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livello elementare
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ARGOMENTO: INVENZIONI
PERIODO: XVIII SECOLO
AREA: INGEGNERIA
parole chiave: Smeaton, quadrante, Adams, faro di Eddystone
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Nel 1724, John Smeaton nacque nello Yorkshire. Sebbene la sua carriera di successo come ingegnere civile derivò dalla sua grande esperienza di progettista di canali, ponti, porti e altri progetti infrastrutturali, come la costruzione del faro di Eddystone, Tuttavia, furono i primi lavori di Smeaton negli studi sugli effetti del vento sulle acque come forza motrice e nella costruzione di strumenti matematici e scientifici, e in particolare il suo lavoro su uno “specolo rotante” migliorato, un precursore del moderno giroscopio, che influenzò il suo lavoro successivo e i suoi successi.
Curiosamente il suo background iniziale era nel campo del diritto, incoraggiato dal padre che avrebbe preferito che lui lo seguisse nella professione legale; di fatto la fissazione sin dall’infanzia di smontare e rimontare gli oggetti meccanici, comprendendone rapidamente i principi di funzionamento (a volte migliorandone l’impiego) fu predominante. Il padre lo mandò inutilmente a studiare legge a Londra nel 1742 ma, nel giro di pochi anni, Smeaton si rese conto che la professione legale non faceva per lui e convinse il padre a sostenere la sua carriera come costruttore di strumenti scientifici. In quel periodo fu fortemente coinvolto nella Royal Society con uno dei suoi primi articoli, “Un resoconto di alcuni esperimenti su una macchina per misurare la rotta di una nave in mare“, presentato nel 1753 e letto nel 1754. In parole semplici, l’articolo, purtroppo privo di illustrazioni, descriveva la costruzione, il funzionamento e la sperimentazione dello “speculum rotante” di Smeaton o trottola orizzontale, essenzialmente un prototipo di giroscopio o orizzonte artificiale, utilizzato per la navigazione marina.
In realtà lo strumento di Smeaton era basato su un lavoro precedente del noto costruttore di strumenti George Adams e del capitano John Serson.
La storia merita di essere approfondita
Nel 1738, George Adams sviluppò uno dei primi orizzonti artificiali, che utilizzava un sestante per misurare l’angolo tra il sole e la sua immagine su una superficie riflettente di mercurio. Adams era entrato nel settore degli strumenti di navigazione in tenera età, apprendista presso l’officina di James Parker, prima di aprire il proprio negozio nel 1738. Pochi anni dopo, nel 1743, il capitano della marina John Serson sviluppò uno speculum rotante, una specie di trottola utilizzata come livella per determinare la linea dell’orizzonte in condizioni di cattiva visibilità.
Illustrazione tratta dalla descrizione e dall’uso di un nuovo quadrante marino, per misurare l’altezza del sole dall’orizzonte visibile di George Adams, 1748 Eighteenth Century Collections Online (ECCO)Houghton EB75 Ad176 748d – Adams, Sea Quadrant.jpg – Wikimedia Commons
Le date hanno una certa importanza in quanto Serson fu l’inventore dello speculum rotante che poi venne utilizzato da Adams per il suo Quadrante ma che non fu in grado di sviluppare ulteriormente scomparendo tragicamente in mare sulla HMS Victory nel 1744.
Di fatto Adams costruì e descrisse nel 1748 il suo quadrante marino in un articolo, “The Description and Use of a New Sea-Quadrant” che descriveva due metodi “curiosi” per creare un orizzonte artificiale: uno utilizzando uno specchio galleggiante di mercurio ed un altro per mezzo di uno “speculum vorticoso”.
Lo strumento, pur essendo più pratico dei precedenti, non eclissò però l’ottante, che era stato inventato nello stesso periodo, né sopravvisse allo sviluppo seguente del sestante. Di questo quadrante sembra sia sopravvissuto solo un esemplare che ora risiede nella collezione del Mariners’ Museum and Park a Newport News, Virginia.
Questo è l’unico quadrante marino conosciuto realizzato da George Adams nel 1751. Il pezzo è firmato a mano, datato e numerato in serie dallo stesso Adams. Il pezzo fu acquistato nel 1774 da Francois Boyer, professore di navigazione e matematica presso la Royal Navy School francese di Lorient. Fa parte della collezione del Mariners’ Museum, Newport News, Virginia – Fonte e Autore Neochichiri11 George Adams sea quadrant.jpg – Wikimedia Commons
Torniamo a Smeaton, in uno dei suoi primi articoli, “Un resoconto di alcuni esperimenti su una macchina per misurare la rotta di una nave in mare“, 1753, basato sull’invenzione di uno speculum rotante per la navigazione marina, sviluppato dopo l’esame dell’articolo di Adams, decise di realizzarlo migliorandone le caratteristiche e lo sperimentò su una barca a vela sul Tamigi. La sperimentazione proseguì in mare aperto in una breve crociera sulla HMS Fortune 1, utilizzando come riferimento una bussola da marinaio modificata. I risultati furono però deludenti, restituendo inaccettabili errori di precisione in condizioni di mare mosso, a causa del rollio e del beccheggio della nave. Maggior fortuna ebbe invece la bussola da marinaio, da lui sviluppata in collaborazione con il dottor Knight, che risultò essere di qualità sufficiente per diventare un modello standard impiegato dalla Royal Navy. Nonostante l’insuccesso, lo strumento sperimentale di Smeaton segnò uno sviluppo significativo negli studi sugli orizzonti artificiali e può essere considerato un prototipo del moderno giroscopio.
Smeaton fu la prima persona ad essere titolata come “ingegnere civile” per differenziarsi dai precedenti ingegneri militari e, nel 1753, venne nominato membro della Royal Society in riconoscimento delle sue innovazioni negli strumenti marini e scientifici, nonché della sua ricerca sulla meccanica delle ruote idrauliche e dei mulini a vento. Tra il 1753 e il 1756 Smeaton si dedicò alla meccanica, acquisendo notevole esperienza sulla costruzione di ponti, chiuse e di strumenti per l’ingegneria, che lo portò ad essere raccomandato dalla Royal Society per progettare e costruire il nuovo faro di Eddystone nel 1756, situato a quattordici miglia da Plymouth nel Canale della Manica che, costruito tra il 1755 e il 1759, utilizzò fondamenta in cemento di “calce idraulica”, tanto resistenti che quando il faro fu costruito in un nuovo sito nell’aprile 1879, le fondamenta del precedente faro, dopo 100 anni, erano ancora troppo resistenti per essere rimosse e restarono sul vecchio sito. Un personaggio forse poco conosciuto ma i cui studi in diverse discipline contribuirono alla scienza marittima.
Andrea Mucedola
in anteprima, dettaglio di dispositivo per misurare la forza applicata sull’ala di un mulino a vento, John Smeaton, 1759, in “Un’indagine sperimentale riguardante i poteri naturali dell’acqua e del vento per far girare mulini e altre macchine, a seconda di un movimento circolare“. ((https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstl.1759.0019) – dettaglio da Smeaton, 1759, Dispositif de mesure, moulins à vent.png – Wikimedia Commons
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ammiraglio della Marina Militare Italiana (riserva), è laureato in Scienze Marittime della Difesa presso l’Università di Pisa ed in Scienze Politiche cum laude all’Università di Trieste. Analista di Maritime Security, collabora con numerosi Centri di studi e analisi geopolitici italiani ed internazionali. È docente di cartografia e geodesia applicata ai rilievi in mare presso l’I.S.S.D.. Nel 2019, ha ricevuto il Tridente d’oro dell’Accademia delle Scienze e Tecniche Subacquee per la divulgazione della cultura del mare. Fa parte del Comitato scientifico della Fondazione Atlantide e della Scuola internazionale Subacquei scientifici (ISSD – AIOSS).
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