I quadranti sono strumenti a forma di un quarto di cerchio, dotati di una scala graduata e di accessori per l’allineamento come ad esempio un filo a piombo e dei sistemi di mira. La loro principale funzione, in astronomia e in navigazione, era quella di misurare l’altezza di un astro rispetto all’orizzonte. Il sestante, la cui forma è un sesto di cerchio, è un perfezionamento del quadrante; un sofisticato sistema di specchi e congegni migliorano l’accuratezza della misura.

Nell’immagine a destra, una stampa dal libro di Tycho Brahe Astronomiae instauratae mechanica (1598) raffigura un quadrante murale di Uraniborg. Il quadrante, di $\text{194 }cm$ di raggio, era di ottone e fissato ad un muro. Il piano del quadrante era orientato lungo la linea meridiana e serviva quindi per misurare l’altezza degli astri al loro passaggio al meridiano. Un osservatore, in alto a destra, osserva un astro allineando un tragurado ad una fenditura del muro di fronte. Un assistente (in basso a destra) controlla il tempo su un orologio ed un altro (in basso a sinistra) prende nota della misurazione. (Da wikimedia)

Questo famoso bassorilievo di Andrea Pisano conservato nel Museo dell’Opera del Duomo a Firenze decorava, assieme a molti altri il campanile di Giotto. E’ intitolato “Gionitus o L’Arte della Astronomia, e rappresenta un astronomo che sorregge un quadrante mobile per misurare l’altezza di un astro. (da wikimedia)

Le due immagini precedenti ci suggeriscono la descrizione di due principali categorie di quadranti: i quadranti fissi e quelli mobili.

1. quadrante fisso

Il quadrante fisso deve essere posizionato correttamente prima dell’uso, in modo tale che un lato sia orizzontale e l’altro verticale. Ciò si ottiene con una livella oppure con l’uso del filo a piombo, o di entrambi. Una volta eseguito il controllo, questo quadrante deve conservare la sua posizione. La lettura può essere effettuata utilizzando varie strategie.

Il quadrante fisso è dotato di un sistema di mira mobile, normalmente un’asta dotata di traguardi, imperniata al vertice del quadrante e libera di ruotare (alidada), oppure un tubicino (tubo ottico) allineato allo stesso modo dell’asta.

Se lo strumento serve solo per misurare l’altezza del Sole, si può fissare un bastoncino nel vertice, perpendicolare al piano del quadrante. Il bastonciono proietta un’ombra che si utilizza come “lancetta” per leggere l’angolo sulla scala graduata (vedi ad esempio il plinto di Tolomeo).

2. Quadrante mobile

Il quadrante mobile, a differenza del precedente, è portatile. Va sorretto in mano durante l’uso e la verticaltà viene controllata da un filo a piombo che funge anche da “lancetta” per leggere l’angolo.

In questo caso l’alidada con i due traguardi o il tubo ottico, sono fissati lungo il lato dei $90^\circ$. Nel caso del Sole, che non può essere traguardato a vista,  si proietterà su uno schermo l’ombra del tubicino o dei due traguardi per controllarne l’allineamento.

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