Strumenti di misurazione nella navigazione

La determinazione del punto nave è sempre stato uno dei problemi fondamentali della navigazione, principalmente per ritrovare i luoghi in cui si era già stati a mercanteggiare, ma anche per evitare ostacoli precedentemente localizzati.

Va a Talete di Mileto  il merito di aver lasciato una testimonianza storica sulle diverse particolarità riguardanti la Stella Polare, grazie alle quali è possibile un'uso di quest'ultima anche nella maniera più empirica.

Fu il primo a lasciarne testimonianza ma molto probabilmente non fu il primo in senso assoluto ad essersene reso conto: i navigatori arabi utilizzavano, infatti, uno strumento chiamato kamal per determinare la posizione della nave rispetto alla stella polare e di conseguenza rispetto a un punto già noto.

Il kamal era costituito da una tavoletta legata a una sagoletta (corda utilizzata nell'ambito della navigazione avente un piccolo diametro) a nodi, a ognuno dei quali corrispondeva la latitudine di un porto conosciuto.
Si usava prendendo fra i denti il nodo corrispondente al punto di arrivo e, tendendo il braccio, si portava la tavoletta ad “appoggiarsi” sull'orizzonte, se la Stella Polare era più alta o più bassa del bordo superiore della tavoletta voleva dire che ci si trovava a una latitudine più a sud o più a nord di quella del porto di arrivo. Ci si trovava invece alla latitudine voluta quando la stella “poggiava” sul bordo superiore della tavoletta. 

Per quanto ne sappiamo bisogna arrivare al 1460 perché un navigatore europeo usi per la prima volta un qualsiasi strumento per misurare l’altezza di un astro.

Molto probabilmente lo strumento in questione era la balestriglia: un’asta graduata munita di due o tre tavolette scorrevoli e molto simile nell'uso al Kamal: difatti anche in questo caso la tavoletta doveva “coprire” lo spazio fra l’orizzonte e l’astro, il valore dell'angolo si leggeva sull'asta.

Vi è, però, un'altra opinione degli storici secondo la quale lo strumento è, in realtà il quadrante.
Il quadrante del marinaio era uno strumento molto semplice, costruito per poter essere usato anche da persone rozze e poco istruite quali erano i navigatori dell’epoca. Consisteva in un quarto di cerchio graduato sul lato curvo da 0° a 90° e di due mirini a foro di spillo su uno dei lati rettilinei. Dal vertice pendeva un filo a piombo; i mirini si allineavano alla stella e si leggeva l’altezza nel punto in cui il filo tagliava la scala.

L’astrolabio era sicuramente migliore ma era costruito per essere usato sospeso a una qualche asta; utilizzava cioè, come il quadrante, l’orizzonte artificiale creato dalla perpendicolarità. Entrambi erano soggetti a errori di misurazione causati dai movimenti della nave; un buon navigatore confrontava, non appena possibile, le rilevazioni fatte a bordo con rilevazioni fatte sulla terraferma. Queste ultime erano sempre indubbiamente più precise.

Quadrante

Ad ogni modo il calcolo della latitudine, una volta capito il suo rapporto diretto con il sole e, nell'emisfero nord, con la stella polare non ha mai più rappresentato una difficoltà. Per secoli marinai famosissimi ancora oggi quali, ad esempio, Colombo, Magellano, Caboto, se ne sono andati in giro per il mondo senza perdersi, nonostante avessero a disposizione un'unica misura: la latitudine, che era sufficientemente precisa, come la misura della velocità di una nave.

Anche servendosi dei sistemi più sofisticati disponibili oggi è praticamente impossibile ricostruire con esattezza, proprio per la mancanza di dati affidabili, i percorsi dei loro viaggi.

Oggi, anche se reso obsoleto dai modernissimi sistemi satellitari, lo strumento più efficiente per rilevare i dati necessari al calcolo del punto nave è il sestante.

Si tratta, infatti, di uno strumento utilizzato per la misurazione dell'altezza degli astri rispetto agli orizzonti, usato soprattutto su navi ed imbarcazioni per rilievi topografici e idrografici, in grado di misurare gli angoli tra le visuali di lontani oggetti visti da uno stesso punto di osservazione.

Lo strumento è costituito da una parte fissa formata da un settore circolare metallico dell'ampiezza di 60° che porta un cannocchiale e uno specchietto che è generalmente diviso in due parti, una riflettente e una trasparente.

Sestante

La parte mobile è, invece, costituita da un'alidada che può ruotare attorno ad un perno fissato al centro del settore e su cui è posizionato un'altro specchio.

I due specchi sono disposti in modo che all'occhio dell’osservatore pervengano, attraverso il cannocchiale, due visuali, una diretta, attraverso la parte trasparente dello specchio piccolo, l’altra riflessa, attraverso la successiva riflessione sullo specchio grande e sulla parte argentata dello specchio piccolo: le due visuali coincidono allorché l’alidada è in corrispondenza della graduazione 0° del lembo. 
L’altezza h di un astro S è indicata sul sestante quando l’osservatore vede nel cannocchiale la visuale riflessa dell’astro sfiorare la linea dell’orizzonte O, fornita nella visuale diretta. Infatti per effetto della doppia riflessione l’alidada ha ruotato di un angolo α, uguale alla metà dell’altezza h dell’astro sull'orizzonte, ma poiché il lembo, dell’ampiezza di 60°, è graduato da 0° a 120°, la lettura corrisponde all'altezza rilevata. L’approssimazione che il sestante può dare è di 10″.