La storia dei sistemi di navigazione: dal IV al XV secolo – parte II di Andrea Mucedola

livello elementare
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ARGOMENTO: STORIA DELLA NAVIGAZIONE
PERIODO:  IV – XV SECOLO DC
AREA: DIDATTICA
parole chiave: stelle, costellazioni, direzione, navigazione costiera

Le conoscenze del moto delle costellazioni consentì ai navigatori antichi non solo di apprezzare la direzione del moto delle loro navi ma anche di “mettere su carta” venti e mari predominanti in funzione delle stagioni. Nacquero le cartografie descrittive che produssero portolani di rara bellezza. La tipologia dei fondali forniva utili informazioni per gli ancoraggi che venivano  riportate nei portolani. Come sempre conoscere era potere. La mappatura costiera e delle isole si estendeva alla rete viaria al fine di fornire ai commercianti le informazioni necessarie per i loro spostamenti.

Famosa la Tabula Peutingeriana, una copia del XIII secolo di una antica mappa romana che mostra le strade e le principali città dell’Impero romano. Consisteva in dodici pergamene di cui una si  è perduta, che mostrano una rete di 200.000 km di strade, 555 città e 3500 altre caratteristiche geografiche, rappresentando l’intero impero romano dal Portogallo alle rotte per orientali.

In epoca romana le attrezzature nautiche si evolsero raggiungendo una sofisticazione notevole, considerando i materiali disponibili.  Le navi furono dotate di pompe di sentina per svuotare l’acqua che vi penetrava, le vele furono impiegate con maggiore competenza. Anche la propulsione remiera fu ottimizzata.

Con la caduta dell’impero romano i mari tornarono ad essere insicuri, ma la navigazione commerciale continuò. Di fatto le reti commerciali, già molto floride dai tempi di Augusto, non potevano fermarsi, contribuendo al benessere di tutti i popoli. Il mare era strumento di prosperità e le imbarcazioni andarono progressivamente ad incrementare le proprie tecnologie costruttive.

I cosiddetti barbari del Nord penetrarono nel Mediterraneo e, lentamente si romanizzarono, comprendendo il vantaggio di continuare ad usare un sistema che aveva funzionato per oltre quattro secoli. Una cosa interessante è che essi, pur non avendo potuto godere dello scambio informativo con i popoli orientali, avevano sviluppato conoscenze nautiche notevoli.

Tra di essi vanno menzionati i Norreni, comunemente chiamati Vichinghi, erano popoli del mare provenienti dalla Scandinavia che si stabilirono in aree del Nord Europa, e nelle isole britanniche e dell’Atlantico settentrionale dal 750 al 1050 d.C.. Sappiamo che erano abili navigatori in grado di attraversare migliaia di chilometri di mare aperto tra la Scandinavia, loro terra natale, e l’Islanda fino a raggiungere la lontana Groenlandia. Il Sole, la luna e le stelle gli fornivano le direzioni dove navigare.

meridiana vichinga

Naturalmente questo valeva con il tempo buono, ma nella nebbia e con un cielo nuvoloso questi corpi celesti non erano visibili, e su lunghi tratti, una deviazione di pochi gradi dal percorso pianificato, poteva significare mancare completamente la destinazione prevista. In realtà, erano tutt’altro che primitivi e sapevano navigare anche in alto mare.

Conoscevano l’uso della meridiana con la quale potevano localizzare il nord geografico lungo la latitudine 61° Nord da maggio ad agosto … naturalmente se il Sole era visibile.

Tutto quello che dovevano fare era tenere il disco del quadrante orizzontalmente nel Sole e ruotarlo attorno al suo asse verticale (coincidente con l’asse dello gnomone) finché la punta dell’ombra dello gnomone non raggiungesse la corrispondente incisione sul quadrante. Per poter individuare la posizione del sole anche in condizioni di cattiva visibilità, non rare a quelle latitudini, usavano dei cristalli di calcite, che chiamavano le pietre del Sole. Ruotandoli riuscivano a identificare la direzione del Sole. E’ il concetto di un fenomeno fisico chiamato polarizzazione. Queste pietre furono menzionate in diverse fonti scritte tra il XIII e il XIV secolo in Islanda.

portolano basso medievale – Biblioteca nazionale di Francia 

Le scoperte degli Arabi
Nella storia della navigazione dobbiamo parlare del contributo straordinario dato dagli arabi, grandi matematici e cartografi, che contribuirono in modo significativo allo sviluppo della navigazione, creando reti commerciali che si estendevano dall’Oceano Atlantico e dal Mar Mediterraneo ad ovest fino all’Oceano Indiano e al Mar Cinese ad est. Furono probabilmente loro a comprendere l’importanza di uno strumento, scoperto dai Cinesi ma non usato per la navigazione, la bussola. L’ago magnetizzato puntava costantemente la direzione della stella polare, il nord ed era quindi un mezzo straordinario per potersi orientare di giorno e di notte anche in condizioni di completa mancanza di visibilità.

Kamal

Il Kamal
Inoltre inventarono uno strumento rudimentale chiamato kamal, utilizzato per misurare le altitudini delle stelle. Il kamal era di fatto uno strumento molto elementare: una piastra rettangolare in materiale ligneo, al centro vi è collocata una cordicella su cui venivano fatti dei nodi in corrispondenza delle latitudini dei porti dove era possibile attraccare. In pratica funzionava formando un triangolo. Conoscendone la base (la lunghezza fissa dello spago dall’occhio allo strumento) e l’altezza del triangolo (il numero di dita contate dall’orizzonte), si otteneva un angolo fisso rispetto all’orizzonte. In pratica puntando la polare si otteneva la latitudine del posto, registrata con on un nodo. In navigazione bastava allineare il kamal con la stella polare.

Se la stella si trovava ad una altezza maggiore del nodo voleva dire che la nave si trovava più a nord. Conoscendo la latitudine (del tuo porto, identificato dal nodo, variando la rotta si poteva raggiungerlo verso Est o verso Ovest. Il Kamal può essere considerato l’antenato di quasi tutti gli strumenti di navigazione astronomica. Ovviamente funzionare solo per misurare l’altezza della Stella Polare, per cui non ebbe molta attenzione in Europa, dove si svilupparono in seguito strumenti diversi, anch’essi di derivazione arabo-islamica. Il Kamal fu portato in Portogallo, e venne chiamato tábuas da índia da Vasco da Gama, uno strumento rivoluzionario che fu adottato con successo dal navigatore Pedro Álvares Cabral nei suoi viaggi atlantici.

Il Quadrante
Un altro strumento, sempre impiegato dai naviganti Arabi, fu il quadrante, un dispositivo di navigazione celeste, originariamente sviluppato per l’astronomia e successivamente passato alla navigazione. Il principio di funzionamento era molto semplice. Puntando con l’occhio, attraverso i mirini della struttura, una stella o il Sole è possibile leggere il valore dell’angolo verticale (detta altezza astronomica) che il filo a piombo indica nella parte curva del settore, contrassegnata da una gradazione da 0° a 90°.

L’utilità era data dalla possibilità di leggere di notte la latitudine del posto leggendo l’altezza della Stella Polare dall’orizzonte, identica alla distanza tra l’equatore (dove la polare ha altezza zero) e la posizione dell’osservatore. La latitudine poteva essere calcolata osservando l’altezza del Sole a mezzogiorno (al suo zenith o altezza massima) ed applicando questa semplice formula:
Lat = 90° – altezza + declinazione del Sole
dove il valore della declinazione era riportato su una scala calendariale in modo da sapere in ogni momento quanto valeva. Ancora una volta un aiuto dato dalle osservazioni astronomiche.

Pagine di effemeridi arabe. Nell’astronomia islamica la struttura geometrica dell’Universo è quella descritta nell’Almagesto e nel Planisfero di Tolomeo: la Terra al centro dell’Universo ed otto sfere concentriche, una per ogni pianeta conosciuto, che servono a fornire un modello fisico della realtà. da Link 

Misurando invece l’altezza del sole in qualsiasi momento della giornata si poteva di riflesso conoscere l’ora locale, ottenendo quindi un orologio solare. Non era una cosa semplice perché bisognava comunque considerare che l’altezza del Sole-ora locale è variabile nel corso dell’anno alle diverse latitudini dell’osservatore. Era quindi uno strumento indispensabile per quei naviganti che lo perfezionarono nel tempo fino ad arrivare al sestante. In combinazione con le mappe sempre più dettagliate del periodo, i marinai erano quindi in grado di navigare attraverso gli oceani anziché costeggiare la costa.

Astrolabio andaluso, Toledo 1067 (M.A.N.)

Le rotte oceaniche
Il XV secolo fu quindi un periodo di grandi studi che aprirono la strada alle scoperte geografiche del XVI secolo. Il re Giovanni II del Portogallo creò un comitato per la navigazione per ottimizzare le tabelle della declinazione del sole, migliorando i sistemi quadrantali. Un notevole contributo fu dato dall’ebreo castigliano Abraham Zacut, autore di un eccezionale trattato di astronomia/astrologia, l’Ha-jibbur Ha-gadol, che, fuggito in Portogallo nel 1492, pubblicò l’Almanacco Perpetuo, fu presto tradotto in latino e spagnolo. In questo libro erano riportate le tavole astronomiche (effemeridi) per gli anni dal 1497 al 1500, che potevano essere impiegate con un nuovo strumento derivante dal quadrante, l’astrolabio, realizzato in metallo e non più in legno da Vasco da Gama e Pedro Álvares Cabral nei loro viaggi nell’Oceano Indiano.

Nel XV e XVI secolo, anche la Corona di Castiglia e poi la Corona “unificata” di Spagna furono all’avanguardia nelle esplorazioni marittime Nel 1492 le spedizioni di Cristoforo Colombo aprirono nuove rotte commerciali attraverso gli oceani. Era l’inizio dell’età moderna. In seguito, Carlo I di Spagna, sponsorizzò la prima spedizione di circumnavigazione mondiale nel 1521, una spedizione epica, che fu guidata dal navigatore portoghese Ferdinando Magellano e poi completata dal basco Juan Sebastián Elcano.

Strumenti di bordo
Oltre al quadrante era diffusa la balestriglia, o croce, uno strumento costituito da due regoli di diversa lunghezza. Il regolo corto era montato a croce (da cui il nome) a cavallo del regolo lungo e poteva scorrere su di esso. Il regolo lungo era diviso in parti uguali, dette “case“, ciascuna pari alla lunghezza del regolo corto.

cross staff o balestriglia

La semplice struttura favorì ben presto la sua diffusione. Questo strumento, impiegato anche in altri campi, fu impiegato, in sostituzione del quadrante, nella sua versione ridotta per determinare la latitudine del luogo tramite l’altezza del Sole o di un astro sull’orizzonte.

L’astrolabio era uno strumento molto antico la cui invenzione è spesso attribuita a Ipparco di Nicea, (II secolo a.C.), uno dei massimi astronomi della storia. Egli conosceva il principio della proiezione stereografica, che avrebbe usato per realizzarlo. Adoperò infatti questa particolare proiezione per costruire l’orologio anaforico, un dispositivo che indicava l’ora e le posizioni degli astri rispetto a una rete di coordinate. Dalla Grecia l’astrolabio piano si diffuse prima ad Alessandria d’Egitto, e poi in Medio oriente e nel nord Africa. Con il passare del tempo l’astrolabio si è diffuso in gran parte del bacino del Mediterraneo fino a raggiungere il suo momento di massimo fulgore con lo sviluppo della cultura islamica, grazie alla quale vennero sviluppate diverse versioni dello strumento, come l’astrolabio sferico o sfera armillare.

Riscosse un grande interesse tanto che rimase insuperato fino alle soglie del XVII secolo, quando s’imposero orologi meccanici di maggior precisione e più avanzati metodi di calcolo. In parole semplici, l’astrolabio è formato da un cerchio graduato (goniometro) chiamato “mater” scavata al centro per alloggiare le altre parti dello strumento, un “braccio” rotante fissato al centro, detto alidada, un sottile disco (lamina) alloggiato all’interno della madre sul quale veniva incisa la proiezione di punti della sfera celeste ad una determinata latitudine ed una rete che si sovrapponeva alla lamina e indicava degli indici, detti “fiamme“, ovvero la posizione di particolari stelle ben note. Il numero e le stelle scelte variavano da modello a modello, solitamente erano presenti dalle 20 alle 30 “fiamme”. Le lamine erano relative alle diverse latitudini per cui i naviganti ne avevano diversi tipi.

Con l’astrolabio era possibile ricavare la Longitudine del Sole, ruotando l’alidada in modo da allinearla con la data calendariale che si trovava sul retro dell’astrolabio e leggere sulla scala zodiacale i gradi e il corrispondente segno zodiacale. Uno strumento complesso e di non immediato utilizzo, che richiedeva una formazione adeguata da parte dei navigatori.

In sintesi con questi strumenti, la bussola, la croce, l’astrolabio, le prime carte e i portolani nautici i navigatori del XVI secolo e a seguire affrontavano il mare aperto, sfidando l’ignoto tra correnti e tempeste, su delle navi che spesso non superavano i trenta metri.
Se i Vichinghi avevano probabilmente trovato quelle terre ai confini del mondo, molti secoli prima di Cristoforo Colombo, la loro scoperta storicamente non ebbe conseguenze. Il XV secolo potrebbe essere definito uno spartiacque verso l’età moderna, in cui gli Europei svilupparono nuovi mezzi per  la scoperta di nuove terre ed il loro sfruttamento, ed il mare, come sempre, fu il protagonista.

fine parte II – continua

Andrea Mucedola
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PARTE I