Gli strumenti scientifici fra sperimentazione e didattica della scienza (Chieti) - Collezioni

 Il banco ottico (riproduzione del banco ottico di Melloni) è costituito da una lunga barra di ottone dello spessore di circa 1 cm sostenuta da due piedi pure in ottone vincolati ad una base rettangolare di legno montata su 4 viti calanti di ottone poste ai vertici della base. Sul banco possono essere collocati dei cavalierini con vite di fissaggio per sostenere supporti per componenti ottiche quali lenti, specchi, prismi, sorgenti luminose, fenditure e diaframmi. Una scala centimetrata incisa sulla barra permette di determinare la posizione dei cavalierini. Ad una estremità della barra su di un cavalierino è montato un goniometro di ottone suddiviso in gradi, con lo 0 posizionato in asse con la barra. Nel centro del goniometro è saldata una colonnina regolabile in altezza che sostiene un secondo goniometro per posizionare un prisma. Una seconda barra di ottone, può ruotare attorno alla precedente colonna e può essere utilizzata per posizionare altri accessori. Il banco ottico veniva utilizzato per eseguire molte esperienze di ottica sia geometrica che fisica ed in particolare per dimostrare la natura ondulatoria dell’energia radiante.

I seguenti accessori fanno parte del corredo del banco ottico:

• Tre piattelli circolari di ottone (N. inv. 4049)

Questi accessori, di colonna, vengono utilizzati per sostenere prismi, lamine, vetri e specchi piani.

• Specchi di Fresnel (N. inv. 4057)

Gli specchi di Fresnel, accessorio del banco ottico del Melloni, è costituito da una colonna rotante che sostiene una piastra metallica verticale. Su di essa sono posizionate due specchi rettangolari di vetro nero monoriflettenti, quasi complanari e sostenuti da due lastre di ottone. Di queste, una è solidale con il sostegno e l’altra, inclinabile mediante una vite micrometrica, permette di variare l’angolo di apertura tra i due specchi. Sulla struttura metallica orizzontale, fissata sul lato superiore della piastra, possono essere collocati prismi di diversa dimensione.

• Lastre rettangolari in ottone (N. inv. 4050)

È un sistema di due lastre tenute rigidamente parallele e distanziate di 5 mm circa sostenuto da un dispositivo telescopico munito di cursore. Delle due superfici esterne una è lucidata e l’altra è annerita.

L’emisfero armillare (n° 4364) della collezione G. B. Vico, realizzato dalla Paravia, è interamente in ferro rivestito con carta e rappresenta il modello meccanico geocentrico del mondo tolemaico. E’ costituito da una base di legno tornito, dotato di un pesante piede circolare, alla quale è assicurata una forcella verticale a quattro braccia sulle quali sono riportati i nomi delle città, le loro latitudine e longitudine e il numero di abitanti. Questa struttura sostiene due cerchi con piani mutuamente perpendicolari, uno orizzontale fisso e l’altro verticale leggermente inclinabile. Il cerchio fisso, suddiviso in gradi, rappresenta l’orizzonte dell’osservatore e porta incisi il calendario, i segni zodiacali e i punti cardinali. Il cerchio verticale (il meridiano) è suddiviso in gradi di elevazione del Polo. Nell’utilizzo dell’emisfero armillare il meridiano veniva inclinato rispettando la latitudine del luogo.

All’interno della precedente struttura è posto un telaio sferico girevole attorno ad un asse verticale, costituito da due anelli uniti e mutamente perpendicolari, rappresentanti i coluri equinoziale e solstiziale. A questi ultimi sono rigidamente fissati cinque cerchi, disposti perpendicolarmente all’asse, rappresentanti la linea equinoziale, i tropici del cancro e del capricorno e il circolo del Polo antartico meridionale e il circolo del Polo artico settentrionale. Sul polo nord del cerchio “meridiano” è collocato un piccolo anello dotato di indice per la lettura dell’ora solare.

Questo sistema sferico può ruotare attorno al proprio asse per simulare la rotazione diurna della Terra (mancante), sostenuta al centro dell’emisfero armillare in posizione fissa (visione geocentrica dell‘universo).

Il Sole, rappresentato da un disco metallico piatto, è sostenuto da un arco a quarto di cerchio che ne permette la rotazione sul piano dell’eclittica.

Gli emisferi armillari costituiscono i precursori dei moderni planetari.

Una colonna di legno tornito, munita di una base circolare, sostiene un planetario costituito da due cerchi verticali, in legno e di uguale raggio, che si intersecano a 90 gradi e da un cerchio orizzontale, anche esso in legno, sul quale è fissata una fascia verticale coperta esternamente da un nastro di carta. Sulla parte inferiore di questo nastro sono incisi i giorni e i mesi dell’anno e sulla parte superiore i segni zodiacali con i rispettivi periodi. Sui cerchi verticali sono riportati gli equinozi, i solstizi e le stelle fisse.

Una sfera in ottone, collocata al centro di un’asta metallica che collega il polo artico con il polo antartico, raffigura il sole che, nella teoria copernicana, è il centro del sistema solare (modello eliocentrico). Attorno al sole ruotano, a distanze diverse e su piani leggermente inclinati rispetto al piano dell’eclittica*, i pianeti sostenuti da archi metallici imperniati sull’asse verticale del planetario. Le estremità libere di questi archi sostengono dischi metallici verticali sui quali sono riportati i nomi dei pianeti e, quando sono noti, i rispettivi tempi di rivoluzione, il numero dei satelliti, le dimensioni rapportate a quelle della Terra e nel caso di Saturno gli anelli. A partire dall’interno si trovano, nell’ordine, i pianeti Mercurio, Venere, Marte, Nettuno, Saturno e Urano. Tra Marte e Nettuno ci sono Vesta, Cerere, Giunone, Pallade denominati da Herschel asteroidi. Tra Venere e Marte è collocato un braccio per sostenere la Terra e la Luna (mancanti).

L’ eclittica rappresenta il percorso apparente del sole nel corso dell’anno.

Riproduzione. Bussola in radica di noce, carta e magnetite naturale. L’ago magnetico, posto su un perno, è libero di ruotare su un piano orizzontale. Sulla carta sono riportati i punti cardinali e un cerchio graduato. Notizie, non documentate, sulla proprietà di un pezzetto di magnetite o di materiale magnetizzato, sospeso su di un perno e libero di ruotare in un piano orizzontale, di orientarsi sempre nella stessa direzione risalgono a tempi molto remoti. I primi riferimenti storici della descrizione e della utilizzazione di strumenti, noti come bussole, basati su questa proprietà risalgono alla fine del XII secolo. L’ago magnetico, elemento essenziale di una bussola, nella sua rotazione attorno al perno, si dispone in un piano orizzontale puntando verso il polo nord magnetico della terra. Il piano verticale, contenente l’asse dell’ago, individua il meridiano magnetico locale che risulta inclinato, rispetto al meridiano terrestre (linea circolare che passa per i poli dell’asse di rotazione della terra), di un piccolo angolo noto come declinazione magnetica. La possibilità di orientarsi durante lunghi viaggi per mare e per terra indipendentemente dall’ora del giorno e dalla notte e da riferimenti stellari o locali, ha avuto importanti conseguenze nei collegamenti e nei commerci. Per queste ragioni la bussola è tra le invenzioni che maggiormente hanno contribuito alla storia dell’umanità.