Dalla misurazione dell'ombra all'orologio

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Dalla misurazione dell'ombra all'orologio

Roberto Borghesi - Exclusive jewels
Published by Roberto Borghesi in Orologeria · 13 December 2020
  
Ogni uomo, da sempre, riempie la propria vita con attività che, prodotte ed esaurite nei diversi momenti della giornata,  ne regolano l' esistenza stessa. L' attuazione di queste scandisce dunque il ritmo, quasi come un flusso continuo in cui si alternino azione e riposo, giorno e notte, luce e buio, e la percezione che abbiamo del tempo.
Questo anelito a definire con precisione il tempo è forse insito dentro di noi, giustificazione esorcizzante dello scorrere della vita  e della sua inevitabile decadenza, indicatore di un' esistenza intelligente e, soprattutto consapevole.
Forse mossi da queste considerazioni, i babilonesi intuirono, circa 5000 anni fa, che il tempo si poteva misurare calcolando l' intervallo tra un plenilunio ed il successivo. Assodato che questo si compiva in circa 30 giorni e che ogni 12 cicli di luna piena la luce emessa dal nostro satellite colpiva nello stesso punto un indicatore graduato, essi dedussero che un anno solare poteva dunque contare 360 giorni (12 mesi da 30 giorni).
Questo numero era, tra l' altro, ricco di simbologia, correlato alle loro conoscenze geometriche: equivaleva alla somma dei gradi di una circonferenza, divisibile in settori – come i mesi – e soprattutto risultante della moltiplicazione del numero sacro 12, presente nel mito e nella religione (basti pensare alle 12 fatiche di Ercole, ai 12 apostoli...) e che, con i babilonesi, divenne elemento cardine del giorno solare, diviso in due periodi di 12 ore (giorno e notte).
Migliaia di chilometri più a nord, a Stonehenge, nel 2000 a.C., era stato edificato un tempio solare che indicava in modo incredibilmente preciso, con i suoi enormi monoliti, equinozi, solstizi ed allineamento di corpi celesti.
Gli Egizi si affidavano invece all'ombra proiettata dalle piramidi, misurandone la lunghezza nei vari periodi dell'anno (tempus fugit, sicut umbra) , per calcoli astronomici di notevole complessità. Eppure tutte queste scoperte restavano appannaggio di pochi eletti. Furono proprio i discendenti dei faraoni che sentirono la necessità di misurazioni del tempo “personale”, oltre a quello “generale”. Ne derivò lo sviluppo degli gnomoni, degli orologi solari (meridiane) e degli orologi ad acqua (clessidre), dotati progressivamente di apparati ed automi sempre più sofisticati ed articolati.
Il più famoso è forse quello del greco Ctesibio (III sec. a.C.), il quale realizzò un orologio provvisto di galleggiante, che riportava le ore su un quadrante circolare, seguendo il progressivo svuotamento del recipiente contenente il liquido.

Orologio ad acqua di Ctesibio

I Cinesi perfezionarono la tecnica di calcolare lo scorrere del tempo in base alla consunzione di un materiale: ecco le lampade ad olio e le candele tarate in modo da consumarsi entro periodi definiti. Addirittura, sviluppando la conoscenza delle proprietà convettive delle lenti, riuscirono ad ideare un segnatempo azionato da micce innescate da lenti esposte al sole, che azionavano cannoni o cariche esplosive.  
Obelischi, piramidi, menhir, o semplicemente pali, bastoni, montagne furono dunque i primi segnatempo, che permettevano di calcolare lo scorrere delle ore attraverso la lunghezza dell'ombra che proiettavano; quando tale ombra fu misurata su un quadrante graduato, essi presero il nome di meridiane. Questo orologio (“hora lego” oppure, secondo altra etimologia,  “horologium” , che  trae origine proprio dagli strumenti ad acqua e pur in vari dialetti e lingue - horloge, reloj, orloge, oriolo...- resterá ad indicare, dal XIII secolo, anche l'orologio meccanico) si diffuse soprattutto nei paesi a più alta esposizione solare, quali quelli arabi, che lo portarono ad alti livelli di precisione ed affidabilità. Qui si sviluppò, su una concezione simile, anche l' astrolabio, strumento che permetteva di riconoscere determinati astri e, in base alla loro posizione, di determinare l' ora, sia di giorno che di notte. Esso restò accessorio fondamentale dei naviganti, quali Colombo e Vespucci, fino all'avvento dell'orologeria moderna (che risolse il problema del calcolo della longitudine).
La clessidra invece, soprattutto nella versione a sabbia (clepsamia), piú pratica, anziché a liquido, ebbe enorme diffusione in tutto il mondo antico, misurando dai tempi delle arringhe degli avvocati ateniesi agli orari dei turni di guardia dei soldati e restò in voga sino all'avvento dei primi orologi meccanici, molti secoli dopo.  
Il primo orologio totalmente meccanico conosciuto é quello di Enrico de Vic, tedesco, chiamato in Francia da Carlo V, e destinato ad ornare il Palais de Justice di Parigi. Costruito totalmente in ferro, era mosso da un peso di ben 225 kg ed é il primo esempio di meccanismo in cui si riescono a distinguere le tre parti fondamentali di un misuratore del tempo: apparato motore, rotismo e regolatore. Dal primo si ottiene la forza, dal secondo la trasmissione della stessa agli aghi indicatori, dal terzo la modulazione piú o meno costante dell'energia trasmessa. Quest'ultima componente é quella che piú ha incentivato l'ingegno umano, alla ricerca di una distribuzione graduale, ma soprattutto precisa, della forza trasmessa dai pesi prima e dalla carica a molla successivamente.

L'orologio di Dondi

É del 1344 l'orologio planetario di Giovanni Dondi, padovano, che ottenne addirittura l'onore di chiamarsi Dondi Dell'Orologio in considerazione della sua genialitá applicata alla costruzione di questo manufatto.  
Nel Medioevo, la diffusione degli orologi da torre, nelle chiese delle maggiori cittá, rivoluziona la vita e la societá: i rintocchi delle campane, azionate dal sacrestano alle ore convenute, scandiscono le fasi del lavoro e del riposo dei contadini, richiamano alla preghiera, regolano i ritmi delle attivitá commerciali.  
Questa diffusione stimola la creativitá dei fabbri artigiani, che sviluppano i primi orologi domestici, prima dotati di pesi e successivamente azionati con congegni a molla.
Verso la metá del XV secolo, in una successione temporale sempre piú breve, si sviluppano scappamenti di volta in volta piú sofisticati, tesi a miniaturizzare le dimensioni dei meccanismi ed a garantirne la precisione.
Cittá come Norimberga ed Augusta sviluppano, a cavallo del XV e XVII secolo, le loro economie grazie all'orologio ed alle sinergie di orologiai, orefici, bronzai, ottonai, incisori e smaltatori che si riuniscono in corporazioni dedicate alla sua costruzione.  
Vengono chiamati uova di Norimberga, in base alle loro goffe forme (o piú probabilmente in seguito ad un errore di traduzione), i primi orologi tascabili attribuibili all'orologiaio Peter Henlein intorno al 1500. Nel 1525 a Praga l'orologiaio Jacob Zech inventò la conoide, un dispositivo che garantiva regolaritá di erogazione all'azione della molla motrice.
La guerra dei trent'anni (1618-1648) svuotó peró le principali cittá tedesche dei suoi valentissimi orologiai (in stragrande maggioranza protestanti) che emigrarono prevalentemente a  Parigi (dove la corporazione degli orologiai esisteva dal 1544), dove fiorirono botteghe di altissima specializzazione. La successiva revoca dell'editto di Nantes fece sí che anche in Francia questi profughi fossero perseguitati e trovassero asilo in Svizzera ed Inghilterra che divennero i principali centri di produzione orologiaia dei secoli a venire. Agli inizi del 1700 Londra era la capitale mondiale della costruzione degli orologi da persona (la corporazione londinese si costituí nel 1632).
Perfezionamenti decisivi nell'ottenimento della precisione degli orologi furono l'applicazione del pendolo, attuata da Christian Huygens, nel 1657 (studiando le leggi fisiche di Galileo Galilei), la molla a spirale del bilanciere, inventata intorno al 1660 da Robert Hooke, lo scappamento a cilindro di Georges Graham, che rimase in uso negli orologi da tasca fino al XIX secolo, e lo scappamento ad ancora, inventato nel 1765 dall'inglese Thomas Mudge.

cronometro per l'uso di bordo, presentato da John Harrison nel 1735.(Greenwich, National Maritime Museum)

Questa ricerca della perfezione aveva implicazioni reali ed economiche: il problema del calcolo esatto della longitudine, ad esempio, impegnava da secoli i piú valenti matematici ed astronomi. Se la latitudine era facilmente rilevabile osservando il Sole e le stelle, ben piú difficile era stabilire la posizione di una nave rispetto all'est ed all'ovest. I disastri navali causati da errati calcoli costavano ai vari Stati cifre inimmaginabili, al punto che i Monarchi offrirono premi rilevanti a chi fosse riuscito a costruire un orologio capace di essere preciso anche in navigazione.  
Fu cosí che, dopo vari tentativi, nel 1761 John Harrison vinse un premio di 10000 sterline, decretato dalla regina Anna d'Inghilterra, per il suo cronometro da marina (errava appena di 1 secondo ogni otto ore).
Tale orologio venne perfezionato, negli anni successivi, da Pierre Le Roy e dall'acerrimo rivale orologiaio Ferdinand Berthoud.


Orologi da tasca


Scappamento a verga

Abbiamo avuto modo di apprendere, precedentemente, che nel XVIII secolo si sviluppa prepotentemente il cosiddetto “orologio da persona” o “da tasca”. Si racconta un aneddoto secondo il quale i sarti del '600 avessero dovuto inventare le bretelle per permettere ai signori di indossare i loro orologi, sicuramente ingombranti e pesanti (vedi il c.d. Uovo di Norimberga): questa scomoda caratteristica fu, fortunatamente, eliminata grazie all'ingegno di Jean Antoine Lepine. Francese, egli ridusse alla forma cilindrica schiacciata i moderni orologi, eliminando il sistema c.d. a “conoide” con scappamento a verga, sostituendolo con una serie di ponti che sostenevano i vari perni dei ruotismi, all'interno dei quali posizionó il bilanciere ed il bariletto della molla.  
Contemporaneamente in Inghilterra, per la prima volta, si fabbricarono orologi con cuscinetti in rubini (e talvolta dei diamanti) nei quali gli assi giravano con minor attrito, offrendo migliore precisione.
Fu peró Abraham-Louis Breguet, svizzero trapiantato in Francia, a dare l'impulso decisivo all'evoluzione dell'orologio da tasca. Egli adottó, nella sua produzione, soprattutto lo scappamento a cilindro di George Graham, apportandovi notevoli miglioramenti in termini di durata e precisione. Sviluppó, tra le altre, una molla a spirale con una piega particolare della spira esterna, a cui diede il proprio nome, che permise una notevole evoluzione anche dello scappamento ad ancora sviluppato da George Clements.
Breguet divenne giá alla fine del '700, talmente famoso che dovette subitaneamente porre rimedio alla contraffazione dei suoi orologi, apponendovi firme nascoste o mimetizzate negli smalti dei quadranti. Tra i suoi clienti anche Bonaparte e Giuseppina, lo zar di Russia e Luigi XVIII.

Scappamento ad ancora di Mudge

Successivamente l'inglese Thomas Mudge, John Arnold, John Harrison e altri compirono un ulteriore avanzamento tecnologico, soprattutto sviluppando e migliorando lo scappamento ad ancora, che, oltre a rendere gli orologi piú precisi, contribuí a fortificare l'Inghilterra nella sua posizione di principale centro di produzione orologiaia d'Europa.  
La rivoluzione industriale cambió radicalmente il modo di produrre orologi: in Svizzera fiorirono laboratori che producevano singole parti di movimenti, che venivano poi assemblate, dai laboratori piú famosi e strutturati, in orologi di buona qualitá e costo contenuto. Forse il primo che intuí le possibilitá commerciali dell'orologio economico fu Roskopf: la sua produzione raggiunse l'apice alla metá del XIX secolo.
L'enorme concorrenza che si era sviluppata tra gli orologiai inglesi aveva intanto resa necessaria la ricerca di nuovi mercati: molti si trasferirono in America dove fiorirono, in breve, varie scuole autonome per stile e tecnica, quali quelle di Filadelfia, Boston, New York. I fratelli Willard sono un esempio dell'altissimo livello tecnologico raggiunto dagli orologiai americani giá all'inizio del XIX secolo. Successivamente, intorno al 1850, comparvero sul mercato americano fabbriche quali Waltham, Elgin ed Illinois: i loro orologi erano certamente inferiori tecnicamente a quelli svizzeri, ma avevano un costo cosí basso che coprirono in brevissimo tempo il pur grande mercato americano.



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