Descrizione generale
Per descrivere gli elementi più interessanti di un astrolabio, prendo come riferimento uno strumento europeo del XIV secolo conservato al Museo della Storia della Scienza di Oxford.
Per descrivere gli elementi più interessanti di un astrolabio, prendo come riferimento uno strumento europeo del XIV secolo conservato al Museo della Storia della Scienza di Oxford.
L’astrolabio era formato da varie parti, alcune fisse e altre mobili, tenute insieme da un perno centrale. L’aspetto complessivo è quello di un pregiato e complesso orologio.
La madre (mater) è la struttura portante dello strumento, un disco forato al centro e dotato di un bordo rialzato che serve per alloggiare gli altri dischi. Il contorno della madre presenta una scala graduata dell’angolo orario, in questo caso in gradi, in altri casi in ore.
Un anello, fissato al trono trilobato della parte superiore della madre, permette di maneggiare lo strumento lasciandolo pendere verticalmente per eseguire misure di altezza.
La lamina è un disco alloggiato nei bordi rialzati della madre. Anch’essa è dotata di foro centrale. Su di essa sono rappresentati in proiezione stereografica rispetto al polo sud celeste i reticoli dei sistemi di coordinate locali:
– l’equatore e alcuni paralleli di declinazione, comuni sia al sistema equatoriale che al sistema orario, sono concentrici al foro centrale il quale rappresenta il polo nord celeste; in questo caso sono rappresentati due paralleli notevoli: il tropico del Cancro che ha, attualmente, la declinazione $+\text{23,4}^\circ$ e il bordo stesso della lamina che è il tropico del Capricorno (declinazione attuale $-\text{23,4}^\circ$);
– i cerchi verticali e i paralleli di altezza (o almucantarat) del sistema altazimutale formano invece un reticolo eccentrico contornato dall’orizzonte; qui sono rappresentati i verticali distanti tra loro $10^\circ$ di azimut e gli almucantarat con altezza multipla di $5^\circ$;
– il meridiano celeste, comune a questi due sistemi di coordinate, è l’asse di simmetria centrale dei reticoli, allineato con gli $0^\circ$ in alto e i $180^\circ$ in basso della scala lungo il bordo. La lamina si incastra nella madre senza poter ruotare rispetto ad essa in modo da conservare la corrispondenza descritta.
Dato che la proiezione stereografica di questi elementi cambia a seconda della latitudine, il corredo di un buon astrolabio consisteva in una serie di lamine intercambiabili, ognuna portante il disegno dei reticoli locali corrispondenti ad una certa latitudine. Questa lamina, in particolare, corrisponde ai $45^\circ$ di latitudine.
Gli archi della parte inferiore segnano una divisione della notte in 12 parti uguali, denominate ore ineguali.
La rete è posta sopra la lamina. Essa rappresenta la proiezione stereografica delle stelle principali e dell’eclittica. Le stelle fisse erano pensate come facenti parte di una sfera che ruota attorno alla Terra attorno all’asse celeste. La rotazione della sfera avviene rispetto al sistema di riferimento locale rappresentato dalla lamina. Non avendo a disposizione un materiale trasparente e resistente, la rete, che non deve nascondere il reticolo sottostante disegnato sulla lamina, è una lastra metallica traforata composta di un cerchio esterno e di alcuni raggi sottili dai quali escono alcune decine di punte sottili chiamate fiamme che indicano la posizione di altrettante stelle. Un foro centrale coincide con i fori dei dischi sottostanti e un cerchio eccentrico rispetto ad esso rappresenta l’eclittica. Lungo l’eclittica sono segnate le case dello zodiaco.
Un puntatore o linea di fede, a forma di lancetta è imperniato al centro, sovrapposto alla rete e libero di ruotare, permette di allineare una stella con il bordo della madre in modo da poter leggere gli angoli orari.
Un freno nel quale si infila il perno al di sopra del puntatore, serve per bloccare i dischi in modo che non si sfilino dalla madre. E’ chiamato cavallo perché tradizionalmente era modellato con la forma di questo animale.
Il dorso della madre era altrettanto importante come misuratore di altezze e come computer analogico. Su di esso erano rappresentate varie scale adatte al tipo di impiego che se ne faceva. Qui vediamo una scala più esterna composta di quattro quadranti di $90^\circ$ ciascuno. Un’asta girevole, chiamata alidada è fornita di due pinnule forate o traguardi. Serviva per misurare l’altezza del Sole o di un astro. Quando i raggi di luce del Sole attraversano entrambi i fori, le estremità dell’alidada segnano la sua altezza sulla scala esterna.
Più internamente c’è la suddivisione dei segni zodiacali, e l’associazione di una scala delle longitudini eclittiche del Sole in corrispondenza con i 365 giorni dell’anno raggruppati in mesi. Queste tre scale servono per trovare la posizione del Sole in base alla data del calendario. La loro costruzione era molto laboriosa perché la longitudine eclittica del Sole, nel suo moto apparente annuo, non cresce uniformemente.
Vediamo inoltre una scala rettangolare delle tangenti che si utilizzava per misurare l’altezza di edifici o di alberi. Il rettangolo è composto da due quadrati delle ombre dotati ciasdcuno di scale dudecimali. Per approfondire questo punto vedi Il quadrato delle ombre.
La prossima pagina introduce le linee generali per la costruzione di un astrolabio semplificato.