seguito i due telescopi vengono ruotati insieme in modo che il telescopio inferiore punti verso il punto a destra (in figura punto D). Di conseguenza anche il telescopio superiore segnerà una diversa posizione. La posizione di quest'ultimo viene segnata.

  3. Il telescopio superiore viene riportato sul punto a sinistra (in figura punto G) : si misura sul cerchio graduato l'angolo tra la nuova posizione del telescopio superiore e quella segnata nel punto 2. Si otterrà un angolo il doppio di quello di partenza (in figura angolo 2x) che è più preciso. 
E così via si ripete il procedimento misurando angoli sempre più grandi (4x, 6x, 8x, etc...) e ottenendo, con ogni misura, un'accuratezza sempre maggiore . In questo modo , tramite un consistente numero di ripetizioni, è possibile ottenere un errore circa uguale a 0. 

STEP 4: LA SCIENZA

 Il cerchio ripetitore è uno strumento di misura utilizzato nel campo della Geodesia che è la scienza che studia forma e dimensione della terra e si occupa di calcolarne il campo gravitazionale e i fenomeni geodinamici. Essa è suddivisa in diversi ambiti a seconda dei metodi utilizzati : in particolare si possono distinguere geodesia geometrica, gravimetrica, dinamica, astronomica e spaziale. Questi , a loro volta, possono essere raggruppati in due macro categorie : geodesia operativa e geodesia teorica. Il cerchio ripetitore è stato utilizzato per lo più nel campo della geodesia geometrica che studia e misura parti della superficie della terra tramite rilevamenti trigonometrici (topografia, trigonometria). Questa branca geodetica trova le sue origini moderne nel 17° secolo con il metodo della triangolazione e della geodetica per la misurazione degli archi di meridiano e di parallelo terrestri a opera di W. Snellius. La tecnica migliorò con l'applicazione del cannocchiale (J. Picard) ai cerchi graduati e con l'introduzione dell'orologio meccanico a pendolo (C. Huygens). Iniziò poi la disputa geodetica incentrata sulla forma della terra tra cartesiani e newtoniani; si risolse nel 1738 con la vittoria degli ultimi grazie alla misurazione dell'arco di meridiano. Nei secoli successivi furono fatte altre misurazioni dell'arco, sempre più precise, che hanno portato alla determinazione dell'ellissoide definitivo (J.F. Hayford nel 1909). Dal 1960 in poi con l'introduzione di numerosi nuovi strumenti è stato sviluppato il metodo della trilaterazione che è usato tutt'ora.



Storia Geodesia




Wolfgang Torge, Geodesy,  Walter de Gruyter, 2001.

F.R. Helmert, Die mathematischen und physikalischen Theorieen der höheren GeodäsieLeipzig: Teubner, 1880 , Vol 1.

STEP 3: IL GLOSSARIO

 Cerchio ripetitore:

  • alidadi : sono quattro "asticciole" poste sul cerchio graduato, ognuna con il proprio nonio. Permettevano di puntare in maniera precisa ciò che si voleva misurare.
  • asse orizzontale di rotazione : posto sulla colonna e fissato grazie a una struttura a quadrato. 
  • base : può essere costruita in legno e ha la funzione di fornire un appoggio alla colonna.
  • cerchio graduato : cerchio verticale o orizzontale fissato sulla colonna che permette di misurare l'angolo di altezza.
  • cerchio azimutale : cerchio alla base della struttura che aiutava a capire come puntare e girare lo strumento.
  • colonna : conica, solitamente costruita in bronzo e libera di ruotare attorno alla verticale. Nel caso del cerchio ripetitore di Borda essa è alta 82 cm. L'estremità inferiore della colonna appoggia sulla base dello strumento, quella superiore si muove dentro una sede che è fissata ad una trave di sostegno. Quest'ultima caratteristica è riconducibile in particolare al modello di Georg Friedrich von Reichenbach.
  • contrappesi e sistema di leve : strutture aggiuntive per compensare le flessioni del tubo del cannocchiale dovute al suo peso.
  • filo a piombo : filo con un contrappeso di piombo, serviva per verificare la posizione reciproca dei telescopi.
  • lente obiettiva : è la lente del/i telescopi lontana dall'occhio. Converge la luce proveniente dalla fonte e permette di osservare un immagine fedele dell'oggetto.
  • lente oculare : lente alla quale si accosta l'occhio per esaminare l'immagine ingrandita del punto in esame. Talvolta l'oculare può essere definito composto : in questi casi è costituito da un sistema di lenti.
  • molla : aperta o chiusa permette di bloccare o lasciare libero il tamburo.
  • morsetti : pinze che permettevano di tenere fissate delle misurazioni. Venivano applicati sul cerchio graduato.
  • tamburo : ruota cava che controbilancia il cerchio in situazioni inclinate e verticali, e gli permette un movimento lento o veloce attorno al proprio asse.
  • telescopio/i : elemento cruciale dello strumento. Muovendolo in direzione del punto che si voleva osservare, misurando l'angolo di altezza corrispondente tramite il cerchio graduato e ripetendo la misura più volte si era in grado di ottenere dati il più possibile corretti. Nel caso del cerchio ripetitore di Borda sono due, usati per misurare la distanza angolare tra due punti.
  • triangolo : pezzo piccolo, ma importante, fa leva sulla vite grande della base e permette movimento regolare e preciso.
  • viti : varie, tra cui quella più importante, senza fine, permette un movimento lento e preciso. Inoltre rilevanti anche le tre viti alla base.