#28 - La sintesi finale

 Lo strumeno topografico universale, il cui nome non lascia molti dubbi sulla branca della scienza nella quale esso trova applicazione, è uno strumento inventato molti anni fa ma il cui principio di funzionamento è ancora molto attuale, tanto da essere alla base degli odierni strumenti. Negli anni della sua invenzione e successiva costruzione, attorno all'800, esso rappresentò una risorsa fondamentale per le esplorazioni di territori fino a quel tempo ancora oscuri e disabiti, fornendo un utile strumento per dar vita ad una tassonomia territoriale della superficie terrestre. Esempio calzante è la spedizione esplorativa condotta da Filippo de Filippi nella catena montuosa del Caracorum, durante la quale fu utilizzato proprio questo strumento per tracciare una mappa geografica della zona.

Filippo de Filippi con alcuni compagin di spedizione - 1913. Fonte:

"La grande avventura" di De Filippi in Karakorum: un pezzo di storia da ricordare

Uno strumento quindi antico, ma che seppur ormai poco utilizzato, sembra essere quasi diventato un simbolo di tempi ormai non più così vicini, tanto da poterne trovare traccia in ambiti talvolta impensabili come possono essere quello del mondo cinematografico e della fumettistica, nei quali lo strumento ha spesso il ruolo di oggetto materiale che evochi nel pubblico il mito di tempi ormai andati e di cui si cerca di tener vivo il ricordo.

Lo strumento ha seguito, quasi come un organismo vivente dotato di una propria anatomia ed una propria anima, una evoluzione nella storia di cui si può tener traccia con quel particolare strumento che è alla base della capacità dell'uomo di comunicare, ovvero le parole ed il loro utilizzo nel corso della storia umana. Ad esse possiamo inoltre affidarci per capire effettivamente ciò che questo strumento rappresenta, se non bastasse una mappa concettuale attorno ad esso sviluppata, tramite un artifizio di fronte a cui tutti da bambini ci siamo trovati; ovvero un semplice quanto estremamente esplicativo abbecedario.

E come tutti gli oggetti artificiali costruiti dall'uomo, anch'esso costituisce in fin dei conti un bene economico di consumo, legato ad aziende e marchi noti che si sono assicurate su di esso diritti esclusivi depositando presso le autorità preposte appositi brevetti, e ne hanno diffuso la conoscenza tramite locandine e pubblicità. Come qualsiasi altro articolo puo infatti essere corredato da un manuale d'uso ed è tenuto a rispettare una apposita normativa.

esempio dei beni di consumo ad oggi più comuni

#27 - La mappa concettuale

Mappa concettuale esplicativa delle principali tematiche legate allo strumento topografico universale

 

#26 - La chimica e gli strumenti scientifici

 Come già evidenziato nel post #8 dedicato ad i materiali utilizzati nella costruzione dello strumento, lo strumento topografico universale è in gran parte costituito di ottone, ovvero una lega metallica. Ciò che tiene insieme a livello atomico l'intero materiale è infatti un legame chimico denominato "metallico", il quale prevede che ogni singolo atomo costituente un campione di materiale, ponga i suoi elettroni più esterni (di valenza) in condivisione con tutti gli altri atomi del materiale, così da dar vita ad un "mare" di elettroni che circonda i nuclei di ciascun atomo e tramite interazione elettrostatica (attrazione tra gli elettroni carichi negativamente ed i nuclei atomici, con carica positiva) li tiene posizionati in maniera ordinata e fissa nello spazio, dando vita a quel reticolo cristallino rigido e ordinato che è alla base della struttura interna del materiale.

Atomi legati da legame metallico

Tale legame, essendo adimensionale, non necessita di una specifica orientazione nello spazio degli atomi nello spazio per potersi generare; proprio questa caratteristica permette facilmente di fondere e successivamente far solidificare il materiale (rompere e riformare i legami atomici) in qualsivoglia forma voluta, caratteristica chiamata fusibilità, alla base della scelta proprio dell'ottone come materiale di fabbricazione dello strumento.

Operazione di colata

Pezzi in ottone ottenuti per fusione

#25 - Cose personali

 MEMENTO

Modellino di nave da esposizione

Un oggetto che mi riporta alla memoria l'infanzia ed i ricordi delle lunghe estati e spensierate.

UTENSILE

Casco da ciclismo

Un oggetto che ben descrive il mio fare odierno; 

un'attività, il ciclismo, in cui trovo uno sfogo, nonchè una scusa per staccare dagli impegni quotidiani.

FETICCIO

 Ferrari 488 Pista, modellino in scala 1:43

Quello che risulta per me una sorta di amuleto e che spero possa portarmi a realizzare il progetto di rivestire in futuro un ruolo di spicco nel mondo automobilistico.

#24 - Le parole nella storia

 Affidancdoci al sito internet Ngram viewer tracceremo l'utilizzo e la diffusione nell'arco della storia di alcune parole legate allo strumento.

Geografia

Utilizzo della parola "geografia" dal 1800 ad oggi

La disciplina madre di tutte le scienza che riguardano lo studio e l'analisi della crosta terrestre, tra cui la stessa topografia. Notiamo come l'utilizzo di questa locuzione segue un trend crescente fin da metà del 1800, per vedere un picco attorno agli anni 50 del '900.

Strumento

Utilizzo della parola "strumento" dal 1800 ad oggi

Parola che effettivamente testimonia come l'uomo nel tempo abbia cominciato a creare oggetti e beni da usare per i suoi scopi. 

GPS

Utilizzo della parola "GPS" dal 1800 ad oggi

L'innovazione che ha totalmente cambiato e stravolto le metodologie di studio della superficie terrestre, soppiantando in molte applicazioni l'uso di strumenti di invenzione precedente ad esso, tra cui lo strumento topografico universale.

#23 - La normativa

 

Di seguito si riportano alcune delle principali norme che regolano l'utilizzo di strumenti topografici:

Norme ISO 17123:

descrivono le procedure da adottate per determinare e valutare la precisione, intesa come ripetibilità delle misure, di uno strumento topografico nelle condizioni operative.

Norma DIN 18723:

permette di valutare la precisione di un teodolite in modo obiettivo, in base a un test sperimentale standardizzato. Il test della DIN 18723 consiste in pratica nell’effettuare misure angolari in 4 strati con lettura diritta e capovolta su 4 mire standard poste a distanza di circa 100 m dal teodolite. La precisione viene valutata a posteriori dai risultati del test in base alla deviazione standard campionaria.

Grado sessagesimale:

Unità di misura degli angoli, è indicato con il simbolo [°] ed il suo valore è standardizzato e definito come un angolo sotteso a un arco che misura 1/360 della circonferenza di un cerchio o una sfera.

Metro:

Unità di misura della lunghezza indicata con il simbolo [m], è definito ad oggi come la distanza percorsa dalla luce nel vuoto in un intervallo di tempo pari a 1/299 792 458 di secondo, assumendo che la velocità della luce nel vuoto, per definizione, è pari a c = 299792458 m/s.

#22 - Manuale d'uso

 Lo strumento topografico universale può essere utilizzato essenzialmente per esplicare tre compiti:

1) Misurare la distanza tra due punti (le definiremo genericamente A e B):

A tale scopo si procede a posizionare il teodolite in un punto di rilevazione ( che chiameremo C) e si misurano le distanze BC e AC; fatto ciò si procede ad inquadrare i due punti con il cannocchiale, facendolo ruotare attorno all'asse orizzontale dello strumento e leggendo per differenza l'angolo ACB tramite l'apposito cerchio azimutale di rilevazione. A questo punto avremo determinato un triangolo di cui sono noti 2 lati (BC e AC) e l'angolo tra essi compreso. Tramite la formula:

 

Rappresentazione grafica di un sistema di triangolazione

2) Misurare angoli azimutali (su di un piano orizzontale) tra due punti (A e B):

Si procede anche in questo caso a fissare lo strumento in un punto di osservazione (O) e ripetendo le operazioni sopra descritte con il cannocchiale è possibile ottenere la misura dell'angolo tra essi compreso;

Angolo azimutale, illustrazione grafica

3) Misurare angoli zenitali (su di un piano verticale) tra due punti B e D:

L'angolo verticale compreso tra i due punti di interesse B e D rispetto al punto di osservazione C si ottiene tramite le medesime operazioni seguite per la misura di angoli azimutali, ma sfruttando la rotazione del cannocchiale attorno al suo asse orizzontale e rilevando le misure per l'angolo sul cerchio di lettura verticale.

#21 - Nei fumetti

 

The Lone Ranger, numero 39, copertina

The Lone Ranger, numero 39, pag. 1

E proprio sfogliando il fumetto di "The Lone Ranger" numero 39 che si nota nella prima vignetta dell'edizione un teodolite in primo piano trovato dal protagonista e dal suo amico Tonto mentre si trovavano a galoppare in una steppa del Far West.

The Lone Ranger, numero 39, pag. 1, dettaglio

#20 - Il marchio

Marchio commerciale dell' azienda "Salmoiraghi & Viganò"

 Salmoriaghi e Viganò, noto marchio italiano di proprietà del gruppo Luxottica produttore di occhiali e lenti da vista, fu fondata a Milano nel 1865 con il nome di Filotecnica Viganò e nei primi anni di attività concentrava la sua produzione su strumenti scientifici di impiego in svariati campi scientifici, tra cui non mancava la produzione di strumenti di utilizzo topografico come teodoliti.

Fonte: Centro studi Salmoiraghi e Viganò.

#19 - L'abbecedario

Immagine raffigurante pagine di un antico abbecedario

Concentriamoci sulla parola più significativa che compone il nome dello strumento, ossia "universale", e delineiamo un abbecedario basandoci su di essa:

U come Uomo

N come Nedo, azienda costruttrice di moderni strumenti topografici

I come Ignoto

V come Valore

E come Esterno

R come Rotazione

S come Scienza

A come Azimut

L come Lente

E come Esondare

#17 - I brevetti

 Migliorie per cerchi azimutali e zenitali

L'invenzione, brevettata il 29 Aprile 1899 da Fergusson John Choleman in Inghilterra, consiste in una innovativa tipologia di cerchi azimutali e zenitali per la misura di angoli e distanze, che permette di ricavare velocemente e precisamente la misura di angoli per rilievi topografici, senza necessità di dover correggere le misure rilevate tramite formule matematiche e tabelle che tengano conto degli errori dovuti alle condizioni di misurazione, come l'inclinazione del terreno su cui ci si trova.

Brevetto: GB18982526
7A

Sistema di lettura della scala di uno strumento topografico

L'invenzione, brevettata il 15 Maggio 1950 dallo statunitense Allister Baker, consiste in un innovativo sistema per la lettura degli angoli azimutali e zenitali tramite un unico sistema di misura graduato, eliminando quindi i due cerchi per la lettura e rendendo lo strumento più compatto e di veloce utilizzo.

Brevetto: US2552893A  

Sistema ottico di lettura per strumenti di misura di angoli azimutali

Inventato e brevettato negli USA da Ritchie David su richiesta dell'azienda Barr & Stroud LTD, questo innovativo sistema ottico permette la lettura rapida e preciso degli angoli azimutali rilevati in applicazioni topografiche. 

Brevetto: US3516748A 

#18 - Il francobollo

 

Francobollo raffigurante un teodolite

Emesso in Repubblica Ceca nel 2008 questo francobollo commemorativo raffigurante un teodolite, strumento strettamente imparentato con lo strumento topografico universale, fu creato per celebrare il 100° anniversario del museo nazionale della tecnica di Praga.

#16 - Anatomie

Analizzando lo strumento nelle sue singole componenti troviamo:

Cannocchiale

Prisma in vetro

Cerchi azimutali

Livella

Contrappesi in ottone

Supporto in ottone

Base di fissaggio
in legno

#15 - I numeri

• 1839 : Data di costruzione dello strumento;

• 21600 : Il numero di primi che costituisce un angolo giro, corrispondente al numero di divisioni                      presenti sui due cerchi di lettura per la rilevazione degli angoli;

• 1913 : Data ultima di utilizzo dello strumento per rilevamenti storici ufficiali;

• 1,65 : Indice di rifrazione del vetro di cui è composto il prisma triangolare presente nel cannocchiale.

#13 - La pubblicità

Spulciando negli archivi e cataloghi pubblicitari di varie aziende si incontra questo messaggio pubblicitario dell'azienda Salmoiraghi (oggi Salmoiraghi & Viganò) risalente al 1928, con il quale si pubblicizza la produzione di strumenti ottici di vario genere, tra cui il qui rappresentato teodolite, che, come ormai noto dai vari post precedenti, è uno strettissimo parente dello strumento Universale.

Locandina pubblcitaria dell'azienda "Salmoiraghi", 1928

Pochi sanno infatti che la oggi nota azienda produttrice di occhialeria ed ottica, in origine concentrava la sua produzione proprio sugli strumenti per la topografia.

#14 - La tassonomia

Classificazione tassonomica degli strumenti topografici

Procedendo ad una classificazione dei numerosi strumenti di interesse topografico, lo strumento topografico Universale è individuabile come uno strumento ottico per la misura di 
angoli.

#12 - Nel cinema

Copertina americana ufficiale del film "Indiana Jones e i predatori dell'arca perduta

Indiana Jones e i predatori dell' arca perduta

Nel film il protagonista Jones si trova alle prese con un teodolite, parente molto stretto dello strumento universale, che procede a manovrare per individuare la posizione precisa della preziosa arca, come testimoniato dalla seguente immagine estratta dal film.

Il protagonista, Henry Walton Jones, mentre maneggia un teodolite 

#10 - I libri

Giovanni LIVA e Maurizio SAVOJA, "L'Immagine Interessata" Territorio e cartografia in Lombardia tra 500 e 800, a cura di Mario SIGNORI, Milano : NowPress, 1984.

Marta ABBA', Teodolite: come si usa, in «Ideegreen», 2018

Andrea CANTILE, PIZZETTI, Paolo, in: Dizionario Biografico degli italiani, volume 84, Istituto dell'Enciclopedia Treccani, 2015.

#09 - Gli inventori

 La sua origine è abbastanza misteriosa. Le prime notizie di cui disponiamo risalgono al medioevo e lo fanno provenire dal medio oriente, più precisamente dall’area attorno a Baghdad, anche se non sappiamo di preciso come fosse fatto questo primo esempio dello strumento ma che fu usato per calcolare un arco di meridiano.

 Il primo vero e proprio strumento topografico che si avvicina effettivamente allo strumento universale e di cui abbiamo traccia fuil teodolite costruito da Joshua Habermel in Germania nel 1576, a cui possiamo quindi dar merito della sua invenzione. L'artigiano tedesco fu un noto costruttore di strumenti scietifici che trovò impieghi nell'area della Germania e della vicina Repubblica cieca, fornendo e costruendo numerosi strumenti. 

 Proprio nel XVI e XVIIsecolo infatti, i viaggi di esplorazione e le conquiste coloniali a cui fecero seguito bisogni sempre più sofisticati della cartografia, stimolarono la necessità di disporre di strumenti topografici precisi ed affidabili. 

Lo strumento vantava infatti un miglioramento nei materiali impiegati, nelle tecniche costruttive, nonchè nella parte ottica in relazione ai numerosi strumenti topografici di costruzione ad esso antecedente.

Gruppo di antichi strumenti di interesse topografico

#11 - I costruttori

 E ai fratelli Adolf (1806-1871) e George Repsold (1804-1885) che dobbiamo la progettazione e la conseguente fabbricazione dello strumento. I due fratelli ereditarono infatti la ditta Repsold produttrice di strumenti scientifici astronomici fondata dal padre Johann George (1770-1830) ad Amburgo, assicurandole lungo successo negli anni a venire, fornendo strumenti scientifici a numerosi osservatori astronomici anche fuori dai confini tedeschi.

Johann George Repsold, 1770-1830

#08 - I materiali

 Ottone

Materiale costituente gran parte dello strumento, dai cerchi azimutali al sostegno principale. Trattasi di una lega metallica costituita di rame e zinco con elevate duttilità e malleabilità, nonchè una buona resistenza contro la corrosione. Possedendo inoltre una ottima fusibilità si presta alla realizzazione di forme anche complesse. Proprio questa caratteristica ha assicurato in fase di fabbricazione una alta qualità delle finiture, conferendo allo strumento una elevata precisione di misura.

Getto di ottone fuso versato in stampi di fusione

Vetro

Costituisce il prisma di rifrazione interno al cannocchiale dello strumento. Definito come un solido amorfo, è ottenuto per rapido raffreddamento di liquidi vetrogeni costituiti da ossidi. Tra le sue caratteristiche rientrano la trasparenza, elevate durezza e fragilità ed una superficie molto liscia. 

Proprio la sua trasparenza lo ha reso adatto alla realizzazione del prisma interno al cannocchiale, mediante cui è possibile rilevare anche elementi posti in lontananza rispetto al punto di osservazione garantendo una ottima utilizzabilità dello strumento.

Lastre di vetro di vario spessore, nell'immagine è ecidente l'elevata trasparenza del materiale

#07 - il mito

 Il mondo è oggi, ed è sempre stato, un luogo fisico in continua evoluzione e proprio per questo porta con se ogni giorno infinte nuove occasioni che solo chi ne ha una conoscenza precisa è in grado di individuare, cogliendone i frutti. Di questo devono essersi accorti gli uomini quando cominciarono a cimentarsi nello studio accurato e scientifico della superficie terrestre, dando vita a quella intrigante quanto fondamentale disciplina che è la topografia;

Porzione di crosta terrestre vista dallo spazio

 E negli anni sono stati numerosi gli strumenti scientifici ideati e messi al servizio di questa scienza tra cui spicca lo strumento topologico Universale. Universale, si, come le misure che è in grado di fornire utili in campo astronomico nonchè topografico;  Universale, si, come la sua forma, che ricorda quella di una stella splendente attorno cui orbitano pianeti e satelliti; Universale. Uno strumento che racchiude nel suo nome il segreto del suo successo, uno strumento che racchiude in delle forme sinuose e ammalianti un intero universo.

Vista macroscopica di una galassia

#06 - Il simbolo

Soffitto affrescato dello stanzino delle matematiche, Galleria degli uffizi

Putti ed angioletti che ai lati dell'opera studiano e analizzano la geografia della terra, quasi a voler far nascere nel visitatore quel germe di curiosità che darà poi vita allo studio geografico ed alla topografia.

#05 - Il principio fisico

 Lo strumento comprende un cannocchiale in grado di ruotare attorno ad un asse orizzontale ed uno verticale; una volta fissato lo strumento in una posizione fissa, che prendi il nome di  "postazione di stazione", si procede a ruotare il telescopio attorno all'asse verticale collimandolo in due operazioni successive con due punti presi di riferimento; per ognuno di essi si legge quindi il valore del relativo angolo tramite gli appositi cerchi di lettura di cui lo strumento è dotato. Per differenza tra i due è quindi possibile determinare il valore dell'angolo piano compreso tra i due punti di riferimento, definito angolo azimutale.

Sfruttando invece la rotazione attorno all'asse orizzontale e ripetendo le operazioni fin qui descritte tra due nuovi punti giacenti su di uno stesso asse verticale, è nuovamente possibile determinare l'angolo tra essi compreso, giacente questa volta su un piano verticale, definito angolo zenitale.

La figura seguente, molto esplicativa, fornisce una visione grafica di questi angoli:

Principali angoli e grandezze di interesse nell'uso di un teodolite